高强度步态训练结合功能性电刺激可提高中风后患者麻痹踝部肌肉的皮质脊髓兴奋性

卒中后步态功能恢复研究：功能性电刺激增强皮质脊髓束兴奋性

　　
### 科学解读：FAST-FES与FAST步态训练对中风后神经可塑性的影响

#### 研究背景与核心问题
中风已成为全球范围内致残率最高的疾病之一，其导致的运动功能障碍（尤其是步态异常）严重影响患者生活质量。现有研究证实，高强度间歇性步态训练（FAST）和功能性电刺激（FES）联合训练（FAST-FES）均能有效改善中风后患者的步态功能，但两者的神经机制存在显著差异。具体而言，FAST-FES通过任务特异性电刺激激活患侧踝关节肌肉，而传统FAST仅依赖重复步态练习。然而，两类干预对中枢神经系统（尤其是皮质脊髓束，CST）的可塑性影响尚未明确。本研究旨在通过神经生理学评估，解析FAST-FES与FAST在激活CST兴奋性方面的差异。

#### 研究设计与方法
研究采用随机交叉设计，纳入12名中风后超过6个月的患者（平均年龄66.25岁，6名女性），对比FAST-FES与FAST两种干预的神经效应。患者需满足基本运动能力（如可独立完成10米步行）和心血管健康条件，排除严重认知障碍或共病干扰者。

**神经评估方法**：
1. **运动诱发电位（MEP）检测**：通过经颅磁刺激（TMS）记录胫骨前肌（TA）和腓肠肌（soleus）的MEP振幅，反映CST兴奋性。
2. **测试场景**：
- **坐姿休息**：测量基础CST兴奋性。
- **坐姿主动收缩**：模拟步态训练中的肌肉激活状态。
- **静息站立**：评估站立位时CST对肌肉的调控能力。
3. **数据采集**：在每次干预前、后各进行一次神经生理评估，确保结果可重复性。

**训练方案**：
- **FAST**：30分钟快速步态训练（分5个6分钟时段），患者自主调节步速。
- **FAST-FES**：在FAST基础上，结合FES。具体而言：
- **踝背侧肌群**（TA）：在步态摆动期（足跟离地阶段）施加电刺激。
- **腓肠肌**：在步态终末支撑期（足跟触地阶段）施加电刺激。
- **刺激参数**：脉冲宽度60微秒，频率30Hz，强度根据患者耐受度调整。

**对照组设置**：为排除安慰剂效应，患者需完成两次干预（随机顺序），两次干预间间隔3周以上洗脱期。

#### 关键发现与结果分析
1. **CST兴奋性的差异**：
- **FAST-FES组**：患侧TA和soleus的MEP振幅显著增加（p=0.01），且增幅优于非患侧肌肉（p=0.04）。
- **FAST组**：未观察到患侧CST兴奋性显著变化，反而非患侧TA和soleus的MEP振幅出现统计学意义的降低（p=0.02）。

2. **肌肉特异性效应**：
- **TA肌肉**：FAST-FES组MEP振幅增幅达12.5%，显著高于FAST组（p=0.01）。
- **soleus肌肉**：两类干预效果无显著差异（p=0.26），可能与肌肉激活模式或神经调控机制有关。

3. **步态功能与神经可塑性的关联**：
- **FAST-FES组**：步态速度提升（p=0.02）与CST兴奋性增加呈正相关（r=0.89，p=0.005）。
- **FAST组**：步态速度虽有所改善（p=0.07），但未发现神经生理变化与功能改善的关联。

#### 机制探讨
1. **FES的神经调控作用**：
- **任务特异性激活**：FES在特定步态阶段（如摆动期和终末支撑期）触发肌肉收缩，可能通过“感觉-运动闭环”增强皮质脊髓通路（CST）的兴奋性。例如，TA的背侧肌群激活与初级运动皮层对足背屈的控制直接相关。
- **逆向信号强化**：FES引发的肌肉收缩可能激活感觉神经元，通过脊髓-丘脑-皮质通路反向增强CST的输出能力。

2. **FAST的局限性**：
- **双侧激活的副作用**：传统FAST的重复步态训练可能同时激活患侧与非患侧CST，导致非患侧肌肉兴奋性下降（p=0.02）。这种“神经过载”可能源于高强度训练引发的疲劳效应，抑制了非患侧的神经输出。
- **缺乏任务引导**：未结合FES的FAST训练缺乏对特定肌肉收缩时序的引导，可能无法有效触发患侧CST的适应性重塑。

3. **TA与soleus的差异化响应**：
- **TA的特异性激活**：TA主要负责足背屈，其神经支配更多直接来自初级运动皮层，对任务特异性刺激更敏感。
- **soleus的脊髓源性调控**：soleus作为踝背屈的协同肌，其激活更多依赖脊髓反射和皮质下调控，可能对FES的响应较弱。

#### 临床意义与未来方向
1. **FAST-FES的优越性**：
- 通过电刺激引导患侧肌肉的精准激活，可定向增强CST兴奋性，减少非患侧神经抑制。
- 短期（3次干预）即可观察到神经可塑性的显著变化，提示FES可作为FAST的增效手段。

2. **个性化康复的启示**：
- **TA优先策略**：针对TA的特异性改善可能更适用于纠正足下垂和步态平衡问题。
- **soleus训练的挑战**：需进一步研究如何通过联合训练（如步态模式调整+FES）激活soleus的CST通路。

3. **研究局限性**：
- **样本量较小**：12例患者的样本量可能限制统计效力，需扩大研究验证效果的一致性。
- **短期观察**：未评估神经可塑性的长期维持（如3个月后）和功能改善的持续性。

#### 结论
本研究证实，结合FES的FAST-FES训练可通过特异性激活患侧踝关节肌肉，显著增强CST兴奋性，且这种神经效应与步态功能的改善直接相关。相比之下，传统FAST训练不仅未有效提升患侧CST活性，反而导致非患侧肌肉的神经抑制。这一发现为优化康复方案提供了理论依据：在步态训练中引入FES可增强患侧神经通路的可塑性，同时避免对非患侧神经的负面影响。未来研究可进一步探索不同FES参数（如频率、强度）对神经重塑的剂量效应，以及如何通过神经生理标记（如CST兴奋性）预测患者的康复响应。