神经外科

神经电刺激在慢性意识障碍中的应用进展

作者:佚名 来源:MedSci梅斯 日期:2022-07-03
导读

         随着医疗水平的提高,颅脑损伤、缺血缺氧性脑病的急救及重症管理取得巨大的进步,病死率明显降低,越来越多的病人转归为慢性意识障碍(disorders of consciousness,DoC)。目前,意识丧失超过28 d称为慢性DoC。 杨艺等报道多数慢性DoC为男性(70%),55.5%的病人年龄在25~40岁。慢性DoC 分为不同的层次:①植物状态(vegetativestate,VS),失去自

关键字:  神经电刺激 

        随着医疗水平的提高,颅脑损伤、缺血缺氧性脑病的急救及重症管理取得巨大的进步,病死率明显降低,越来越多的病人转归为慢性意识障碍(disorders of consciousness,DoC)。目前,意识丧失超过28 d称为慢性DoC。

        杨艺等报道多数慢性DoC为男性(70%),55.5%的病人年龄在25~40岁。慢性DoC 分为不同的层次:①植物状态(vegetativestate,VS),失去自我及环境认知,存在睡眠-觉醒周期,保留脑干及植物神经功能,对外界刺激无持续性、目的性行为反应;②最小意识状态(minimallyconscious state,MCS),表现为对外界刺激出现波动的意识迹象及可重复的非反射行为,可以是动作或语言(无论正确与否)。

        慢性DoC的治疗包括生命支持治疗、高压氧、针灸、内科药物、神经电刺激等。神经电刺激治疗包括植入性神经电刺激,有脑深部电刺激术(deep brain stimulation,DBS)、脊髓电刺激术(spinal cord stimulation,SCS)、迷走神经电刺激术(vagus nerve stimulation,VNS);非植入性包括正中神经电刺激术(median nerve electrical stimulation,MNS)、经颅直流电磁刺激(transcranial direct currentstimulation,tDCS)。本文就近年来神经电刺激术的应用现状及促醒的机制进行综述。

1.DBS

        DBS通过开颅手术植入电极及胸前皮下植入脉冲发射器,刺激丘脑靶点来完成治疗。DBS促醒治疗最早见于20世纪60年代。2007年,Schiff报道1例颅脑损伤后6年MCS,行DBS治疗,刺激靶点为丘脑中央核,6个月双盲交替开/关评测实验,证明遵嘱配合、可理解的语言交流等方面的改善与DBS有关。

        丘脑作为中枢神经系统传导通路的重要环节,在意识的产生和维持中起到重要作用:一方面,丘脑特异性投射中继躯体感觉和运动信息到皮质;另一方面,丘脑非特异性投射觉醒脑干上行网状激活系统(ascending reticular activating system,ARCS)。当丘脑中央神经元受损或神经冲动向纹状体和大脑皮层传导受阻时,纹状体兴奋性减低对苍白球内侧核抑制作用减弱,从而对丘脑抑制作用增强,如此恶行循环进一步抑制了丘脑的功能。

        DBS促醒治疗,丘脑中央核作为刺激靶点居多,可以部分代偿低下的丘脑活动,使丘脑皮质和丘脑纹状体去极化,将整个网络系统再次激活。杜艺等报道24例(15例VS,9例MCS)慢性DoC 行DBS 治疗,1 年后10 例(7 例MCS,3例VS)意识清醒或出现持续、稳定的遵嘱活动。DBS对丘脑及丘脑-皮质神经网络保存相对完好的慢性DoC病人病人疗效较好。

2.SCS

        SCS将电极植入C2~4节段的硬膜外间隙,给予适宜的刺激强度和刺激频率,提高脊髓神经兴奋性。随着硬膜外永久性埋植脊髓系统的出现,SCS在慢性DoC治疗中得到重视。Kanno等报道214例慢性DoC采用SCS治疗,在随访到的201例中,109例意识水平或活动得到改善,有效率为54%,其中35岁以下、创伤性慢性DoC、局部脑血流量>20 ml/(100 g·min)的病人,治疗效果较好。袁邦清等分析11例慢性DoC(5例VS、6例MCS)临床资料,6例行SCS治疗,其中4例术后清醒;5例未行SCS治疗的病人均未清醒。

        夏小雨等报道110例慢性DoC行SCS治疗,术后6个月经神经系统查体、CRS-R评价,有效率为34.5%,年龄、病程、CRS-R评分和手术推荐标准是影响疗效的因素。SCS可以促进脑血管舒张,增加脑组织的血流量,增加局部葡萄糖代谢率,而且适宜刺激强度能诱发上肢抽动,促进上肢神经功能的恢复,防止肢体废用。

        此外,神经冲动经脑干ARAS、丘脑到达大脑皮层,刺激中枢神经系统释放兴奋性递质多巴胺(dopamine,DA)、激活儿茶酚胺类的代谢途径以及激活胆碱能通路,使ARAS、大脑皮层兴奋性增高,有利于促进正常脑电波的形成,起到唤醒的目的。

3.VNS

        VNS将螺旋电极缠绕在迷走神经上,刺激器埋植在胸前,间断发放电流刺激迷走神经。Yu等报道经耳VNS 治疗可以改善VS病人意识状况,CRS-R评分提高,意识水平达到MCS,此外fMRI检查发现VNS能够提高扣带回、下丘脑、丘脑、腹侧额叶皮质等部位的联系,这些功能区对意识改善有重要作用。Corazzol等报道1例颅脑损伤后15年的慢性DoC,治疗后觉醒水平、肢体活动、视觉追踪等方面改善。

        VNS刺激能促进皮质信号的传导,引起代谢活动的增加。迷走神经属于混合颅神经,刺激器发放电流对迷走神经传入纤维间断刺激,经孤束核整合投射到延髓网状结构、蓝斑核等高级中枢,继而激活ARAS、丘脑、大脑皮层,增加皮层兴奋性。动物实验表明VNS刺激可以使大鼠兴奋性递质DA及受体、去甲肾上腺素受体增多,γ-氨基丁酸受体减少。这些机制可能与VNS促醒有关。

4.MNS

        MNS 是一种作用于正中神经的电刺激治疗手段。正中神经是手部较大神经,支配前臂屈侧及手内桡侧半大部分肌肉和手掌桡侧皮肤感觉,是中枢神经系统的外周门户。20世纪90年代,Yokoyama首次将MNS用于慢性DoC的治疗。Cooper等率先应用右侧MNS治疗颅脑损伤后昏迷,治疗1周,GCS评分明显提高,语言功能明显改善;1个月GOS评分明显改善。

        Peri等报道MNS治疗慢性DoC,明显改善意识水平,明显改善预后,改善生存质量。因为其安全无创、操作简单、有效的特点,MNS主要应用于昏迷急性期的治疗,可以加速促醒、降低致残率。MNS电刺激信号可以激活受抑制的神经元及脑干ARAS。此外,刺激兴奋性递质DA、乙酰胆碱、5-羟色胺、去甲肾上腺素的水平增加,激活大脑皮质,提高皮质兴奋性。同时,MNS刺激能显著改善脑外伤后皮质、丘脑和脑干的灌注情况,增加额叶、颞叶底部皮质血流灌注,改善重要脑功能区血供。

5.tDCS

        tDCS由阴极和阳极两个电极片构成,恒定的电流刺激可以改变神经可塑性、调节大脑皮质活动。阳极/阴极刺激可以提高/抑制大脑皮质兴奋性,刺激强度、时长和靶点选择对治疗效果均有影响。近年来,tDCS在改善慢性DoC意识水平方面取得一些进展。Estraneo等报道应用tDCS治疗13例慢性DoC(7例VS,6例MCS),刺激靶点为左侧前额叶背外侧皮质,其中5例(2例VS,3例MCS)出现意识水平的提高、肢体活动的改善及CRS-R总分的增加。

        tDCS改善意识的机制:tDCS治疗能够显著增加脑组织血容量和脑血流量,刺激改变相关区域脑组织血流量,增幅在17.1%左右,增强局部代谢。除增强大脑皮质脑电活动外,fMRI示tDCS可以增强除刺激区域以外的其他脑组织(如丘脑)活动的增强。tDCS可以诱导富含N-甲基-D-天冬氨酸突触可塑性很可能在神经重塑中发挥重要作用。

        综上所述,神经电刺激术丰富了慢性DoC促醒手段,促醒机制尚不明确,在意识评估、治疗时机、手术方式、预后评估等方面均存在分歧。这些问题还有待进一步研究,随着诸多问题的不断解决,神经电刺激有望成为慢性DoC治疗的新选择。

        来源:乔凯鹏,仝海波.神经电刺激在慢性意识障碍中的应用进展[J].中国临床神经外科杂志,2022,27(03):221-223.

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