围术期重复经颅磁刺激对老年全膝关节置换患者术后认知功能及外周炎症的影响——一项随机对照试验方案

《Trials》：Effect of perioperative repetitive transcranial magnetic stimulation on postoperative cognitive function and peripheral inflammation in elderly total knee arthroplasty patients: study protocol for a randomized controlled trial

本刊推荐：为应对老年全膝关节置换术(TKA)后认知功能障碍(POCD)这一常见严重并发症，吴振华团队开展了一项单中心随机对照试验，探讨围术期高频重复经颅磁刺激(rTMS)作用于左背外侧前额叶皮层(DLPFC)对POCD发生率及外周炎症因子(IL-1β、IL-6、TNF-α、HMGB1)的调控作用。研究通过标准化围术期管理联合主动/假rTMS干预，采用蒙特利尔认知评估(MoCA)及系列神经心理学测验，旨在验证rTMS通过抗神经炎症机制改善POCD的有效性，为非药物神经调控预防认知衰退提供新策略。

　　

随着人口老龄化加剧，膝关节骨性关节炎已成为困扰老年群体的高致残性慢性关节疾病。对于终末期患者，全膝关节置换术(TKA)虽是有效治疗方案，但术后认知功能障碍(POCD)作为常见中枢神经系统并发症，严重影响患者康复质量。POCD主要表现为学习记忆能力下降、信息处理速度减慢等，目前尚无特效治疗方法，其发病机制与围术期神经炎症反应密切相关。研究表明，手术创伤可触发外周及中枢炎症因子（如IL-1β、IL-6、TNF-α）的级联反应，破坏血脑屏障并损伤海马体突触功能。针对这一机制，非侵入性神经调控技术——重复经颅磁刺激(rTMS)展现出潜在应用价值。已有证据表明rTMS可通过调节前额叶皮层活动抑制神经炎症，但其在预防POCD中的具体效果仍需严谨验证。

为回答这一科学问题，吴振华等人在《Trials》期刊发表了随机对照试验方案，旨在评估围术期rTMS对老年TKA患者认知功能及炎症标志物的影响。该研究采用单中心、随机、假刺激对照、评估者盲法的三臂平行设计，计划纳入207例老年TKA患者，随机分配至对照组、主动rTMS组或假rTMS组。所有患者均接受统一围术期管理路径，包括术前功能评估、术中联合脊髓-硬膜外麻醉及术后多模式镇痛。主动rTMS组在术前连续5天接受左DLPFC区10Hz高频刺激（100%静息运动阈值，每日2000个脉冲），假刺激组采用相同参数但线圈垂直放置的无效应刺激。主要结局指标为术后第7天基于MoCA量表定义的POCD发生率，次要结局包括MoCA总分变化、系列神经心理学测验（数字广度测验DST、数字符号替换测验DSST、轨迹描记测验TMT、延迟故事回忆DSR）及血清炎症因子动态监测。

关键技术方法方面，研究采用随机序列生成和密封信封分配实现分组隐匿；通过专业rTMS设备（YRD-CCY-1型）实施标准化刺激方案；使用酶联免疫吸附试验(ELISA)定量炎症因子；由盲法评估者执行神经心理学测验；建立独立数据安全监测委员会(DSMB)进行安全性监督。

研究结果

1. 1.
   试验设计框架：通过三臂平行对照和SPIRIT标准流程（图1）确保方法学严谨性，明确术前5次rTMS干预时间窗与术后评估节点（表1）。
   
2. 2.
   干预实施方案：基于图2的干预评估流程，细化左DLPFC靶点定位（10-20系统F3点）、运动阈值测定及假刺激模拟技术，保障操作标准化与盲法有效性。
   
3. 3.
   结局指标设置：采用MoCA条目级定义（Newman标准）结合炎症因子panel（IL-1β、IL-6、TNF-α、HMGB1），实现临床与生物学终点联动分析。
4. 4.
   质量控制机制：通过培训认证、电子病例报告表(eCRF)数据管理及定期审计，确保方案依从性与数据完整性。

结论与讨论

本研究首次在老年TKA围术期体系中整合rTMS预防性干预，通过假刺激对照和炎症通路监测深化机制探索。理论层面，左DLPFC高频刺激可能通过下调海马区促炎因子表达、增强前额叶-海马网络连接，发挥神经保护作用。实践层面，若结果证实rTMS可降低POCD发生率并伴随炎症标志物改善，将推动神经调控技术融入加速康复外科(ERAS)路径，为高危老年手术患者提供非药物防护策略。研究局限性包括单中心设计、短期随访及参数优化空间，未来需开展多中心验证性试验，结合神经影像学进一步明确神经免疫调控机制。该方案为围术期脑健康管理提供了新思路，对减轻POCD相关社会负担具有重要临床意义。