经皮脊髓刺激波形与载波频率对卒中患者耐受性及运动阈值的影响：为康复治疗参数优化 “导航”

在经皮脊髓刺激（tSCS）用于卒中康复时，确定合适刺激参数面临挑战。研究人员探究波形和载波频率对 tSCS 的影响，发现高载波频率提升耐受性但增加运动阈值（RMT），该研究为 tSCS 在神经康复中的应用提供可行性评估。

　　在神经康复领域，经皮脊髓刺激（tSCS）凭借非侵入性、价格亲民和操作简便等优势，逐渐崭露头角，尤其在改善脊髓损伤患者功能方面成果显著。近年来，tSCS 在卒中步态康复的应用探索中，也展现出提升步行速度、优化步态质量和增强协调性的潜力。然而，将 tSCS 应用于卒中患者时，却困难重重。如何精准确定合适的刺激剂量，成为一大难题。同时，刺激过程中产生的不适感，也让患者难以忍受。这是因为 tSCS 需要足够高的电流穿透多层组织才能抵达脊髓，而卒中患者背部往往保留了更多感觉，使得不适问题更加突出。

不仅如此，刺激参数如波形和载波频率，对静息运动阈值（RMT，引发肌肉反应所需的最小电流）和舒适度影响巨大，但目前人们对它们的认识却十分有限。在已有的 tSCS 研究中，波形和载波频率的使用相当混乱，缺乏统一标准，这严重阻碍了 tSCS 的临床应用和进一步研究。为了突破这些困境，来自美国 Shirley Ryan AbilityLab 的研究人员挺身而出，开展了一项意义非凡的研究。

研究人员招募了 21 名卒中患者，让他们接受 12 种不同刺激配置的测试，这些配置由两种波形（双相和单相）与六种载波频率（未调制的 0kHz 以及调制的 1kHz、3kHz、5kHz、7kHz 和 10kHz）组合而成。研究人员通过精心设计的实验，测定了患者的 RMT 和耐受水平，并深入分析了不同刺激配置下的电荷传递和肌肉激活情况。

研究结果令人眼前一亮。在 RMT 方面，随着载波频率的攀升，RMT 显著增加，而且双相波形的 RMT 在大多数载波频率下都高于单相波形。在耐受性上，无论是单脉冲还是持续刺激，患者的耐受强度都随着载波频率的提高而增加，双相波形的耐受强度整体高于单相波形，但二者在相同载波频率下的耐受性差异并不明显。当把不适感相对于肌肉激活所需强度进行标准化后发现，不同配置下可耐受的 RMT 百分比并无显著差异，平均而言，患者能耐受的 RMT 百分比在 42 - 65% 之间，这表明持续 tSCS 通常处于亚阈值水平。在电荷传递上，载波频率和波形对其影响显著，且存在交互作用。例如，在 0kHz 时，单相波形的电荷高于双相波形；而在 5kHz 和 7kHz 时，情况则相反。肌肉激活方面，未调制和 1kHz 的刺激激活的肌肉最多，较高载波频率尤其是双相波形激活的肌肉较少。此外，研究还发现 8 名参与者因耐受度低无法达到可测量的 RMT，且其中多数为女性，这暗示女性可能对刺激更敏感。

这项研究成果意义重大，它为 tSCS 在神经康复领域的应用提供了关键的可行性评估，让人们对 tSCS 刺激参数有了更深入的理解。研究结果有助于指导未来 tSCS 康复方案的设计，使刺激参数能够更好地平衡治疗效果和患者舒适度。同时，也为后续研究不同波形和载波频率配置的治疗效果奠定了坚实基础。

在研究方法上，研究人员主要采用了以下关键技术：一是通过便利抽样招募符合条件的卒中患者，构建样本队列；二是运用恒定电流刺激器和定制控制单元，实现不同刺激配置的精准输出；三是借助神经生理学评估，即脊髓运动诱发电位（sMER）测试，记录肌肉电活动，以此确定 RMT；四是开展持续刺激耐受性测试，让患者在跑步机上行走时接受刺激，测定耐受水平；五是运用数据滤波、计算和统计分析方法，如 Shapiro - Wilk 检验、广义估计方程（GEE）等，对实验数据进行处理和分析。

研究结果具体如下：

1. 静息运动阈值（RMT）：随着载波频率升高，平均 RMT 显著增加，双相 RMT 在多数载波频率下高于单相。如在 0kHz、5kHz 和 7kHz 时，双相和单相 RMT 存在显著差异。
2. 刺激耐受性：载波频率升高，持续刺激和单脉冲刺激的耐受强度均增加，双相波形耐受强度高于单相，但二者在相同载波频率下差异不显著。
3. 可耐受 RMT 的百分比：不同波形 - 频率配置下，可耐受平均 RMT 的百分比无显著差异，双相波形在多数情况下耐受性更高，但 10kHz 时除外。
4. RMT 强度下的电荷传递：载波频率和波形对总电荷传递有显著影响和交互作用，不同载波频率下，单相和双相波形的电荷传递情况不同。
5. 激活肌肉的数量：载波频率和波形对激活肌肉数量有显著影响和交互作用，高载波频率激活的肌肉较少，双相波形在高载波频率下激活的肌肉比单相少。此外，部分参与者因耐受度低无法达到可测量的 RMT，且女性居多，女性的持续耐受性低于男性。

研究结论和讨论部分再次强调，该研究全面评估了波形和载波频率对 RMT 和刺激耐受性的影响，为 tSCS 在卒中患者等神经人群中的应用提供了重要依据。研究发现不同配置下相对于 RMT 的刺激不适感较为一致，但高载波频率的双相波形在激活肌肉方面效果欠佳。这提示在设计刺激干预时，若目标是激活更多肌肉，需谨慎选择参数。同时，由于不同配置的电荷传递速率不同，在标准化刺激阈值时不能仅依据电荷。未来研究应进一步探索这些参数配置对康复结果的影响，明确不同波形和载波频率配置在神经肌肉募集和治疗效果方面的差异。总之，这项研究为 tSCS 在神经康复领域的发展指明了方向，具有极高的科研和临床价值，其成果发表在《Clinical Neurophysiology Practice》上，有望推动该领域的进一步发展。