tDCS联合TENS对老年膝骨关节炎患者跨障碍步态及疼痛的协同改善效应：一项随机对照研究

本研究探讨了经颅直流电刺激（tDCS）联合经皮神经电刺激（TENS）对老年膝骨关节炎（KOA）患者疼痛及跨障碍步态的改善效果。结果显示，联合干预较单一TENS能更显著降低疼痛评分（VAS）、提高足尖障碍间隙（foot clearance）及跨越速度（crossing velocity），其机制可能涉及外周镇痛与中枢神经调控（M1-SO蒙太奇）的双重协同作用，为KOA康复提供了新型非药物干预策略。

　　

1 Introduction

膝骨关节炎（KOA）是一种以关节软骨退化、滑膜炎症和骨赘形成为特征的慢性退行性关节疾病，是全球老年人群功能障碍的主要病因之一。患者在跨越障碍物时因疼痛加剧和步态适应性下降，跌倒风险显著升高。研究表明，约50%的跌倒事件发生于跨越障碍过程中，且常导致严重继发性损伤。

传统干预手段如药物镇痛存在心血管及胃肠道副作用，而手术治疗对老年患者多有禁忌。物理治疗中的经皮神经电刺激（TENS）通过激活大直径Aβ传入纤维，抑制脊髓背角伤害性信号传递（闸门控制理论），但其镇痛效果短暂且对功能改善有限。近年来，经颅直流电刺激（tDCS）作为一种非侵入性神经调控技术，通过阳极刺激初级运动皮层（M1）增强皮质兴奋性，调节下行抑制通路，有望弥补TENS在中枢敏化调控方面的不足。本研究首次系统评估tDCS联合TENS对KOA患者疼痛及跨障碍步态的协同改善效应。

2 Materials and methods

研究纳入23例KOA患者（平均年龄67.6±5.0岁），随机分为tDCS+TENS组（n=12）与TENS组（n=11）。干预为期6周，每周3次，每次20分钟。tDCS采用M1-SO蒙太奇（阳极置于Cz对应下肢运动区，阴极置于同侧眶上区），电流强度2mA；TENS电极置于膝关节内外侧，参数为100Hz频率、100μs脉宽。主要结局指标包括疼痛视觉模拟评分（VAS）、足尖障碍间隙高度（foot clearance）及跨越速度（crossing velocity），于干预前（周0）和干预后（周7）通过三维运动分析系统（Vicon）及测力台同步采集数据。统计学处理采用混合设计双因素方差分析及Bonferroni事后检验。

3 Results

疼痛评分分析显示，时间×组别交互效应显著（p=0.002, η2p=0.378）。tDCS+TENS组评分从4.72±1.01降至1.98±0.88（p<0.001, d=2.892），显著优于TENS组（5.02±1.19→3.56±1.18, p<0.001, d=1.232）。

步态参数方面，足尖间隙高度交互效应显著（p=0.038, η2p=0.190），tDCS+TENS组从0.19±0.04m提升至0.20±0.03m（p<0.001），TENS组无显著变化（0.17±0.02m→0.17±0.02m）。跨越速度交互效应显著（p<0.001, η2p=0.588），tDCS+TENS组由0.53±0.11m/s增至0.62±0.08m/s（p<0.001），显著高于TENS组（0.52±0.09m/s→0.54±0.09m/s）。

次要结局显示，tDCS+TENS组在髋屈曲、膝屈曲及踝背屈角度、垂直冲量（vertical impulse）及跨步高度（stepping height）的改善均显著优于TENS组（均p<0.05），且支撑时间（support time）显著缩短（p=0.004）。

4 Discussion

本研究证实tDCS与TENS联合干预通过外周与中枢机制协同起效。TENS通过Aβ纤维激活抑制脊髓层面痛觉传递，而tDCS通过调节M1皮层兴奋性增强下行抑制通路活性，双重作用逆转中枢敏化并改善疼痛相关运动抑制。

步态改善机制涉及多层面：第一，疼痛减轻直接缓解关节周围肌肉抑制，提升髋、膝、踝关节活动范围；第二，tDCS增强皮质脊髓束兴奋性，优化运动单元同步性，提高 trailing leg 推进冲量（propulsive impulse）与垂直冲量；第三，中枢运动调控优化多关节协调性及本体感觉整合，提升步态稳定性与效率。

研究的局限性包括缺乏长期随访、障碍高度单一性及未区分单/双侧KOA亚组分析。未来研究可结合机器学习技术深入挖掘关节水平动力学特征与神经调控的关联性。

5 Conclusion

tDCS联合TENS能显著缓解老年KOA患者疼痛并优化跨障碍步态模式，其疗效优于单一TENS干预。该联合策略为KOA康复提供了融合外周镇痛与中枢神经调控的创新范式，具有重要临床转化价值。