重复经颅磁刺激（rTMS）联合定制3D打印踝足矫形器（AFO）治疗亚急性卒中后老年踝足功能障碍：三臂随机对照试验与探索性神经生理分析

《Frontiers in Neurology》：Repetitive transcranial magnetic stimulation paired with a 3D-printed ankle-foot orthosis for ankle-foot dysfunction among older adults following subacute stroke: clinical findings and exploratory neurophysiological analyses

　　

目的：评价重复经颅磁刺激（rTMS）联合定制3D打印踝足矫形器（AFO）对卒中后踝足损害老年患者的临床疗效。还进行神经生理学评估用于探索性目的，仅采用间接生理读数。材料与方法：60例亚急性卒中后踝足功能障碍老年参与者随机分为三个平行组：仅常规康复、3D打印AFO治疗和rTMS-AFO联合干预（每组n = 20）。在基线和干预后4周时间点进行评价，包括踝主动活动范围（AROM）、静息运动阈值（RMT）、积分表面肌电图（iEMG）、临床痉挛指数（CSI）、Fugl-Meyer下肢评估（FMA-LE）、Berg平衡量表（BBS）和10米步行试验（10MWT）。结果：治疗完成后，三个研究组均出现明显组内功能改善（p < 0.001）。与接受单独3D打印AFO或常规康复的参与者相比，接受联合治疗的参与者获得更大功能改善（p < 0.05）。常规康复组在所测终点中功能恢复幅度最弱。结论：与单模式康复方法相比，在3D打印AFO治疗基础上加用rTMS可在踝活动度、肌肉募集、平衡和步行表现方面带来可测量改善。这些临床获益伴随同侧皮质脊髓束兴奋性升高。有关感觉运动整合和传入-传出回路调节的解释应视为探索性假设，因为本研究未获得直接神经测量。需要进一步独立研究检验这些机制假设。

卒中是世界范围内死亡和持续残疾的主要来源，在中国及许多地区是老年人躯体残疾的主要原因之一。卒中后踝足功能障碍常见且致残，表现为足下垂、足内翻、肌肉痉挛和病理步态，严重损害步行、平衡和独立日常功能。现有康复策略虽多，但单一干预常同时难以处理中枢运动缺陷和外周生物力学异常。rTMS（重复经颅磁刺激）可改变皮质兴奋性、改善皮质脊髓传递并促进使用依赖性可塑性，增强中枢传出驱动，但不能直接纠正已形成的踝足畸形。AFO（踝足矫形器）是纠正踝足畸形和优化步态的外周干预，但传统AFO多为标准化批量生产，存在贴合差、过重、透气不足和压力分布不均等问题，导致穿戴依从性低、压疮风险升高，难以满足个体化生物力学需求。3D打印AFO可个体化制作，轻便贴合，提供机械支持、辅助畸形矫正和步态优化。研究人员提出探索性假设：rTMS与3D打印AFO联合可能取得大于简单相加的疗效，并可能构建感觉运动闭环康复路径。该三臂随机对照试验预设两个目标：比较三组临床功能结果，覆盖踝足活动、运动恢复、平衡和步行；并进行探索性神经生理监测，以RMT和iEMG作为同侧皮质脊髓兴奋性和踝周肌肉激活的间接替代标志。研究人员开展60例老年亚急性卒中后踝足功能障碍患者的三臂随机对照试验，结论提示联合中枢神经调控和外周个体化矫形支持较单模式干预带来更大临床功能改善，具有卒中康复转化潜力，但机制解释仍属探索性假设。

关键技术与方法：研究为单中心三臂随机对照试验，样本来源为2025年6月至12月在金华市中心医院（Jinhua Municipal Central Hospital）住院的60例老年卒中后踝足功能障碍患者；随机数字表分配并信封隐藏。三组分别为常规康复+假AFO+假rTMS、常规康复+3D打印AFO+假rTMS、常规康复+3D打印AFO+活动rTMS。AFO经白光3D扫描、Geomagic Wrap 2023反向建模、FDM（熔融沉积建模）医疗级碳纤维增强PLA（聚乳酸）制作，踝背屈矫正10°、距下外翻5°。rTMS为10 Hz，强度80–120% RMT，2 s串、8 s间隔，120串，2400脉冲/次，每日1次、每周5日、共4周，靶向同侧M1胫骨前肌热点。评估AROM、RMT、iEMG、CSI、FMA-LE、BBS、10MWT基线与4周；SPSS 25.0行RMANOVA、事后检验、MCID与MDC₉₅及响应者分析。

研究结果：3.1 参与者基线特征比较：三组年龄、性别、卒中类型、病程和患侧无显著差异，基线可比。3.2 结局指标分析。3.2.1 主要结局指标：踝主动活动范围比较。通过基线与4周评估发现，三组踝背屈和跖屈ROM均较基线改善（p < 0.001）；RMANOVA显示组主效应、时间主效应和组×时间交互显著（p < 0.05）；联合组背屈和跖屈改善幅度大于常规组（p < 0.001）和3D打印组（背屈p = 0.022，跖屈p = 0.005）；3D打印组跖屈改善大于常规组（p = 0.020）。MCID为背屈改善≥4°、跖屈改善≥7°；响应率常规组为40%/35%，3D打印组为60%/65%，联合组为90%/95%，联合组更高（p < 0.05）。3.2.2 次要电生理机制结局。3.2.2.1 运动皮质兴奋性比较：4周后三组MCE（以RMT表示）均较基线降低（p < 0.001）；时间主效应和组×时间交互显著（p < 0.001），组主效应不显著；联合组RMT降低幅度大于常规组和3D打印组（均p < 0.001），3D打印组大于常规组（p = 0.002）。RMT降低≥4%为MCID，响应率常规组20%、3D打印组55%、联合组90%，联合组更高（p < 0.01）。3.2.2.2 表面肌电图比较：4周后胫骨前肌、腓骨短肌、腓骨长肌、内侧腓肠肌和外侧腓肠肌iEMG均较基线升高（p < 0.001）；时间、组和交互主效应均显著（p < 0.001）；联合组各肌升高幅度大于常规组和3D打印组（p < 0.001）；3D打印组腓骨短肌、腓骨长肌、内侧腓肠肌和外侧腓肠肌升高幅度大于常规组（p < 0.01），胫骨前肌无显著差异；内侧腓肠肌和外侧腓肠肌方差异质时采用Tamhane’s T2加Bonferroni校正。iEMG增加≥15 μVs为MCID，联合组各肌响应率>85%，高于常规组和3D打印组（p < 0.05）。3.2.3 次要临床功能结局。3.2.3.1 CSI、FMA-LE和BBS评分比较：4周后三组CSI降低、FMA-LE和BBS升高（p < 0.001）；时间和交互显著（p < 0.01），组主效应不显著。CSI降低幅度联合组和3D打印组大于常规组（p < 0.05），联合组与3D打印组无差异；FMA-LE改善联合组大于常规组（p < 0.001），3D打印组与常规组无差异；BBS改善联合组和3D打印组大于常规组（p < 0.01），联合组与3D打印组无差异。MCID为CSI降低≥2分、FMA-LE增加≥3分、BBS增加≥5分；响应率CSI为常规组30%、3D打印组65%、联合组70%；FMA-LE为35%、60%、90%；BBS为40%、70%、95%，联合组在FMA-LE和BBS上更高（p < 0.05）。3.2.3.2 10MWT步行速度比较：4周后三组均改善（p < 0.001）；时间和交互显著（p < 0.05），组主效应不显著；联合组改善大于常规组（p = 0.013）和3D打印组（p = 0.024），3D打印组与常规组无差异。速度增加≥0.12 m/s为MCID，响应率常规组30%、3D打印组55%、联合组90%，组间显著（p < 0.05）。

讨论部分总结：所有三种干预均改善踝活动范围、皮质脊髓兴奋性相关指标、踝周肌肉激活、痉挛、平衡和步行，但联合组在多数终点获得更大功能增益和更高临床响应率。研究人员强调RMT和iEMG仅为间接神经生理替代标志，三臂试验无单独rTMS组，不能区分相加效应与协同交互。讨论提出探索性解释：rTMS可提高同侧M1皮质兴奋性和下行皮质脊髓驱动，3D打印AFO提供个体化机械矫正和本体感觉传入，可能形成神经机械闭环，但无直接神经测量证据。3D打印AFO对背屈矫正可能接近平台，加rTMS可能增加至胫骨前肌、腓骨肌群和腓肠肌的神经传出，改善跖屈功能，此解释仍为推测。痉挛缓解方面，联合组和3D打印组优于常规组，提示外部机械拉伸和支持对降低下肢痉挛关键。未来患者分层研究可考虑卒中类型、病灶位置、Brunnstrom分期、基线本体感觉、病程和足下垂严重程度。局限包括单中心、样本量有限、仅4周无长期随访、无rTMS单独组、RMT和iEMG不能直接测量本体感觉传入、感觉运动整合或神经回路重组，未预设亚组分析。未来可整合可穿戴传感器、电生理监测和人工智能构建自适应闭环康复系统。研究结论部分翻译：对于亚急性卒中阶段踝足功能障碍老年患者，在3D打印AFO支持的康复中加用高频rTMS，与单模式干预相比产生更大临床功能改善，涵盖踝活动度、皮质脊髓兴奋性指标、肌肉激活、痉挛指标、平衡和步行速度终点。鉴于RMT和iEMG仅为间接生理替代标志，基于研究人员发现的感觉运动整合和传入-传出环路调节机制解释仍属探索性假设，需进一步实证检验。结果提示联合中枢神经调控和定制外周矫形机械支持对卒中康复临床工作具有鼓舞人心的转化潜力。