《Frontiers in Behavioral Neuroscience》：Cervical epidural spinal cord stimulation is associated with enhanced voluntary upper-limb muscle activation in chronic post-stroke hemiparesis: a pilot feasibility study
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摘要专业翻译
上肢偏瘫是卒中后常见且往往难以治愈的后遗症，传统康复方法在慢性期通常只能带来有限的长远改善。颈髓硬膜外电刺激（EES）已成为一种有前景的精准神经康复策略，通过接触特异性调节脊髓中间神经元兴奋性来放大残余皮质脊髓驱动。然而，卒中幸存者中个体颈髓运动
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上肢偏瘫是卒中后常见且往往难以治愈的后遗症，传统康复方法在慢性期通常只能带来有限的长远改善。颈髓硬膜外电刺激（EES）已成为一种有前景的精准神经康复策略，通过接触特异性调节脊髓中间神经元兴奋性来放大残余皮质脊髓驱动。然而，卒中幸存者中个体颈髓运动募集模式与功能恢复之间的关系尚未得到系统研究。因此，本前瞻性初步研究在四名慢性卒中后偏瘫参与者中探讨了接触特异性运动映射以及颈髓EES对自主上肢肌肉激活的急性效应。四名慢性卒中后偏瘫成人（卒中后时间6–28个月；基线Fugl-Meyer上肢评估[FMA-UE]评分6–35）接受了覆盖C3–T1的双侧经皮颈髓硬膜外电极植入。术中以2 Hz双极刺激进行接触特异性运动映射，获得个体化颈髓募集图谱，为后续参数选择提供依据。随后在EES开启和关闭两种条件下，于六项标准化上肢运动中记录任务相关表面肌电图（EMG）；EES开启/关闭振幅比值作为急性刺激效应的指标。临床评估包括FMA-UE、Action Research Arm Test（ARAT）和改良Ashworth量表（MAS），在基线及植入后12–28天（EES激活状态下）进行。术中映射显示与颈髓躯体定位组织一致的节段依赖性近端至远端肌肉募集模式。EES开启与大多数肌肉和任务中更高的自主EMG振幅相关，其中抓握任务中腕屈肌的EES开启/关闭比值高达11.4。四名参与者在植入后评估中FMA-UE评分均有所提高（范围+4至+8分），其中三名参与者的变化落在或超过已发表的最小临床重要差异范围内，且所有四名参与者的ARAT评分均有增加（+1至+6分）。两名参与者肘屈肌张力增加，未发生严重不良事件。总体而言，这些初步发现提示，基于个体化运动映射的接触特异性颈髓EES可能作为慢性卒中后上肢康复的一种可行辅助干预手段，并为未来对照试验提供了神经生理学依据。
临床试验注册： ClinicalTrials.gov，NCT05981989。
论文解读
一、研究背景与目的
上肢功能障碍是卒中后最具致残性的后果之一，影响超过三分之二的幸存者，显著限制其日常生活独立性。尽管强化康复可促进卒中后早期功能恢复，但许多患者在最初数月内即达到功能平台期，此后改善有限。精准神经康复策略——即根据个体神经生理特征定制干预参数——代表了克服这一平台期的有前景但尚未充分探索的途径。脊髓硬膜外电刺激（EES）在脊髓损伤（SCI）中已被证明可通过调节脊髓中间神经元兴奋性并放大残余下行命令，使原本缺失的自主下肢运动得以实现。颈髓EES则利用电极触点与颈髓肌节之间的解剖关系，选择性募集近端和远端手臂肌肉，已被探索用于恢复颈髓SCI患者的上肢功能。然而，颈髓EES能否类似地促进卒中后自主运动输出，仅在近期才开始被研究。其理论基础在于，大多数卒中幸存者的脊髓结构完整，即使没有直接脊髓病变，颈髓回路仍可接受EES介导的调节。已有研究初步证明颈髓EES可急性增加慢性卒中后偏瘫患者的握力和改善手臂运动学，但卒中人群中颈髓运动募集的接触特异性模式及其与功能结局的关系尚未被系统表征。因此，本研究旨在通过前瞻性初步研究，探讨接触特异性运动映射及颈髓EES对慢性卒中后偏瘫患者自主上肢肌肉激活的急性效应，并评估EES联合康复与标准化上肢运动功能指标变化之间的关联，为未来对照试验的设计提供初步神经生理学和临床数据。
二、主要技术方法
本研究为前瞻性初步研究，纳入四名年龄20–70岁、首次缺血性或出血性卒中发生超过6个月且存在持续性上肢运动障碍的成年男性参与者，卒中后时间6–28个月，基线FMA-UE评分6–35。研究经花莲慈济医院机构审查委员会批准并在ClinicalTrials.gov注册（NCT05981989）。主要技术方法包括：术前15–38天进行单脉冲经颅磁刺激（TMS）评估运动诱发电位（MEP）；全身麻醉下经荧光引导将两根八触点经皮硬膜外电极（Octrode?，Abbott公司）双侧置入C3–T1颈髓硬膜外间隙；术中以2 Hz双极刺激进行接触特异性运动映射，记录八块上肢肌肉的峰-峰EMG振幅；术后第1天以表面EMG重复映射并结合任务表现进行个体化参数优化（频率20–100 Hz，振幅0.7–5.0 mA，脉宽150–360 μs）；所有参与者维持原有康复计划，EES在全部治疗期间激活；采用Trigno无线表面EMG系统（Delsys公司）以2,147 Hz采样率记录任务相关EMG，经20–450 Hz带通滤波和60 Hz陷波滤波后计算RMS包络均值；临床评估采用FMA-UE、ARAT和MAS，在基线和植入后12–28天（EES激活）进行。
三、研究结果
安全性与可行性： 四名参与者均顺利完成电极植入，无设备相关感染、神经功能恶化或严重不良事件。参与者4在刺激期间出现短暂麻木，经振幅调整后缓解。系列颈椎X线片未见电极移位，所有参与者均完成包括计划康复方案在内的全部研究流程。
术前TMS： 参与者1和3的三角肌及参与者1的肱三头肌中检测到符合标准的MEP，但所有参与者的腕屈肌、腕伸肌和拇对掌肌均未检测到MEP，参与者2和4的所有记录肌肉均未检测到MEP。
接触特异性运动映射： 参与者3完成了C3–C8全节段映射，显示C4–C5刺激产生近端肌肉最大反应（三角肌346 μV、肱二头肌343 μV），C6节段反应转向远端肌肉（桡侧腕伸肌169 μV、示指伸肌118 μV、指总伸肌135 μV、拇长外展肌169 μV），而桡侧腕屈肌反应在C7–C8达到峰值（198–203 μV），呈现与预期颈髓肌节分布一致的近端至远端募集模式。
EES对自主肌肉激活的急性促进作用： 在28个肌肉-任务组合中，24个的EES开启/关闭EMG振幅比值超过1.0。参与者1抓握任务中腕屈肌比值最高达11.4（EES关闭2.3 μV vs EES开启26.3 μV），腕伸肌比值为5.6，提示EES下拮抗肌共激活。参与者2肩外展中三角肌和肱二头肌比值分别为2.1和1.6。参与者4肘屈曲中肱二头肌比值为3.5。参与者3肩屈曲中腕伸肌（0.62）和肱三头肌（0.78）比值低于1.0。因部分肌肉EES关闭振幅接近噪声底限，最高比值可能高估了促进作用幅度。
临床结局： 所有四名参与者FMA-UE总分均提高（+4至+8分），其中上肢运动功能（子量表A）在全部参与者中改善，腕部功能（子量表B）在参与者1和2中改善，手部功能（子量表C）在参与者1和4中改善（分别从0至5分和0至2分），协调与速度（子量表D）在所有参与者中保持不变。ARAT总分在全部参与者中增加（+1至+6分），参与者4从0分增至6分。参照已发表的FMA-UE最小临床重要差异（MCID）范围4.25–7.25分，参与者1（+8分）、2（+5分）和4（+5分）的变化落在或超过该范围，参与者3（+4分）略低于该范围。MAS评估显示参与者2（2–3级）和3（1+至2级）肘屈肌张力增加，参与者1–3腕屈肌张力从1级增至1+级。
神经生理与临床发现的对应关系： 近端上肢功能（FMA-UE子量表A）的改变在全部参与者中观察到，与完全映射参与者中C4–C5一致的近端肌肉募集相符。腕部和手部功能变化更具变异性，因各参与者映射覆盖范围不同，无法与个体募集图谱进行定量关联。
四、讨论与结论
术中映射显示的节段依赖性激活模式与颈髓躯体定位组织一致，提示卒中后颈髓躯体定位组织得以保留，为接触特异性神经调控提供了底物。EES开启条件下EMG振幅的普遍增加支持EES通过去极化背根大直径本体感觉传入纤维、降低脊髓运动神经元池突触激活阈值从而放大残余皮质脊髓命令的机制。参与者3中腕伸肌和肱三头肌比值下降可能反映EES无意中激活了卒中后屈曲协同模式中过度兴奋的屈肌运动神经元池，通过脊髓交互抑制抑制伸肌输出，但此为事后假设，无法以表面EMG单独证实。临床改善幅度低于既往报道，可能与基线严重程度较高、评估前暴露时间较短及方案差异有关。FMA-UE与ARAT变化的不一致提示，依赖于单突触皮质-运动神经元投射的精细手指运动可能需要完整的皮质脊髓束完整性，但术前TMS结果并未完全支持这一解释。参与者2和3肘屈肌张力增加提示EES可能通过广泛提升脊髓兴奋性而放大已去抑制的高反射回路，需在EES干预期间密切监测肌张力。本研究存在样本量小、无对照组、评估者未设盲、缺乏弥散张量成像和长期随访等局限性。研究结论为：基于个体化运动映射的接触特异性颈髓EES可能作为慢性卒中后上肢康复的可行辅助干预手段，本研究提供了可行性数据和假设，为设计未来对照试验（如比较相同康复方案有无EES，或在各时间点及电极移除后分别评估EES开启和关闭状态下的表现以区分辅助效应与治疗效应）提供了依据。
