朱琪，杜宇鹏，徐守宇,2



经颅直流电刺激对脑卒中后吞咽障碍恢复的研究进展①

朱琪1，杜宇鹏1，徐守宇1,2

[摘要]脑卒中患者出现吞咽障碍有致命危险，并引起其他并发症。经颅直流电刺激(tDCS)对脑卒中后吞咽障碍的恢复有很好的疗效，而这种效应与刺激电极极性有关，并可能涉及脑的可塑性。tDCS和重复经颅磁刺激(rTMS)各有优劣。

[关键词]脑卒中；吞咽障碍；经颅直流电刺激；综述

作者单位：1.浙江中医药大学附属第三医院康复医学科，浙江杭州市310005；2.日本顺天堂大学医学部，日本东京113-8421。作者简介：朱琪(1991-)，女，湖南常德市人，硕士研究生，主要研究方向：吞咽、言语障碍康复。通讯作者：徐守宇(1966-)，男，汉族，浙江杭州市人，博士研究生，硕士研究生导师，主要研究方向：老年康复。E-mail: overnightjo@msn.com。

[本文著录格式]朱琪，杜宇鹏，徐守宇.经颅直流电刺激对脑卒中后吞咽障碍恢复的研究进展[J].中国康复理论与实践, 2016, 22(1): 58-60.

CITED AS: Zhu Q, Du YP, Xu SY. Advance of transcranianl direct current stimulation for dysphagia after stroke (review) [J]. Zhongguo Kangfu Lilun Yu Shijian, 2016, 22(1): 58-60.

脑卒中患者出现吞咽障碍有致命危险。即使在病情稳定之后，吞咽障碍若无好转还会引起其他并发症。患者吞咽功能恢复之前，临床的基础营养支持并不能有效防止吸入性肺炎、营养不良、脱水等并发症的出现。吞咽运动的完成需要大脑皮质和皮质下区域、小脑、外周神经和相关肌肉及感觉输入的正常协调。吞咽受双侧大脑调控，但双侧调控又不是绝对对称的[1]。虽然吞咽障碍常见，但治疗手段却非常有限。已有许多研究证明，经颅直流电刺激(transcranial direct current stimulation, tDCS)对脑卒中后吞咽障碍的恢复有很好疗效。

1　简介

tDCS包括两个电极及电池设备，外加控制设置。刺激电极常置于靶皮质区域对应的颅骨位置，另一电极置于对侧眼窝上、肩上等位置[2]。当前tDCS电极放置位置参考国际10-20脑电图电极系统指南[3]。tDCS主要包括阳极刺激、阴极刺激和伪刺激3种刺激方式[4]。其中，伪刺激能引起和tDCS刺激相同的皮肤感觉但不会引起其他生理改变，实为对照刺激。电极放置位置对于电流方向和空间分布至关重要，决定着刺激的效果[2]。

tDCS疗效评价主要通过正电子发射断层成像(positron emission tomography, PET)、脑电(electroencephalogram, EEG)分析、功能性磁共振成像(functional magnectic resonance imaging, fMRI)、脑磁图等成像技术的辅助观察[5]，或通过吞咽障碍严重程度量表(Dysphgia Outcome and Severity Scale, DOSS)等评价。

2　基本原理及特点

双侧额叶前侧皮质存在控制吞咽功能的中枢。由感觉器官和神经传入的感觉反馈是保证吞咽过程正常的关键一环。目前针对脑卒中后吞咽障碍的方法，如姿势训练、饮食训练、常规吞咽刺激、药物、口腔电刺激、神经肌肉电刺激、非侵入性经颅刺激和肉毒杆菌注射[6-7]，多针对外周神经和器官，很少直接针对大脑皮质从而提高吞咽功能的[8]。非侵入性经颅刺激已被应用于增强脑的可塑性、治疗偏瘫和失语症患者[9]。Kumar等发现，对急性期脑卒中患者施以tDCS阳极刺激，能提高患者的吞咽功能[10]。tDCS刺激健康人两侧大脑咽部运动皮质，脑磁图研究显示，双侧半球激活对正常吞咽过程的产生有重要作用[1]。tDCS刺激正常人右侧吞咽运动皮质，受试者口腔摄入食物能力增加[11]。

tDCS利用微弱电流直接影响神经元兴奋性，能激活钠离子和钙离子电压门控通道。电流密度主要集中在电极片下[12]，效应与刺激电极极性有关：阳极刺激能去极化大脑皮质细胞膜的静息电位，从而增加其兴奋性；阴极刺激超级化静息电位，降低其兴奋性[13]。

Jefferson等报道，tDCS阳极刺激能改变咽部运动皮质的兴奋性，可能对脑干吞咽中心产生影响[14]。在进行刺激时给予患者常规吞咽刺激，能调节双侧舌骨上[15]和咽部[16]运动皮质可塑性；刺激部位不同，舌骨上运动激发电位不同[15]。tDCS能在患者随意运动时调节刺激部位的血流量[17]：刺激初级运动皮质时，阴极下局部脑血流量比阳极低得多；阴极下局部脑血流量的减少与阴极下运动诱发电位(motor evoked potentials, MEP)幅度减小有关[18]。

Kumar等发现，tDCS阳极刺激能短暂提高脑卒中吞咽障碍患者吞咽功能[10]。这种效应在刺激完成后短时间内最为明显，但能持续3个月[10]。有研究显示，tDCS对共济失调型吞咽障碍有较好疗效[19]，对其他类型吞咽障碍还需继续探索。另有研究指出，与伪刺激相比，tDCS后，即刻吞咽功能没什么改善[13]。tDCS对伴有失语症和手运动功能障碍的脑卒中患者也有益，且这种益处可维持3周～6个月[20]。临床上，tDCS常与传统吞咽训练相结合。tDCS、常规吞咽刺激等手段之所以有效，可能只加快了患者恢复过程，也可能只是单纯的自身修复[6]，还可能是因为tDCS治疗帮助恢复患者的意识，吞咽障碍也得到好转[8]。

脑卒中后，患侧大脑半球功能可以被健侧相应区域代偿。健侧大脑皮质本身对吞咽过程起着调控作用，对大脑的适宜刺激可能放大了这种作用[21]。tDCS激发的神经元重塑效应可能与N-甲基-D-天冬氨酸(NMDA)受体通道[22]和脑源性神经营养性因子[23]有关。经颅刺激与外周感觉刺激相结合引起的感觉传入，比单一刺激更能提高大脑兴奋性。tDCS刺激患侧大脑会使健侧大脑中央后回葡萄糖代谢加快[13]，提示tDCS可能激活了与吞咽功能恢复有关的大片皮质区域，而不只是单一区域。

多数针对tDCS的研究都把刺激部位设在健侧大脑，因为它更少受神经元丢失和组织损伤的影响，并且对tDCS刺激的反应也更一致；刺激健侧也更安全，不易在急性期引发癫痫和组织损伤[10]。但不应否认患侧大脑在脑卒中患者吞咽功能恢复中的作用，患者针对治疗刺激产生的不同应答可能与它有关。有研究显示，通过3个月随访，将tDCS阳极放置于患侧大脑并结合常规的吞咽训练，吞咽功能相比于假刺激提高更多[13]。另有综述显示，不管是刺激健侧还是患侧，对吞咽功能的恢复没有什么不同[24]。正常人双侧半球都能调控吞咽功能，但两侧调控是不对称的，一侧半球处于优势地位。当tDCS刺激调控作用较弱半球时，出现同侧吞咽投射区兴奋性增强，且运动诱发电位增大，经胼胝体传递易化对侧大脑皮质；可能是因为突触机制的限制，强的一侧兴奋性提高不能影响弱的一侧[15]。所以，把tDCS阳极刺激统一应用于所有脑卒中患者健侧大脑是否恰当，到底应刺激患侧还是健侧，还需继续探究。

3　tDCS和重复经颅磁刺激

tDCS和重复经颅磁刺激(repetitive transcrnial magnetic stimulationr, rTMS)同为当前治疗脑卒中吞咽障碍的新型无创技术，这两种治疗技术各自独立且不能相互替代。tDCS的优点在于费用更低廉；便于携带，脑卒中患者能同时接受其他康复训练；在尽可能大范围刺激大脑时，产生较少的副作用和不适感[25]；另外，tDCS的伪刺激比rTMS更易实施。而rTMS刺激相对集中，发出的磁信号无衰减地通过颅骨到达指定大脑皮质，通过不同的治疗参数达到不同的治疗效果，有更好的时间分辨力[18,26]。

4　尚待解决的问题

目前，刺激咽部运动皮质的最宜剂量并未统一。有研究显示，要产生理想的效果，刺激剂量要比刺激初级运动皮质的高[14]。当电流强度1～2 mA，每次刺激7～40 min，未见明显不良反应[10,27-29]。tDCS阳极置于健侧大脑，电流2 mA，每天30 min，持续5 d，对脑卒中后吞咽障碍有良好疗效[10]。有人认为，只有高强度(1.5 mA)或长时间(20 min)才能起到刺激咽部皮质的作用[14]。也有文献表明，对正常人和脑卒中患者施以≥2 mA电流并不安全，且不易耐受；而且高电流并不一定意味着对大脑皮质兴奋性有更多影响[18]。也有人认为，在一定范围内，电流密度和刺激时长对即时和长期效应有影响，当电流密度<25 mA/cm2时，不会损伤脑组织[30]。

当前针对tDCS的研究主要集中在脑卒中患者的稳定期，且能确定对这类患者和健康人群安全；但对处于急性和亚急性期的脑卒中患者还需要小心求证[20]。tDCS治疗吞咽障碍的刺激区域、强度、持续时间等参数都需要在未来研究中进一步优化[31]；患者的病损部位、对tDCS的敏感性、年龄、吞咽障碍的严重程度都能影响tDCS的治疗效果，这些因素也必须考虑。

有研究认为，小脑可能在调控吞咽功能方面有着重要作用，这也许能为tDCS治疗吞咽功能提供可能的靶器官[32-33]。吞咽动作的完成需要相关中枢的调控、各吞咽器官的相互配合、外周感觉的传入等，一旦某个环节出现问题，都可能影响整体运动的完成；其中还有许多机制并不完全清楚。tDCS的目标区域和各种机制还需要进一步研究。

5　小结

tDCS在治疗脑卒中后吞咽障碍患者中应用广泛。它以微弱的电流直接作用于大脑皮质相应区域，引起大脑皮质神经细胞兴奋性改变及其他一系列变化，作为一种安全、低廉、便携的无创式经颅刺激，已经得到普遍认可[34]。在脑卒中后运动障碍、失语症、认知障碍、老年痴呆症、帕金森病、癫痫、抑郁症、神经痛的治疗中也有应用[35-36]。但也存在不少争议，如刺激强度、刺激时间、电极的放置、刺激模式、电极极性的选择、短期长期疗效的优劣比较等问题都未有统一认识，还有待进一步探索。

[参考文献]

[1] Suntrup S, Teismann I, Wollbrink A, et al. Magnetoencephalographic evidence for the modulation of cortical swallowing processing by transcranial direct current stimulation [J]. Neuroimage, 2013, 83(4): 346-354.

[2]于江涛,谢荣.经颅刺激技术在脑卒中后吞咽障碍中的应用进展[J].中国康复, 2014, 29(6): 424-426.

[3] Steinmetz H, Fürstg, Meyer BU. Craniocerebral topography within the International 10-20 System [J]. Electroencephalogr Clin Neurophysiol, 1989, 72(6): 499-506.

[4] Nitsche MA, Paulus W. Excitability changes induced in the human motor cortex by weak transcranial direct current stimulation [J]. J Physiol, 2000, 527(3): 633-639.

[5]夏文广,郑婵娟,王娟,等.经颅直流电刺激在脑卒中康复应用中的研究进展[J].中华物理医学与康复杂志, 2015, 37(8): 637-640.

[6]geeganage C, Beavan J, Ellender S, et al. Interventions for dysphagia and nutritional support in acute and subacute stroke [J]. Cochrane Database Syst Rev, 2012, 10(10): 279-281.

[7] Terré R, Panadés A, Mearin F. Botulinum toxin treatment for oropharyngeal dysphagia in patients with stroke [J]. Neurogastroenterol Motil, 2013, 25(11): 896-e702.

[8] Shigematsu T, Fujishima I, Ohno K. Transcranial direct current stimulation improves swallowing function in stroke patients [J]. Neurorehabil Neural Repair, 2013, 27(4): 363-369.

[9] Baker JM, Rorden C, Fridriksson J. Using transcranial direct-current stimulation to treat stroke patients with aphasia [J]. Stroke, 2010, 41(6): 1229-1236.

[10] Kumar S, Wagner CW, Frayne C, et al. Noninvasive brain stimulation may improve stroke-related dysphagia: a pilot study [J]. Stroke, 2011, 42(4): 1035-1040.

[11] Cosentinog, Alfonsi E, Brighina F, et al. Transcranial direct current stimulation enhances sucking of a liquid bolus in healthy humans [J]. Brain Stimul, 2014, 7(6): 817-822.

[12] Sadleir RJ, Vannorsdall TD, Schretlen DJ, et al. Transcranial direct current stimulation (tDCS) in a realistic head model [J]. Neuroimage, 2010, 51(4): 1310-1318.

[13] Yang EJ, Baek SR, Shin J, et al. Effects of transcranial direct current stimulation (tDCS) on post-stroke dysphagia [J]. Restor Neurol Neurosci, 2012, 30(4): 303-311.

[14] Jefferson S, Mistry S, Singh S, et al. Characterizing the application of transcranial direct current stimulation in human pharyngeal motor cortex [J]. Am J Physiolgastrointest Liver Physiol, 2009, 297(6):g1035-G1040.

[15] Zhao S, Dou Z, Wei X, et al. Task-concurrent anodal tDCS modulates bilateral plasticity in the human suprahyoid motor cortex [J]. Front Hum Neurosci, 2015, 9: 370.

[16] Vasant DH, Mistry S, Michou E, et al. Transcranial direct current stimulation reverses neurophysiological and behavioural effects of focal inhibition of human pharyngeal motor cortex on swallowing [J]. J Physiol, 2014, 592(4): 695-709.

[17] Paquette C, Sidel M, Radinska BA, et al. Bilateral transcranial direct current stimulation modulates activation-induced regional blood flow changes during voluntary movement [J]. J Cereb Blood Flow Metab, 2011, 31(10): 2086-2095.

[18] Feng WW, Bowden MG, Kautz S. Review of transcranial direct current stimulation in poststroke recovery [J]. Top Stroke Rehabil, 2013, 20 (1): 68-77.

[19]袁英,汪洁,吴东宇,等.经颅直流电刺激改善卒中后共济失调型吞咽障碍的疗效观察[J].中国康复医学杂志, 2015, 30(8): 765-770.

[20] Fridriksson J, Richardson JD, Baker JM, et al. Transcranial direct current stimulation improves naming reaction time in fluent aphasia: a double-blind, sham-controlled study [J]. Stroke, 2011, 42(3): 819-821.

[21] Li S, Luo C, Yu B, et al. Functional magnetic resonance imaging study on dysphagia after unilateral hemispheric stroke: a preliminary study [J]. J Neurol Neurosurg Psychiatry, 2009, 80(12): 1320-1329.

[22] Kang EK, Baek MJ, Kim S, et al. Non-invasive cortical stimulation improves post-stroke attention decline [J]. Restor Neurol Neurosci, 2009, 27(6): 645-650.

[23] Fritsch B, Reis J, Martinowich K, et al. Direct current stimulation promotes BDNF-dependent synaptic plasticity: potential implications for motor learning [J]. Neuron, 2010, 66(2): 198-204.

[24] Yang SN, Pyun SB, Kim HJ, et al. Effectiveness of non-invasive brain stimulation in dysphagia subsequent to stroke: a systemic review and meta-analysis [J]. Dysphagia, 2015, 30(4): 383-391.

[25]george MS, Aston-Jonesg. Noninvasive techniques for probing neurocircuitry and treating illness: vagus nerve stimulation (VNS), transcranial magnetic stimulation (TMS) and transcranial direct current stimulation (tDCS) [J]. Neuropsychopharmacology, 2010, 35(1): 301-316.

[26] Barwood CH, Murdoch BE. rTMS as a treatment for neurogenic communication and swallowing disorders [J]. Acta Neurol Scand, 2013, 127 (2): 77-91.

[27] Stagg CJ, Bachtiar V, O'Shea J, et al. Cortical activation changes underlying stimulation- induced behaviouralgains in chronic stroke [J]. Brain, 2012, 135(1): 276-284.

[28] Lindenberg R, Renga V, Zhu LL, et al. Bihemispheric brain stimulation facilitates motor recovery in chronic stroke patients [J]. Neurology, 2010, 75(24): 2176-2184.

[29] Nair DG, Renga V, Lindenberg R, et al. Optimizing recovery potential through simultaneous occupational therapy and non-invasive brain-stimulation using tDCS [J]. Restor Neurol Neurosci, 2011, 29(6): 411-420.

[30] Stagg CJ, Nitsche MA. Physiological basis of transcranial direct current stimulation [J]. Neuroscientist, 2011, 17(1): 37-53.

[31] Webster BR, Celnik PA, Cohen LG. Noninvasive brain stimulation in stroke rehabilitation [J]. NeuroRx, 2006, 3(4): 474-481.

[32] Steinhagen V,grossmann A, Benecke R, et al. Swallowing disturbance pattern relates to brain lesion location in acute stroke patients [J]. Stroke, 2009, 40(5): 1903-1906.

[33] Mosier K, Bereznaya I. Parallel cortical networks for volitional control of swallowing in humans [J]. Exp Brain Res, 2001, 140(3): 280-289.

[34]刘盼,刘世文.经颅直流电刺激的研究及应用[J].中国组织工程研究与临床康复, 2011, 15(39): 7379-7383.

[35] Paulus W, Peterchev AV, Ridding M. Transcranial electric and magnetic stimulation: technique and paradigms [J]. Handb Clin Neurol, 2013, 116: 329-342.

[36]张蒙,吴名,钟士江.经颅直流电刺激在神经系统疾病中的应用研究进展[J].武警后勤学院学报(医学版), 2013, 22(8): 739-742.

Advance of Transcranianl Direct Current Stimulation for Dysphagia after Stroke (review)

ZHU Qi1, DU Yu-peng1, XU Shou-yu1,2
1. Department of Rehabilitation, the 3rd Affiliated Hospital of Zhejiang Chinese Medical University, Hangzhou, Zhejiang 310005, China; 2. School of Medcine, Juntendo University, Tokyo 113-8421, Japan
Correspondence to XU Shou-yu. E-mail: overnightjo@msn.com

Abstract:Dysphasia is a fatal complication of stroke, and may result in other complications. Transcranial direct current stimulation (tDCS) is helpful for the recovery of dysphasia associated with stroke, which may involve in the polarity and cerebral plasticity. There are advantages and disadvantages of tDCS compared with repetitive transcrnial magnetic stimulation.

Key words:stroke; dysphasia; transcranial direct current stimulation; review

(收稿日期：2015-10-05修回日期：2015-11-02)

[中图分类号]R743.3

[文献标识码]A

[文章编号]1006-9771(2016)01-0058-03

基金项目：1.浙江省医药卫生科技计划项目(No.2015KYB279)；2.浙江省自然科学基金项目(No.LQ16H170001)；3.国家中医药管理局重点学科建设经费资助项目(国中医药人教发〔2012〕32号)。

DOI:10.3969/j.issn.1006-9771.2016.01.011