高精度经颅电刺激系列之上肢运动功能障碍康复

 

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中风导致上肢运动障碍机理分析

中风（脑梗死或脑出血）导致大脑组织缺血或出血性损伤，若损伤累及运动皮层，则会破坏大脑发出运动指令的神经振荡传递路径，阻碍从大脑到肌肉的信号传导，进而引起上肢运动功能障碍。同时，肢体感觉信息通过感觉皮层上传至大脑后，受损的运动皮层无法对其进行有效调节，进一步加剧运动障碍，表现为上肢运动协调性、力量和精细动作控制能力的下降（图1）。

 

图1 中风后上肢运动障碍的神经机制示意图

 

 

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tDCS 解决上肢运动障碍的机理

经颅直流电刺激tDCS 通过将阳极置于患侧M1区（如C3/C4），阴极置于对侧眼眶，通过增强患侧皮层兴奋性，促进运动功能重建（图2）。具体机制包括：

膜电位调节：阳极去极化神经元，提高兴奋性；阴极超极化，降低兴奋性。

神经递质调节：降低GABA水平，减少抑制性神经传递。

促进突触可塑性：通过NMDA和AMPA受体增强突触传递。

增加局部脑血流：改善运动相关脑区的血供。

 

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图2 tDCS增强皮层兴奋性示意图

 

 

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HD-tDCS 解决上肢运动障碍的机理

HD-tDCS 中央阳极置于TMS确定的M1热点，周围四个阴极形成环形，集中电流于目标区域，增强神经可塑性和功能重组（图3）。其使用多电极环状排列（如4×1），提供更高空间精度的电流聚焦：

更高空间分辨率：电流更集中作用于目标皮层区域。

更持久的后效应：刺激后神经可塑性变化持续时间更长。

更优的靶向性：精准调节患侧M1及皮质脊髓束，抑制对侧异常代偿。

 

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图3 HD-tDCS增强皮层兴奋性示意图

 

 

 

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临床研究：方法与结果

研究方法：

设计：三组随机双盲对照试验（HD-tDCS / a-tDCS / sham）

HD-tDCS组：4×1环状电极，1.5 mA，20分钟/次；

 

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图4 HD-tDCS环形电极排列示意图

 

a-tDCS组：传统双极电极，阳极在M1，阴极对侧眶部；

 

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 图5 传统a-tDCS电极放置示意图

 

Sham组：仅初始15秒有电流，模拟刺激过程；

样本：69名亚急性期卒中患者，最终64人完成

干预：每组20次刺激，每次20分钟，结合常规康复

评估工具：ARAT、UEFM、MAS、MBI（治疗前、治疗后4周、随访8周）

ARAT：手部精细运动功能；

UEFM：上肢运动功能；

MAS：运动功能评估；

MBI：日常生活活动能力。

研究结果：

组内比较：三组在治疗4周后各项评分均有改善。

组间比较：

HD-tDCS和a-tDCS组在UEFM、MAS、MBI上均显著优于Sham组；
 

 

 

 

 

 

 

图6 UFEM/MAS/MBI 评分随时间变化

 

ARAT无显著差异，可能与患者基础手功能较差有关；

 

 

  图7 ARAT评分随时间变化

 

MBI在8周随访时，HD-tDCS组显著优于a-tDCS和Sham组，说明其效果更持久。

 

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总结

HD-tDCS和a-tDCS均能有效改善亚急性期脑卒中患者的上肢运动功能和日常生活能力。

HD-tDCS在空间聚焦性和持久性方面优于a-tDCS，尤其在长期日常生活能力（MBI） 方面表现更佳。

两种刺激方式安全性良好，无严重不良反应。

未来研究可结合神经影像（如fMRI） 和电生理指标（如EMG） 进一步揭示其神经机制。

 

 

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回映产品

产品1：48通道8脑区同步高精度经颅电刺激设备

 

回映电子科技院线级多脑区高精度经颅电刺激设备(MXN-48)是一款可8脑区/8人同步干预的高精度经颅电刺激实验平台。其已突破了Soterix对该技术的垄断(Soterix产品Soterix MXN-33 高精度经颅电刺激系统其之前是市面上唯一款可对不同脑区进行同步精确干预的设备)回映高精度经颅电刺激产品M×N-48其具有48个独立输出通道，每个通道的波形，强度等参数都可以独立设置，可以实现对8个不同脑区的同步干预，不同脑区的相位同步性<0.1°，大大增强了tES的神经调控效果。回映高精度经颅电刺激设备提供了两种不同的操作模式以供研究者选择——基础模式和自由模式。基础模式使用更加方便，设定简单；自由模式则允许导入自定义电流波形，功能更加强大。
回映自研 48通道8脑区同步高精度经颅电刺激设备
适用范围：康复医学：运动功能障碍、语言障碍、认知障碍、吞咽障碍、意识障碍、上肢肌张力障碍、卒中后抑郁、卒中后疼痛等精神病学：抑郁症、焦虑症、强迫症、物质成瘾、创伤后应激障碍﹑精神分裂症等儿童康复：脑瘫、运动功能障碍、注意缺陷多动障碍、孤独症、阅读障碍、语言发育迟缓等神经病学：睡眠障碍、耳鸣、慢性疼痛、帕金森病、纤维肌痛、慢性疼痛(脊髓损伤下肢)、阿尔茨海默病、单侧忽略﹑偏头痛、神经性疼痛等脑科学研究：记忆、学习、言语等

 

 

基本参数

通道数：48通道，MXN Montage

同步脑区/人数：8;

同步相位差：<=±2.5us; < 0.1°;

电流强度：≤ ±4mA;

刺激时间：0~60min可调;

刺激频率：tPCS/tACS模式1Hz～200Hz可调;

淡入淡出时间：0~120s 可调，确保刺激的安全性;

脱落检测: 通过实时阻抗检测分析电极脱落状态确保刺激有效性;

干预模式：tDCS/tACS/tPCS/tRNS/SHAM/自定义;

核磁兼容特性：所有通道可核磁兼容;

极性：所有模式单极性，双极性均可;

产品2：手持式高精度经颅电刺激HD-tES设备

 

回映便携式高精度经颅电刺激仪(HD-tES)创新地采用type-C转生物电极的设计使得产品能够非常便捷地被使用。回映便携式高精度经颅电刺激仪(HD-tES)通过多电极配置(1个中心电极和4个返回电极)实现高精度电流聚焦,精准刺激目标脑区。其核心优势在于通过缩小电极尺寸(直径12mm的环形电极)和增加电极数量,显著提升刺激的聚焦性和精准性。
回映HD-tES支持多模式刺激,覆盖多场景需求：HD-tDCS模式：调节皮层兴奋性,适用于中风康复、抑郁症干预等。HD-tACS模式：精准锁定脑电频段(如β-γ频段改善强迫症,4Hz增强工作记忆)适配认知障碍治疗等。HD-tRNS模式：HD-tRNS 对显式和隐式计时任务的影响不同,用于研究大脑的计时机制和时间处理能力等。回映便携式HD-TES设备示意图
回映自研type-C转生物电极示意图
适用范围:神经系统疾病治疗，意识障碍和认知功能调节，康复治疗，运动和认知功能恢复。

 

 

基本参数

刺激强度：-2mA~2mA 连续可调，调节分辨率0.01mA，输出电流误差 <=±10%；刺激时间：0~60min 可调；.00刺激频率：针对于 tPCS/tACS 模式，1Hz ～ 99Hz范围内可调，频率步进1Hz， 输出频率误差<=±5%；淡入淡出时间：0~120s 可调，确保刺激的安全性；脱落检测：通过实时阻抗检测分析电极脱落状态确保刺激有效性；相位同步：<=±2.5us; <=0.09°；