神经肌肉电刺激
出处：按学科分类—医药、卫生 中山大学出版社《脊髓损伤》第406页（5407字）
神经肌肉电刺激(neuromuscular electric stimulation，NES)是指任何利用低频脉冲电流刺激神经或肌肉引起肌肉收缩，达到提高肌肉功能或治疗神经肌肉疾患的一种治疗方法，包括功能性电刺激和经皮电神经刺激，国外用于瘫痪治疗已有40多年的历史，目前国内也普遍开始应用该项治疗。对脊髓损伤患者根据其具体损伤节段，残存功能的不同可以应用以下几种电刺激。
一、神经肌肉电刺激的种类
(一)功能性电刺激
功能性电刺激(functional electric stimulation，FES)是利用一定强度的低频脉冲电流，通过预先设定的刺激程序来刺激一组或多组肌肉，诱发肌肉运动或模拟正常的自主运动，以达到改善或恢复被刺激肌肉或肌群功能的目的。FES所刺激的肌肉在解剖上具备完整的神经支配，但是失去了应有的收缩功能或失去了中枢神经的支配(如脊髓或脑损伤)。其特点是可以产生即刻的功能性活动，如上肢瘫痪患者手部肌肉在受到刺激时，可以产生即刻的抓握动作；下肢瘫痪患者(截瘫，偏瘫)的腿部肌肉在受到刺激时，可以产生行走动作。根据损伤节段不同，临床上用于治疗瘫痪的FES主要有以下几种类型：
(1)膈神经刺激仪：通常用植入式电极，高位脊髓损伤患者的膈神经核可能部分或完全破坏，特别是C4中央型脊髓损伤(膈神经核位于此处)。如果膈神经核完整，膈肌可兴奋，此类患者适合于治疗。
(2)膀胱控制治疗仪：利用植入电极刺激支配膀胱的神经或神经根(如骶神经前根)。治疗有2个目的，一是恢复膀胱的控制能力，二是达到有效排空。适用于脊髓损伤后神经源性膀胱的治疗，可以改善患者尿潴留情况。
(3)直肠电刺激器：直肠电刺激器对于治疗脊髓损伤患者痉挛状态具有较好的疗效。直肠电刺激器由一个电刺激器和一个棒状探头组成。探头用绝缘塑料制成，长100～150mm，直径20～25mm，探头的插入端呈锥形。离插入端70～80mm的地方有一狭窄，以减轻肛门括约肌痉挛和不适感。电刺激器呈长方形，体积小，便于患者携带。输出脉冲方波，采用一个9V电池，自动操作。
患者取侧卧位，探头用肥皂水润滑后插入肛门约70～50mm。打开开关。根据患者反应选择合适电流强度，15min后自动停止刺激。
直肠电刺激器治疗脊髓损伤患者痉挛状态的作用可能有以下几个方面：①在前列腺周围区域有前列丛，它与腰骶髓直接相通，因而，直肠电刺激时并非单一神经受到刺激；②直肠电刺激比目前传统的外周神经刺激更接近于脊髓；③腰骶髓中富含神经细胞和短抑制神经纤维，可提高和延长抗痉挛的效果；④直肠电刺激可能产生新的兴奋灶，抑制了原来使患者痉挛的兴奋灶，从而使痉挛缓解；⑤直肠电刺激可能抵消了肌梭变化时产生和传递的电脉冲，而使痉挛缓解；⑥直肠电刺激可能消耗了某些神经递质，使痉挛减轻。
(4)肢体瘫痪治疗仪：FES最广泛的临床应用是作为矫形器用于肢体瘫痪患者的功能训练。Liberson等人最早用表面电极刺激腓神经和胫前肌以改善截瘫患者的踝背伸和外翻，其作用如同“电生理矫形器”，能有效地控制步行摆动中的足下垂。此后，表面电极和植入电极一直用于脊髓损伤所引起的肢体瘫痪，其主要目的是增加关节活动范围，提高肌肉的功能如收缩力、耐力、诱发反射活动等。
FES将电刺激用于兴奋截瘫肢体的神经或肌肉，不但起到了治疗作用，并且有利于功能恢复。
对于有1～8个通道能输出低频电流的电刺激器，其电流的基本波形为方波或其他波形，脉宽0．1～1ms，成组脉冲宽度可达1．8s，频率为20～100Hz。各通道可同时或按一定延时先后刺激一组以上肌群，各通道的脉冲宽度和刺激强度可分别调节。FES用皮肤电极刺激肌肉收缩，并可用于不同粗细肌形状的肢体，同时刺激双侧股四头肌，可使患者站起来，对于截瘫患者能自己站住则收益更多。站立时通过自己的骨骼承重，经过自己的关节来活动，可引起肌肉的主动收缩，增加肌力，活跃代谢，防止肌萎缩及骨质疏松，减少肌肉痉挛等。由于站立活动，也可以间接地减轻一些并发症，如挛缩、压疮尿动力紊乱及血栓性静脉炎，也有利于患者精神方面的恢复。
(二)经皮电神经刺激
经皮电神经刺激(transcutaneous electric nerve stimulation，TENS)是将电极放在皮肤表面，通过低频脉冲直流电刺激神经纤维，达到治疗目的。广义上任何利用表面电极的电刺激都可以称作为TENS，习惯上则指用于治疗疼痛的低频脉冲电刺激。自从Long在上世纪70年代设计出第一台TENS并将其用于临床以来，大量的临床和基础研究证明其缓解疼痛的疗效比较满意。近20年来，TENS的应用远远超出治疗疼痛的范围。临床上使用的TENS主要有以下几种模式：
(1)通用型(conventional TENS，constant mode)：为感觉水平刺激，特点为频率高(100Hz以上)，强度低，脉宽小20～100μs(通常为50～80μs)。由于这一型TENS主要通过脊髓机制刺激Ⅱ型神经纤维来达到镇痛作用(没有肌肉收缩)因此其镇痛作用快，持续时间短，一般在治疗后数小时。
(2)针灸型(acupuncture-like TENS，constant mode)：为运动水平刺激，特点为频率低(1～4Hz)，强度高，脉宽大(～200μs)，治疗时刺激电极通常放置在针灸的穴位上或运动点上，能引起可见的肌肉收缩。主要刺激Ⅲ型和Ⅳ型神经纤维以及小运动神经纤维。镇痛作用慢于通用型，但持续时间长。
(3)混合型(burst train TENS，burst mode)：由一系列较高频率的脉冲(100Hz)叠加在较低频率的脉冲(1～4Hz)上所产生，患者容易耐受引起较强肌肉收缩的刺激强度。也有学者将此型称为针灸型，二者的区别在于针灸型为单次脉冲，混合型为系列脉冲。
(4)调制型(modulation mode)：电流强度从0增加到预先设置的水平，持续2秒再回到0，间歇1秒。如此循环，给患者一种舒服的按摩感受。
脊髓损伤后根据患者的具体症状，可选用上述几种不同类型的治疗。
二、神经肌肉电刺激治疗仪的组成
(一)FES和TENS共有的参数
(1)频道：至少有2个输出频道，可以同时或分开工作。例如，2个协同肌群同时作用于2个关节，产生双关节运动，或先后作用于2个关节，产生等长收缩来减少关节运动。频道之间的交互刺激对提高主动运动的交互模式(如先屈后伸)很有实用价值和功能作用。
(2)频率：FES的频率为1～100Hz，一般用20～40Hz，20Hz以下可产生间断收缩，30Hz或以上可产生强直性收缩。TENS的频率为1～200Hz，20Hz为低频率，100Hz以上为高频率。
(3)脉宽调节：100μs以下属于感觉水平的刺激，100～600μs属于运动水平的刺激。FES一般在100～600μs，TENS为50～200μs，对敏感的区域或长时间使用，脉宽可选择的范围在50～60μs；短时间，强化治疗脉宽可偏大。
(4)强度调节：FES的强度调节有2个范围，一个是低强度(0～20mA)，另一个是高强度(20～100mA)。TENS的强度没有一个“金标准”，因人及治疗部位而异，如果用低频率，可选用患者最大耐受强度，高频率可根据需要，维持在肌肉有可见的收缩的强度。
(二)FES具有的参数
下列参数只有FES具备，TENS则没有。
(1)通电／断电开关(on／off time)：通电时电流输出，刺激肌肉收缩，断电后肌肉放松。通电／断电与肌肉疲劳和收缩力的大小有关。通电时间愈长，断电时间愈短，肌肉越容易疲劳，收缩力越低。一般频道1的通电范围2～60s，断电范围2～120s；频道2的断电范围0～60s，通电范围2～60s。
治疗中的通电／断电时间取决于具体的功能性活动，一般通过治疗师或患者的手部控制或触发开关。例如，用于下肢瘫痪患者步态训练中踝背伸的FES，其触发开关放在鞋跟处。当脚跟触地时断电，踝背伸肌肉放松；当脚跟离开地面时通电，踝背伸肌肉收缩，使得踝关节在摆动期中保持背伸。这一过程也可以通过手控制开关来完成。
(2)波升／波降调节(ramp)：治疗仪一般只显示波升的数值，通常波升(ramp-up)是波降(ramp-down)的2倍。
(3)时间调节：FES有3个时间选择，分别为连续性刺激15min、30min、60min。一旦强度开关打开，内部的定时器即开始计时。
三、神经肌肉电刺激的临床应用
在临床应用过程中，根据患者不同病损，选用不同的电刺激类型。
(一)FES
FES可改善或促进瘫痪肌肉的功能恢复，预防或延缓肌肉的废用性萎缩，维持或增加关节活动范围，增加局部的血液循环，训练肌肉功能，预防脊髓损伤后下肢深静脉血栓形成。
(二)TENS
除了用于治疗各种类型的疼痛之外，TENS尚可用于治疗脊髓损伤患者的肢体瘫痪，减轻肌肉痉挛。
在进行不同类型的电刺激时，应考虑其应用的禁忌症，如：①佩带心脏起搏器者，特别是按需心脏起搏器(可能会影响起搏器的正常功能，引起室颤)；②外周血管性疾病，如静脉血栓形成，可能会引起栓子脱落；③对刺激不能提供感觉反馈的患者，如脊髓损伤后截瘫平面以下感觉丧失者；④下列部位不能放置FES的电极：颈动脉窦处(电流可能会影响血压和心脏收缩，引起心率失常)、感染部位(可以加重感染)、孕妇的躯干部位(可以引起子宫收缩)、手术部位(肌肉收缩可以引起伤口裂开)、恶性肿瘤，皮肤感觉缺损或对电极过敏的部位。
(三)注意事项
(1)治疗前准备：治疗前先向患者解释治疗时的感觉；被治疗的关节应可以活动(不是僵硬的关节)；确定刺激的部位，治疗参数，电极大小及其放置位置。
(2)电极及其放置：电极的大小应随所刺激的肌肉大小来决定。大肌肉用大电极，小肌肉用小电极。大电极能产生较强的收缩而不引起疼痛，但如果电极大于需要刺激的肌肉，刺激时电流会扩散到附近不需要刺激的肌肉甚至是拮抗肌。相反，如果电极明显小于肌肉，刺激时电流强度可能会太大而超过了患者的耐受性。电极应定期更换。使用时，电极表面可用导电胶。
电极通常放置在外周神经或肌肉的运动点上。运动点(motor point)是指在肌肉的皮肤上用最小剂量的电流就可以激发肌肉收缩的位置。一般来说，肢体和躯干肌肉的运动点位于运动神经进入肌肉的位置或其附近。操作时，可以用试错法(trial and error)找出运动点，方法是先将电极放置在拟刺激肌肉的肌腹上，用小强度的电流刺激，引出肌肉收缩后，维持这一刺激强度，再移动电极，找出在相同刺激强度下能引起肌肉最大收缩的位置，然后，将电极放在此位置上。
(3)电流刺激：从低强度开始，逐渐增加到患者的最大耐受强度。