据了解,1/3 以上的脑卒中患者会出现卒中后失语症,这不仅严重影响着患者的生活质量,也为家庭和社会带来巨大的经济负担。尽管学界已经付出长达几十年的努力,但是目前针对失语症的传统康复治疗方法,依旧不能达到十分理想的结果。在此背景下,昌平实验室团队和中国康复研究中心北京博爱医院团队,希望找到更加安全有效的疗法。
通过实验研究以及受试患者的参与,他们提出一种个体化神经调控疗法(POINT,parcellation-oriented individualized neuromodulatory therapy)。课题组给 POINT 疗法取了一个很好听的中文名:“优点疗法”。该命名可谓一语双关,既对应着 POINT 在汉语中“点”的含义,又蕴含着优化靶点的喻义。
优点疗法的流程,主要是通过优脑银河的 BrainSector Cloud 来分析患者的功能磁共振成像,使用个体化脑功能区剖分技术(pBFS,personalized brain functional sectors),定位出患者的 200 多个脑功能区,从而识别出与疾病相关的关键神经调控靶点,再使用光学导航等神经导航技术引导无创神经调控技术刺激,从而实现高精度的个体化神经调控。
其优势主要有三点:
首先,其靶点制定基于个体化的脑功能分区,而非人群平均水平的脑功能分区,更加符合患者的实际脑功能区位置,这体现了靶点空间定位上的个体化优势;
其次,这种基于个性化靶点的无创神经调控方案,依据患者的具体脑功能网络异常特征制定而来,体现了个性化医疗的优势;
最后,通过高精度光学定位,能让无创型精准磁刺激线圈的空间定位和朝向得到实时的引导。借此确保实施过程严格按照预定的靶点进行精准调控,这体现了治疗实施过程中的精准化优势。
日前,相关论文以《个性化功能成像引导的额上回 rTMS 治疗脑卒中后失语症:一项随机、假治疗对照试验》(Personalized functional imaging-guided rTMS on the superior frontal gyrus for post-stroke aphasia: A randomized sham-controlled trial)为题发表在神经调控领域的著名期刊 Brain Stimulation,昌平实验室博士后任建勋博士和中康任伟靖博士为共同第一作者,昌平实验室刘河生教授和中康张皓主任担任共同通讯作者[1]。
针对失语症患者的新靶点和新方法
之前,对于绝大多数脑卒中后失语症的经颅磁刺激试验,都集中在同侧大脑半球的病灶周围区域或者对侧大脑半球的额下回区域,而本次论文提出了一种新的干预靶点和方法,实验的结果证实了优点疗法的有效性和安全性。
该论文的数据验证了如下要点:即由个体化功能影像引导的额上回语言区靶点,在进行精准磁刺激之后,对于卒中后失语的语言功能康复具有显著疗效:
接受优点疗法治疗的患者语言评分(西部失语量表)平均提高 20.6 分,而仅接受传统康复治疗的患者语言评分仅提升 5.8 分。 未来该疗法也有可能用于孤独症等其他涉及到语言功能障碍的脑疾病治疗。
如前所述,光学导航引导的精准磁刺激,是优点疗法的重要组成部分。在实际操作中,导航系统会在用户界面上实时显示如下内容:精准磁刺激线圈与个体化靶点这两者在距离和姿态上的偏差。
上述内容显示之后,即可指导治疗师通过移动、旋转线圈实现精准刺激。这样一来,就可以准确刺激目标脑区,并且不会影响其他脑区的功能。
本次研究还涉及到一种名为 θ-脉冲刺激(TBS,theta-burst stimulation)的技术,该技术是重复经颅磁刺激(repetitive Transcranial Magnetic Stimulation, rTMS)治疗的多种刺激模式中的一种特定方式。
根据具体刺激方案的不同,TBS 技术又可以分为间歇性 TBS(iTBS,intermittent TBS)和连续性 TBS(cTBS,continuous TBS),前者可以兴奋目标脑区的功能活动,后者则起到抑制作用。它们两者能为调控无创神经提供丰富的差异化技术手段。
不同于传统的低频(1-10Hz)rTMS 技术,TBS 通过采用与大脑中神经元自然节律相近的 50Hz 刺激频率,以短时间的爆发性刺激,来模拟自然生理条件下对于神经元的激活模式,从而能够针对刺激靶点所对应的目标脑功能区、以及相关联的脑功能网络,做出更加高效的调控。
本次研究中,课题组正是在左右大脑半球的语言功能区上分别应用了 cTBS 技术和 iTBS 技术,借此首次验证了如下规律:当对右脑语言区开展抑制性刺激时,可以取得类似于兴奋左脑语言区的治疗效果。
这一规律的发现能为开展更加全面的左右脑联合治疗提供一定依据。未来,可以通过探索左右脑联合刺激以及进一步优化 TBS 刺激方案,形成卒中后失语的 TMS 治疗范式。
作为 TMS 技术的一个分支,TBS 刺激技术同样是通过产生高强度磁场,以无创的方式穿透颅骨,并对目标脑区产生刺激,但是它不属于电化学刺激的范畴。
那么,TBS 刺激技术是否会对脑部产生一些副作用?对此,担任论文第一作者的任建勋表示,作为无创经颅磁刺激(TMS)技术的其中一种刺激模式,θ 脉冲刺激(TBS)同样具有较好的安全性,目前并无证据表明其会对脑组织产生显著的副作用。
此前,美国食品药品监督管理局(FDA,Food and Drug Administration)已经批准允许将 TBS 用于重度抑郁症患者的临床治疗。目前,学界也在积极探索把 TBS 用于孤独症、焦虑症、卒中后功能障碍、强迫症等神经疾病的治疗中。
另据悉,之前人们一般使用额下回语言区,来作为卒中后失语的 TBS 治疗靶点,但这可能对一部分患者带来较为显著的疼痛,导致患者难以配合治疗。而这正是本次研究探索将额上回语言区作为替代性靶点的原因之一。
实验结果也证实:当把额上回语言区作为 TBS 治疗靶点时,大部分真刺激组的患者都可以配合三周的完整治疗过程,并取得语言评分上的显著改善,而且没有明显的不良反应,患者的治疗依从性更好。
张皓表示:“卒中后失语患者的康复治疗,通常采用传统的行为疗法,起效较慢且效果有限。本次研究发现,相比于只接受传统治疗,增加个性化神经调控方案,能更有效地改善患者的语言功能,从而能为卒中后失语患者提供一种速度更快、效果更明显、安全性相对较高的新型康复治疗方案。”
15 天疗程,让患者从失语到清晰表达
张皓表示,实验中他们曾接触到一位患有“经典 Broca 失语症”的患者,他虽然能部分性地理解周围人的讲话,但是没有办法用语言表达自己的想法。这位受试者当时患上并发失语症已经将近 1 年。家人带着他辗转于全国各大医院,已经尝试了临床上的所有康复治疗方法,但其家人却依然无法与他进行完整的沟通。
在此前就诊过程中,当医生在开始治疗之前,对这名患者进行语言能力评估时,他连自己的名字、自己在哪里等问题都无法回答。只能看到他在很努力地发出声音,但是所有回答都是重复的、没有意义的两个音节。
张皓说:“我们不知道他想表达什么,更难以想象在过去近一年的时间里,他的家人在照顾、以及和他沟通时是多么无力,而他本人只能眼睁睁看着家人着急,即使努力张口也给不出有意义的回应。”
后来,患者家属抱着试试看的态度找到课题组。在多方面的综合评估之后,课题组对这名患者开展为期 3 周的试验治疗,并严格监控治疗过程中的患者状态。
在全部治疗结束之后,医生再次对其进行语言评估。这时,课题组惊讶地看到患者不仅能清晰地讲出自己名字,并能正确回答出许多日常问题,他刚参加受试时的焦虑紧张也随之缓解,取而代之的是轻松自信的微笑,眼睛里也有了光芒。
张皓说:“通过语言功能的康复,让这名患者重新获得了自主生活的能力。这种失而复得的交流能力,也让一家人都非常感动和高兴,患者激动地和我们道谢。亲眼看到如此惊人的康复,我和团队也很振奋,也更有信心推进这个临床项目。”
那么,要想证明 POINT 疗法更加适合卒中后的语言系统恢复,在基础研究和医疗程序上还需要做出哪些努力?
张皓表示:“首先,需要在本次研究的基础之上,从单中心拓展到多中心的临床试验,以及增加入组患者来源的丰富性,从而加大整体样本量。其次,还需要增加和非个体化 TMS 疗法的比较,确定个体化靶点带来的增量效果。”
另外,课题组也正在开展针对 TMS 技术的起效神经机制的探索。预计对神经机制进行深入了解之后,将在临床上进一步优化现有治疗方案。当实施不同神经调控方案时,会对皮层兴奋性、脑功能连接产生怎样的影响?以及最终如何起效?这是他们后续要研究的方向。
张皓说:“整体来看,本次成果让我们非常有信心去推进其他项目,并在更多脑疾病中开展持续性创新。”
来源:MIT科技评论
参考资料:
1.Ren, J., Ren, W., Zhou, Y., Dahmani, L., Duan, X., Fu, X., ... & Liu, H. (2023). Personalized functional imaging-guided rTMS on the superior frontal gyrus for post-stroke aphasia: A randomized sham-controlled trial. Brain Stimulation.
（来源：News快报）
