我们已经证明了迷走神经刺激(VNS)结合上肢康复治疗缺血性脑卒中的安全性和可行性。在这项探索性研究中，我们评估了临床和脑MRI变量是否可以预测对治疗的反应。我们使用了两个完成的随机和盲目的临床试验的数据(N=35)。所有参与者都有中度至严重的上肢无力，随机分为6周强化物理治疗并伴有或不伴有VNS。受试者在基线时进行3T脑MRI检查。主要结果为Fugl-Meyer评分、上肢评分(FMA-UE)从基线到治疗结束后第一天的变化。我们用一般线性回归来识别临床和脑MRI预测FMA-UE变化的因素。VNS治疗组治疗后第1天FMA-UE较对照组有更大的改善(8.63±5.02，3.79±5.04)分。t=2.83，Cohen‘s d=0.96，P=0.008)。对照组脑脊液容量较高时FMA-UE改善较小，而VNS组无明显改善。白质高强度体积也是如此，但在从对照组中移除一名外围参与者之后就不是这样了。与对照组相比，VNS组患者在基线时的手臂损伤更严重。目前正在进行第三阶段的试验，以正式确定VNS是否能改善预后，并将探讨在基线较严重的上肢残疾和脑血管病患者中是否存在差异。

迷走神经刺激(VNS)结合上肢康复是治疗脑卒中后手臂无力的一种新方法。VNS在大脑皮层内触发可塑性促进神经调节剂(如乙酰胆碱和去甲肾上腺素)的释放。1...在运动训练的同时，刺激运动皮层的特定任务可塑性。2与单纯的VNS和单纯的康复训练相比，VNS与康复训练相结合，在不同的脑卒中前模型中均能改善患者的康复。3,4...这些改善与大脑皮层运动网络的突触重组和残余运动神经元的招募有关，这些运动神经元控制着受损的前肢。5...两项临床研究表明，VNS联合上肢康复与单纯上肢康复是安全可行的，可以改善缺血性脑卒中后的手臂无力。6,7.

手臂无力是中风最常见的症状，约有一半的中风幸存者有长期残疾，这与生活质量下降有关。8,9...中风后手臂功能的恢复是许多中风幸存者的首要任务。10...然而，卒中后运动功能的恢复情况各不相同，因此，识别有助于预测反应的因素对于帮助患者选择和识别最有可能作出反应的因素是非常重要的。尤其是当治疗是侵入性的(涉及手术)和/或耗时；VNS需要植入神经刺激器，这是昂贵的，与麻醉的风险，感染的风险很小和声带麻痹的风险很小。有几种临床和脑影像学指标可以预测脑卒中后认知功能的恢复，包括年龄、损害程度、白质高强度(WMH)体积、脑卒中病变体积、皮质脊髓束损害和血压水平。11,12,13.

在本研究中，我们结合了临床和脑磁共振成像(Mri)数据，这些数据来自于我们先前的两项随机试验，即VNS与缺血性脑卒中后上肢康复的结合。6,7...我们进行了探索性分析，以评估对VNS和上肢康复的反应的预测因子。我们的目标是确定进一步研究的预测因素，这些因素可能有助于为这种有希望的新疗法选择病人。

研究设计、参与者和治疗

我们曾进行过两项随机的、盲目的VNS治疗与康复相结合的临床试验，用于脑卒中后上肢康复(NCT 01669161和NCT 02243020)。6,7...本分析综合了这两项试验的数据。第一项试验是一项前瞻性的随机开放的，盲目的终点(探针)研究.第二组用假刺激完全失明。获得批准的药品和保健管理局和西苏格兰研究伦理委员会。在人类参与者中执行的所有程序都符合各机构委员会的道德标准和1964年“赫尔辛基宣言”及其后来的修正案或类似的道德标准。参与研究的所有个人均知情同意。

审判已在其他地方作了详细说明。6,7...第一项试验是一项具有积极康复控制的探针设计，第二项是一项完全盲目的假刺激研究，所有参与者都被植入一个VNS装置。在这两项研究中，VNS装置的植入都是由外科医生在全麻下进行的。该装置(Vivistim System，MicroTranponder Inc.，奥斯汀，德克萨斯州)包括一个可植入的脉冲发生器(IPG，Model 1001，MicroTranponder Inc.，奥斯汀，TX)，一个可植入的引线(2.0毫米或3.0毫米，型号3000，微转发器公司，奥斯汀，德克萨斯州)，以及一个无线发射机(型号2000，MicroTrander Inc.，奥斯汀，德克萨斯州)。

在这两项试验中，参与者在Fugl-Myer评估上肢(FMA-UE)被定义为20-50分。FMA-UE评分评估运动质量和协同作用，是一种经过良好验证的损伤评估。从0到66分不等。6点以上的改善通常被定义为与功能和生活质量改善相关的临床意义上的改变。14...其他纳入和排除标准在不同的审判中相似，以前已作了充分说明。6,7.

活动VNS组和对照组的治疗方案包括6周的强化上肢康复。参与者每周接受三次康复治疗，为期6周，共18次。所有课程从10到15分钟的伸展运动开始，然后是七项标准化任务。每一次会议持续约2小时。功能任务包括伸手和抓取、打开门和锁、大体移动、物体翻转、模拟进食任务、插入对象和打开容器。这些标准化任务是按照这个顺序在每次治疗过程中执行的。参与者每项任务重复约30-50次，每项任务花费10-20分钟.对于每个参与者，任务按难度进行分级，并根据每个人的能力和目标进行调整。因此，每项任务的确切重复次数取决于损伤程度。

VNS组给予主动VNS联合康复训练，对照组不进行VNS配对康复训练。活动VNS组每重复一次治疗任务，VNS刺激设置为0.5s(0.8mA，恒流，电荷平衡脉冲，100 s脉冲宽度，30 Hz频率)。在治疗过程中，每次重复一次，VNS都是通过一个按钮送到治疗师手中，并通过笔记本电脑无线连接到VNS设备上。平均每次刺激次数VNS组为444次，对照组为511次。对照组每一次刺激次数有一个异常值，如果没有他们的数据，对照组与VNS组相似，每次刺激数为464次。VNS组和对照组每分钟平均每分钟刺激次数分别为4.9次和5.6次。

在第一项探针设计研究中，治疗师在治疗期间使用控制组的按钮，但由于没有假植入，所以没有连接到VNS装置。在第二项完全盲目的研究中，在对照组受试者中，按钮无线连接到植入的VNS装置上，但在每项任务中提供了一个0.0mA的假刺激。

在临床治疗6周结束时，记录FMA-UE基线评分，并对FMA-UE评分进行重新评估。在这次为期6周的访问之后，两项试验的治疗方案不同，但这些数据并未包括在这一综合分析中。

脑MRI采集与分析

所有参与者都在随机化之前做了一次脑结构核磁共振扫描，除非有违禁品；mri协议在此之前已经详细描述过了。15...简单地说，用3T MRI获得T1、T2、FLAIR、敏感性加权(SWI)和弥散张量图像。中风梗死体积由一位经验丰富的图像分析员(DAD)根据“奋斗指南”进行手动分割。16...WMH的分割和正常出现的组织体积以前曾描述过。15.

每个受试者的皮质脊髓束用不同的同胚配准来估计。17“基于JHU DTI的白质地图集”18每个主题。对每个受试者的皮质脊髓束的估计进行了视觉检查和批准。用FMRIB扩散工具箱计算全脑平均扩散率(MD)和分数各向异性(FA)图。19将皮质脊髓束面罩应用于全脑图，计算皮质脊髓束内的MD和FA。脑卒中侧皮质脊髓束的扩散指标(MD和FA)除以未受影响侧的扩散指标(称为“MD和FA比值”)来评估皮质脊髓束的损伤。13.

统计分析

主要结果是治疗后第1天与基线间FMA-UE评分的变化.所有统计分析都使用统计分析系统9.4版(2002-2012年SAS研究所公司)进行。我们采用“ProcTtest”功能评估治疗组间连续基线变量和FMA-UE变化评分的差异。我们使用Fisher的精确测试来评估组间比例变量的差异，例如性别、脑卒中半球。

我们使用SAS中的“proc GENMOD”函数与标准化的β进行一般线性回归，以识别治疗后FMA-UE评分的预测因子，即基于回归的变化分析。治疗后fma-UE评分的预测变量为：脑卒中、皮质脑卒中与皮质下卒中、康复前数月随机化、wmh容积、皮质灰质体积、脑正常出现白质体积、脑幕上脑脊液(Csf)体积、脑卒中侧皮质脊髓束MD和FA(以下简称MD和FA比值)。13、脑卒中梗死体积、收缩压和舒张压。我们对每个预测器进行了单独的模型，因为对于相对有限的样本规模，有许多预测因子的β系数不稳定的风险很高，也就是说，通过将所有的预测因子都包含在一个模型中，相对于样本的大小，就会有大量的变量；这可能通过较低的自由度导致不可靠的结果。我们调整所有分析的基线FMA-UE评分，性别和年龄，并分别在对照组和VNS治疗组进行分析。由于本研究的探索性，我们没有进行多次比较测试。

最后，我们将“响应者”定义为那些在FMA-UE分数上有大于或等于6分改进的人。以往用基于锚的方法评估FMA-UE的研究估计，临床上重要的差异在4.24到7.25分之间，手臂和手的整体功能改善超过50%(很好)，与FMA-UE的变化相对应的是5.25点。14...我们用t-测试控制应答者与VNS应答者的基线FMA-UE评分和成像特征，以评估对VNS反应的人的特征是否与那些对传统治疗技术有反应的人不同。

病人特征

在37名随机参与者中，有35人进行了脑部MRI检查，并纳入了这一分析。除皮质脑卒中发生率高于对照组外，VNS治疗组与对照组的基线特征差异无统计学意义(表)1)。WMH、中风和皮质脊髓束图像分析结果如图所示。1.

脑MRI测量的图示。(A)原始的花哨图像。(B)白质高信号(WMH；亮红色)和缺血性脑卒中梗死体积(皇家蓝色)的分割。(C)估计左(青色)和右(粉红色)皮质脊髓束。(D)脑卒中病变(暗红色)与皮质脊髓束(浅蓝色)在三维渲染中的相互作用。图像A和B来自同一个病人，C和D来自不同的患者，它们都以神经学(“左是左”)的方式显示。

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Fugl-Meyer评分、各组间上肢评分的变化

VNS治疗组治疗后第1天FMA-UE评分(8.63±5.02)分较对照组(3.79±5.04)分明显改善(t=2.83，Cohen‘s)。d=0.96，P=0.008)。基线调整回归分析还显示，VNS参与者的改善更大(Beta=4.98点，标准差=1.74，P=0.0043)。

对照组和VNS组随访FMA-UE评分的预测因素

表中显示了控制组和VNS组的FMA-UE跟踪得分的预测因子。2...基线FMA-UE评分是两组6周随访FMA-UE评分的最主要预测因素：基线得分越高，随访得分越高。治疗前WMH和CSF体积增加，对照组FMA-UE评分改善较小，而VNS组无明显改善。正常、白质体积增大、收缩压降低与VNS组FMA-UE评分明显改善有关，而对照组无明显改善。调整后的FMA-UE评分与脑成像预测因子之间的关联如图所示.2.

偏回归图显示调整后的关联Fugl-Meyer评估，上肢评分(FMA-UE)。显示的关联是：1.基线FMA-UE和随访FMA-UE，按年龄和性别调整(上面板)；2.基线白质高强度(WMH)体积和随访FMA-UE(根据年龄、性别调整)和FMA-UE(第二顶面板)；3.基线正常出现白质体积和随访FMA-UE，根据年龄、性别和基线FMA-UE(第二底部面板)调整；4.基线FMA-UE，调整年龄、性别和基线FMA-UE(下面板)。散点图显示在对照组(左侧)和迷走神经刺激(VNS；右侧)组。后续FMA-UE分数的残值是根据每个模型中的实际和预测的后续FMA-UE分数计算的，不包括在x轴上显示的回归器，例如，从年龄、性别和第二顶部、第二底部和底部面板中的基线FMA-UE得分预测后续FMA-UE。脑成像和基线FMA-UE评分的残差是根据每个模型中剩余回归者的实际值减去预测值计算的，例如，对于基准WMH容积，残差是实际WMH容积减去按年龄、性别和基准FMA-UE预测的WMH容积。

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在控制组中，wmh音量与fma-UE分数之间的关联可能是由图中第二行的左面板中所示的外围参与者驱动的。2该关联在去除该参与者后不再具有统计学意义。

VNS和控制响应器

VNS组有12/16(75.00%)应答者(FMA-UE中≥6分增加)，对照组为6/19(31.58%)(费舍尔精确检验)。P=0.0176)。VNS反应者的平均基线FMA-UE评分为34.75±9.64分.对照组平均基线FMA-UE评分为40.83±7.63分.VNS与控制应答者的基线FMA-UE评分相差6.08分(t=1.34，P=0.198，)。VNS组有较高的脑卒中反应(VNS=21.12±21.67ml，对照组为8.68±18.40ml)。PWMH(VNS=2.94±2.33ml，对照组=1.67±0.80ml)，P脑脊液(VNS=289.80±33.59ml，对照组=256.20±38.03ml)，P体积和描述性下皮质灰质(VNS=404.30±52.29ml，对照组=434.40±45.98ml)；P正常出现白质(VNS=402.10±77.46ml，对照组=424.80±56.59ml)。P=0.5361)基线卷。

在两项临床试验数据的联合研究中，我们发现VNS与康复相结合与FMA-UE评分的改善比单纯康复有更大的改善。在一系列探索性分析中，我们发现，在对照组中，基础脑健康较差的特征，如WMH体积高，CSF体积大，预后较差，但VNS患者的情况并非如此。基线FMA-UE评分在对VNS有反应的人比对物理治疗有反应的人更低，成像结果也不太好。虽然这些差异在统计学上没有显着性，但在VNS参与者中，有几项脑健康指标持续恶化。这就增加了VNS可以单独为基线残疾和脑血管病患者提供额外的益处和康复的可能性。这些假设需要在前瞻性的临床研究中加以验证。

我们发现在对照组参与者中，全脑WMH和CSF体积增加与FMA-UE评分改善较小有关。这在VNS治疗组中并不明显，阴性标准β值在对照组比VNS组大几倍。这些差异效应的一个可能推论是VNS可以改善脑血管病患者的预后。VNS激活基底前脑和蓝斑神经元，随后通过释放乙酰胆碱和去甲肾上腺素(通过释放乙酰胆碱和去甲肾上腺素)重组皮质网络，从而使运动信号绕过白质损伤或组织萎缩的区域。5...与这一发现相一致，我们发现VNS参与者正常的白质体积与FMA-UE的改善有关。VNS组收缩压较高，改善较少，而对照组无明显改善。VNS曾被证明能降低血压。20但这一发现的原因尚不清楚。这些分析是假设产生的，研究结果需要在更大规模的临床试验中得到证实。中风后VNS与上肢康复的第三阶段试验正在进行中。

假设VNS可以改善那些不太可能对常规治疗作出反应的人，例如那些基线残疾较大的人，这一假设得到了以下事实的支持：VNS应答者的FMA-UE基线低于控制应答者。虽然这一差异(6.08分)在统计学上没有显着意义，但它大致相当于临床重要性的水平。6,7,14...这很可能反映了这项分析的研究力度和小样本量(VNS中有12名应答者，而对照组中有6名)。此外，VNS反应者在基线时的结构脑健康状况更差。同样，这些差异在统计学上没有显着性意义，但在VNS应答者中，每个个体的脑结构测量(包括中风、WMH、CSF和正常出现的组织)都较差。

我们的研究有局限性，主要与小样本的参与者有关。虽然样本总数为N=35，但我们在N=19和N=16的组内进行了分析。这些样本显然不够大，不足以得出可靠的结论。有限的样本大小可能会产生虚假的结果或忽略潜在的真实效果，这可能是我们已经提出的结果的情况。事实上，对照组WMH体积与FMA-UE评分之间的统计显着性关联在移除离群参与者后不再显着。需要在更大的样本中复制此分析，以确定该关联是否因功率降低或外围参与者而在统计上不再显着。此外，这项研究的发展性而非验证性意味着我们进行了许多统计检验，而没有进行多次比较检验。此外，由于参与者人数有限，很难确定变量在统计上是否正常分布。这进一步强调在解释所取得的结果时必须谨慎。VNS组皮质脑卒中患者的比例高于对照组。假设成对的VNS引起任务特异性可塑性，不同的卒中亚型可能有不同的影响，不同组间的差异可能会混淆结果。我们还没有看到仅仅依赖于中风亚型的反应的差异，但是到目前为止，样本的大小并不允许对此进行适当的评估。需要在更大的样本中做更多的工作，以确定皮层和皮层下卒中参与者是否更有可能对VNS作出反应。

这项研究不是假设试验，而是一项探索性研究，旨在制定假设，并提供目前唯一可用的关于中风后上肢无力的VNS治疗数据。这些发现现在需要在一个大型的临床试验中进行评估。

在承认上述局限性的同时，我们的探索性分析已经形成了这样的假设：VNS可能为基线更严重的上肢残疾患者提供更多的好处，并提供不利的影像学发现，如较高的CSF体积，从而降低单纯治疗成功的可能性。目前正在进行的第三阶段试验将正式评估这些假设以及VNS结合康复治疗缺血性脑卒中后手臂无力的疗效。