[뇌 건강 관련 자료] 뇌졸중 후 환자의 신경 재활을 위한 비침습적 뇌 자극

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추상적인

높은 이환율, 사망률, 장애가 특징인 뇌졸중은 보통 뇌혈관의 갑작스러운 막힘이나 파열로 인해 뇌저산소증 증상을 일으키며 인간의 생명과 건강을 심각하게 위협한다. 재활은 뇌졸중 후 기능적 손상을 입은 환자에게 필수적인 치료법으로 편마비, 실어증, 삼킴 곤란, 편측방임, 우울증, 인지기능장애 등을 다양한 정도로 회복시킬 수 있다. 비침습적 뇌 자극(NIBS)은 해당 뉴런의 흥분성을 조절하여 임상 기능을 향상시킬 수 있는 국소 대뇌 피질에 초점을 맞춘 재활의 인기 있는 신경 조절 기술입니다. NIBS의 임상 적용에서 점점 더 많은 증거를 얻었습니다. 특히 반복적 경두개 자기 자극(rTMS) 및 경두개 직류 자극(tDCS). 그러나 표준화된 프로토콜이 없는 NIBS에 대한 기존 연구는 자극 부위, 빈도, 강도, 투여량 및 기타 매개변수 측면에서 광범위한 변화를 보여줍니다. 뇌졸중 후 환자의 신경 재활에 대한 적용은 여전히 ​​제한적입니다. 신경 탐색 기술, 기능적 근적외선 분광법 및 기능적 MRI의 발전으로 자극을 위해 특정 뇌 영역을 정확하게 찾을 수 있습니다. 신경 회로에 대한 우리의 추가 이해를 기반으로 뇌졸중 후 재활의 신경 조절은 단일 표적 자극에서 둘 이상의 표적, 심지어 회로 및 네트워크의 공동 자극으로 발전했습니다.

 

1. 소개

뇌졸중은 세계에서 두 번째로 큰 사망 원인이자 세 번째로 큰 장애 원인이며, 뇌졸중 환자는 종종 기능 장애와 결핍으로 고통받습니다. 뇌졸중 후 환자의 운동 약화, 감각 기능 장애, 언어 장애, 삼킴곤란, 일측성 방치, 인지 기능 장애 및 정서 장애는 장기간의 재활이 필요합니다. 뇌졸중의 병리학은 초점 신경 결손과 신경 회로 또는 뇌 네트워크의 손상을 모두 포함합니다.

물리치료에는 두 가지 치료법이 있는데 그 중 하나는 기능적 운동과 운동치료와 같은 물리치료이다. 다른 하나는 물리요인치료로서 열, 전기, 자기 등의 물리적 자극을 이용한 재활치료이다. 물리치료는 뇌졸중 재활에 일반적으로 사용되며 국소 신경 손상 후 뇌 가소성을 개선하는 것으로 입증되었습니다. 또한, 이전의 증거는 우울증, 정신분열증 및 파킨슨병 치료에 대한 물리치료의 긍정적인 효과를 입증했습니다.]. 비침습적 뇌자극(NIBS)은 물리적 요인 치료의 한 방법으로 생체 내에서 전기적, 자기적 또는 초음파 자극을 통해 뇌의 특정 부위를 조절함으로써 신경세포의 흥분성과 여러 뇌 기능을 조절할 수 있는 물리치료법이다.

NIBS가 뇌졸중 후 환자의 신체 기능에 미치는 영향은 광범위한 임상 연구를 통해 보고되었습니다. 그러나 작은 표본 크기(30명 미만)와 임상 연구의 표준화되지 않은 자극 매개변수 로 인해 NIBS는 뇌졸중 후 재활을 위한 표준화된 치료 프로토콜에 아직 포함되지 않았습니다. 여러 체계적인 검토, 메타 분석, 심지어 가이드라인까지 NIBS의 적용을 요약했습니다. 그러나 양식 즉 패러다임 또는 프로토콜의 진화에 거의 관심을 기울이지 않았습니다.

자극 부위, 강도, 지속 시간, 빈도 및 모드와 같은 NIBS의 다양한 자극 매개변수에 대한 귀중한 개요를 제공하는 검토는 뇌졸중 후 재활에서의 적용을 촉진하는 데 필요하고 의미가 있습니다. 이들은 Shen et al. 의 이전 기사에서 부족했습니다. 현재 연구에서 우리는 다양한 자극 양식의 장점, 네 가지 NIBS 기술의 기본 원리 및 뇌졸중 후 기능 장애에 대한 현재 적용을 요약하는 것을 목표로 합니다. 또한, NIBS 관련 연구의 잠재적인 동향을 추가로 제시합니다.

 

2. 검색 전략 및 선택 기준

이 검토에서 인용된 출판된 연구는 2000년에서 2022년 사이에 출판되었으며, 2017년에서 2022년에 중점을 두었습니다. PubMed 데이터베이스는 다음 키워드로 관련 연구를 검색하는 데 사용되었습니다: 비침습적 뇌 자극, 반복적 경두개 자기 자극, 경두개 직류 자극, 경두개 집속 초음파 자극, 경피적 미주 신경 자극, 뇌졸중 후, 신경재활 및 기능장애. 모든 참고문헌은 리뷰의 콘텐츠 관련 부분을 인용했습니다.

 

3. 신경조절 및 NIBS 개요

신경 조절 기술은 신경계의 기능이나 상태를 변경하여 치료 효과를 얻기 위해 이식형 또는 비이식형 기술(예: 전기, 자기 또는 초음파 방법)을 사용하는 것을 말합니다. 이러한 접근을 통해 자극 부위의 인접하거나 먼 부분의 뉴런이나 신경 신호 전달을 흥분, 억제 또는 조절함으로써 신경 기능을 변화시키고 환자의 삶의 질을 향상시킨다. 비침습적 신경조절 기법은 주로 경두개 자기 자극(TMS), 경두개전기자극(tES), 경두개집속초음파자극(tFUS), 경두개집속초음파자극(tUUS), 경피미주신경자극(tVNS) 등이 있으며, 그중 반복적인 경두개 자기 자극 (rTMS) 및 tDCS는 우울증 및 통증 치료에 효과적인 것으로 입증되었습니다. NIBS는 비침습적, 무통, 안전 및 저렴한 특정 이점과 다양한 매개 변수 및 치료 모드를 제공하기 때문에 광범위한 개발 전망을 보여줍니다.

3.1. NIBS의 기술 및 연구 현황

3.1.1. TMS

TMS는 매우 효과적이고 통증이 없으며 비침습적인 뇌 자극 절차인 두피에 배치된 에너지 코일로 인한 전자기 유도를 통해 뇌의 전류를 유도하여 대상 피질 신경 인구의 흥분성과 가소성을 변화시킵니다. 자기장은 두피와 두개골을 관통하고 동시에 대뇌 피질에서 역치 이하 또는 역치 상 유도 전류를 생성할 수 있으며, 이는 뉴런을 탈분극시켜 목표 영역에서 뉴런 활동을 조절하고 자극하는 활동 전위를 생성한 다음 동기화를 통해 대부분 피질 기능에 영향을 미칠 수 있습니다. 관련 뇌 영역에서의 활동. 대뇌 피질에 대한 TMS의 조절 효과는 코일 모양, 자극 부위, 빈도, 강도, 용량(펄스 수, 시간 및 기간) 및 기타 매개변수와 같은 요인의 영향을 받습니다.

TMS 자극을 위한 표적은 자기장이 작용하는 위치를 말하며, "자극 표적 영역 또는 작용(치료) 표적 영역"이라고도 한다. 일차 운동 피질(M1)과 배외측 전전두엽 피질(DLPFC)은 임상 실습 및 연구에서 자극의 더 일반적인 표적입니다. 등쪽 전운동 영역(dPM), 시상하핵(STN), 등 쪽 전대상피질(dACC), 일차 체감각 피질(S1), 보조 및 전보완 운동 영역 복합체(SMA 고유 및 전 SMA)도 자주 사용됩니다. 기능적 자기 공명영상(fMRI) 결과 탐색에 따르면 rTMS를 통해 뇌졸중 환자의 기능적 연결성이 비정상적인 뇌 영역을 정밀하게 자극할 수 있으며, 개인의 해부학적 구조나 기능적 생리학에 맞는 더 많은 표적을 제시할 수 있다.

TMS에는 자극 모드에 따라 단일 펄스(sTMS), 쌍 펄스 TMS(pTMS) 및 rTMS가 있습니다. sTMS는 장기간의 조절 효과 없이 자극 주기당 하나의 자극 펄스만 발생한다는 것을 의미하며 신경 경로 감지에 자주 사용됩니다. pTMS는 각 자극 주기에서 가변 간격으로 분리된 두 개의 자극을 보낼 수 있음을 나타내며, 이는 피질 흥분성 연구에 일반적으로 사용됩니다. rTMS는 각 자극 주기에서 내보내는 특정 주파수의 연속 펄스를 말하며 저주파(LF-rTMS, ≤1Hz)와 고주파(HF-rTMS, >1Hz)로 나뉩니다. LF- 및 HF-rTMS는 대뇌 피질에 대해 서로 다른 조절 효과를 나타냅니다. 일반적으로 HF-rTMS(특히 ≥5 Hz)는 피질 흥분성을 증가시킬 수 있는 반면 LF-rTMS는 감소시킵니다. 세타 버스트 자극(TBS)은 HF-rTMS의 3-8Hz 리듬 펄스를 전달하는 또 다른 방식으로, 연속 세타 버스트 자극(cTBS)은 억제 효과를 나타내고 간헐적 세타 버스트 자극(iTBS)은 흥분 효과를 나타냅니다. PAS(Paired Associative Stimulation)는 rTMS와 전기 자극을 결합한 자극 프로그램입니다. 그들은 rTMS의 효과를 강화하고 운동 시스템의 흥분성에 지속적인 변화를 유도하기 위해 특정 시간 간격으로 수행되었습니다.

rTMS의 효과에 영향을 미치는 또 다른 요인은 주파수(5Hz~20Hz 범위), 강도(휴지 운동 역치(RMT)의 80%~115% 범위) 및 총 펄스 수와 같은 자극 매개변수의 변화입니다. (120에서 2500까지). 체계적 검토에서는 더 높은 자극 주파수(>5Hz), 더 많은 자극(>500) 및 여러 세션(>1)이 주의력, 실행 기능 및 작업과 같은 신경계 질환이 있는 개인의 인지 기능을 개선하는 데 더 나은 결과를 가져온다고 결론지었습니다. 또한 다단계 rTMS는 최대 6개월까지 지속되는 장기적인 효과를 나타낼 수 있다고 보고되었습니다. 기타 영향 요인, 코일 방향, 각 펄스 시퀀스의 지속 시간, 자극 간 간격, 펄스 시퀀스의 수 및 추적 기간을 포함하여 여전히 추가 조사가 필요합니다.

Barker et al.에 의해 보고된 첫 번째 장치 이후. 1985년에 rTMS는 통증, 파킨슨병, 뇌졸중, 인지 기능 장애, 다발성 경화증, 우울증, 불안 및 기타 장애(정신분열증, 물질 중독 및 갈망)의 치료에 널리 사용되었습니다. 이전 연구에서 신경 장애 치료에서 rTMS의 안전성이 확인되었습니다. rTMS는 다양한 대상에 다양한 모드와 자극 매개변수를 적용하여 로컬 뉴런 클러스터의 흥분성을 조절할 수 있으므로 신경 회로와 네트워크의 흥분성을 조절하여 궁극적으로 뇌 기능을 향상시킬 수 있습니다.

3.1.2. 테스

tES는 전류를 이용하여 뇌를 자극하는 물리치료를 말하며, 간편하고 뇌 네트워크에 영향을 줄 수 있어 신경질환 환자의 장기치료로 각광받고 있다. tES는 경두개 직류 자극(tDCS), 경두개 교류 자극(tACS), 경두개 펄스 전류 자극(tPCS) 및 경두개 임의 소음 자극(tRNS)을 포함한 실험 및 임상 분야의 NIBS 기술입니다. tACS 및 tDCS와 달리 tPCS는 무작위로 생성된 2차 펄스를 자극할 수 있으며, 이는 차례로 내생적으로 생성된 뇌 진동을 증가시킬 수 있으므로 대뇌 피질 활동과 뇌 깊은 구조의 동기화를 촉진합니다. 또 다른 유망한 대안인 tRNS는 무작위 "노이즈" 공명을 통해 피질 흥분성을 증가시키는 시끄러운 전기 자극입니다. 둘 다 현재 연구가 부족하며, 여기서 가장 널리 사용되는 두 가지 tES 기술인 tDCS와 tACS는 다음 섹션에 요약되어 있습니다.

tDCS

tDCS는 2000년에 NIBS 기술로 무손상 인간에 사용하는 것으로 보고되었습니다. 주로 두피에 위치한 전극을 통해 뇌 조직에 낮은 직류를 전달합니다. 일정한 전기장은 대뇌 피질의 뉴런에 영향을 미쳐 나트륨-칼륨 펌프, 칼슘 의존성 채널 및 NMDA 수용체 활동을 활성화하여 신경 막 전위를 탈분극 또는 과분극시킵니다, 따라서 신경 활동과 피질 흥분성을 조절합니다. 그러나 TMS와 달리 tDCS는 활동 전위를 직접 유도하지 않으므로 자극 부위가 더 많이 흩어져 있습니다. 그 효과는 막의 극성을 변경하여 활동 전위를 유발할 확률을 변경하여 자극된 영역에서 뉴런의 활성화를 조절함으로써 달성되는 것으로 생각됩니다. tDCS의 매개변수는 전극 모양, 크기, 수, 배치, 극성, 자극 강도, 지속 시간 및 자극 파형을 포함하여 생물학적 효과에 결정적인 영향을 미치며, 여기서 약간의 변화는 뚜렷하게 다른 결과를 생성합니다. 효과. tDCS의 공간 해상도 및 자극 깊이는 센티미터 수준(1cm)입니다. 따라서 특정 기능을 가진 대뇌 피질은 종종 자극 대상 영역으로 선택됩니다. 대부분의 임상 연구에서 전극의 배치는 일반적으로 EEG 10/20 시스템의 국제 협약에 따라 결정됩니다. 사용된 전극의 면적은 25 ~ 35 cm 2입니다.. 대부분의 경우 양극 tDCS는 뉴런의 휴식 막 전위를 탈분극 시켜 자발적인 뉴런 방전 속도를 증가시키고 피질 흥분성을 증가시킵니다. 일반적인 양극 전극 위치에는 일차 운동 피질, 왼쪽 배외측 전전두엽 및 후두엽이 포함됩니다. 대조적으로, 음극 tDCS는 휴식 막 전위를 과분극으로 이동시켜 신경 흥분성을 감소시킵니다. 오른쪽 supraorbital area, central region, arm을 포함한 음극 전극 위치가 일반적으로 사용되었습니다. 전극 배치를 최적화하는 방법으로서의 단반구형 및 이중반구형 몽타주는 특정 뇌 영역이 원하는 양의 전류를 수신하도록 보장합니다. 제안된 음극 ctDCS 자극은 뇌졸중 후 환자의 언어 및 운동 기능 장애를 개선할 수 있습니다. 특히, 그 효과는 자극 부위에 따라 다를 수 있습니다. tDCS의 전류 강도는 일반적으로 0.5-4mA(가장 일반적으로 1-2mA)입니다. tDCS 자극 기간에는 엄격한 제한이 없습니다. 대부분의 경우 5~30분이 사용되며 20분이 가장 효과적이며 세션 간 간격은 최소 48시간입니다. Hsu G 등이 보고한 tDCS의 파형. 전류가 일정한지 펄스인지에 따라 구형파, 샤프파, 정현파로 구분. tDCS는 또한 자극 지속 시간이 충분히 길면 자극 후 최대 1시간 동안 피질 흥분성의 변화가 지속되는 자극 후 효과가 있습니다. 막 전위 극성에 대한 즉각적인 효과 외에도 tDCS는 NMDA 수용체 또는 GABA 활동을 변경하는 것과 같은 시냅스 미세 환경을 조절할 수 있습니다. 따라서 이것은 피질 내의 시냅스 가소성을 조절하는 사후 효과로 작용합니다(장기 촉진과 유사). 연구에 따르면 운동 피질의 양극 자극으로 시냅스 후 흥분 전위의 지속적인 증가가 관찰될 수 있습니다. 또한 tDCS는 연결된 원위 중격 피질 및 피질 하부 영역의 흥분성 변화를 조절합니다. 좌반구 M1 전운동 피질 영역의 양극 자극은 운동 유발 전위의 생성을 포함하는 피질척수 회로에 영향을 미칠 뿐만 아니라 억제성 중간뉴런을 통해 반대 측 반구에서 경 뇌량 억제를 조절합니다.

tACS

tACS는 저강도 교류를 사용하는 비침습적 형태의 tES입니다. 그것은 뇌의 고유한 내인성 신경 진동 패턴을 조절하고 신경 전달 물질 수준을 변경함으로써 신경 회로의 시냅스 연결성과 시냅스 가소성을 선택적으로 향상시킵니다. 그런 다음 tACS는 궁극적으로 국소 뇌 영역과 뇌 영역 간의 조정된 활동을 향상시킵니다. TMS 및 tDCS와 달리 tACS는 피부 자극을 완전히 방지합니다. 정현파 또는 2상 교류로 피질 뉴런을 자극하고 내인성 뇌 진동을 조절하며 시냅스 가소성의 변화를 유도하여 장기적인 뇌 기능과 우울 증상을 개선합니다. tACS는 특정 대상을 자극하기 위해 서로 다른 파라미터 자극 전극, 교류 전류를 사용합니다. tACS의 효과에 영향을 미칠 수 있는 자극 빈도, 강도, 위상 및 지속 시간을 포함하여 인정된 매개변수가 없습니다. 대상의 선택은 전두엽이 자주 사용되는 질병의 병태생리학적 기초를 기반으로 합니다. 일반적으로 사용되는 주파수는 주로 θ(4~7Hz), α(8~14Hz), β(14~30Hz), γ(30~80Hz) 대역이다. θ-대역은 작업 기억 및 상황 기억과 관련이 있습니다. α-대역은 실행 기능 및 주의력과 밀접한 관련이 있습니다. β-대역은 운동 능력, 실행력, 주의력 및 작업 기억력과 관련이 있습니다. γ-대역은 정보 처리, 작업 기억 및 상황 기억과 관련이 있습니다. 뉴런의 민감도는 tACS의 강도에 따라 다릅니다. 초저강도 tACS(<0.4mA)는 억제 뉴런에 우선적으로 작용하고 억제 회로를 활성화합니다. 저강도 tACS(0.6~0.8mA)는 억제 및 흥분성 뉴런을 활성화할 수 있으며, 이 뉴런은 서로 상호 작용하고 상쇄되어 피질 흥분성에 큰 변화를 일으키지 않습니다. 더 높은 강도의 tACS(>2 mA)는 피질 흥분 회로를 활성화합니다. 그러나 tACS의 강도가 높을수록 두통 및 피부 감작과 같은 부작용의 위험이 증가합니다. 따라서 대부분의 tACS 연구에서는 피크가 4mA 이하인 교류 전류를 사용했습니다. tACS에 대한 표준 치료 기간은 없습니다. 이전 연구에서 사용된 기간은 5분에서 40분 사이였습니다. 대부분의 임상 시험에서 tACS는 10-30분 범위에서 후유증(자극 중단 후에도 지속되는 효과)을 생성하는 것으로 나타났습니다. 가장 일반적으로 사용되는 기간은 3주 동안 하루에 한 번 20분 치료 세션을 거친 후 이틀에 한 번 또는 필요에 따라 치료 세션이 이어집니다. 그러나 tACS와 뇌자도 검사를 결합할 때 전극 사이의 전도성 유체로 인해 인접한 전극이 단락 되는 것을 방지해야 합니다.

새로운 경두개 전기자극 기법인 tACS는 기존 tDCS의 변형이라고 할 수 있다[ 80]. 특정 주파수에서 리드미컬한 전류를 생성하여 특정 주파수의 신경 진동을 유도함으로써 피질 배경 진동의 주파수와 진폭을 외부에서 인가된 진동으로 변조합니다. 그런 다음 특정 뇌 영역과 뇌 영역 사이의 신경 회로에서 시냅스 가소성 또는 신경생리학적 활동을 비침습적이고 안전하며 수정 가능한 방식으로 조절합니다. 결과의 재현성과 대표성을 검증하고, 최적의 tACS 자극 매개변수를 선별하고, 딱 맞는 치료 효과를 얻기 위해 부작용이 있는 매개변수를 배제하기 위해 대규모 표본 크기의 다기관 이중 맹검 임상 시험이 필요합니다. 또한 최적의 tACS 매개변수가 고정되지 않을 수 있다는 제안도 있었습니다.

3.1.3. tFUS

초음파는 인간 귀의 청력 감지 수준보다 큰 주파수(>20kHz)를 가진 음파입니다. 음원의 진동에 의해 생성되고 압축 및 팽창된 매체를 통해 전파되는 기계적 파동입니다. tFUS, 특히 MR-유도 집중 초음파(MRgFUS)는 깊은 초점 타겟팅의 속성과 높은 공간 해상도를 결합합니다. 그것은 정확하고 안정적이며 집중적이고 비침습적인 방식으로 깊고 상대적으로 표면적인 뇌 조직을 자극할 수 있습니다. 그리고 그것은 기초 및 임상 연구에서 핫스팟 중 하나가 되었습니다. tFUS의 신경 조절 효과는 주로 초음파의 기계적, 열적 및 캐비테이션 효과에 의해 생성됩니다. 초음파의 주파수, 강도, 펄스 반복 주파수, 펄스폭 및 지속 시간을 변경하여 자극 부위의 뉴런을 활성화 또는 억제하여 신경 기능을 조절합니다.

tFUS의 분류에 대한 명확한 기준은 없으며 FDA 가이드라인에서 정의한 성인 진단의 안전 임계값은 성인 두부 초음파 및 신경 조절에도 사용됩니다. 그 매개변수에는 강도 공간 피크 펄스 평균(Isspa) ≤ 190 W/cm 2 , 강도 공간 피크 시간 평균(Ispta) ≤ 94 mW/cm 2 및 기계적 지수 ≤ 1.9가 포함됩니다. 매트 외. S1의 저강도 tFUS가 감각 운동 네트워크에서 신호 전송의 효율성을 증가시키고 자극된 영역에서 백질 미세 구조를 개선한다는 것을 처음으로 입증했습니다. 그 후 더 나은 치료 효과를 얻기 위해 빈도, 강도 및 지속 시간 측면에서 tFUS의 다양한 매개 변수를 조사한 많은 보고서가 있습니다.

tFUS의 억제성 신경조절은 주로 고강도 집속 초음파(>1 W/cm 2 )에 의해 달성되며, 이는 축삭 활동 전위 진폭 및 전도 속도를 감소시키거나 시냅스의 미세 구조 및 뉴런의 시냅스 간 연결을 방해할 수 있습니다. 열 효과를 통해 뇌. 따라서 신경 전기 활동을 억제하고 일시적 또는 영구적으로 신경 전도를 차단합니다. 일반적으로 비가역적 병변을 치료하는 데 사용됩니다. 대조적으로 활성화 효과는 저강도 tFUS(≤1W/cm 2), 기계적 및 캐비테이션 효과를 통해 신경 세포의 인지질 이중층에 작용하여 나트륨, 칼륨 및 칼슘 채널에 영향을 미치고 이러한 전압 개폐 이온 채널의 개방을 촉진합니다. 따라서 인지질 이중층에 나노버블을 생성하여 활동전위를 촉진하고 신경세포막 투과성을 증가시키며 신경세포간 시냅스 전달을 촉진하여, 궁극적으로 선택적으로 뇌의 국소적 활동을 자극하고 신경회로의 흥분성을 조절한다.

저주파 초음파(250~350kHz)는 신경 조절에 고주파(500~650kHz)보다 더 효과적입니다. 펄스 반복 및 듀티 사이클의 빈도와 지속 시간은 tFUS에 의해 생성된 효과에 영향을 미칠 수 있지만 통합된 합의가 부족합니다. 낮은 주파수, 낮은 강도, 50% 듀티 사이클 및 300ms 지속 시간을 갖는 펄스 초음파 변조가 일반적으로 가장 효과적인 것으로 간주됩니다.

3.1.4. TVNS

tVNS는 말초 미주 신경에 전기 자극을 가하는 것과 관련된 신경 조절 기술입니다. 뇌에 신호를 전달하여 뇌의 전기적 활동과 신경 전달 물질의 변화를 일으켜 뉴런의 기능적 활동을 조절합니다. tVNS는 주로 두 가지 유형으로 분류할 수 있습니다. 하나는 경피적 귀 미주 신경 자극(taVNS)으로, 미주 신경의 귀 가지( 특히 귀 혈관)를 전기적으로 자극하는 것으로 구성됩니다. 다른 하나는 전외측 경부의 경동맥초에서 미주 신경을 전기적으로 자극하는 경피적 경부 미주 신경 자극(tcVNS)이다.

tVNS는 주로 뇌에 전기 자극을 전달하고 왼쪽 전두엽 피질, 운동 피질, 감각 피질, 오른쪽 꼬리 핵, 중간 대상회 및 소뇌에서 신경 활동의 가소성을 증가시켜 신경 조절 효과를 발휘합니다. 또한 광범위하게 계획된 신경 조절 시스템을 활성화하여 궁극적으로 근육 조직에 대한 시냅스 연결을 증가시키고 운동 기능을 향상시켜 피질척수 운동 경로의 가소성을 향상시킵니다.

Morrisonet al. 0.4mA의 낮은 강도와 ​​1.6mA의 높은 강도의 미주신경 자극과는 달리 0.8mA의 중간 강도에서 미주신경 자극이 운동 피질 가소성을 잘 향상시키는 것으로 나타났습니다. 또한, 동물 실험은 0.8mA의 중간 강도에서 tVNS가 0.4mA 또는 1.6mA 강도에서 미주 신경 자극과 비교하여 기능 회복을 크게 개선했음을 보여주었습니다. tVNS에 의해 유도된 피질 가소성의 정도와 그 빈도 사이의 역 U자형 관계가 발견되었으며, 적당한 주파수(30Hz)에서 미주신경 자극은 피질 가소성을 강화하는 반면 더 느리거나(7.5Hz) 빠르지 않은(120Hz) 맥박 주파수는 가소성을 크게 향상시킵니다. 따라서 20Hz, 25Hz 및 30Hz 주파수의 tVNS는 뇌졸중 후 재활을 위한 임상 시험에서 일반적으로 사용됩니다. 또한, 미주 신경 자극으로 인한 피질 가소성 및 기억력의 향상은 펄스폭의 영향도 받습니다. 펄스폭을 늘리면 자극 강도의 감소를 보상할 수 있습니다. tVNS는 신경학적 결손을 줄일 수 있으며 만성 뇌졸중 환자의 근육 기능 개선에 재활과 함께 좋은 효능을 보입니다. 그러나 효능의 메커니즘을 완전히 이해하기 위해서는 더 많은 기초 및 임상 연구가 필요하며, 특히 3상 시험의 대규모 샘플이 필요합니다.

3.2. 뇌졸중 후 재활에 NIBS 적용

임상 실습에서 NIBS의 사용은 지속적으로 발전하고 있으며 신경 재활에서 NIBS의 역할과 위치는 점점 더 두드러지고 있습니다. 보조 운동과 함께 NIBS의 적용은 뇌졸중 후 운동 기능 장애의 치료에서 감각 장애, 실어증, 삼킴 곤란, 일측성 방치, 인지 기능 장애, 우울증, 심지어 급성기의 의식 장애까지 외삽되었습니다.

3.2.1. 모터 기능 장애

뇌졸중 후 재활에서 가장 널리 사용되는 NIBS의 적용은 운동 기능 장애, 특히 rTMS 및 tDCS에 대한 치료입니다. 일반적으로 LF-rTMS(1Hz)는 운동 피질의 흥분성을 감소시키는 반면, HF-rTMS(≥5Hz)는 피질의 흥분성을 활성화하고 운동 기능 향상과 관련된 운동 유발 전위(MEP)의 진폭을 증가시킵니다. Du 등이 실시한 무작위 통제 시험에서. 초기 뇌졸중 환자에서 동측 운동 영역의 대뇌 피질 흥분성 및 운동 유발 fMRI 활성화는 HF-rTMS 후 유의하게 증가한 반면, LF-rTMS 후 반대 측 운동 피질에서는 유의하게 감소했습니다. 환자는 치료 후 전략과 3개월 후속 조치 모두에서 Fugl-Meyer 점수가 증가한 것으로 나타났으며, 이는 rTMS가 운동 피질 활성화와 관련된 뇌졸중 후 초기 단계에서 운동 기능을 향상시킬 수 있음을 시사합니다. rTMS를 핸드 그립 및 러닝머신 훈련과 결합하면 뇌졸중 후 환자의 손 운동 협응, 운동 속도, 핸드 그립 강도, 보행 속도, 공간 비대칭 및 삶의 질이 크게 향상될 것입니다. 많은 연구에서 rTMS가 영향을 받는 M1 영역에 대한 개입 외에도 지역 간 연결을 통해 반대쪽 M1, 보조 운동 영역, 시상, 후중심 이랑 및 전두엽뿐만 아니라 다른 다중 뇌 영역의 조절을 달성할 수 있다고 보고했습니다. 현재 조사는 rTMS가 단일 표적 자극을 통해 위치하는 신경 회로를 변조함으로써 다른 뇌 영역과의 기능적 연결성을 향상시킬 수 있는 가능한 메커니즘에 초점을 맞추고 있습니다.

tDCS는 뇌졸중 후 환자의 운동 기능 장애에 적용되는 또 다른 일반적인 신경 조절 기술입니다. 일반적으로 양극 전극으로 M1 피질을 자극하여 뇌졸중 환자의 사지 운동 기능 개선에 rTMS와 유사한 효과를 발생시키는 것으로 간주됩니다. Bolognini et al. 심각한 운동 장애를 앓고 있는 뇌졸중 후 환자에게 5일 세션 동안 양측 운동 피질에 대한 tDCS 치료 후 손 쥐기 강도, 운동력 지수 및 Barthel 지수가 개선되었음을 발견했습니다. 이것은 tDCS가 상지의 모터 회복을 가속화한다는 것을 시사했습니다. 특정 운동 영역의 자극이 상지의 근위 또는 원위 운동 기능을 선택적으로 개선할 수 있다는 것이 밝혀졌습니다. Ojardiaset al. 는 만성 편마비 환자의 영향을 받은 하지의 M1에 tDCS를 적용했을 때 단일 치료 세션 후 6분 도보 테스트에서 환자의 거리가 크게 증가했음을 발견했습니다. 환자의 전반적인 보행 능력도 크게 향상되었습니다. tDCS의 변형되고 혁신적인 형태인 tACS는 운동 기능을 개선하는 데 효율적이라고 알려져 있지만 여전히 거의 사용되지 않습니다. tACS는 뇌 영역 간의 연결을 진동적으로 다시 설정하고 운동 회복을 촉진하며 뇌졸중 후 대뇌 혈류역학을 개선합니다. 뇌졸중 후 환자의 운동 기능 개선에 대한 tDCS의 효과와 관련하여 여전히 한계가 있습니다. Straaudiet al. 로봇 공학과 결합된 tDCS가 급성 및 피질 뇌졸중 환자보다 만성 및 피질 하부 뇌졸중 환자에게 더 유익할 수 있다고 보고했습니다. 비효율성도 보고되었기 때문에 많은 연구자들은 더 나은 결과를 얻기 위해 운동 훈련 또는 기타 재활 치료와 결합된 tDCS를 수행하기로 선택합니다. 한 연구는 tDCS를 tACS 또는 tRNS와 비교한 결과 tRNS가 피질 흥분성을 증가시키는 데 tACS보다 더 효과적이며 뇌졸중 재활을 위한 가장 효과적인 tES 방법일 수 있으며 둘 다 tDCS보다 우수하다는 것을 발견했습니다. 뇌졸중 후 재활의 최대 이점을 얻으려면 tES의 향후 방향은 고화질 자극에 더 초점을 맞춰야 한다고 제안합니다. 보다 효과적인 자극 매개변수(주파수, 강도 및 시간) 선택, 다른 재활 양식 및 동기화된 기능 이미지 또는 EEG 자극과 결합.

tFUS는 높은 공간 분해능과 더 깊은 뇌 자극 대상으로 인해 떠오르고 매력적인 NIBS 기술이 되었습니다. 많은 동물 실험에서 뇌졸중에 대한 tFUS의 이점이 보고되었지만, 뇌졸중 후 환자에 대한 적용은 여전히 ​​드뭅니다. 인간에 대한 tFUS의 제한된 수의 연구에서 높은 공간 정밀도로 M1 운동 영역을 자극할 수 있으므로 미세한 손 활동을 조절할 수 있음을 확인할 수 있습니다. 이 메커니즘은 저강도 tFUS가 피질 유발 전위를 억제하고 피질 진동 역학에 영향을 미치고 운동 작업의 결과를 변경함으로써 인간의 뇌 활동에 비침습적으로 영향을 미칠 수 있다는 사실과 관련이 있을 수 있습니다.

문헌은 tVNS가 중추 노르아드레날린 활성을 강화하고 뇌졸중에서 임상 결과를 개선할 가능성이 있음을 보여주었습니다. Capone 등의 연구. 로봇 재활과 결합된 tVNS가 뇌졸중 후 환자의 상지 운동 기능을 개선하고 일상생활 능력을 증가시켰음을 입증했습니다. 다른 유사한 연구에서 재활 훈련과 결합된 tVNS가 좋은 시간 의존 효과가 있는 안전하고 실현 가능한 치료법이며 효과적인 보조 신경 재활 기술 이 될 수 있음 을 보여주었습니다. 영국과 미국의 19개 재활 시설에서 108명의 환자를 대상으로 한 다기관, 삼중 맹검, 무작위 대조 시험에서도 재활과 결합된 tVNS(6주에 18회)가 장기 중등증 환자에게 안전하고 효과적인 치료법임을 확인했습니다. 허혈성 뇌졸중 후 심각한 팔 부상.

3.2.2. 감각 장애

감각 신호는 외부 환경과 본질적인 생리학적 상태에 대한 정보를 제공하고 운동 시스템의 활성화를 지시함으로써 운동 기능에 영향을 미칩니다. 운동 제어를 손상시키는 뇌졸중 후 감각 기능의 손상은 운동 기능의 회복을 방해하고 삶의 질을 저하시킬 것입니다. 운동 및 감각 재활은 양성 피드백 루프에서 서로를 강화합니다. NIBS가 뇌졸중 환자의 표면 감각에 미치는 영향에 대한 현재 연구는 특히 촉각에 대해 긍정적인 결과를 가져왔습니다. Baiget al. 는 허혈성 뇌졸중 환자 12명을 대상으로 6주 동안 taVNS를 시행한 결과 치료 후 가벼운 촉각 감각이 개선되었음을 발견했습니다. 또 다른 연구에서는 또한 촉각 감각과 결합된 VNS 치료의 2시간 20회 세션이 감각 기능의 상당한 개선을 가져왔다고 보고했습니다. 또한, tRNS 및 양극 tPCS는 일차 체감각 피질에서 신경 활동을 조절함으로써 촉각 식별을 향상시킬 수 있습니다. 대조적으로, 뇌졸중 후 환자의 표면 감각에 대한 tDCS의 효과는 주로 통각 및 온도 지각에 반영됩니다.

최근 몇 년 동안 NIBS가 뇌졸중 후 환자의 깊은 감각에 미치는 영향에 대한 연구가 증가하고 있습니다. Li et al. 1년 추적 조사에서 taVNS와 기존 재활 훈련을 결합한 후 급성 뇌졸중 환자의 Fugl-Meyer 체감각 점수에서 상당한 개선 경향을 발견했으며, 이는 taVNS가 뇌졸중 후 환자의 감각 기능을 향상시킬 수 있음을 시사합니다. 뇌졸중 후 환자에게 HF-rTMS를 적용한 후 손 촉각 역치 및 2점 식별 감각이 크게 증가하여 HF-rTMS가 만성 뇌졸중 환자의 손 감각 기능을 향상시켰지만 진동, 운동감각은 개선되지 않았음을 시사합니다. 또는 고유 감각. 대조적으로, Koo et al. 는 tDCS가 뇌졸중 후 환자의 심부 감각, 촉각, 바늘 찌르기, 운동 감각 및 입체 감각에서 상당한 개선을 보였다는 것을 발견했습니다. 새로운 저강도 tFUS 양식으로 TPS(경두개 맥박 자극)를 사용한 임상시험이 첫 번째 증거를 제공했습니다. tFUS는 일차 체감각 피질과 인접한 감각 운동 영역 사이의 기능적 연결성을 향상시켜 감각 기능과 미세 운동 운동을 향상시킵니다. 이 연구는 건강한 참가자를 대상으로 수행되었지만 뇌졸중 후 감각 기능 장애에서 tFUS 사용에 대한 아이디어를 제공합니다. 또한 장기간 연속 세타 폭발 자극(pcTBS)이 건강한 성인의 Aβ 섬유의 민감도와 통증 역치를 조절하는 것으로 나타났습니다. 왼쪽 M1에 배치된 단일 pcTBS는 DLPFC 및 FPC의 흥분성을 증가시켜 M1과 PFC 간의 상호 작용이 HF-rTMS의 진통 효과에 대한 잠재적인 메커니즘일 수 있음을 시사합니다. 그러나 pcTBS의 임상적 효과를 확인하기 위해서는 뇌졸중 후 중추성 통증 환자에 대한 연구가 필요하다.

3.2.3. 실어증

뇌졸중 환자의 약 1/3이 실어증으로 진단되며 기능적 결과, 기분, 삶의 질, 사회 참여 및 직장 복귀 능력에 부정적인 영향을 미칩니다. 뇌졸중 후 실어증에 따른 언어 장애는 이질적이며 이해, 자발적인 말하기, 읽기 또는 쓰기의 다양한 정도의 어려움을 포함하여 많은 하위 유형이 있습니다. 각 하위 유형은 특정 피질 영역의 손상과 관련이 있으며 피질 하부 영역으로 확장될 수 있습니다. 실어증 재활을 위한 NIBS 기술의 사용은 특히 TMS 및 tDCS의 적용과 같은 광범위한 관심을 불러일으켰습니다. 증가하는 증거는 피질 흥분성 조절, 기능 재구성 촉진, 말하기 및 언어 성능 향상.

LF-rTMS는 언어 관련 작업 동안 피질 활성화를 억제하고 병변 주변의 좌반구 활성화를 장려하기 위해 우반구 영역에 적용되었습니다. 그러나 HF-rTMS는 나머지 좌반구 영역 또는 우반구 영역의 활성화를 촉진하는 데 사용됩니다. LF- 및 HF-rTMS 모두 아급성 및 만성 실어증 모두에서 향상된 언어 결과에 기여합니다. 그러나 대부분의 연구의 표본 크기는 작으며 무작위 가짜 통제 시험은 소수에 불과합니다.

대부분의 연구는 좌반구 병변 주변 또는 동측 영역을 표적으로 하는 tDCS의 흥분성 양극 자극의 효과를 탐구했으며, 일부는 건강한 우반구의 억제 음극 자극에 집중하여 반구 횡단 억제를 억제하고 따라서 손상된 좌반구를 크게 활성화합니다. 일부 연구는 양극 자극과 음극 자극을 동시에 결합하여 좌반구 흥분성을 증가시키고 우반구 흥분성을 감소시키는 것을 목표로 양측 반구에서 tDCS의 적용에 초점을 맞췄습니다. 실어증에 대한 최근의 tDCS 접근법은 좌반구의 언어 영역과 구조적 및 기능적으로 연결된 영역인 오른쪽 소뇌를 표적으로 삼았으며, 이는 특히 좌반구의 큰 병변과 관련이 있으며, 여기서 살아있는 것을 찾기 어려울 수 있습니다. 자극하는 조직. 실어증에 대한 tDCS의 결과는 관련된 환자의 표본 크기가 작았지만 대부분 긍정적이었습니다. 50명 이상의 환자가 등록된 tDCS 연구는 2건에 불과했습니다. 음성 기능을 개선하기 위한 최적의 방법을 결정할 수는 없지만 tDCS와 TMS는 모두 유망한 도구입니다. 그러나 가격이 저렴하고 휴대가 간편하며 발작의 위험이 없기 때문에, 동시 언어 치료와 쉽게 결합되는 tDCS는 광범위한 임상 적용에 적합합니다. 실어증에 대한 다른 NIBS 기술에 대한 연구나 임상 시험은 이용할 수 없으며 추가 연구가 예상됩니다.

3.2.4. 삼킴 곤란

뇌졸중 후 구인두 삼킴 곤란의 유병률은 높으며 삼키는 효율과 안전성이 감소되어 영양 및 호흡 변화와 관련된 이환율과 사망률이 증가합니다. 연하 패턴을 생성하는 신경 회로는 연수에 위치하며 운동 준비 및 감각 처리와 관련된 광범위한 피질 및 피질 하부 활성화가 있습니다. 따라서 대뇌 피질 반구, 피질 하부 제어 회로 또는 뇌간의 뇌졸중 관련 병변에 의해 연하곤란 또는 삼킴 장애가 유발될 수 있습니다. 증거에 따르면 신경 복구 및 증가된 피질 활동이 뇌졸중 후 연하 재활에 중요한 역할을 합니다. 뇌졸중 후 삼킴곤란 치료에 특히 관심이 있는 NIBS는 뇌졸중 재활의 자연적 과정을 가속화하기 위해 피질 재구성을 촉진할 수 있습니다.

HF- 및 LF-rTMS 모두 뇌졸중 후 삼킴곤란 치료에 사용할 수 있으며 일반적으로 사용되는 주파수는 10Hz 및 1Hz입니다. 일반적으로 사용되는 자극 방식은 양측 고주파(10HZ), 반대측 저주파와 결합된 동측 고주파, 인두 운동 피질의 대측 HF-rTMS 자극이며 , 운동 피질은 뇌졸중 후 삼킴 곤란에 가장 효과적입니다.

Anodal tDCS는 또한 뇌졸중 후 환자의 삼킴 기능을 개선하는 데 사용되었습니다. 메타 분석에서는 반구 자극, 치료 요법 및 결과 측정 측면에서 연구가 다르지만 가짜 대조군과 비교하여 편측 tDCS 치료에 대해 중간이지만 중요하지 않은 결합 효과 크기를 발견했습니다. 양측 tDCS를 탐색하는 최근 연구에서 긍정적인 결과가 나왔습니다. 그러나 현재 연구는 전극 배치 부위(동측 대 반대 측), 자극 매개변수(강도 및 지속 시간), 자극 패턴(일측성 대 양측성), 뇌졸중 후 시간 및 가장 많은 혜택을 받을 뇌졸중 환자의 유형 측면에서 상당히 다양합니다. 연하곤란이 있는 뇌졸중 환자의 치료를 위한 tDCS의 최적 방법을 결정하기 위해서는 추가 연구가 필요합니다.

대부분의 연구에서 NIBS 사용을 통한 연하 재활의 상당한 이점과 환자 및 임상 제공자의 수용 증가에도 불구하고, 연구 간의 광범위한 차이를 고려할 때 이러한 신경 자극 기술의 효능에 대한 지지 결론을 도출하는 것은 여전히 ​​어렵습니다. 삼킴 곤란에 대한 주요 임상 치료 옵션으로 NIBS를 홍보하려면 표준화된 프로토콜을 사용한 추가 무작위 통제 연구가 필요합니다.

3.2.5. 인지 장애

뇌졸중 후 3개월 이내에 생존자에게 흔히 발생하는 뇌졸중 후 인지 장애(PSCI)는 주로 기억력, 계산력, 주의력, 실행 및 반응 속도의 감소를 특징으로 합니다. rTMS 및 tDCS는 피질 회로의 흥분성을 조절하여 뇌졸중 후 환자의 인지 기능 상태를 개선하는 것으로 보고되었으며, 주로 작업 기억, 주의력 및 실행 기능의 작은 개선으로 나타납니다. 현재 NIBS는 일반적으로 전두엽, 특히 DLPFC의 양측 또는 일측 자극에 의해인지 기능 회로의 변조를 생성합니다. 대부분의 연구는 환자의 작은 표본을 포함하고 단기 효과만 평가했으며 자극 매개변수의 변동성이 너무 컸습니다. 따라서 PSCI에 대해 rTMS 또는 tDCS 프로토콜을 권장하는 제한된 증거가 있습니다. 특히, rTMS의 파라미터는 주파수가 1Hz~20Hz, 총 펄스 수는 120~2000개, 총 치료 횟수는 1~20개로 다양했다. 개인차를 극복하기 위한 적절한 자극 목표, 최적의 매개 변수 및 자극 프로토콜을 밝히고 임상 실습에서 NIBS의 적용을 뒷받침하는 강력한 증거를 얻기 위해서는 향후 연구가 필요합니다.

3.2.6. 일방적 방치

일방적 방치(UN)는 뇌졸중 후 일반적인 기능 손상 유형이며 기능적 생존과 음의 상관관계가 있습니다. 따라서 치료 적 개입은 뇌졸중 재활의 중요한 부분입니다. NIBS, 특히 TBS는 뇌졸중 후 환자의 UN에 유리하게 영향을 미치는 유망한 재활 옵션이 될 수 있습니다. Cazzoli의 리뷰에 따르면, 억제성 rTMS는 방치 증상을 개선하기 위한 실행 가능하고 효과적인 접근 방식인 것 같습니다. 연구에 따르면 좌반구의 후두정피질(P5)에 1Hz TMS 자극을 가하면 감각 단서를 통해 UN 뇌졸중 후 환자의 주의력과 편마비 상지 운동 및 일상생활 능력이 크게 향상되었습니다.

tDCS는 또한 건강한 반구의 흥분성을 억제하거나 영향을 받는 반구의 흥분성을 향상시켜 뇌졸중 후 UN을 개선할 수 있습니다. 현재 연구에 따르면 음극 tDCS(c-tDCS)는 프리즘 적응(PA) 후 방치의 개선을 제거하는 반면 손상된 반구의 후두정 피질(PPC)에 대한 양극 tDCS(a-tDCS)는 방치의 개선을 촉진할 수 있음을 보여주었습니다. PA 후. 또한 양측 PPC에 대한 바이모달 tDCS의 적용이 단일 자극 모드 또는 가짜 자극 모드보다 더 큰 효과가 있는 것으로 보고되었습니다. 뇌졸중 후 환자의 일측성 시공간 무시에 효과적인 치료법이다. 따라서 뇌졸중으로 인한 UN에 대한 tDCS의 방법 및 특정 효과는 여전히 논란의 여지가 있으며 어떤 자극 방식이 더 효과적인지에 대한 추가 탐색이 필요합니다. 뇌졸중 후 UN에 대한 다른 NIBS 기술은 상대적으로 드뭅니다. 그러나 여러 리뷰와 메타 분석에서 TMS, 특히 TBS 모델이 UN 개선에 도움이 된다고 언급했습니다. 기존 증거는 여전히 NIBS 기법을 지지하거나 반박할 수 없습니다. 연구의 질을 높이고 보다 신뢰할 수 있는 근거를 확보하는 것이 향후 연구 방향이다.

3.2.7. 뇌졸중 후 우울증

뇌졸중 후 우울증(PSD)은 뇌졸중 후 가장 흔하고 부담스러운 신경정신과적 합병증입니다. PSD의 단면 유병률은 18%에서 33%로 추정되었습니다. PSD의 병리생리학은 다인성이며 아마도 모노아민 수치 감소, 비정상적인 신경영양 반응, 염증 증가, 시상하부-뇌하수체-부신 축의 조절 장애 및 글루타메이트 매개 흥분독성을 포함합니다. 이러한 과정은 전두엽, 해마, 변연계 영역 및 기저핵, 특히 DLPFC의 돌출부에서 가장 적절하고 분명한 것으로 보입니다. rTMS는 심각한 부작용이 거의 없는 가장 자주 연구되는 NIBS 방식입니다. 왼쪽 DLPFC를 활성화하는 것과 같이 특정 뇌 영역을 조절하여 PSD를 크게 향상시킬 수 있습니다. PSD에 적용된 rTMS의 효과는 여러 메타 분석을 통해 자세히 보고되었다 . 그러나 깊은 뇌 영역에 도달하지 못하는 한계와 포함된 연구 프로토콜의 큰 변동성 및 작은 샘플 크기로 인해 rTMS의 장기적인 효과를 검증하기 위해 큰 샘플을 사용한 추가 균질 무작위 통제 시험이 보증됩니다.

tDCS는 일반적으로 우울증 치료에 적용되지만, PSD에 미치는 영향은 완전히 설명되지 않았습니다. Valiengoet al.tDCS가 무작위 대조 시험을 통해 PSD 환자의 Hamilton Depression Rating Scale 점수를 향상시킬 수 있음을 최초로 입증했습니다. 효과적인 개입이며 향후 탐색해야 할 방향 중 하나가 될 수 있습니다.

 

4. 현황 및 전망

가장 일반적으로 사용되는 신경 조절 기술인 NIBS는 예비 효과를 달성했습니다. 많은 임상 연구에서 이러한 기술의 효과를 보고했지만 단일 NIBS 기술의 비효율적이라는 보고를 무시해서는 안 됩니다. 따라서 본 논문에서는 이러한 결과를 검토하고 향후 방향에 대해 논의한다.

4.1. 효율성 및 지속 가능성

뇌졸중 손상 위치의 이질성과 NIBS 자극 부위, 빈도 및 기간의 차이로 인해 NIBS의 효과 및 장기 효능을 판단하기 위해 균일한 기준을 사용하기가 어렵습니다. 그러나 NIBS에는 시간에 따른 영향이 있습니다. 특히 인지기능은 자극의 횟수와 지속시간과 유의미한 상관관계가 있으며, 이는 최근 연구에서 잘 검증되고 있다. 연구에서 보고된 NIBS에 대해 일반적으로 사용되는 치료 세션은 일반적으로 5~20(1~4주) 범위이며 일반적으로 치료 종료 후 후속 조치를 취합니다. 보고된 가장 긴 유효 기간은 1년입니다.

4.2. 제한 사항 및 향후 동향

4.2.1. 작은 샘플, 불충분하고 짧은 후속 연구

첫째, 뇌졸중에 대한 NIBS 적용에 대한 대부분의 연구는 작은 표본 크기, 일반적으로 각 그룹에서 30명 미만의 개인만 포함했습니다. 부상의 복잡성과 기능 장애의 다양성으로 인해 개인차가 크므로 샘플 크기가 제한된 연구는 덜 안정적인 결과를 초래할 수 있으며 비침습적 뇌 자극의 진정한 효과를 확실하게 밝히지 못할 수 있습니다. NIBS의 안정성 및 신뢰성 효과를 추가로 시험하기 위해서는 단일 기술의 동일한 치료 프로토콜에 대해 향후 대규모 표본, 다기관, 이중맹검 무작위 대조 임상시험을 수행할 필요가 있다.

둘째, 뇌졸중에 대한 NIBS에 대한 현재 연구는 여전히 부적절하고 불충분합니다. 구체적으로, 대부분의 연구는 뇌졸중 후 운동 기능, 언어 및 인지 기능에 초점을 맞추었으며 주로 개입을 위해 rTMS 및 tDCS를 사용하는 반면 다른 기능 장애를 조사하거나 대체 NIBS 기술을 사용하는 연구는 거의 없습니다. 동시에 복잡한 신경 조절 메커니즘이 뇌졸중의 기능 장애에 관여할 수 있다는 점을 고려할 때 뇌의 기능은 신경 회로 또는 뇌 네트워크의 전반적인 조절을 기반으로 할 수 있습니다. 따라서 미세 신경발화와 신경전달물질 방출을 통합하여 뇌졸중 환자의 기능 변화를 탐색할 필요가 있으며, 뿐만 아니라 이러한 NIBS 기술에 대한 뇌 네트워크 또는 신경 회로 수준에서 거시적 뇌 반응 신호 및 체세포 신경계 신호 변화. 보다 포괄적인 방식으로 각 NIBS 수단에 의한 신경 회로의 조절 메커니즘을 밝히기 위해 척도 또는 행동 평가를 위한 가짜 자극 그룹을 비교하는 것도 필요합니다.

마지막으로, 뇌졸중 환자에서 NIBS 개입 후 추적 관찰 기간은 상대적으로 짧았습니다. 대부분의 연구는 개입 과정이 끝날 때 결과 지표를 평가했으며 가장 긴 추적 기간은 1년이었습니다. NIBS 개입이 뇌졸중에 미치는 영향을 더 명확히 하기 위해 추적 관찰 기간을 연장할 필요가 있습니다.

4.2.2. 다양한 치료 옵션 및 전망

이전 연구에서는 M1과 DLPFC가 단일 자극 대상으로 가장 많이 사용되었으며, 보조 운동 영역, S1, dACC, 시상 및 해마와 같은 다른 뇌 영역은 거의 보고되지 않았습니다. 일부 최근 연구에서는 뇌졸중 후 환자에서 기능적 연결이 손상되었음을 발견했습니다. 동일한 신경 회로의 하나 또는 두 개의 대상을 자극하면 전체 회로를 변조하고 더 나은 기능 회복을 달성할 수 있습니다. rTMS 또는 말초 자극으로 구성된 시스템 내, 교차 시스템 및 피질-피질을 포함하는 PAS 프로토콜은 이중 표적 신경 조절, 특히 피질-피질 PAS의 개념과 실행 가능성을 제공합니다. 뇌 네트워크 교리에 대한 이해와 기존 연구의 요약 분석을 바탕으로 우리는 신경 조절이 단일 표적 자극에서 두 표적 자극으로, 그리고 동일한 회로의 다중 표적 자극으로 나아가 결국 자극을 달성할 수 있다고 믿습니다. 미래 발전 방향이 될 전체 뇌 네트워크의 동물 실험은 손재주 운동 기능을 향상시킬 수 있는 터치 변조와 같은 유사한 접근 방식을 보고했습니다.

둘째, 뇌졸중 환자에게 적용되는 NIBS의 이러한 신경 조절 기술의 프로토콜은 여전히 ​​추가 최적화가 필요하며 자극 위치, 강도, 빈도, 총 시간 및 자극이 연속적인지 여부의 선택에 따라 기하급수적으로 증가하는 자극 프로그램으로 결합될 수 있습니다. 그중 부작용을 일으킬 수 있는 치료 매개변수는 추가 수정이 필요함. TMS, tES, tFUS, tVNS에 대한 최적의 매개변수는 보다 명확하게 정의되고 조화되어야 하며, 최적의 매개변수 선택에 대한 보다 포괄적이고 잘 설계된 고품질 연구는 표준화된 치료 프로토콜의 조기 개발에 대한 증거를 제공할 것으로 기대됩니다. NIBS의 다양한 기술에 대해. 또한 운영자 또는 임상의와의 접촉과 같은 일부 요인으로 인해 참가자는 그룹 할당 전에도 특정 기대치를 생성할 수 있으며, 이는 개입 효과를 더 방해할 수 있으며 치료를 수행할 때 고려해야 합니다.

마지막으로, 대부분의 이용 가능한 연구는 뇌졸중에서 특정 기술의 치료 효과 및 신경 조절 메커니즘을 조사하는 데 초점을 맞추었지만 뇌졸중에서 다른 NIBS 기술을 결합할 가능성은 종종 무시됩니다. 그 주된 이유는 다양한 기술을 조합한 효과를 평가하기 어렵고 조합 간의 상호 작용을 설명하기 어렵기 때문일 수 있습니다. 다양한 NIBS의 메커니즘의 차이를 감안할 때, 서로 다른 기술의 통합은 신경 조절 효과를 향상시킬 수 있으며 rTMS-tDCS 및 TMS-tACS와 같은 뇌졸중 환자에 적용하기 위한 다양한 NIBS 조합 모델이 문헌에 보고되었습니다. NIBS와 fMRI 또는 ​​EEG를 결합한 연구도 많이 있습니다. 기술, 예를 들어 TMS-EEG 및 TMS-fMRI를 함께 사용하여 뇌졸중 환자의 신경 조절을 더 잘 개별화하고 동기화하여 신경 인구 수준에서 가능한 원격 하향식 효과를 밝힐 수 있습니다. 또한, cathodal cerebellar tDCS와 시각적 피드백의 조합은 건강한 인구에서 균형 조절을 개선하는 것으로 보고되었으며 이러한 결과는 향후 뇌졸중 후 기능 장애에서 NIBS 기술의 메커니즘을 심도 있게 정교화하는 데 고려되어야 합니다.

 

5. 결론

요약하면, 점점 더 많은 연구에서 NIBS가 운동 훈련 또는 기타 재활 치료와 결합될 때 환자의 기능 손상 회복을 촉진하기 위해 뇌졸중 후 신경 재활에서 치료 수단으로 사용될 수 있음을 시사합니다. 기존 연구의 한계를 극복하고 tDCS/tACS, tFUS, tVNS 및 rTMS가 서로 결합된 다중 표적, 양극성, 개별화 및 다중 모드 자극과 같은 fMRI 또는 ​​EEG 기반의 새로운 자극 양식을 사용하여 NIBS는 더 나은 제공이 가능합니다. 신경 회로 및 신경망의 보다 정확한 변조, 부작용 감소 및 치료 효과 향상. 이것은 기존 치료의 효과가 좋지 않은 일부 환자에게 새로운 기회를 제공하고 뇌졸중 신경 조절 분야에서 임상 적용을 강력하게 촉진합니다.