DTI在腦梗死患者康復(fù)治療前后皮質(zhì)脊髓束損傷與臨床預(yù)后的相關(guān)性研究

白璐娜，高思佳，王永峰，蔣旭遠(yuǎn)，谷連元

（中國(guó)醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院放射科，遼寧 沈陽(yáng) 110001）

腦梗死為臨床最常見(jiàn)的神經(jīng)系統(tǒng)疾患，其致死率和致殘率較高。腦梗死后約有3/4以上的患者遺留不同程度的肢體運(yùn)動(dòng)功能障礙，重度致殘者約占10%以上[1]。皮質(zhì)脊髓束是聯(lián)系運(yùn)動(dòng)皮質(zhì)和脊髓核團(tuán)的主要功能纖維，在肢體肌肉隨意運(yùn)動(dòng)中起著決定性作用，患者肢體運(yùn)動(dòng)功能障礙與皮質(zhì)脊髓束損傷密切相關(guān)。隨著人們對(duì)康復(fù)治療認(rèn)識(shí)的提高，準(zhǔn)確判斷腦梗死患者康復(fù)預(yù)后成為患者及其家屬越來(lái)越重視的問(wèn)題。磁共振彌散張量成像（DTI）是當(dāng)前唯一一種能在活體上有效觀察和追蹤白質(zhì)纖維束的非侵入性檢查方法，可以作為判定皮質(zhì)脊髓束損傷的量化指標(biāo)。因此，本研究應(yīng)用DTI研究腦梗死患者康復(fù)治療前后皮質(zhì)脊髓束損傷與肢體運(yùn)動(dòng)功能變化之間的關(guān)系，探討DTI在評(píng)估腦梗死患者臨床預(yù)后中的應(yīng)用價(jià)值。

1 資料與方法

1.1 研究對(duì)象

選擇2011年5月—2011年12月在我院康復(fù)科住院的腦梗死患者23例，梗死時(shí)間為23～90 d不等，所有患者均有較好的康復(fù)欲望和良好的家庭支持。其中男15例，女8例，年齡35～78歲，平均60歲。納入標(biāo)準(zhǔn)：臨床初次發(fā)病，為單側(cè)病灶，位于基底節(jié)區(qū)、側(cè)腦室旁、半卵圓中心或腦橋且均累及了白質(zhì)區(qū)，有不同程度的肢體運(yùn)動(dòng)功能障礙?；颊呗犃?、理解力基本正常，能夠配合檢查和治療；所有患者均無(wú)MRI檢查禁忌癥，無(wú)其它神經(jīng)系統(tǒng)疾病、精神病和外傷史。所有受檢者均簽署知情同意書。

1.2 MRI檢查及神經(jīng)功能評(píng)定

1.2.1 MRI序列及掃描方法

每例患者分別在康復(fù)前及康復(fù)后進(jìn)行兩次MRI檢查。使用美國(guó)GE公司HDx Twinspeed 3.0T MR掃描儀，標(biāo)準(zhǔn)頭線圈。MR序列包括：常規(guī)軸位T1FLAIR、T2WI、FLAIR以及DTI序列。DTI采用單次激發(fā)自旋回波-平面回波技術(shù) （Single-shot echo-planar imaging，EPI），掃描參數(shù)：TR=8000ms，TE=96ms；采集矩陣為 160×160；1次激勵(lì) （NEX=1）；視野（FOV）：22 cm×22 cm；層厚5 mm；層間隔0；彌散加權(quán)系數(shù)b=0、b=1 000 s/mm2，彌散敏感梯度方向25個(gè)。DTI的采集時(shí)間為216 s。

1.2.2 DTI圖像后處理及分析

將 DTI圖像傳送至 GE Advantage Windows 4.4工作站，應(yīng)用Functool軟件，重建出各向異性分?jǐn)?shù)（Farctional anisotropy，F(xiàn)A）圖。通過(guò)在FA圖上放置感興趣區(qū)的方法來(lái)獲得FA值。感興趣區(qū)放置的區(qū)域包括：①梗死灶及對(duì)側(cè)相應(yīng)部位正常腦組織；②梗死灶的同側(cè)及對(duì)側(cè)大腦腳。感興趣區(qū)面積為15mm2。然后，重建出雙側(cè)皮質(zhì)脊髓束，觀察病灶和皮質(zhì)脊髓束的關(guān)系。病灶與皮質(zhì)脊髓束的關(guān)系可以分為：1級(jí)：皮質(zhì)脊髓束走形自然、形態(tài)完整；2級(jí)：皮質(zhì)脊髓束受壓、推移、稀疏；3級(jí)：皮質(zhì)脊髓束截然中斷。

1.2.3 康復(fù)治療與神經(jīng)功能評(píng)分

康復(fù)治療時(shí)間為30 d，在此期間患者每天進(jìn)行運(yùn)動(dòng)療法、作業(yè)療法、平衡功能訓(xùn)練、經(jīng)顱磁刺激、超短波等多項(xiàng)康復(fù)治療，每天4 h，每周6.5 d，30 d為一個(gè)周期。每次MRI檢查前2 h分別采用簡(jiǎn)式Fugl-Meyer運(yùn)動(dòng)功能評(píng)分法（FM）和Barthel生活指數(shù)（BI）評(píng)定卒中患者肢體運(yùn)動(dòng)功能損害的程度和日常生活能力狀況。其中FM評(píng)分法各項(xiàng)最高分為2分，上肢+手33項(xiàng)，共66分，下肢17項(xiàng)共34分，上下肢合計(jì)100分。BI評(píng)定：完全正常為100分，60分是能否獨(dú)立的分界點(diǎn)。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

采用SPSS 17.0統(tǒng)計(jì)分析軟件對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。病變側(cè)與對(duì)側(cè)正常腦組織的參數(shù)采用配對(duì)t檢驗(yàn)進(jìn)行分析比較，兩組之間康復(fù)治療前后的比較采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，皮質(zhì)脊髓束繼發(fā)性損害與神經(jīng)功能評(píng)分之間的相關(guān)關(guān)系采用Spearmean相關(guān)分析法。以P＜0.05作為檢驗(yàn)水準(zhǔn)。

2 結(jié)果

2.1 按照病變與皮質(zhì)脊髓束的關(guān)系分組

本研究中的23例患者根據(jù)病灶與皮質(zhì)脊髓束的關(guān)系分為A、B兩組。A組：皮質(zhì)脊髓束分級(jí)為2級(jí)，9例；B組：皮質(zhì)脊髓束分級(jí)為3級(jí)，14例 （圖1，2）。

2.2 康復(fù)治療前梗塞灶、大腦腳與健側(cè)相應(yīng)區(qū)域FA值的比較

23例患者病灶側(cè)的FA值及大腦腳區(qū)FA值均較對(duì)側(cè)相應(yīng)正常腦組織的FA值降低，對(duì)兩側(cè)腦組織的FA值進(jìn)行配對(duì)t檢驗(yàn)，P＜0.001，兩側(cè)腦組織FA值差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（表1）。

表1 23例患者康復(fù)前病灶處、大腦腳與健側(cè)相應(yīng)區(qū)域FA值比較（±s）

表1 23例患者康復(fù)前病灶處、大腦腳與健側(cè)相應(yīng)區(qū)域FA值比較（±s）

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2.3 康復(fù)治療前患側(cè)大腦腳FA值與對(duì)側(cè)相應(yīng)部位的比值

A組：患側(cè)大腦腳FA值與對(duì)側(cè)相應(yīng)部位的比值 （rFA）為 0.904±0.039；B組：rFA值為 0.746± 0.111。經(jīng)獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)（t=4.066，P＜0.01），兩組患者的rFA值的差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2.4 康復(fù)治療前后大腦腳皮質(zhì)脊髓束FA值的變化

兩組患者康復(fù)治療前后大腦腳皮質(zhì)脊髓束FA值下降的百分比經(jīng)獨(dú)立樣本t檢驗(yàn) （t=-6.438，P＜0.001），具有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（表2）。

圖1 皮質(zhì)脊髓束分級(jí)為2級(jí)。男，59歲，左側(cè)肢體活動(dòng)不靈23 d。MRI診斷右側(cè)腦室體旁、基底節(jié)區(qū)腦梗塞（圖1a，1b）。右側(cè)病灶周圍皮質(zhì)脊髓束略受壓向外移位，較左側(cè)略稀疏（圖1d，1g），右側(cè)皮質(zhì)脊髓束遠(yuǎn)端較左側(cè)稀疏（圖1g，1h）。病灶及大腦腳處的FA值較對(duì)側(cè)相應(yīng)區(qū)域略有降低（圖1c，1e）。 圖2 皮質(zhì)脊髓束分級(jí)為3級(jí)。女，51歲，右半身活動(dòng)不靈伴言語(yǔ)不清63 d。MRI診斷左側(cè)腦室旁梗塞（圖2a，2b）。病灶處的皮質(zhì)脊髓束破壞中斷，左側(cè)皮質(zhì)脊髓束上部分明顯缺失，遠(yuǎn)端較右側(cè)明顯稀疏（圖2d，2f～2h）。病灶處及大腦腳層面皮質(zhì)脊髓束FA值左側(cè)明顯低于右側(cè)（圖2c，2e）。Figure 1. Corticospinal tract Grade 2.A 59-year-old male patient with the left limb activity ineffective for 23 days.MRI diagnosis of cerebral infarction in right periventricular and basal ganglia(Figure 1a,1b).Corticospinal tract around the right lesions was slightly pressed and shifted outward,slightly sparse compared to the left(Figure 1d,1g).The right distal corticospinal tract was sparse compared to the left (Figure 1g,1h).FA values at the lesions and cerebral peduncle were decreased slightly compared to the contralateral corresponding region (Figure 1c,1e). Figure 2. Corticospinal tract Grade 3.A 51-year-old female patient with the right limb activity ineffective and slurred speech for 63 days.MRI diagnosis of cerebral infarction in the left periventricular region(Figure 2a,2b).Disruption and interruption of the involved CST,and distal part was obviously sparse compared to the right(Figure 2d,2f～2h).FA values at the left lesions and cerebral peduncle were significantly lower than that of the right side(Figure 2c,2e).

計(jì)算公式：（健側(cè)大腦腳FA值-患側(cè)大腦腳FA值）/健側(cè)大腦腳FA值×100%。

2.5 康復(fù)治療前后臨床評(píng)分情況

康復(fù)治療前后兩組患者運(yùn)動(dòng)功能評(píng)分FM （t= 5.256，P＜0.001）及日常生活能力評(píng)分BI（t=-2.574，P＜0.05）的差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（表3）。

2.6 皮質(zhì)脊髓束損傷與臨床評(píng)分的相關(guān)關(guān)系

康復(fù)治療前后大腦腳皮質(zhì)脊髓束FA值減少的百分?jǐn)?shù)與FM評(píng)分增加的百分?jǐn)?shù)之間呈負(fù)相關(guān)（r=-0.624，P＜0.01），與BI變化的百分?jǐn)?shù)之間無(wú)明顯相關(guān)性（P＞0.05）（圖3）。

3 討論

3.1 磁共振DTI

圖3 康復(fù)治療前后大腦腳皮質(zhì)脊髓束FA值下降的百分?jǐn)?shù)與FM評(píng)分增加的百分?jǐn)?shù)之間呈負(fù)相關(guān)（r=-0.624，P＜0.01），與BI變化的百分?jǐn)?shù)之間無(wú)明顯相關(guān)性（P＞0.05）。Figure 3. Before and after rehabilitation,the reduction percent of FA value in the cerebral peduncle CST of the two groups correlated negatively with the increase percent of FM(r=-0.624,P< 0.01),but not with the percent change of BI（P＞0.05）.

表2 康復(fù)治療前后大腦腳皮質(zhì)脊髓束FA值的變化（±s）

表2 康復(fù)治療前后大腦腳皮質(zhì)脊髓束FA值的變化（±s）

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表3 康復(fù)治療前后Fugl-Meyer（FM）運(yùn)動(dòng)功能及Barthel（BI）生活指數(shù)評(píng)分（±s）

表3 康復(fù)治療前后Fugl-Meyer（FM）運(yùn)動(dòng)功能及Barthel（BI）生活指數(shù)評(píng)分（±s）

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DTI是在常規(guī)MRI和DWI技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種新的磁共振成像技術(shù)，其基本原理是利用水分子在不均質(zhì)組織中的彌散具有各向異性特征進(jìn)行成像。其中最常用的主要參數(shù)是FA，F(xiàn)A值是描述腦白質(zhì)纖維各向異性特征的主要參數(shù)之一，其大小與髓鞘的完整性、纖維致密性及平行性有密切關(guān)系[2]。FA值表示各向異性與整個(gè)擴(kuò)散的比值，其范圍在0～1，1表示最大各向異性，F(xiàn)A值越大，神經(jīng)傳導(dǎo)功能越強(qiáng)[3-4]。DTI使用至少在6個(gè)方向的擴(kuò)散梯度測(cè)定水分子的擴(kuò)散，本研究采用的是25個(gè)方向擴(kuò)散梯度的DTI，真正從三維空間上顯示腦組織水的擴(kuò)散特性。

3.2 皮質(zhì)脊髓束分級(jí)與臨床預(yù)后之間的關(guān)系

腦梗死后約有3/4以上的患者有不同程度的肢體運(yùn)動(dòng)功能障礙，主要是病變累及皮質(zhì)脊髓束所致[5]。目前關(guān)于皮質(zhì)脊髓束與梗塞灶的位置關(guān)系[6]以及與患者預(yù)后之間的關(guān)系成為近年來(lái)的研究熱點(diǎn)問(wèn)題[7]。在既往試驗(yàn)中，1.5T MRI顯示出梗塞后皮質(zhì)脊髓束形態(tài)的變化，發(fā)現(xiàn)皮質(zhì)脊髓束如無(wú)受壓、中斷等，臨床上也無(wú)癱瘓等表現(xiàn)；若僅受壓而無(wú)中斷，則治療后肌力有恢復(fù)；若中斷破壞則肢體癥狀無(wú)恢復(fù)[8]。相似的研究還有Kunimatsu等[9]利用纖維追蹤技術(shù)成功顯示了急性期腦梗死灶與皮質(zhì)脊髓束之間的空間關(guān)系，結(jié)果顯示皮質(zhì)脊髓束接近梗死灶但沒(méi)有穿過(guò)病灶時(shí)，患者的運(yùn)動(dòng)功能恢復(fù)很好，徒手肌力測(cè)試（MMT）為滿分；而皮質(zhì)脊髓束穿過(guò)病灶時(shí)，患者經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的康復(fù)，MMT并沒(méi)有得到明顯改善。本研究中A、B兩組患者經(jīng)康復(fù)治療后運(yùn)動(dòng)功能評(píng)分增加的百分?jǐn)?shù)的差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，也就是A組患者皮質(zhì)脊髓束接近梗死灶但沒(méi)有穿過(guò)梗死灶，他們的預(yù)后要好于B組梗死灶穿過(guò)皮質(zhì)脊髓束的患者。本研究結(jié)果與以往研究結(jié)果相似。因此，DTI可以更加立體直觀地觀察梗塞灶與白質(zhì)纖維束的關(guān)系，在評(píng)價(jià)腦梗死患者運(yùn)動(dòng)功能恢復(fù)的預(yù)后方面有重要的價(jià)值。

3.3 皮質(zhì)脊髓束FA值與臨床預(yù)后之間的關(guān)系

在本研究中所有患者梗死區(qū)FA值較對(duì)側(cè)相應(yīng)區(qū)域FA值明顯降低，經(jīng)配對(duì)t檢驗(yàn)，兩側(cè)差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。FA值較健側(cè)持續(xù)降低，我們推測(cè)可能是由于限制水彌散的障礙物的進(jìn)一步降解，使水分子在相同的彌散時(shí)間內(nèi)可以有更大的位移空間，水分子彌散強(qiáng)度加大，使各向異性特征（FA值）進(jìn)一步喪失的結(jié)果。

局灶性腦梗死后，遠(yuǎn)離梗死灶的皮質(zhì)脊髓束遠(yuǎn)端神經(jīng)纖維發(fā)生Wallerian變性已被動(dòng)物實(shí)驗(yàn)及尸體解剖的病理檢查所證實(shí)[10]。在一項(xiàng)大腦中動(dòng)脈區(qū)腦梗死的小樣本研究中，起病2周內(nèi)即可見(jiàn)病灶側(cè)大腦腳FA值的降低[11]。本研究也發(fā)現(xiàn)了梗死灶遠(yuǎn)端同側(cè)大腦腳皮質(zhì)脊髓束FA值均較對(duì)側(cè)相應(yīng)區(qū)域明顯減低，經(jīng)配對(duì)t檢驗(yàn)，兩側(cè)差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。腦梗死灶遠(yuǎn)端皮質(zhì)脊髓束FA值的降低，可能揭示了腦內(nèi)梗死灶皮質(zhì)脊髓束纖維受到缺血性破壞后，其遠(yuǎn)端神經(jīng)纖維發(fā)生華勒氏變性，纖維結(jié)構(gòu)逐漸分解破壞的現(xiàn)象[12-13]。

本研究在測(cè)定梗死灶遠(yuǎn)端大腦腳皮質(zhì)脊髓束與對(duì)側(cè)相應(yīng)區(qū)域FA值的基礎(chǔ)上，還計(jì)算了相對(duì)FA值（rFA）。rFA=患側(cè)FA值/健側(cè)FA值。Moller等[14]跟蹤隨訪了5名腦梗死患者，分析他們運(yùn)動(dòng)功能恢復(fù)的情況，發(fā)現(xiàn)皮質(zhì)脊髓束FA指數(shù) （患側(cè)FA值/健側(cè)FA值）可以預(yù)測(cè)腦梗死后運(yùn)動(dòng)功能恢復(fù)的程度，F(xiàn)A指數(shù)降低預(yù)示運(yùn)動(dòng)功能恢復(fù)較差，當(dāng)FA指數(shù)大于0.85時(shí)臨床預(yù)后相對(duì)較好。本研究中兩組患者的rFA值分別為0.904±0.039和0.746±0.111，兩組rFA值差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，而且A組患者運(yùn)動(dòng)功能恢復(fù)情況明顯好于B組，與以往研究結(jié)果相似。

在臨床評(píng)分方面，康復(fù)治療前后FM評(píng)分增加的百分?jǐn)?shù)與皮質(zhì)脊髓束FA值降低的百分?jǐn)?shù)之間呈負(fù)相關(guān)，與BI評(píng)分的變化無(wú)明顯相關(guān)性。說(shuō)明FA值降低反映了軸索完整性的破壞、Wallerian變性的發(fā)生，而且FA值降低越明顯，運(yùn)動(dòng)功能恢復(fù)越差。

關(guān)于梗死灶遠(yuǎn)端大腦腳FA值下降的百分?jǐn)?shù)，以往研究中報(bào)道的各不相同。2000年Werring等[15]首次將DTI應(yīng)用于臨床，對(duì)5例大腦中動(dòng)脈供血區(qū)腦梗死后2～6月的患者進(jìn)行研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)大腦腳的FA值減少15%。相似的研究還有Liang等[16]對(duì)12例皮層下梗死患者的研究，腦梗死后1周～3月，病灶遠(yuǎn)端皮質(zhì)脊髓束的FA值減少12%。本研究中A組患者大腦腳 FA值下降的百分?jǐn)?shù)為 （6.36± 2.30）%，低于以往研究結(jié)果，我們推測(cè)可能是因?yàn)榭祻?fù)治療的介入的結(jié)果，但還需要大量樣本長(zhǎng)時(shí)間的隨訪才能夠證實(shí)。

總之，DTI可以更加直觀的顯示病灶與皮質(zhì)脊髓束的空間位置關(guān)系，并可以作為判斷皮質(zhì)脊髓束損傷的量化指標(biāo)，將為臨床醫(yī)生判斷患者預(yù)后提供更多的重要信息。

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