Broca語言區(qū)長期缺如下的BOLD功能磁共振代償研究

李 敏 劉樹永 李玉報 張 霞

(泰山醫(yī)學院附屬泰山醫(yī)院醫(yī)學影像部，山東泰安271000)

Broca語言區(qū)長期缺如下的BOLD功能磁共振代償研究

李 敏 劉樹永 李玉報 張 霞

(泰山醫(yī)學院附屬泰山醫(yī)院醫(yī)學影像部，山東泰安271000)

目的探討B(tài)roca語言區(qū)長期缺如下的腦內(nèi)代償情況。方法左側Broca區(qū)因外傷腦出血切除缺如患者6例，手術后5～10年不等，平均6年10個月。男:女=2:1，年齡26～54歲，平均42.5歲。正常健康志愿者20人，男10例，女10例，平均34.5歲，均為右利手。檢查者均完成圖片命名任務。AFNI軟件處理實驗數(shù)據(jù)。統(tǒng)計分析采用SPSS20.0分析軟件。同一感興奮區(qū)比較采用兩樣本均數(shù)t檢驗。結果與正常對照組比較:雙側顳上回后部(BA22區(qū))激活體素及強度明顯升高，有統(tǒng)計學意義;雙側頂上小葉、小腦半球、梭狀回，左側角回及輔助運動區(qū)激活強度明顯提高，激活體素明顯減少，有統(tǒng)計學意義。結論Broca語言區(qū)長期缺如下，腦內(nèi)多個腦區(qū)參與了語言功能的代償。

Broca語言區(qū)長期缺如;Bold-功能磁共振

Broca區(qū)語言區(qū)，即經(jīng)典的運動性語言區(qū)，通常位于左側額下回后部(Broca44，45)。當此區(qū)域出現(xiàn)病變，如腦梗死、腦腫瘤、腦出血等，臨床會出現(xiàn)運動性失語表現(xiàn)，有關上述因素引起的失語的BOLD功能磁共振代償研究較多，亦有作者對手術前后的短期隨訪做對照研究。但有關Broca語言區(qū)切除缺如后的長期隨訪研究，如臨床上有無失語表現(xiàn)?腦內(nèi)功能代償與正常人對比又會怎樣?文獻未見相關報道。臨床中我們碰到部分因外傷引起左側額下回腦出血后切除Broca語言區(qū)的病人，在術后5～10年就診，本文對其進行了功能磁共振的研究，以期對照在Broca語言區(qū)長期缺如后的腦內(nèi)相關語言區(qū)的功能代償重組情況。

1 材料與方法

1.1 實驗對象左側Broca區(qū)因外傷腦出血切除缺如的患者共6例，男:女=2:1，年齡26～54歲，平均42.5歲。檢查時間距離手術5～10年不等，平均6年10個月。利手判定和失語判定標準采用北京醫(yī)科大學第一醫(yī)院漢語失語量表。正常對照組:20名健康志愿者，男女各10例，年齡26～40歲，平均年齡34.5歲。入組者均為右利手，所有檢查者均簽署知情同意書。

1.2 實驗任務左側Broca區(qū)缺如組及正常對照組均采用圖片命名任務。圖片來源于Snodgrass and Vanderwart標準圖譜;圖片以唇讀方式將名稱說出;實驗采用組塊設計，總時間3分12秒，每個Block為30秒，共6個Block，組塊間以“+”呈現(xiàn)30秒。每張圖片呈現(xiàn)3秒。

1.3 儀器設備采用3.0T SIEMENS MAGNETOM Skyra MRI掃描儀進行檢查，16通道線圈，所選用的掃描序列和參數(shù):①結構像掃描:采用快速自旋回波(TSE)序列采集橫軸位T2WI結構像，水平位，TR/ TE=6540 ms/99 ms，層厚4 mm，間隔0 mm，分辨率288*384，F(xiàn)OV=220×220 mm，獲取35層解剖圖像。②功能成像程序，采用梯度回波(Epfid)序列，復制T1WI圖像設置，層厚4 mm，間隔0，TR=3000 ms，TE=30 ms，分辨率64*64，F(xiàn)OV=220×220 mm，進行BOLD-fMRI掃描;③采用快速Flash(TFL)序列掃描，層厚1 mm，間隔0，TR/TE=2300 ms/ 3ms，TI=900 ms，帶寬=240HZ/Px，分辨率248* 256，F(xiàn)OV=248×248 mm，獲取192層高分辨率解剖圖像。

1.4 數(shù)據(jù)處理選用AFNI軟件處理圖像數(shù)據(jù)。①功能掃描圖像，進行去基線漂移，歸一化(將信號強度調(diào)整成信號變化百分比)等預處理。②通過反卷積方法找到被試每個任務的激活區(qū)域(p=0.01的相鄰四個或四個以上體素作為是一個激活簇)。③用TSE序列掃描得到的T2WI結構像和TFL序列掃描得到的3D結構像，將激活區(qū)圖譜進行三維重建;正常對照組激活圖譜轉換到Talairach標準坐標下。④各個任務激活圖譜取邏輯“或”運算，之后在該圖上畫出若干感興趣區(qū)域。⑤在每個被試的原始坐標系下，計算各感興奮區(qū)的激活強度和體素。

1.5 統(tǒng)計分析采用SPSS20.0分析軟件。激活腦區(qū)與正常志愿者組平均激活強度和體素做兩樣本均數(shù)t檢驗。P≤0.05具有統(tǒng)計學意義。

2 結果

外傷后腦出血切除左側Broca區(qū)共6例患者，本次檢查時間距離患者術后5～10年不等，平均6年10個月，檢查前語言量表評定均無失語表現(xiàn)，追問病史，患者術后短時間內(nèi)均出現(xiàn)運動性失語表現(xiàn)。在圖片命名任務下與正常對照組比較:雙側顳上回(BA22區(qū))激活體素及強度明顯升高，有統(tǒng)計學意義;雙側頂上小葉、小腦半球、梭狀回，左側角回及輔助運動區(qū)激活強度明顯提高，激活體素明顯減少，有統(tǒng)計學意義。右側Broca區(qū)未見明顯激活(表1，2;圖1，2)。

表1 左側Broca區(qū)切除后圖片命名任務下平均激活強度和體素(ˉx±s，n=6)

圖1 在圖片命名任務下，雙側顳上回激活體素及強度明顯升高，雙側頂上小葉、小腦半球、梭狀回，左側角回及輔助運動區(qū)激活強度明顯提高。

表2 正常對照組圖片命名任務下平均激活強度及體素表(ˉx±s，n=20)

圖2 圖片命名任務下平均激活腦區(qū)如下:雙側島葉、雙側額下回(BA44/45區(qū))、額中回、額葉背外側區(qū)，頂上小葉，并均以左側為著;雙側前運動區(qū)、顳上回，小腦半球、枕葉及梭狀回，左側角回及輔助運動區(qū)。

3 討論

Broca區(qū)是經(jīng)典的運動性語言區(qū)，負責詞語的產(chǎn)生、語義及語法的處理，句子的理解及工作記憶等功能［1－4］。當左側Broca區(qū)及其前方的語言相關區(qū)，即BA46，47，10區(qū)等因外傷出血而手術缺如后，短時間內(nèi)病人會出現(xiàn)運動性失語表現(xiàn)［5－6］，但較長時間后，如本研究中，5～10年后隨訪發(fā)現(xiàn)患者語言功能已經(jīng)恢復，未出現(xiàn)永久性失語，此結果與位于Broca區(qū)的腦腫瘤切除術后因腦功能代償而推測不會出現(xiàn)永久性失語結論一致［7－9］。在這種情況下腦內(nèi)又是怎樣的一種代償?哪些是代償腦區(qū)?代償腦區(qū)是位于左側其它鄰近相關語言區(qū)還是轉移到右側Broca區(qū)? Duffau等作者［10－12］對左側Broca區(qū)腦腫瘤的語言代償機制總結為四種可能:1、功能存在在腫瘤內(nèi);2、病灶周圍優(yōu)勢語言區(qū)的補充;3、同側大腦半球的遠處腦區(qū);4、對側大腦半球的同源腦區(qū)。本研究結果發(fā)現(xiàn)，在同一語言任務下，與正常對照組相比:雙側顳上回(BA22區(qū))激活體素明顯升高，有統(tǒng)計學意義;雙側頂上小葉、小腦半球、梭狀回，左側角回及輔助運動區(qū)激活強度明顯提高，有統(tǒng)計學意義。腦內(nèi)代償分兩種形式，一種是激活體素的增加，如本研究中雙側顳上回后部(BA22區(qū))激活體素的增多，即經(jīng)典的感覺性語言區(qū)。分析原因為運動性語言區(qū)即Broca區(qū)(BA44，45區(qū))與感覺性語言區(qū)(BA22區(qū))通過弓狀纖維束聯(lián)合成一語言通路，這符合近年來提出語言的“雙通路處理模式”［13－14］，即背側及腹側模式:背側通路主要負責音韻的處理，從顳上回的后部到額下回;腹側通路負責語義的處理，從顳極到顳枕皮層的基底部。當左側Broca區(qū)缺如時，通過弓狀纖維束左側顳上回(BA22區(qū))及同源的右側顳上回出現(xiàn)代償激活。另外一種代償方式為激活強度的增大，即BOLD信號強度變化百分比的增加，結合本研究結果，發(fā)現(xiàn):雙側頂上小葉、小腦半球、梭狀回，左側角回及輔助運動區(qū)激活強度明顯提高，提示腦內(nèi)多個腦區(qū)參與了功能代償，同時也說明了大腦強大的功能可塑性。本實驗中右側Broca區(qū)未見明顯激活，未出現(xiàn)我們設想的在左側Broca區(qū)缺如后，右側同源Broca區(qū)代償激活的結果。分析原因右側Broca區(qū)有可能在左側Broca區(qū)缺如后短時間內(nèi)出現(xiàn)激活［15］，但這一時間段本實驗未研究，只是在手術長期后做了研究分析，且研究結果同腦梗死的部分文獻基本符合［16］。

本研究的意義在于探討了在經(jīng)典的Broca區(qū)長期缺如后，腦內(nèi)語言區(qū)的代償機制情況，為更全面的了解大腦內(nèi)語言的處理過程及Broca區(qū)長期缺如后腦內(nèi)語言區(qū)的重組機制提供了幫助。當然，因語言的個體差異性較大［17－18］，血腫范圍不同導致手術切除的腦組織范圍不盡相同，因此有關本實驗結論的科學性、客觀性及可重復性有待樣本數(shù)量的增加而得到進一步的補充及完善。

［1］Price CJ.The anatomy of language:a review of 100 fMRI studies published in 2009［J］.Year in Cognitive Neuroscience，2010，1191(3):62－88.

［2］Vigneau M，Beaucousin V，Herve PY，et al.Meta analyzingleft hemisphere language areas:phonology，semantics，and sentence processing［J］.Neuroimage，2006，30(4):1414－1432.

［3］Embick D，Marantz A，Miyashita Y，et al.A syntactic specialization for Broca’s area［J］.PNAS，2000，97(11):6150－6154.

［4］Poldrack RA，Wagner AD，Prull MW，et al.Functional specialization for semantic and phonological processing in the left inferior prefrontal cortex［J］.Neuroimage，1999，10(1):15－35.

［5］Lubrano V，Draper L，Roux F-E.what makes surgical tumor resection feasible in Broca’s area?Insights into intraoperative brain mapping［J］.Neurosurgery，2010，66(5):868－875.

［6］Davis C，Kleinman JT，Newhart M，et al.Speechand language functions that require a functioning Broca’s area［J］.Brain Lang，2008，105(1):50－58.

［7］Benzagmout M，Gatignol P，Duffau H.Resection of world health organization grade II gliomas involving Broca’s area:methodological and functional considerations［J］.Neurosurgery，2007，61(4): 741－752.

［8］Duffau H，Gatignol P，Mandonnet E，et al.Intraoperative subcortical stimulation mapping of language pathways in a consecutive series of 115 patients with grade II glioma in the left dominant hemisphere［J］.J Neurosurg，2008，109(3):461－471.

［9］Sanai N，Mirzadeh Z，Berger MS.Functional outcome after language mapping for glioma resection［J］.N Engl J Med，2008，358 (1):18－27.

［10］Duffau H.Brain plasticity:from pathophysiological mechanisms to therapeutic applications［J］.J Clin Neurosci，2006，13(9):885－897.

［11］Duffau H.New insights into pre-，intra-and post-operative brain mapping in low-grade glioma surgery:towards a longitudinal study of cerebral plasticity［J］.Curr Med Imaging Rev，2010，6(3):246－253.

［12］Duffau H.The huge plastic potential of adult brain and the role of connectomics:New insights provided by serial mappings in glioma surgery［J］.Cortex，2014，58(9):325－337.

［13］Hickok G，Poeppel D.Dorsal and ventral streams:a framework for understanding aspects of the functional anatomy of language［J］.Cognition，2004，92(1－2):67－99.

［14］Rauschecker JP，Scott SK.Maps and streams in the auditory cortex:nonhuman primates illuminate human speech processing［J］.Nat Neurosci，2009，12(6):718－724.

［15］Kyung K，Anna B，Bruce A，et al.Functional Magnetic Resonance Imaging Before and After Aphasia Therapy Shifts in Hemodynamic Time to Peak During an Overt Language Task［J］.Stroke，2004，35(2):554－559.

［16］Dorothee S，Rüdiger L，Annette B.Dynamics of language reorganization after stroke［J］.Brain，2006，129(6):1371－1384.

［17］Duffau H.Lessons from brain mapping in surgery for low-grade glioma:insights into associations between tumour and brain plasticity［J］.Lancet Neurol，2005，4(8):476－486.

［18］Duffau H，Leroy M，Gatignol P.Cortico-subcortical organization of language networks in the right hemisphere:an electrostimulation study in left-handers［J］.Neuropsychologia，2008，46(14): 3197－3209.

The research of brain compensatory mechanism with the long-term absence of Broca region by BOLD-fMRI

LI Min LIU Shu-yong LI Yu-bao ZHANG Xia
(Dept.of Radiology，Taian Central Hospital，Taian 271000，China)

Objective:To explore the functional compensation and plasticity mechanism when the left Broca region is absent for a long time.Methods:The patients＇group of 6 cases，whose left Broca regions were resected because of the hemorrhage after the trauma，were examined in 5－10Y after the operation with the average age of 6Y and 10M，and the rate between male and female was 2:1，with age between 26－54Y at mean age of 42.5Y.The 20 cases of normal healthy volunteers had 10 males and 10 females with the mean age of 34.5Y.The right hand was predominant.The task of picture naming was done.The same regions in two groups were compared with two sample paired t test.The experiment data were dealt with AFNI soft ware and analysed with SPSS 20.0.Results:Compared with the normal group，the activatated voxels and activated intensity were increased obviously in both sides of superior temporal gyrus，and had the statistical significance.Activated intensity was increased and activated voxels were decreased in the both side of superior parietal lobe，cerebellar hemisphere，fusiform gyrus，left angular gyrus and supplementary motor area，and also had the statistical significance.Conclusion:Many brain regions participate in the functional compensation of the language when the Broca region is absent for a long time.

long-term absence of the Broca region;Bold-fMRI

R445.2

A

1004-7115(2015)05-0486-04

10.3969/j.issn.1004-7115.2015.05.002

2015-01-18)

山東省優(yōu)秀中青年科學家科研獎勵基金(BS2012YY033)。

李敏(1978－)，女，山東泰安人，主治醫(yī)師，碩士，主要從事臨床影像診斷工作。

劉樹永，E-mail:shuyongliu@126.com