功能磁共振成像在腦卒中患者康復(fù)中的應(yīng)用進(jìn)展①

鐘吉咪，聞萬(wàn)順，程瑞動(dòng)，葉祥明，徐守宇，3

功能磁共振成像在腦卒中患者康復(fù)中的應(yīng)用進(jìn)展①

鐘吉咪1，聞萬(wàn)順2，程瑞動(dòng)2，葉祥明2，徐守宇1，3

功能磁共振成像（fMRI）是一項(xiàng)聯(lián)合功能、解剖、影像，能實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)、無(wú)創(chuàng)評(píng)價(jià)腦功能的成像技術(shù)。fMRI在腦卒中后運(yùn)動(dòng)功能、言語(yǔ)功能、認(rèn)知及感覺(jué)功能康復(fù)療效評(píng)估、預(yù)后判斷等方面均有應(yīng)用。

功能磁共振成像；腦卒中；康復(fù)；綜述

［本文著錄格式］鐘吉咪，聞萬(wàn)順，程瑞動(dòng)，等.功能磁共振成像在腦卒中患者康復(fù)中的應(yīng)用進(jìn)展［J］.中國(guó)康復(fù)理論與實(shí)踐，2016，22（9）:1028-1030.

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腦血管病后存活患者3/4以上伴有不同程度功能障礙，重度致殘約占10%［1］。腦卒中患者經(jīng)過(guò)早期、系統(tǒng)的康復(fù)可以明顯改善其功能，提高其生活能力并重返社會(huì)。功能磁共振成像（functionalmagnetic resonance imaging，fMRI）被越來(lái)越多地用于評(píng)估人類大腦激活與感覺(jué)、運(yùn)動(dòng)及認(rèn)知活動(dòng)的關(guān)系，也常應(yīng)用于神經(jīng)損傷及康復(fù)過(guò)程的神經(jīng)可塑性等研究［2-4］。本文綜述fMRI在腦卒中康復(fù)的應(yīng)用。

1　任務(wù)態(tài)fMRI與靜息態(tài)fMRI

腦卒中康復(fù)中主要應(yīng)用血氧水平依賴的fMRI（blood oxygenation leve1 dependent fMRI，BOLD-fMRI）。BOLD-fMRI利用不同神經(jīng)活動(dòng)狀態(tài)下大腦局部脫氧血紅蛋白含量的不同，顯示相應(yīng)的腦皮層激活區(qū)，以此了解局部腦功能情況。局部神經(jīng)元活動(dòng)需氧量增加使血氧不成比例增加，激活的大腦區(qū)域由于順磁性去氧血紅蛋白相對(duì)減少，呈現(xiàn)出增強(qiáng)信號(hào)。因此，任務(wù)或刺激相關(guān)的fMRI、靜息態(tài)fMRI能直接或間接測(cè)量神經(jīng)元激活和功能性連接，大腦活動(dòng)可以被形象化地展示。

任務(wù)態(tài)fMRI是最早采用的研究方法，它指在掃描過(guò)程中被試者配合完成一定任務(wù)，刺激局部腦組織BOLD信號(hào)發(fā)生變化，并基于減法原則，通過(guò)比較執(zhí)行和未執(zhí)行任務(wù)時(shí)被試者的圖像，用數(shù)學(xué)模型和統(tǒng)計(jì)學(xué)方法計(jì)算出執(zhí)行任務(wù)時(shí)的激活腦區(qū)。它反映任務(wù)狀態(tài)下神經(jīng)元活動(dòng)引起的腦皮層功能區(qū)激活情況，包含組塊設(shè)計(jì)、事件相關(guān)設(shè)計(jì)和混合設(shè)計(jì)。

靜息態(tài)fMRI指被試者在掃描時(shí)保持清醒、閉眼、安靜平臥，最大限度減少身體活動(dòng)，盡量不做任何系統(tǒng)性思維時(shí)的狀態(tài)［5-6］，反映的是一種長(zhǎng)程相干的功能模式，是中樞神經(jīng)系統(tǒng)在基礎(chǔ)狀態(tài)下的自發(fā)活動(dòng)［7］。

2　運(yùn)動(dòng)功能康復(fù)

腦卒中導(dǎo)致神經(jīng)功能受損，最常見(jiàn)的就是病灶對(duì)側(cè)肢體運(yùn)動(dòng)功能障礙，主要表現(xiàn)為速度、力量、協(xié)調(diào)性及執(zhí)行功能等方面損傷。在發(fā)病后3個(gè)月，雖然受損的功能或多或少能得到一定程度恢復(fù)，但只有約25%患者能夠恢復(fù)到日常功能水平［8］。

腦卒中后第1周并不推薦使用BOLD-fMRI。腦卒中早期，缺血使局部脈管系統(tǒng)的擴(kuò)張達(dá)到最大化，擾亂了正常神經(jīng)血管的耦合反應(yīng)，導(dǎo)致BOLD信號(hào)降低或消失［9］；急性期腦卒中患者多無(wú)法正確執(zhí)行任何運(yùn)動(dòng)任務(wù)，或在執(zhí)行時(shí)引發(fā)連帶運(yùn)動(dòng)而對(duì)結(jié)果產(chǎn)生干擾［10］，所以研究對(duì)象多為病情穩(wěn)定、恢復(fù)較好的慢性期患者。

根據(jù)文獻(xiàn)總結(jié)，偏癱手和正常手運(yùn)動(dòng)的大腦激活模式不同，在長(zhǎng)期康復(fù)過(guò)程中，損傷和未損傷的半球都發(fā)生皮質(zhì)運(yùn)動(dòng)功能的代償和重組。腦卒中后，80%患者出現(xiàn)上肢偏癱并伴隨精細(xì)運(yùn)動(dòng)障礙［11］，任務(wù)態(tài)fMRI最常采用的是手部松握或?qū)χ傅冗\(yùn)動(dòng)任務(wù)。Rehme等分別于急性期（＜72 h）、亞急性期（2周）及慢性期早期（3～6個(gè)月）分別對(duì)腦卒中患者進(jìn)行手運(yùn)動(dòng)的任務(wù)態(tài)fMRI，通過(guò)動(dòng)態(tài)因果模型評(píng)估雙側(cè)網(wǎng)絡(luò)，包括初級(jí)感覺(jué)運(yùn)動(dòng)皮層（primary sensorimotor cortex，S1M 1）、前運(yùn)動(dòng)皮層（premotor cortex，PMC）、輔助運(yùn)動(dòng)區(qū)（supplementary motor area，SMA）間的效率聯(lián)系改變，結(jié)果顯示，急性期梗死側(cè)與梗死對(duì)側(cè)S1M 1之間抑制化信號(hào)減弱；亞急性期梗死對(duì)側(cè)S1M 1對(duì)梗死側(cè)S1M 1去抑制化信號(hào)增加，梗死側(cè)對(duì)梗死對(duì)側(cè)S1M 1信號(hào)逐漸正?；?；恢復(fù)不佳的患者在慢性期仍顯示梗死對(duì)側(cè)對(duì)梗死側(cè)S1M 1的去抑制化信號(hào)仍存在［12］。提示梗死側(cè)效率聯(lián)系網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)恢復(fù)對(duì)卒中后運(yùn)動(dòng)康復(fù)發(fā)揮著重要作用。Rehme等對(duì)急性腦卒中患者在發(fā)病后2周內(nèi)進(jìn)行掃描，相比健康受試者，患者兩側(cè)初級(jí)運(yùn)動(dòng)區(qū)（M 1）、PMC的背側(cè)和腹側(cè)與SMA的激活信號(hào)呈逐漸增強(qiáng)趨勢(shì)，提示早期皮質(zhì)的功能性重組支持偏癱手的運(yùn)動(dòng)功能，運(yùn)動(dòng)功能的控制區(qū)域并不只局限于相關(guān)的運(yùn)動(dòng)功能區(qū)［13］。

部分學(xué)者著手研究大腦非運(yùn)動(dòng)分區(qū)對(duì)運(yùn)動(dòng)功能的影響。劉圣華等研究不同恢復(fù)程度的腦卒中患者大腦激活方式之間的差異，提出對(duì)側(cè)感覺(jué)運(yùn)動(dòng)區(qū)（sensorimotor cortex，SMC）及SMA對(duì)運(yùn)動(dòng)功能康復(fù)起重要作用，健側(cè)大腦半球的代償影響患側(cè)肢體運(yùn)動(dòng)功能的恢復(fù)［14］。Wei等發(fā)現(xiàn)，皮質(zhì)脊髓束損傷越嚴(yán)重，手腕運(yùn)動(dòng)時(shí)對(duì)側(cè)非初級(jí)運(yùn)動(dòng)區(qū)激活越明顯［15］，顯示腦卒中患者殘余的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)功能性結(jié)構(gòu)可能與皮質(zhì)脊髓束的破壞程度相關(guān)。Rosso等提出，沒(méi)有康復(fù)的重度患者也可以觀察到功能性大腦連接的改變，上肢功能狀態(tài)受皮質(zhì)脊髓束破壞程度及同側(cè)皮質(zhì)-小腦連接的影響［16］。

比較患者相關(guān)運(yùn)動(dòng)功能區(qū)激活的差異，可觀察特定康復(fù)治療方式對(duì)神經(jīng)重塑的作用。Deng等［17］和Lin等［18］分別證明著重復(fù)雜任務(wù)訓(xùn)練的遠(yuǎn)程康復(fù)治療及強(qiáng)制誘導(dǎo)治療（constraint-induced therapy，CIT）是可行的，該訓(xùn)練方法對(duì)神經(jīng)重塑起到一定作用。Caria等報(bào)道1例經(jīng)腦機(jī)接口（brain computer interface，BCI）訓(xùn)練的慢性腦卒中患者執(zhí)行運(yùn)動(dòng)任務(wù)時(shí)，同側(cè)SMC的偏側(cè)優(yōu)勢(shì)增加，是PMC背側(cè)和SMA的激活增強(qiáng)［19］。

一些研究圍繞優(yōu)勢(shì)半球與非優(yōu)勢(shì)半球腦卒中后運(yùn)動(dòng)功能恢復(fù)展開(kāi)。O'Shea等在健康成人中使用經(jīng)顱磁刺激（transcranial magnetic stimulation，TMS）干擾左側(cè)運(yùn)動(dòng)前區(qū)皮層，通過(guò)fMRI研究右側(cè)運(yùn)動(dòng)前區(qū)皮層的短期重組，結(jié)果證明在右側(cè)運(yùn)動(dòng)前區(qū)存在代償激活增強(qiáng)，并且與運(yùn)動(dòng)功能恢復(fù)存在緊密聯(lián)系；但干擾右側(cè)運(yùn)動(dòng)前區(qū)，左側(cè)運(yùn)動(dòng)前區(qū)卻未得到類似結(jié)果［20］。Lotze等使用TMS抑制左大腦半球卒中患者右側(cè)半球PMC和S1M 1活動(dòng)，發(fā)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)功能進(jìn)一步受損［21］，支持右側(cè)半球運(yùn)動(dòng)區(qū)域?qū)ψ髠?cè)卒中后患者運(yùn)動(dòng)功能恢復(fù)有代償作用。提示優(yōu)勢(shì)半球損傷和非優(yōu)勢(shì)半球損傷后，功能恢復(fù)及雙側(cè)運(yùn)動(dòng)皮層功能重組過(guò)程存在差異，優(yōu)勢(shì)半球損傷后肢體運(yùn)動(dòng)功能恢復(fù)稍差，在急性期及亞急性期對(duì)側(cè)運(yùn)動(dòng)皮層區(qū)有更廣泛的激活。

3　言語(yǔ)功能康復(fù)

失語(yǔ)癥是腦卒中患者最常并發(fā)的言語(yǔ)障礙，腦卒中后失語(yǔ)發(fā)病率達(dá)21%～38%，運(yùn)動(dòng)性失語(yǔ)是最常見(jiàn)的類型之一。此類失語(yǔ)患者語(yǔ)言不流利，但理解力相對(duì)保留，遠(yuǎn)期的言語(yǔ)功能恢復(fù)也大多良好。fMRI可用于了解失語(yǔ)后腦內(nèi)語(yǔ)言加工模式和言語(yǔ)功能恢復(fù)機(jī)制［22-23］。

使用fMRI研究言語(yǔ)障礙存在諸多困難，如受試者可能由于言語(yǔ)和運(yùn)動(dòng)雙重障礙，無(wú)法完成一些需要交流的任務(wù)或不能較好地執(zhí)行運(yùn)動(dòng)任務(wù)；掃描過(guò)程產(chǎn)生的噪音可能對(duì)聽(tīng)覺(jué)刺激造成影響，而無(wú)聲fMRI技術(shù)又會(huì)拖累研究進(jìn)度［24］。言語(yǔ)功能本身較為復(fù)雜，近年對(duì)腦卒中后言語(yǔ)功能康復(fù)的fMRI研究雖有增多，但仍少于運(yùn)動(dòng)障礙。

失語(yǔ)癥的任務(wù)態(tài)fMRI常采用圖片識(shí)別或命名、詞語(yǔ)生成等任務(wù)。Szaflarski等發(fā)現(xiàn)，慢性失語(yǔ)癥患者在執(zhí)行任務(wù)時(shí)，腦卒中周圍區(qū)域顯示顯著增高的激活信號(hào)，提示慢性患者利用腦卒中周圍腦功能區(qū)域?qū)崿F(xiàn)言語(yǔ)功能［25-26］；其另一項(xiàng)研究顯示，腦卒中發(fā)生1年以上的失語(yǔ)癥康復(fù)患者回到典型的fMRI言語(yǔ)激活模式，而未康復(fù)患者的激活向右側(cè)半球區(qū)域轉(zhuǎn)移，且言語(yǔ)功能的提升與左側(cè)半球信號(hào)的增強(qiáng)相關(guān)。右側(cè)半球激活的轉(zhuǎn)移可能對(duì)言語(yǔ)功能的康復(fù)不起作用。李科等發(fā)現(xiàn)，相比于發(fā)病初期，失語(yǔ)癥患者康復(fù)后左半球語(yǔ)言相關(guān)腦區(qū)的激活增加、范圍增多，且右側(cè)Broca鏡像區(qū)激活減弱，左側(cè)Broca區(qū)出現(xiàn)激活［27］。提示失語(yǔ)后優(yōu)勢(shì)半球喪失功能的語(yǔ)言區(qū)移至對(duì)側(cè)鏡像區(qū)和優(yōu)勢(shì)半球未受累語(yǔ)言區(qū)的功能重組這兩種機(jī)制都參與言語(yǔ)功能恢復(fù)的過(guò)程，且近期以非優(yōu)勢(shì)半球代償為主，遠(yuǎn)期以優(yōu)勢(shì)半球未受累語(yǔ)言區(qū)的功能重組發(fā)揮更重要作用。A llendorfer等的研究也證實(shí)，腦卒中患者言語(yǔ)的流暢度可能更多取決于優(yōu)勢(shì)半球的語(yǔ)言網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和功能的完整性［28］。Baker等對(duì)10例失語(yǔ)癥患者使用經(jīng)顱直流電刺激對(duì)左前額葉進(jìn)行刺激，以增加皮質(zhì)激活，同時(shí)結(jié)合命名訓(xùn)練，發(fā)現(xiàn)命名正確率明顯提高［29］。提示左側(cè)半球皮質(zhì)的激活可能是治療失語(yǔ)癥的重要基礎(chǔ)。

總之，fMRI能顯示腦卒中后失語(yǔ)癥患者不同階段腦激活區(qū)的變化，反映大腦語(yǔ)言功能區(qū)塑形和重組情況，為了解失語(yǔ)后言語(yǔ)功能恢復(fù)的神經(jīng)機(jī)制以及療效評(píng)估開(kāi)辟了一條新途徑。

4　認(rèn)知及感覺(jué)功能康復(fù)

相較于運(yùn)動(dòng)和言語(yǔ)功能，認(rèn)知與感覺(jué)功能障礙更復(fù)雜，研究難度也更大。認(rèn)知功能障礙有時(shí)無(wú)法通過(guò)梗死大小和部位予以解釋，可能的原因是控制該功能的遠(yuǎn)端腦區(qū)或某個(gè)網(wǎng)絡(luò)的支配神經(jīng)元受到損傷。

姜財(cái)?shù)劝l(fā)現(xiàn)，腦卒中患者靜息狀態(tài)下海馬功能連接性增強(qiáng)，而這些功能連接增強(qiáng)的腦區(qū)均與認(rèn)知功能密切相關(guān)［30］。推測(cè)海馬功能連接模式的改變可能是腦卒中患者認(rèn)知功能康復(fù)的機(jī)制之一。結(jié)合既往研究，腦卒中患者靜息態(tài)網(wǎng)絡(luò)（resting state network，RSN）的改變可以解釋腦卒中引起的大腦功能紊亂，當(dāng)腦卒中患者大腦某些區(qū)域受損后，可以通過(guò)轉(zhuǎn)變功能連接至未受影響的大腦區(qū)域進(jìn)行代償，因此腦卒中患者fMRI顯示更大的功能連接轉(zhuǎn)變提示更好的認(rèn)知表現(xiàn)［31-32］。

感覺(jué)回饋對(duì)運(yùn)動(dòng)康復(fù)相當(dāng)重要，尤其是視覺(jué)和本體感覺(jué)。Hassa等根據(jù)雙手被動(dòng)運(yùn)動(dòng)的fMRI結(jié)果提出，右側(cè)半球卒中導(dǎo)致的忽視癥患者，其視覺(jué)和軀體感覺(jué)在右側(cè)頂葉上回有重疊表現(xiàn)［33］。Tunik等觀察到，在伸展過(guò)度及伸展不足兩種視覺(jué)反饋條件下，腦卒中患者同側(cè)運(yùn)動(dòng)皮質(zhì)激活均增強(qiáng)，提示控制自身手運(yùn)動(dòng)的視覺(jué)反饋可促進(jìn)特定大腦網(wǎng)絡(luò)的活動(dòng)［34］。

大腦后動(dòng)脈梗死可引起同側(cè)偏盲，對(duì)患者日常生活產(chǎn)生嚴(yán)重阻礙。Borstad等對(duì)患有觸覺(jué)分辨力障礙的左側(cè)腦卒中患者進(jìn)行BOLD-fMRI及彌散張量成像（diffusion tensor imaging，DTI）研究，對(duì)照組對(duì)側(cè)初級(jí)軀體感覺(jué)區(qū)（S1）、雙側(cè)次級(jí)軀體感覺(jué)區(qū)（S2）、雙側(cè)中央前回及雙側(cè)小腦顯著激活；與對(duì)照組相比，實(shí)驗(yàn)組激活峰位于健側(cè)顳上回、S2及健側(cè)小腦，并發(fā)現(xiàn)頂葉皮層和額葉皮層的激活區(qū)更加分散，可能提示大腦皮層產(chǎn)生廣泛代償作用［35］。雖然實(shí)驗(yàn)結(jié)果提示頂葉皮層的激活程度與感覺(jué)功能明顯相關(guān)，但并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)觸覺(jué)分辨力的恢復(fù)程度與患側(cè)S1激活程度有相關(guān)性。

感覺(jué)功能康復(fù)的研究目前大多還停留在實(shí)驗(yàn)研究階段，若要發(fā)展到臨床應(yīng)用，還需要大樣本的臨床縱向研究、合理感覺(jué)功能評(píng)價(jià)量表的制定、標(biāo)準(zhǔn)刺激裝置的建立等。

5　總結(jié)

fMRI臨床應(yīng)用近20年，雖然在腦卒中診斷及治療過(guò)程中不作為常規(guī)使用，但隨著研究深入，已成為我們解釋腦卒中損傷機(jī)制、神經(jīng)重塑過(guò)程以及治療后患者康復(fù)原理的工具［36］，也有助于我們提升對(duì)腦卒中患者預(yù)后的判斷，選擇更適合的治療方法，并對(duì)其療效作出評(píng)價(jià)。相信隨著fMRI技術(shù)的進(jìn)一步完善和發(fā)展，應(yīng)用范圍將更為廣泛。

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Application of FunctionalM agnetic Resonance Imaging in Rehabilitation after Stroke（review）

ZHONG Ji-mi1，WENWan-shun2，CHENG Rui-dong2，YEXiang-ming2，XU Shou-yu1，3
1.Department of Rehabilitation，the 3rd A ffiliated Hospital of Zhejiang Chinese Medical University，Hangzhou，Zhejiang 310005，China；2.Zhejiang Provincial People's Hospital，Hangzhou，Zhejiang 310014，China；3.School of Medcine，Juntendo University，Tokyo 113-8421，Japan

XU Shou-yu.E-mail:overnightjo@msn.com

Functionalmagnetic resonance imaging（fMRI）isa technology combined with function，anatomy and images to evaluate the brain function in real-time，dynamic，non-invasiveways.fMRIhasbeen applied in the rehabilitation after stroke for the assessmentand prognosisofmotor，speech，cognition and sense function，etc.

functionalmagnetic resonance imaging；stroke；rehabilitation；review

10.3969/j.issn.1006-9771.2016.09.009

R743.3

A

1006-9771（2016）09-1028-03

2016-05-12

2016-06-06）

1.浙江省醫(yī)藥衛(wèi)生科技計(jì)劃項(xiàng)目（No.2015KYB279）；2.浙江省中醫(yī)藥科技計(jì)劃項(xiàng)目（No.2016ZA028）；3.浙江省自然科學(xué)基金項(xiàng)目（No.LQ16H170001）；4.國(guó)家中醫(yī)藥管理局重點(diǎn)學(xué)科建設(shè)經(jīng)費(fèi)資助項(xiàng)目（No.國(guó)中醫(yī)藥人教發(fā)［2012］32號(hào)）。

1.浙江中醫(yī)藥大學(xué)附屬第三醫(yī)院康復(fù)醫(yī)學(xué)科，浙江杭州市310005；2.浙江省人民醫(yī)院康復(fù)醫(yī)學(xué)中心，浙江杭州市310014；3.日本順天堂大學(xué)醫(yī)學(xué)部，日本東京113-8421。作者簡(jiǎn)介：鐘吉咪（1992-），女，漢族，浙江諸暨市人，碩士研究生，主要研究方向：吞咽、言語(yǔ)障礙康復(fù)。通訊作者：徐守宇（1966-），男，漢族，浙江杭州市人，博士，碩士研究生導(dǎo)師，主要研究方向：老年病學(xué)。E-mail:overnightjo@msn.com。