DTI評(píng)價(jià)雙任務(wù)中腦結(jié)構(gòu)與執(zhí)行功能關(guān)系*

付雨桐 楊志 姚黎清

腦卒中（stroke）是腦中風(fēng)的學(xué)名，是一種突發(fā)性的腦組織損傷疾病，由腦部血管破裂或阻塞所引起[1]，這種疾病和其他疾病相比具有發(fā)病率高、復(fù)發(fā)率高、致殘率高、致死率高等特點(diǎn)[2-3]，約50%以上腦卒中患者預(yù)后重殘、生活不能自理[4]，影響患者生活質(zhì)量。在眾多的治療方法中，結(jié)合運(yùn)動(dòng)和認(rèn)知任務(wù)的雙重任務(wù)訓(xùn)練以其多任務(wù)、多環(huán)境、針對(duì)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)成為腦卒中康復(fù)治療最有前景的方法。執(zhí)行功能障礙嚴(yán)重影響患者日常生活活動(dòng)能力，甚至在一定程度上超過(guò)了軀體功能障礙。而人們對(duì)執(zhí)行功能關(guān)注較少[5]，所以本文將兩種方法有機(jī)結(jié)合，試圖探索應(yīng)用彌散張量成像（DTI）技術(shù)評(píng)價(jià)雙重任務(wù)改善執(zhí)行功能神經(jīng)康復(fù)機(jī)制。

1 腦卒中研究現(xiàn)狀

中國(guó)卒中協(xié)會(huì)2015年首次發(fā)布的中國(guó)卒中流行報(bào)告顯示[6]，目前我國(guó)每年新發(fā)腦血管患者約270萬(wàn)，每年死于腦血管病的患者約130萬(wàn)，每12秒就有一人發(fā)生腦卒中，每21秒就有人死于腦卒中，世界衛(wèi)生組織MONICA研究表明，中國(guó)腦卒中發(fā)生率正以每年8.7%的速度上升，是國(guó)民病死和病殘的首要原因[7]。傳統(tǒng)腦卒中康復(fù)治療方式如各種神經(jīng)發(fā)育進(jìn)術(shù)，如Bobath技術(shù)、Brunnstrom技術(shù)、生物反饋治療等，這些療法可促進(jìn)腦卒中患者運(yùn)動(dòng)功能的恢復(fù)[8]，但具有一定的局限性，仍需尋找更有效的康復(fù)治療方式幫助患者提高日常生活能力，回歸家庭和重返社會(huì)仍是許多腦卒中患者出院后要面臨并解決的主要問(wèn)題之一[9]。

2 雙重任務(wù)-康復(fù)治療新策略

運(yùn)動(dòng)再學(xué)習(xí)的理論指出，受損中樞神經(jīng)系統(tǒng)的功能恢復(fù)，依賴于重復(fù)性的、多樣化的訓(xùn)練。這種治療模式可根據(jù)患者的功能障礙狀況，通過(guò)特殊任務(wù)訓(xùn)練，使患者在改善肢體功能障礙的同時(shí)能有效地適應(yīng)真實(shí)社會(huì)生活環(huán)境。雙重任務(wù)（dual-task，DT）指的是個(gè)體同時(shí)完成兩項(xiàng)任務(wù)，這兩項(xiàng)任務(wù)具有不同的目標(biāo)，能夠單獨(dú)地被完成、被測(cè)量[10]。在日常功能性活動(dòng)如行走和平衡中，具備同時(shí)做兩件或多件事的能力至關(guān)重要，例如，當(dāng)公交車司機(jī)一邊開車一邊與乘客交談就需要這種能力。國(guó)外學(xué)者將雙重任務(wù)訓(xùn)練分成兩種：運(yùn)動(dòng)雙重任務(wù)和認(rèn)知雙重任務(wù)[11-12]，前者是指執(zhí)行一個(gè)運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練的同時(shí)執(zhí)行一個(gè)姿勢(shì)控制訓(xùn)練，如在跑步機(jī)上行走同時(shí)進(jìn)行拋接球練習(xí)；后者是指執(zhí)行一個(gè)運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練的同時(shí)執(zhí)行一個(gè)認(rèn)知訓(xùn)練，如在跑步機(jī)上行走時(shí)進(jìn)行數(shù)學(xué)計(jì)算等認(rèn)知性任務(wù)[13]，通過(guò)認(rèn)知－步行雙重任務(wù)訓(xùn)練腦卒中患者，發(fā)現(xiàn)患者的步行能力和認(rèn)知功能均有顯著的提高[14]，一些研究已經(jīng)證實(shí)雙重任務(wù)療法在不同人群中應(yīng)用均有一定的康復(fù)效果，比如帕金森、阿爾茲海默癥、老年人腦卒中等疾病[15-18]?？蓮浹a(bǔ)目前神經(jīng)系統(tǒng)疾病康復(fù)治療的不足。

3 彌散張量成像技術(shù)

雙重任務(wù)能力恢復(fù)的神經(jīng)機(jī)制相關(guān)研究所采用的技術(shù)比較單一，普遍基于單一的功能核磁共振成像技術(shù)。隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，一批功能強(qiáng)大且無(wú)創(chuàng)性腦功能成像手段相繼誕生，使得腦功能成像技術(shù)取得了很大的進(jìn)步。彌散張量成像（diffusion tensor imaging，DTI）可以無(wú)創(chuàng)測(cè)量生物組織結(jié)構(gòu)中水分子擴(kuò)散系數(shù)的一種新的成像方法，是目前唯一的能夠在活體研究大腦白質(zhì)纖維的方法，利用水分子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)存在各向異性的原理，從多個(gè)方向上獲得彌散加權(quán)圖像[19]，通過(guò)測(cè)量水分子的彌散特性可以間接反映其所處組織微結(jié)構(gòu)的完整性。因而DTI技術(shù)在定量檢測(cè)腦白質(zhì)纖維完整性等方面有著其他成像序列無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)[20]，綜合利用部分各向異性（fraction anistrophy，F(xiàn)A）值反映水分子整體的彌散異性程度，一定程度上反映腦白質(zhì)完整性、表觀擴(kuò)散系數(shù)（ADC）、軸向彌散系數(shù)（axial diffusivity，DA）、徑向彌散系數(shù)（radial diffusivity，DR）、平均擴(kuò)散系數(shù)（mean diffusivity，MD）等DTI參數(shù)有助于了解腦白質(zhì)的損傷與認(rèn)知功能障礙關(guān)系的研究提供了新視角[21]。

4 執(zhí)行功能

認(rèn)知功能指?jìng)€(gè)體認(rèn)識(shí)和理解事物的心理過(guò)程，包括對(duì)自我與環(huán)境的確定、感知、注意、學(xué)習(xí)和記憶、思維和語(yǔ)言等，即大腦為解決問(wèn)題而攝取、儲(chǔ)存、重整和處理信息的基本功能。當(dāng)這些基本功能因大腦及中樞神經(jīng)系統(tǒng)障礙出現(xiàn)異常，則稱為認(rèn)知功能障礙（cognitive impairment）[22]。執(zhí)行功能（executive function）屬于認(rèn)知功能，是指有效地啟動(dòng)并完成有目的活動(dòng)的能力，是高級(jí)認(rèn)知功能過(guò)程。執(zhí)行功能涉及計(jì)劃、啟動(dòng)、順序、運(yùn)行、反饋、決策和判斷等方面，其核心成分包括抽象思維、工作記憶、定勢(shì)轉(zhuǎn)移和反應(yīng)抑制等。執(zhí)行功能障礙常見(jiàn)于血管性認(rèn)知障礙[23]，多表現(xiàn)為語(yǔ)言流暢性欠佳，如患者語(yǔ)量減少和言語(yǔ)刻板等，甚者還會(huì)出現(xiàn)思維固化、提取障礙和注意缺陷等[24]，嚴(yán)重影響患者的學(xué)習(xí)和工作，導(dǎo)致日常生活質(zhì)量的下降[25]。執(zhí)行功能障礙是影響腦卒中后運(yùn)動(dòng)功能恢復(fù)的重要因素之一，涉及運(yùn)動(dòng)學(xué)習(xí)、姿勢(shì)控制等。執(zhí)行功能訓(xùn)練可以促進(jìn)腦卒中患者運(yùn)動(dòng)功能的恢復(fù)，其機(jī)制與涉及多個(gè)腦區(qū)的腦功能網(wǎng)絡(luò)有關(guān)。而由于雙任務(wù)范式的獨(dú)特性，其執(zhí)行功能區(qū)別于一般任務(wù)的執(zhí)行功能，主要包括安排任務(wù)的加工順序、中斷和恢復(fù)任務(wù)加工以及在任務(wù)中進(jìn)行轉(zhuǎn)換等。因此，探究雙任務(wù)執(zhí)行功能加工的神經(jīng)機(jī)制有助于了解大腦如何指導(dǎo)人類復(fù)雜行為的完成，同時(shí)也能夠幫助人們更好應(yīng)用雙重任務(wù)訓(xùn)練。

5 腦結(jié)構(gòu)與執(zhí)行功能關(guān)系

大腦是一個(gè)相互聯(lián)系的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，任何功能的執(zhí)行都需要多個(gè)腦區(qū)的協(xié)作。不同范式對(duì)執(zhí)行功能進(jìn)行研究，有學(xué)者發(fā)現(xiàn)執(zhí)行功能是由前額葉皮層和頂葉皮層組成的網(wǎng)絡(luò)共同調(diào)節(jié)的，額葉網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)支配額葉功能，額葉網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)損害會(huì)影響患者的執(zhí)行功能[25]。Wu等[26]發(fā)現(xiàn)雙任務(wù)研究同樣發(fā)現(xiàn)雙任務(wù)加工過(guò)程激活的新異皮層還包括前扣帶皮層、楔前葉和小腦。Tachibana等[27]表明雙任務(wù)激活了執(zhí)行功能的大腦皮層區(qū)域程度增強(qiáng)。研究顯示腦白質(zhì)損害與認(rèn)知功能減退有關(guān)，特別是與記憶和執(zhí)行功能的減退關(guān)系密切[28]，白質(zhì)纖維束的損傷降低了神經(jīng)元間的聯(lián)系效率，進(jìn)而導(dǎo)致認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)的連貫性下降[29]。而持有新的特定皮層區(qū)域觀點(diǎn)的研究者認(rèn)為在雙任務(wù)執(zhí)行過(guò)程中，每個(gè)單任務(wù)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)既不是各自獨(dú)立運(yùn)行也不是平行運(yùn)轉(zhuǎn)，而是與其他的大腦區(qū)域共同整合形成一個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)而改善執(zhí)行功能。在定位雙任務(wù)加工過(guò)程中的執(zhí)行功能腦區(qū)及探究其具體作用時(shí)存在困難，加工的機(jī)能神經(jīng)解剖學(xué)問(wèn)題沒(méi)有達(dá)到一致認(rèn)定。

6 雙重任務(wù)神經(jīng)康復(fù)機(jī)制

現(xiàn)有的研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)卒中患者被要求同時(shí)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)任務(wù)和認(rèn)知回憶任務(wù)時(shí)，腦卒中組步行速度和認(rèn)知反應(yīng)能力明顯降低[30]。對(duì)于腦卒中后患者經(jīng)雙重任務(wù)干擾時(shí)能力下降的發(fā)生原因有幾種不同的解釋。探索腦卒中后患者雙重任務(wù)能力障礙發(fā)生的神經(jīng)機(jī)制是當(dāng)前研究的主要目標(biāo)之一。Choi等[31]研究發(fā)現(xiàn)，慢性期腦卒中患者進(jìn)行雙重任務(wù)訓(xùn)練后注意力、記憶力均有明顯改善（P＜0.05）。Kim等[32]研究表明，腦卒中后患者進(jìn)行雙重任務(wù)訓(xùn)練后，可改善患者的步行及日?；顒?dòng)能力（P＜0.05）。且訓(xùn)練后患者雙重任務(wù)功能的神經(jīng)恢復(fù)機(jī)制尚不清楚。利用DTI監(jiān)測(cè)雙重任務(wù)訓(xùn)練引起的腦卒中患者腦結(jié)構(gòu)變化的相關(guān)文獻(xiàn)較少。筆者推測(cè)雙重任務(wù)訓(xùn)練后患者認(rèn)知能力的恢復(fù)可能與受損的腦白質(zhì)重塑有關(guān)或者雙重任務(wù)訓(xùn)練后受損大腦可形成新的神經(jīng)功能網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)而改善了患者的執(zhí)行功能。

7 小結(jié)與展望

國(guó)內(nèi)目前對(duì)于神經(jīng)系統(tǒng)的康復(fù)大部分還處于只關(guān)注肢體功能的階段，使用的康復(fù)手段局限于傳統(tǒng)治療方法。雙重任務(wù)治療相比較提高患者運(yùn)動(dòng)能力、執(zhí)行功能等更有效，可幫助患者最大限度地回歸生活，但是由于使用DTI評(píng)價(jià)時(shí)沒(méi)有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于執(zhí)行功能恢復(fù)的神經(jīng)機(jī)制沒(méi)有一致的認(rèn)定。未來(lái)可采用更大樣本、臨床RCT試驗(yàn)、DTI選取精確的測(cè)量位置，為雙重任務(wù)療法治療腦卒中患者改善執(zhí)行功能的神經(jīng)機(jī)制提供有效準(zhǔn)確的信息，為其推廣提供有效依據(jù)，并且?guī)椭袛嘧渲谢颊叩膱?zhí)行功能損害程度和為預(yù)后做更好的預(yù)判效果，為發(fā)展新療法增添神經(jīng)重塑循證醫(yī)學(xué)證據(jù)，對(duì)促進(jìn)康復(fù)醫(yī)學(xué)發(fā)展具有重要科學(xué)意義。