腦卒中后步行功能障礙的臨床評(píng)估與彌散張量成像的應(yīng)用

宋杰+王大明+李永祥+李莉+張夢(mèng)也

[摘要] 腦卒中后步行功能障礙是常見(jiàn)的卒中后運(yùn)動(dòng)障礙，卒中后步行功能的恢復(fù)情況直接影響患者的生活能力。隨著神經(jīng)影像學(xué)技術(shù)的發(fā)展，神經(jīng)影像學(xué)及其相關(guān)生物學(xué)標(biāo)志物（如彌散張量成像）已成為預(yù)測(cè)卒中后運(yùn)動(dòng)功能恢復(fù)的重要手段。本文通過(guò)復(fù)習(xí)腦卒中患者步行功能臨床評(píng)估方法及相關(guān)神經(jīng)功能影像學(xué)文獻(xiàn)?？偨Y(jié)卒中后患者步行功能障礙的臨床評(píng)估方法，主要有足印目測(cè)法、錄像法、量表評(píng)定法、三維步態(tài)分析。并重點(diǎn)討論如何運(yùn)用彌散張量成像技術(shù)預(yù)測(cè)卒中后步行功能，從而為腦卒中后步行康復(fù)計(jì)劃制定的合理性提供依據(jù)。

[關(guān)鍵詞] 腦卒中；步行功能；腦重塑；彌散張量成像

[中圖分類(lèi)號(hào)] R743.33 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 1673-9701（2017）34-0165-04

Clinical evaluation of walking dysfunction and the application of diffusion tensor imaging after stroke

SONG Jie1 WANG Daming2 LI Yongxiang3 LI Li1 ZHANG Mengyi1

1.Zhejiang University of Traditional Chinese Medicine， Hangzhou 310053， China； 2.Department of Rehabilitation Medicine， Jinhua Traditional Chinese Medicine Hospital in Zhejiang Province， Jinhua 321000， China； 3.Department of Rehabilitation Medicine， the Fourth Affiliated Hospital of Zhejiang University School of Medicine， Yiwu 322000， China

[Abstract] Walking dysfunction after stroke is a common post-stroke dyskinesia， and the recovery of walking function after stroke directly affects the patient's life ability. With the development of neuroimaging technology， neuroimaging and its related biological markers（for example， diffusion tensor imaging） have become an important means to predict the recovery of motor function after stroke. In this paper， the clinical assessment methods of walking dysfunction after stroke were summarized， by reviewing the clinical assessment of walking function in stroke patients and related neurological imaging literature. There are footprint visual method， video method， scale evaluation method and three-dimensional gait analysis. And this paper mainly discusses how to use the diffusion tensor imaging technique to predict the walking function after stroke， so as to provide the basis for the rationality of walking rehabilitation plan after stroke.

[Key words] Stroke； Walking function； Brain remodeling； Diffusion tensor imaging

雙足直立步行是人類(lèi)有別于其他哺乳類(lèi)動(dòng)物的典型特征，也是人類(lèi)進(jìn)行移動(dòng)和維持身體健康的重要能力。步行功能障礙是許多卒中患者的主要問(wèn)題，且常導(dǎo)致日常生活活動(dòng)困難。因此，如能在腦卒中發(fā)病后的早期階段進(jìn)行評(píng)估并預(yù)測(cè)步行功能，據(jù)此制定針對(duì)性的康復(fù)訓(xùn)練措施，將有可能改變目前腦卒中疾病的診治效率。

1 腦卒中后步行功能障礙特點(diǎn)

有研究表明卒中后20%～30%患者生活不能獨(dú)立，65歲以上50%患者卒中6個(gè)月后都存在運(yùn)動(dòng)功能障礙，其中步行運(yùn)動(dòng)障礙是最常見(jiàn)的障礙之一[1]。早期Copenhagen卒中研究發(fā)現(xiàn)發(fā)病3個(gè)月內(nèi)63%患者不能獨(dú)立步行，其中51%患者沒(méi)有步行能力，12%患者需要輔助步行，22%患者在進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練后仍不具有步行能力[2]。這表明卒中后患者的步行功能恢復(fù)需要引起關(guān)注，嚴(yán)重的步行功能障礙與整個(gè)機(jī)體功能和生活質(zhì)量相關(guān)。

從運(yùn)動(dòng)障礙恢復(fù)的時(shí)間而言，一般認(rèn)為腦卒中患者發(fā)病后3個(gè)月內(nèi)軀干控制、下肢運(yùn)動(dòng)功能和感覺(jué)功能迅速恢復(fù)，而上肢運(yùn)動(dòng)功能和步態(tài)的顯著改善發(fā)生在發(fā)病后的3～6個(gè)月內(nèi)，且運(yùn)動(dòng)程度恢復(fù)最大程度為發(fā)病后近6個(gè)月內(nèi)[3]。說(shuō)明卒中后半年是卒中患者進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練恢復(fù)肢體功能的最佳時(shí)間。從運(yùn)動(dòng)功能恢復(fù)模式而言，不同的偏癱模式造成不同的運(yùn)動(dòng)功能結(jié)局。腦卒中后運(yùn)動(dòng)障礙分為完全性偏癱（hemiplegia）和輕偏癱（hemiparesis）。完全性偏癱損傷程度較重，上下肢受累程度相同；輕偏癱則是偏側(cè)肢體癱瘓程度較輕，上下肢受累程度也不同步。完全性偏癱患者下肢可能恢復(fù)到Brunnstrom 1～3期，常停留在3期，最好情況接近4期；輕偏癱患者開(kāi)始即在Brunnstrom 2期或者3期，多數(shù)患者上肢功能比下肢功能好。endprint

2 腦卒中步行功能評(píng)估工具

腦卒中步行功能的臨床評(píng)估工具近年發(fā)展迅速，目前常用的方法有足印目測(cè)法、錄像法、量表評(píng)定法、三維步態(tài)分析法等。

借助卷尺、秒表、石灰粉等工具，讓患者直行三步（step）以上往返3次，或連續(xù)行走九步以上，觀(guān)察地面足底印記并測(cè)量，可獲得步速、步頻、步幅、步長(zhǎng)、足偏角等時(shí)空參數(shù)。借助相機(jī)、手機(jī)的錄像功能錄制上述步行視頻后，通過(guò)反復(fù)慢速回放視頻，結(jié)合美國(guó)加利福尼亞RLA醫(yī)學(xué)中心步態(tài)觀(guān)察分析表可以進(jìn)一步分析卒中患者的運(yùn)動(dòng)學(xué)改變。該分析表要求自踝關(guān)節(jié)開(kāi)始，依次評(píng)定膝關(guān)節(jié)、髖關(guān)節(jié)、骨盆及軀干。在評(píng)定每一個(gè)部位時(shí)，按步態(tài)周期中每一個(gè)環(huán)節(jié)發(fā)生順序進(jìn)行評(píng)測(cè)，將首次著地作為評(píng)定的起點(diǎn)。先觀(guān)察矢狀面，再?gòu)墓跔蠲嬗^(guān)察患者的行走特征。

與上述針對(duì)步態(tài)的直接觀(guān)察和測(cè)量不同，量表評(píng)定更傾向于評(píng)估神經(jīng)功能缺損程度或功能上對(duì)移動(dòng)能力的影響，近年常用的有：①威斯康星步態(tài)量表（Wisconsin gait scale，WGS）評(píng)定卒中患者的異常步態(tài)。評(píng)定偏癱側(cè)下肢步行周期中足跟著地相、站立相、足趾離地相和邁步相的動(dòng)作表現(xiàn)，分?jǐn)?shù)的高低與步態(tài)異常的嚴(yán)重程度呈正相關(guān)，可以明確異常步態(tài)的原因，是卒中患者步態(tài)評(píng)價(jià)的首選量表[4]。②Fugl-Meyer評(píng)定（Fugl-Meyer motor assessment，F(xiàn)MA）（下肢部分）：可定量評(píng)估偏癱患者肢體功能，分?jǐn)?shù)高低與下肢運(yùn)動(dòng)功能呈正相關(guān)。③Motricity指數(shù)（Motricity index，MI）和功能性移動(dòng)能力分級(jí)量表（functional ambulation category，F(xiàn)AC）[5]。前者直接測(cè)量上下肢運(yùn)動(dòng)功能，檢查上下肢6個(gè)大關(guān)節(jié)，其中下肢測(cè)量踝背伸、伸膝和屈髖；后者則測(cè)試步行15 m內(nèi)是否需要輔助及其依賴(lài)程度作為步行恢復(fù)程度的依據(jù)。然而在上述步態(tài)分析工具中也存在著一定的缺陷，即測(cè)量工具本身的局限性，所獲參數(shù)在合理解釋腦卒中后失神經(jīng)支配的對(duì)應(yīng)于步態(tài)周期各階段重要關(guān)鍵肌群所發(fā)生的系統(tǒng)性神經(jīng)肌肉協(xié)調(diào)或整合機(jī)制（包括感覺(jué)傳入）變化導(dǎo)致異常卒中步態(tài)方面存在不足，因此，有研究者嘗試將臨床上原用于腦癱兒童矯形圍手術(shù)期評(píng)估的三維步態(tài)分析系統(tǒng)用于卒中后步態(tài)分析[6]。

三維步態(tài)分析系統(tǒng)是一種客觀(guān)、 定量、 準(zhǔn)確的分析技術(shù)，使用攝像機(jī)高速實(shí)時(shí)捕捉受試者身上的發(fā)光標(biāo)記點(diǎn)，通過(guò)獲得的空間坐標(biāo)，在每一個(gè)時(shí)間段內(nèi)構(gòu)建成三維模型，運(yùn)用自帶的模型計(jì)算系統(tǒng)對(duì)受試個(gè)體具體步態(tài)進(jìn)行分析。孟殿懷[7]等利用步態(tài)分析技術(shù)初步測(cè)量腓腸肌的長(zhǎng)度，判斷出跟腱攣縮的情況，并為足下垂患者康復(fù)訓(xùn)練和矯形手術(shù)提供科學(xué)依據(jù)。岳童等[8]發(fā)現(xiàn)，腦卒中偏癱患者步行中的足底壓力峰值較健康人減小，不對(duì)稱(chēng)性增大，雙側(cè)足底壓力峰值與步行能力呈正相關(guān)，認(rèn)為通過(guò)訓(xùn)練有目的的適當(dāng)提高雙足站立相的壓力峰值將有助于改善步行能力。

3 DTI在腦卒中步行功能評(píng)估應(yīng)用

近10年來(lái)，神經(jīng)影像學(xué)技術(shù)的日益成熟，使得在疾病狀態(tài)下對(duì)活體大腦進(jìn)行非侵入性的直接測(cè)量成為可能[9]。且彌散張量成像技術(shù)（diffusion tensor imaging，DTI）已被證明具有預(yù)測(cè)患者的步行功能恢復(fù)情況的價(jià)值[10]。

3.1 DTI在評(píng)估步行功能恢復(fù)中的應(yīng)用

DTI作為非侵入性磁共振成像技術(shù)，具有生動(dòng)顯示卒中后體內(nèi)微觀(guān)結(jié)構(gòu)損害和白質(zhì)纖維束定量改變的潛力。經(jīng)生理學(xué)和結(jié)構(gòu)成像研究表明運(yùn)動(dòng)結(jié)局與運(yùn)動(dòng)纖維束的完整性密切相關(guān)，其中CST的損傷程度限制了運(yùn)動(dòng)執(zhí)行和恢復(fù)[11]。卒中后殘存的CST保留的越好，患者的預(yù)后越好。DTI技術(shù)已用于探索步行功能恢復(fù)的可能機(jī)制，Jang SH等[12]提出卒中后運(yùn)動(dòng)恢復(fù)機(jī)制及白質(zhì)可塑性變化包括：（1）病灶側(cè)皮質(zhì)脊髓束（corticospinal tract，CST）是否恢復(fù)；（2）病灶周?chē)ㄆ雍推酉拢┠X組織的重塑；（3）病灶對(duì)側(cè)運(yùn)動(dòng)皮質(zhì)到病灶側(cè)運(yùn)動(dòng)通路的建立；（4）錐體束旁通路是否形成。這些機(jī)制的發(fā)現(xiàn)對(duì)于深入了解卒中后運(yùn)動(dòng)恢復(fù)具有重要作用。因此，DTI技術(shù)具有預(yù)測(cè)患者的運(yùn)動(dòng)功能恢復(fù)的價(jià)值。進(jìn)行腦卒中轉(zhuǎn)歸時(shí)，DTI技術(shù)主要通過(guò)體素分析（voxel-based analysis，VBA）和感興趣區(qū)（region of interest，ROI）分析來(lái)獲取定量參數(shù)，采用概率性追蹤或確定性追蹤等方法三維重建腦白質(zhì)纖維束解剖結(jié)構(gòu)圖，進(jìn)而評(píng)估纖維束的完整性，預(yù)測(cè)腦出血患者運(yùn)動(dòng)功能受損程度和轉(zhuǎn)歸[13]。

3.1.1 通過(guò)皮質(zhì)脊髓束的完整性評(píng)估卒中后運(yùn)動(dòng)功能預(yù)后 皮質(zhì)脊髓束（corticospinal tract，CST）是肢體運(yùn)動(dòng)功能最重要的纖維束，也是主要的運(yùn)動(dòng)輸出通路，通過(guò)評(píng)估CST的受損情況可以對(duì)卒中后運(yùn)動(dòng)功能進(jìn)行預(yù)測(cè)。Cho等[14]對(duì)發(fā)病30 d內(nèi)的患者進(jìn)行研究，將CST的完整性作為預(yù)測(cè)變量，分為4型：CST完整（A型）；與A型類(lèi)似，除了CST起源于其他皮質(zhì)（初級(jí)感覺(jué)皮質(zhì)、后頂葉皮質(zhì)、前運(yùn)動(dòng)皮質(zhì)和前額皮質(zhì)），而不是初級(jí)運(yùn)動(dòng)皮質(zhì)（B型）；CST斷裂（C型）；CST由于變性而未及梗死灶（D型）。結(jié)果發(fā)現(xiàn)A型運(yùn)動(dòng)功能恢復(fù)最好，D型運(yùn)動(dòng)功能恢復(fù)最差。這就說(shuō)明CST的完整性越好，患者預(yù)后運(yùn)動(dòng)功能越好。Kwon等[15]依據(jù)DTI掃描時(shí)間（發(fā)病后14 d內(nèi)和發(fā)病后15～28 d）分析CST的完整性，來(lái)預(yù)測(cè)放射冠（corona radiata ，CR）腦?；颊叩倪\(yùn)動(dòng)功能預(yù)后。根據(jù)DTI掃描時(shí)間分為。結(jié)果發(fā)現(xiàn)發(fā)病后15～28 d掃描比發(fā)病后14 d掃描的預(yù)測(cè)性更好，且CST完整程度越高運(yùn)動(dòng)恢復(fù)越好。Puig等[16]觀(guān)察橋腦的FA值和半卵圓區(qū)、放射冠、內(nèi)囊后肢等的纖維束與梗死病灶的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)卒中后12 h內(nèi)內(nèi)囊后肢纖維的損害程度與患者3個(gè)月運(yùn)動(dòng)功能恢復(fù)程度最為緊密，且與梗死區(qū)域大小無(wú)關(guān)。Kim等[17]采用回顧性研究方法，研究49例首次單側(cè)受損的腦卒中患者，結(jié)果發(fā)現(xiàn)CST存在的患者在早期階段比CST不存在的患者運(yùn)動(dòng)功能恢復(fù)好。這表明卒中患者的運(yùn)動(dòng)恢復(fù)與殘留的病灶側(cè)CST完整性相關(guān)。由此可見(jiàn)，運(yùn)用DTI技術(shù)直觀(guān)顯示CST是否完整，可預(yù)測(cè)患者運(yùn)動(dòng)功能恢復(fù)的好壞。endprint

3.1.2 通過(guò)DTI參數(shù)評(píng)估卒中后運(yùn)動(dòng)功能預(yù)后 回顧國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)，常用的DTI參數(shù)變量有：FA值（fractional anisotropy，F(xiàn)A）、軸向擴(kuò)散系數(shù)（axial diffusivity，AD）、徑向擴(kuò)散系數(shù)（radial diffusivity，RD）、表面擴(kuò)散系數(shù)（apparent diffusion coefficient，ADC）、平均擴(kuò)散系數(shù)（medial diffusivity，MD），以及上述參數(shù)的病灶側(cè)與病灶對(duì)側(cè)的比值、差值和不對(duì)稱(chēng)指數(shù)等。

最常用的參數(shù)是FA值。Borich等[18]以病灶側(cè)FA值為變量，采用2D軸向感興趣區(qū)（ROI）方法，以?xún)?nèi)囊下肢（posterior limb of the internal capsule，PLIC）為感興趣區(qū)進(jìn)行測(cè)量。研究結(jié)果表明運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練后病灶側(cè)PLIC的 FA值，可能是腦卒中慢性期運(yùn)動(dòng)學(xué)習(xí)能力變化的重要標(biāo)志。Wang等[19]研究發(fā)現(xiàn)腦出血后早期大腦腳的rFA值改變與起病28天、半年以上的運(yùn)動(dòng)結(jié)局均顯著相關(guān)，且獨(dú)立于NIHSS缺損程度分值和昏迷程度。這些發(fā)現(xiàn)與最近的Meta分析一致，報(bào)道說(shuō)明FA值是亞急性期卒中后運(yùn)動(dòng)恢復(fù)的重要預(yù)測(cè)因子[20]。李捷等[21]利用DTI對(duì)26例初次基底節(jié)區(qū)腦出血患者的中長(zhǎng)期運(yùn)動(dòng)功能進(jìn)行評(píng)估，認(rèn)為大腦腳區(qū)域CST的FA值在2周時(shí)比在3 d時(shí)能更有效地預(yù)測(cè)遠(yuǎn)期運(yùn)動(dòng)功能恢復(fù)。這些說(shuō)明DTI參數(shù)FA值可評(píng)價(jià)患者運(yùn)動(dòng)功能恢復(fù)情況。Maeda等[22]研究腦梗死患者2周后大腦腳的rFA值，發(fā)現(xiàn)rFA值>0.8者3個(gè)月后臨床預(yù)后較好，而rFA值<0.8者3個(gè)月后臨床預(yù)后較差。

對(duì)于其他參數(shù)的應(yīng)用也有廣泛研究，Groisser BN等[23]發(fā)現(xiàn)急性期（發(fā)病后3～7 d）AD值與亞急性和慢性運(yùn)動(dòng)能力和敏捷度相關(guān)，說(shuō)明AD可作為預(yù)測(cè)患者運(yùn)動(dòng)功能的重要指標(biāo)。Gr？覿ssel等[24]研究腦橋中央梗死后錐體束的Wallerian 變性，將病灶側(cè)與病灶對(duì)側(cè)的AD比值、RD值和FA值作為變量，證明了在錐體束（pyramidal tract，PT）變性的時(shí)間過(guò)程中FA值持續(xù)降低，AD值和RD值的增加。并且發(fā)現(xiàn)如果FA在錐體束中不同，和/或在退行性PT中第一次和最后一次MRI的rFA顯著不同，則認(rèn)為Wallerian明顯變性。這些都說(shuō)明DTI的派生參數(shù)可用來(lái)進(jìn)行卒中后步行能力的預(yù)測(cè)。

綜上，發(fā)現(xiàn)卒中后步行功能常用的臨床評(píng)估方法使用簡(jiǎn)單、方便易行，但評(píng)估時(shí)主觀(guān)性明顯有待標(biāo)準(zhǔn)化。另外，臨床評(píng)估僅對(duì)某時(shí)期的功能狀況進(jìn)行評(píng)估，難以得出患者的長(zhǎng)期預(yù)后，還存在不足。通過(guò)運(yùn)用DTI技術(shù)，使得對(duì)卒中后運(yùn)動(dòng)功能恢復(fù)的病理生理機(jī)制了解更加深入，直觀(guān)顯示CST缺損與病灶間的關(guān)系，定量評(píng)估卒中后CST的完整性和損傷程度，使得對(duì)卒中后患者運(yùn)動(dòng)功能的預(yù)測(cè)能力提高。這種新技術(shù)也具有不足之處，如較高的檢查費(fèi)用。相信隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，這些問(wèn)題可以解決。臨床評(píng)估與DTI技術(shù)應(yīng)用都具有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，對(duì)于卒中患者的運(yùn)動(dòng)功能恢復(fù)，若將臨床評(píng)估與DTI技術(shù)相結(jié)合取長(zhǎng)補(bǔ)短，相信會(huì)有廣闊的前景。

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（收稿日期：2017-08-07）endprint