應(yīng)用DTI探討腦卒中后運(yùn)動(dòng)與皮質(zhì)脊髓束的關(guān)系

付雨桐 姚黎清 (昆明醫(yī)科大學(xué)第二附屬醫(yī)院康復(fù)醫(yī)學(xué)部，云南 昆明 650101)

根據(jù)世界衛(wèi)生組織(WHO)的標(biāo)準(zhǔn)，腦卒中被定義為迅速發(fā)展的局灶性(有時(shí)是全腦性)臨床癥狀，可導(dǎo)致持續(xù)24 h以上的腦功能紊亂，嚴(yán)重將導(dǎo)致死亡，是一種病因除血管起源以外沒(méi)有其他明顯原因的疾病〔1〕。目前腦卒中已是全球致死和致殘的主要原因，且腦卒中后治療、護(hù)理及康復(fù)的經(jīng)濟(jì)成本很高〔2〕。腦卒中具有高發(fā)病率，高致殘率，高死亡率和高復(fù)發(fā)率的特點(diǎn)〔3〕。研究報(bào)道對(duì)于急性缺血性腦卒中，在發(fā)病后3個(gè)月至1年有33%幸存者殘疾或死亡〔4〕。而出血性腦卒中患者在發(fā)病后3個(gè)月至1年約有50%幸存者殘疾或死亡〔5〕。腦卒中后20%～30%的幸存者生活不能自理，80%的患者合并肢體運(yùn)動(dòng)功能障礙，患者永久性殘疾發(fā)生率達(dá)15%～30%〔6〕，影響重返社會(huì)的原因大多由于運(yùn)動(dòng)功能喪失〔7〕。如何借助有效的工具對(duì)腦卒中患者評(píng)定嚴(yán)重程度、康復(fù)進(jìn)展和各種康復(fù)措施引起的相應(yīng)腦組織變化，實(shí)施個(gè)性化最優(yōu)化治療，是值得醫(yī)療工作者思考的問(wèn)題。

1 彌散張量成像(DTI)概述

現(xiàn)有的康復(fù)治療一般程序?yàn)榭祻?fù)醫(yī)生接診開(kāi)醫(yī)囑，一般檢查為CT或者磁共振成像(MRI)，接著轉(zhuǎn)介到不同治療部門(mén)，由康復(fù)治療師評(píng)估，根據(jù)結(jié)果制定康復(fù)方案，制定近期、中期、遠(yuǎn)期目標(biāo)，形成完整的治療計(jì)劃，針對(duì)性地對(duì)其現(xiàn)有功能障礙進(jìn)行全面康復(fù)治療。為評(píng)估康復(fù)治療進(jìn)展效果和目標(biāo)是否達(dá)到，會(huì)在各階段進(jìn)行量表評(píng)估進(jìn)而對(duì)治療計(jì)劃優(yōu)化，臨床常用Fulg-meyer(FMA)、Brunnstrom運(yùn)動(dòng)功能分期(BRS)等進(jìn)行運(yùn)動(dòng)評(píng)估，但是通過(guò)量表和MRI不能檢測(cè)出微觀結(jié)構(gòu)的變化如神經(jīng)纖維束的修復(fù)。而DTI是一種用于研究白質(zhì)結(jié)構(gòu)的無(wú)創(chuàng)性醫(yī)學(xué)成像工具。DTI中的信號(hào)對(duì)比是由腦組織中水分子布朗運(yùn)動(dòng)的差異產(chǎn)生的。它的成像能力是基于確定白質(zhì)方向和擴(kuò)散特性的能力。腦卒中會(huì)直接導(dǎo)致白質(zhì)纖維束損傷及瓦勒變性〔8〕。DTI高分辨率的優(yōu)勢(shì)使得檢測(cè)特定病理細(xì)節(jié)成為可能，例如大腦白質(zhì)軸突和髓鞘的微觀結(jié)構(gòu)變化。經(jīng)過(guò)后處理得到的DTI參數(shù)可用于評(píng)估腦卒中嚴(yán)重程度、康復(fù)進(jìn)展和各種康復(fù)措施引起的相應(yīng)腦組織變化。

最廣泛使用的DTI指標(biāo)是:各向異性(FA)、平均擴(kuò)散率(MD)、徑向擴(kuò)散率(RD)、軸向擴(kuò)散率(AD)和模態(tài)(MO)。FA描述各向異性的程度，介于0(各向同性)和1(最具各向異性)之間的值。最大值應(yīng)該在神經(jīng)束的中心，對(duì)腦卒中或其他局灶性腦損傷的皮質(zhì)脊髓束(CST)分析，F(xiàn)A結(jié)果可以報(bào)告為同側(cè)半球和對(duì)側(cè)半球提取FA的比值(rFA)。FA是軸突完整性的一個(gè)標(biāo)志，對(duì)纖維的微觀結(jié)構(gòu)完整性高度敏感，表示體素中擴(kuò)散不對(duì)稱(chēng)的數(shù)量，如果變性則可以改變擴(kuò)散橢球體的形狀。FA值為0和1對(duì)應(yīng)無(wú)限各向同性(即，橢球體為球體)和無(wú)限各向異性(即，橢球體被高度拉長(zhǎng))。橢球體本身有三個(gè)軸稱(chēng)為特征向量，這通常是一個(gè)長(zhǎng)軸(λ1)和兩個(gè)小軸(λ2和λ3)代表的寬度和深度,所有三個(gè)軸互相垂直，十字中心點(diǎn)的橢球體。沿神經(jīng)束主軸的擴(kuò)散率是最長(zhǎng)的(λ1)，稱(chēng)為軸向擴(kuò)散系數(shù)(AD)或平行擴(kuò)散系數(shù)。AD是第一個(gè)特征值(λ1)代表沿主擴(kuò)散方向的擴(kuò)散率。雖然AD在出生后隨腦成熟而增加，但它與軸索損傷有關(guān)。擴(kuò)散系數(shù)的均值兩個(gè)小軸(λ2和λ3)稱(chēng)為徑向擴(kuò)散系數(shù)(RD)或垂直擴(kuò)散系數(shù)。三個(gè)正交的擴(kuò)散系數(shù)的均值(λ1、λ2、λ3)被稱(chēng)為MD。MO是近些年發(fā)展的一個(gè)張量指標(biāo)，用于交叉纖維追蹤概率測(cè)量。MO將各向異性的類(lèi)型指定為一個(gè)連續(xù)變量，該變量顯示了擴(kuò)散張量形狀上的差異，擴(kuò)散張量的范圍是從平面到線性〔9〕。MD描述擴(kuò)散的大小，最大的值應(yīng)該在腦室。MD值是膜密度的倒數(shù)，與方向無(wú)關(guān)，同時(shí)對(duì)細(xì)胞結(jié)構(gòu)、水腫和壞死敏感。RD表示垂直于第一個(gè)特征向量的平均擴(kuò)散率，是一種假定的髓鞘標(biāo)志物，隨著髓鞘對(duì)白質(zhì)組織的損傷而增加，軸突的直徑和密度也會(huì)對(duì)其產(chǎn)生影響。雖然FA對(duì)檢測(cè)微觀結(jié)構(gòu)變化非常敏感，但它對(duì)變化類(lèi)型的特異性并不強(qiáng)。理論上，F(xiàn)A可以隨著AD的減少、RD的增加或兩者的結(jié)合而減少，因此建議使用多個(gè)DTI標(biāo)量，如AD、RD、MD和MO，以更好地表征白質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)〔10〕。

2 CST的起源

根據(jù)CST功能和運(yùn)動(dòng)恢復(fù)機(jī)制看，追溯CST的腦起源較重要。CST是主要的運(yùn)動(dòng)輸出通路，起源于大腦皮層的大型下行纖維束，并通過(guò)球錐體縱向延伸。術(shù)語(yǔ)CST和錐體束(PT)經(jīng)?；Q使用。肢體的自主運(yùn)動(dòng)主要來(lái)源于對(duì)側(cè)運(yùn)動(dòng)皮層，它接收來(lái)自額葉和頂葉區(qū)域的輸入，而額葉和頂葉區(qū)域在高級(jí)感覺(jué)運(yùn)動(dòng)處理中起著重要的作用。運(yùn)動(dòng)皮質(zhì)分為初級(jí)運(yùn)動(dòng)皮質(zhì)(M1)、前運(yùn)動(dòng)皮質(zhì)(PMC)、扣帶回運(yùn)動(dòng)區(qū)(CMA)和補(bǔ)充運(yùn)動(dòng)區(qū)(SMA)。CST是由M1的大錐體神經(jīng)元與SMA、PMC、體覺(jué)皮層和頂葉后皮層的纖維匯合而成。CST通過(guò)放射冠、內(nèi)囊后肢(PLIC)和大腦腳，與脊髓錐體交叉進(jìn)入外側(cè)脊髓。CST的一小部分(10%)也向下進(jìn)入同側(cè)脊髓。M1主要負(fù)責(zé)執(zhí)行動(dòng)作；補(bǔ)充運(yùn)動(dòng)區(qū)(SMA)負(fù)責(zé)計(jì)劃和協(xié)調(diào)內(nèi)部產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)；前運(yùn)動(dòng)皮層(PMC)負(fù)責(zé)規(guī)劃和協(xié)調(diào)視覺(jué)引導(dǎo)的運(yùn)動(dòng)和軀體感覺(jué)皮層，由運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的軀體感覺(jué)傳入輸入的下降控制。這些不同的功能似乎與不同的神經(jīng)表現(xiàn)有關(guān)，如CST損傷后的缺失、失用和軀體感覺(jué)運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)障礙。使用DTI研究的CST腦起源結(jié)果：Kumar等〔11〕在一項(xiàng)對(duì)42名健康兒童的研究中報(bào)道，CST起源于中央前回和中央后回(71.4%)，僅起自中央前回(19%)，僅起自中央后回(7.1%)。一項(xiàng)使用DTI的研究報(bào)告了36名健康成年人中CST起源的分布〔12〕。CST分別起源于M1(36.9%)、S1(31.7%)、SMA(24.7%)和背側(cè)PMC(6.7%)。在神經(jīng)康復(fù)中，CST纖維的腦源性非常重要，原因如下:①詳細(xì)了解腦損傷患者的神經(jīng)學(xué)表現(xiàn)，腦損傷患者可根據(jù)受損CST纖維的腦源性表現(xiàn)出多種神經(jīng)系統(tǒng)表現(xiàn)，如運(yùn)動(dòng)無(wú)力、肢體運(yùn)動(dòng)性失用、軀體感覺(jué)運(yùn)動(dòng)不協(xié)調(diào)等。②來(lái)自不同大腦來(lái)源的CST纖維可以補(bǔ)償受損的CST纖維的功能。但是，還需要對(duì)這些方面進(jìn)行進(jìn)一步的研究。

3 CST與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系

CST是人腦中負(fù)責(zé)運(yùn)動(dòng)功能的主要神經(jīng)束，對(duì)遠(yuǎn)端肢體的運(yùn)動(dòng)功能至關(guān)重要，特別是手的精細(xì)活動(dòng)，因此CST的保存或恢復(fù)對(duì)于腦卒中患者運(yùn)動(dòng)功能受損的良好恢復(fù)至關(guān)重要。全面了解CST對(duì)于成功的神經(jīng)康復(fù)是必不可少的。許多研究〔13，14〕已經(jīng)證明了CST與運(yùn)動(dòng)功能之間的關(guān)系如下：①皮質(zhì)脊髓側(cè)束主要控制手指和踝關(guān)節(jié)的肌肉，近端肌肉主要由皮質(zhì)網(wǎng)狀脊髓束及其他神經(jīng)束控制；②皮質(zhì)脊髓側(cè)束對(duì)上肢運(yùn)動(dòng)功能的影響大于對(duì)下肢運(yùn)動(dòng)功能的影響；③手指伸肌最能反映皮質(zhì)脊髓側(cè)束功能；④皮質(zhì)脊髓側(cè)束對(duì)手功能的相關(guān)性大于步行功能。皮質(zhì)脊髓前束不穿過(guò)髓質(zhì)，占整個(gè)CST 5%～15%〔15〕。它的尾部延伸到上胸髓，很少達(dá)到下胸椎。研究表明人腦中皮質(zhì)脊髓前束的數(shù)量占整個(gè)CST的12.4%〔16〕，與整個(gè)GST相比，皮質(zhì)脊髓前束還有方向性差的特點(diǎn)。皮質(zhì)脊髓前束的功能尚未明確闡明。但有研究〔16〕報(bào)道，皮質(zhì)脊髓前束主要支配近端肌肉，如頸部、軀干和上肢的肌肉，也被認(rèn)為是步行功能中發(fā)揮作用的下行運(yùn)動(dòng)通路之一。

了解CST信息，幫助康復(fù)治療師對(duì)腦損傷患者采取更準(zhǔn)確的康復(fù)策略，如一個(gè)患者的患側(cè)半球仍保留皮質(zhì)脊髓側(cè)束，那就可以對(duì)患側(cè)手進(jìn)行針對(duì)性的精細(xì)活動(dòng)和力量訓(xùn)練，反之患側(cè)皮質(zhì)脊髓側(cè)束完全損傷則要側(cè)重于上肢功能代償訓(xùn)練，利用一般MRI都無(wú)法活體實(shí)現(xiàn)觀察CST，只能借助DTI幫助進(jìn)一步研究CST的微觀變化在運(yùn)動(dòng)恢復(fù)中的作用。

4 應(yīng)用DTI探究CST

4.1FA變化與腦卒中后運(yùn)動(dòng)恢復(fù)研究 運(yùn)動(dòng)功能的恢復(fù)可能包括CST本身的重塑和(或)通過(guò)自發(fā)和治療誘導(dǎo)使替代運(yùn)動(dòng)束產(chǎn)生可塑性。DTI的理論基礎(chǔ)主要有三個(gè)策略來(lái)量化與腦卒中相關(guān)的CST的損傷程度：①測(cè)量腦卒中遠(yuǎn)端區(qū)域的FA值〔17〕；②通過(guò)腦卒中部位纖維束追蹤測(cè)量纖維數(shù)量；③測(cè)量腦卒中病灶和CST之間的重疊，CST模板來(lái)自健康的年齡和性別匹配的對(duì)照。成功的神經(jīng)康復(fù)，不僅要針對(duì)了解相關(guān)的臨床表現(xiàn)，預(yù)測(cè)恢復(fù)進(jìn)程，重要的是要推測(cè)其恢復(fù)機(jī)制和臨床意義，采取有效的策略促進(jìn)機(jī)制的恢復(fù)才能取得最佳效果，因此要獲得及時(shí)和準(zhǔn)確的CST信息。以下為近幾年的相關(guān)研究。

DTI可用于評(píng)價(jià)腦卒中患者CST的解剖定位和完整性。研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)A值與缺血性和出血性腦卒中患者上肢運(yùn)動(dòng)恢復(fù)有很強(qiáng)的相關(guān)性，F(xiàn)A值的降低與神經(jīng)功能和運(yùn)動(dòng)功能的改善相關(guān)〔17,18〕。FA值減小說(shuō)明運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)差和康復(fù)治療效果不佳有關(guān)〔19〕。大腦腳處FA值可用于預(yù)測(cè)偏癱腦卒中患者矯形器的需求。當(dāng)患側(cè)FA估計(jì)值為>0.59時(shí)，無(wú)須矯形器行走的概率約為80%〔20〕。Jin等〔18〕所做meta分析共納入15項(xiàng)研究，共414例患者。分別計(jì)算FA與運(yùn)動(dòng)功能結(jié)局的相關(guān)性，根據(jù)相關(guān)系數(shù)(r)確定最佳預(yù)測(cè)期，亞急性期的綜合效應(yīng)大小高于慢性期和急性期。據(jù)DTI掃描時(shí)間，采用Osborn標(biāo)準(zhǔn)將腦卒中患者分為急性期(<3 d)、亞急性期(4 d至8 w)和慢性期(>8 w)。一般認(rèn)為，F(xiàn)A值在缺血性腦卒中發(fā)作后立即升高，并在接下來(lái)的12 d內(nèi)保持較高水平，然后在接下來(lái)的腦卒中階段明顯減少。此研究顯示急性期(<3 d)效應(yīng)值(ES)較其他期低，這表明FA可能不是腦卒中后急性期運(yùn)動(dòng)功能預(yù)后的良好預(yù)測(cè)因子。慢性期FA與運(yùn)動(dòng)恢復(fù)呈中度相關(guān)，其中一個(gè)原因可能是3個(gè)月后，運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)內(nèi)的重組已經(jīng)對(duì)運(yùn)動(dòng)功能產(chǎn)生影響。而亞急性期FA與缺血性腦卒中患者運(yùn)動(dòng)功能預(yù)后有顯著相關(guān)性〔ES 0.75；95%CI(0.62～0.87)〕，按等級(jí)劃分為中等質(zhì)量，認(rèn)為缺血性腦卒中后亞急性期FA是較好的預(yù)測(cè)功能運(yùn)動(dòng)恢復(fù)的指標(biāo)。Koyama等〔21〕納入40例患者在首次梗死后14～21 d DTI生成分?jǐn)?shù)FA，用基于區(qū)域的空間統(tǒng)計(jì)(TBSS)分析。提取CST和上縱束(SLF)內(nèi)FA的平均值。檢驗(yàn)FA比值(rFAs)與BRS分期、功能獨(dú)立測(cè)量(FIM)中運(yùn)動(dòng)和認(rèn)知評(píng)分評(píng)估結(jié)果之間的關(guān)系。發(fā)現(xiàn)CST個(gè)體rFA值與BRS評(píng)分相關(guān)(r=0.585～0.654)，而SLF個(gè)體rFA值與FIM認(rèn)知評(píng)分正相關(guān)〔21〕(r=0.409,P<0.05)。此作者又納入另40例腦出血患者，發(fā)現(xiàn)Fim-motor和BRS評(píng)估結(jié)果與CST個(gè)體的纖維束變性相關(guān)，而SLF個(gè)體的纖維束變性與較差的認(rèn)知相關(guān)結(jié)果相關(guān)〔22〕。出血組和梗死組rFA和預(yù)后指標(biāo)的相關(guān)性。雖然出血組的臨床表現(xiàn)較嚴(yán)重，如BRS和住院時(shí)間更長(zhǎng)，但出血與梗死之間rFA與這些指標(biāo)的相關(guān)模式相似。提示大腦腳rFA可作為預(yù)測(cè)出血性和缺血性腦卒中預(yù)后的簡(jiǎn)單指標(biāo)，可預(yù)測(cè)兩種類(lèi)型腦卒中的肢體功能和住院時(shí)間〔23〕。

4.2CST完整性與運(yùn)動(dòng)關(guān)系的研究 在發(fā)生腦卒中之后，最好的治療方案往往并不明確。雖然基于殘疾水平、腦卒中發(fā)病年齡、梗死體積和病變位置等指標(biāo)可用于預(yù)測(cè)一般腦卒中恢復(fù)結(jié)果，但不能用于精確預(yù)測(cè)特定的運(yùn)動(dòng)功能結(jié)果，如上肢或下肢的運(yùn)動(dòng)評(píng)分〔24〕。專(zhuān)業(yè)人員可通過(guò)相關(guān)表現(xiàn)和病史大致判斷腦卒中后恢復(fù)的預(yù)后，但仍不準(zhǔn)確。例如，臨床醫(yī)生經(jīng)常不知道哪些患者有希望通過(guò)運(yùn)動(dòng)康復(fù)能獲得較好效果，也不知道是否應(yīng)將治療重點(diǎn)放在恢復(fù)運(yùn)動(dòng)功能或教授補(bǔ)償策略上。通過(guò)檢測(cè)神經(jīng)影像學(xué)標(biāo)志物能夠在最短的時(shí)間內(nèi)預(yù)測(cè)患者的運(yùn)動(dòng)功能恢復(fù)情況〔25〕，現(xiàn)階段大部分通過(guò)測(cè)量CST的完整性來(lái)判斷〔26,27〕。目前認(rèn)為腦卒中患者CST修復(fù)可能是這幾種機(jī)制：恢復(fù)受傷的CST通過(guò)正常CST通路、病灶周?chē)鷧^(qū)域重組和受損CST的皮質(zhì)起源區(qū)從其他區(qū)域向初級(jí)運(yùn)動(dòng)皮質(zhì)的轉(zhuǎn)移。然而，到目前為止還沒(méi)有得到明確的統(tǒng)一解釋。

Jang等〔28〕納入36例慢性期(超過(guò)3個(gè)月)首次發(fā)病高血壓殼核出血病人，其患側(cè)肢體完全性肌無(wú)力為期6個(gè)月進(jìn)行DTI掃描，根據(jù)殼核出血患者CST的情況，研究其運(yùn)動(dòng)無(wú)力恢復(fù)過(guò)程的差異。發(fā)現(xiàn)保留完整CST的患者比CST中斷的患者表現(xiàn)出更好的運(yùn)動(dòng)功能。兩組患者發(fā)病后4個(gè)月運(yùn)動(dòng)功能恢復(fù)均顯著，其中恢復(fù)最快的發(fā)生在發(fā)病后1個(gè)月，隨著時(shí)間的推移逐漸下降。Schulz等〔29〕應(yīng)用彌散加權(quán)成像和概率追蹤術(shù)，研究了53例亞急性腦卒中患者的同側(cè)皮質(zhì)運(yùn)動(dòng)通路完整性與同側(cè)皮質(zhì)運(yùn)動(dòng)通路完整性之間的跨網(wǎng)絡(luò)交互作用，并對(duì)其殘存運(yùn)動(dòng)結(jié)果進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)CST損傷程度與皮質(zhì)運(yùn)動(dòng)連接在主要運(yùn)動(dòng)區(qū)和腹側(cè)前運(yùn)動(dòng)皮層與殘余運(yùn)動(dòng)輸出有顯著相關(guān)，腦卒中患者CST存在不同程度的損傷，其輸出殘存運(yùn)動(dòng)能力及運(yùn)動(dòng)前區(qū)的連接程度也不同，更具體地說(shuō)，連接初級(jí)運(yùn)動(dòng)腹側(cè)前運(yùn)動(dòng)皮層只在CST嚴(yán)重?fù)p傷的患者中起作用，在輕度CST患者中，無(wú)這樣的關(guān)系。另一研究數(shù)據(jù)分析顯示，經(jīng)過(guò)訓(xùn)練，CST纖維的數(shù)量和長(zhǎng)度均有顯著增加。腹側(cè)中央后回的皮質(zhì)厚度也顯著增加，顯示出訓(xùn)練引起的神經(jīng)可塑性變化〔20〕。Guggisberg等〔30〕對(duì)63例患者的上肢進(jìn)行Fugl-Meyer和高密度腦電圖(EEG)評(píng)估對(duì)46例患者進(jìn)行DTI。發(fā)現(xiàn)腦卒中患者存在兩種不同的恢復(fù)模式，一種恢復(fù)較好，運(yùn)動(dòng)功能可恢復(fù)到最大潛能的70%左右，一種是恢復(fù)很差。發(fā)現(xiàn)恢復(fù)較好組的CST更完整，患側(cè)半球和大腦其余部分之間的腦電圖功能連接(FC)更強(qiáng)，尤其是腹側(cè)前運(yùn)動(dòng)區(qū)和初級(jí)運(yùn)動(dòng)皮層之間，恢復(fù)差組的患側(cè)半球皮質(zhì)和皮質(zhì)纖維束發(fā)生變性，而在另一組中不存在。說(shuō)明較好的初始CST完整性與較大的初始全局功能連接FC相關(guān)，功能連接差與白質(zhì)變性有關(guān)，提示了腦卒中后早期CST完整性、皮質(zhì)網(wǎng)絡(luò)可塑性，白質(zhì)萎縮減少，腦卒中后臨床運(yùn)動(dòng)恢復(fù)之間的正向聯(lián)系〔30〕，表明運(yùn)動(dòng)功能的恢復(fù)可能包括CST本身的重塑和(或)通過(guò)自發(fā)和治療誘導(dǎo)對(duì)替代運(yùn)動(dòng)束發(fā)揮可塑性〔31〕。Cassidy等〔32〕納入47例腦卒中后亞急性-慢性偏癱患者中，檢測(cè)了3種CST損傷量和質(zhì)量的測(cè)量方法，即損傷百分比、萎縮和完整性，發(fā)現(xiàn)它們沒(méi)有相關(guān)性，這表明這3項(xiàng)指標(biāo)捕捉到了CST損傷的獨(dú)立特征。CST損傷百分比能夠顯著預(yù)測(cè)與治療相關(guān)的行為學(xué)改善(r=-0.41，P=0.004)。當(dāng)使用CST百分比損傷指標(biāo)直接比較輕度和重度損傷的患者時(shí)，與治療相關(guān)的行為改善的優(yōu)勢(shì)比為15.0(P<0.01)〔32〕。另一研究〔33〕共納入48例后幕上亞急性腦卒中患者，隨訪2年，得到彌散張量成像，重建CST，研究對(duì)象分為三組:A型：病灶周?chē)Ａ粼l(fā)于運(yùn)動(dòng)皮質(zhì)的CST；B型：CST與A型相似，但纖維起源于初級(jí)運(yùn)動(dòng)皮層附近；C型：CST被中斷或沒(méi)有顯示。行為學(xué)量表發(fā)現(xiàn)，隨訪時(shí)發(fā)現(xiàn)彌散張量纖維束類(lèi)型不同，F(xiàn)MA、BBT的變化有顯著性(P<0.05)，但功能活動(dòng)量、微精神狀態(tài)檢查無(wú)明顯差異。說(shuō)明早期纖維束的完整性對(duì)運(yùn)動(dòng)恢復(fù)尤其是上肢和手部運(yùn)動(dòng)功能有重要意義。

4.3應(yīng)用DTI新模型與技術(shù)相關(guān)研究

4.3.1神經(jīng)元突定向彌散和密度成像(NODDI)模型 內(nèi)囊后肢(PLIC)是運(yùn)動(dòng)信號(hào)傳入和傳出的中樞，有項(xiàng)研究基于PLIC的半球間差異提出了新的基于圖像的預(yù)后方法。彌散譜成像(DSI)模型是通過(guò)計(jì)算DTI中基于同側(cè)PLIC和對(duì)側(cè)PLIC的平均值和散度的不對(duì)稱(chēng)性。NODDI一種多室模型，不同于以往的單室模型，它估計(jì)細(xì)胞內(nèi)和細(xì)胞外的貢獻(xiàn)，以神經(jīng)元形態(tài)的信號(hào)，識(shí)別交叉纖維區(qū)域時(shí)是有用的。當(dāng)腦卒中亞急性期發(fā)生沃勒氏變性和涉及反應(yīng)性星形膠質(zhì)細(xì)胞和小膠質(zhì)細(xì)胞的過(guò)程正在發(fā)生，導(dǎo)致膠質(zhì)瘢痕形成時(shí)，使用NODDI參數(shù)還可以更好地估計(jì)腦卒中亞急性期白質(zhì)的完整性。Hodgson等〔34〕的實(shí)驗(yàn)收集9例急性幕上缺血性腦卒中患者首次使用NODDI模型，通過(guò)5 w的隨訪，NODDI模型定位彌散指數(shù)計(jì)算的PLIC基線半球間差異與上肢功能結(jié)局高度相關(guān)，CST的病變大小和病變負(fù)荷與預(yù)后無(wú)顯著相關(guān)性?；贜ODDI中定向擴(kuò)散指數(shù)(ODI)在腦卒中后第1個(gè)星期發(fā)生沃勒變性時(shí)檢測(cè)出同側(cè)PLIC的變化，而傳統(tǒng)的DTI參數(shù)和單室DSI模型做不到這些。利用DSI和NODDI模型得出的定向彌散指數(shù)參數(shù)，有望更準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)腦卒中的恢復(fù)情況，并有助于更好地理解腦卒中中白質(zhì)的變化。

4.3.23-D纖維束追蹤成像技術(shù) Kim等〔35〕通過(guò)比較7種不同的DTI方法來(lái)估計(jì)CST，用來(lái)預(yù)測(cè)慢性期腦卒中幸存者的運(yùn)動(dòng)功能。7種不同方法包括感興趣區(qū)域/第一感興趣區(qū)體積(ROIs/VOIs)的平均FA，其中包括手工繪制的2維(2-D)ROIs和來(lái)自個(gè)體纖維束追蹤影或標(biāo)準(zhǔn)地圖集的CST的3維(3-D)VOIs。發(fā)現(xiàn)7種方法的同側(cè)CST的FA均顯著低于對(duì)側(cè)CST的FA值。但是只有3-D個(gè)體CST纖維束追蹤成像的CST FA不對(duì)稱(chēng)性與原發(fā)性運(yùn)動(dòng)結(jié)局有顯著相關(guān)性(r=0.46,P=0.005)，而其他6種方法的沒(méi)有發(fā)現(xiàn)。因此在慢性腦卒中幸存者中，認(rèn)為個(gè)體3-D纖維束追蹤成像方法是對(duì)CST結(jié)構(gòu)最準(zhǔn)確的估計(jì)〔35〕。

4.3.3多室模型 肢體運(yùn)動(dòng)功能與擴(kuò)散模型得出的白質(zhì)擴(kuò)散特性的關(guān)系。18例慢性腦卒中患者和8例年齡匹配的健康個(gè)體參與了這項(xiàng)研究采用雙b值擴(kuò)散加權(quán)MRI協(xié)議掃描受試者，利用多個(gè)擴(kuò)散模型:單張量、各向同性室單張量、雙張量模型、各向同性室雙張量。從每個(gè)模型出發(fā)，基于白質(zhì)追蹤圖譜，分別得到了病變部位外的FA、MD、RD和AD。這些測(cè)量值的不對(duì)稱(chēng)性與FMA得分有關(guān)。CST FA不對(duì)稱(chēng)與FMA的相關(guān)性最低的是單張量模型(r=-0.3，P=0.2)。認(rèn)為多室模型的擴(kuò)散量與FMA具有更好的相關(guān)性〔36〕。

4.3.4雙張量纖維束示蹤術(shù) 雙張量示蹤術(shù)是一種基于彌散張量成像(DMRI)的高階示蹤術(shù)，該技術(shù)可以通過(guò)跨纖維區(qū)域?qū)w維進(jìn)行追蹤。這是此領(lǐng)域第一次使用純粹的dMRI纖維束追蹤方法，描繪與手相關(guān)的運(yùn)動(dòng)纖維神經(jīng)束(HMFT)。評(píng)估CST和HMFT的主體間地形變異性，基于神經(jīng)解剖結(jié)構(gòu)人工繪制ROIs來(lái)描繪整個(gè)CST，分離其手運(yùn)動(dòng)表征，并估計(jì)其變異性，生成其體積、長(zhǎng)度和生物物理參數(shù)的數(shù)據(jù)庫(kù)。用37名健康受試者對(duì)CST和HMFT進(jìn)行定性和定量分析，為兩種神經(jīng)束創(chuàng)建了37變異性熱圖,即使CST的這種變異性沒(méi)有那么高時(shí)，使用概率熱圖繪制HMFT的受試者間變異性也很高〔37〕。

4.3.5DTI與經(jīng)顱磁刺激(TMS)聯(lián)合使用 DTI提供了損傷CST完整性和通路的三維評(píng)估。然而，由于纖維交叉，DTI可能在整個(gè)白質(zhì)中產(chǎn)生假陰性結(jié)果。通過(guò)分析運(yùn)動(dòng)誘發(fā)電位(MEP)的特點(diǎn)，TMS可以區(qū)分CST和非CST，并估計(jì)CST的量。然而，TMS也有局限性，空間分辨率較差及腦卒中后閾值過(guò)高將導(dǎo)致假陰性結(jié)果的可能。因此，結(jié)合使用DTT和TMS可以更精確地評(píng)估受傷的CST。本研究〔38〕中報(bào)告了1例腦出血患者，顯示出不同尋常的CST恢復(fù)途徑，這是通過(guò)DTT和TMS證實(shí)的。這種不同的運(yùn)動(dòng)途徑起源于丘腦水平連接CST的頂葉后皮層。這似乎是由于CST的大腦起源的多樣性，起源于額頂葉皮質(zhì)，包括初級(jí)運(yùn)動(dòng)皮層，次級(jí)運(yùn)動(dòng)區(qū)和軀體感覺(jué)皮層。腦卒中病人的大部分運(yùn)動(dòng)功能恢復(fù)發(fā)生在發(fā)病后6個(gè)月內(nèi)。然而，這個(gè)病人顯示顯著手指伸肌的運(yùn)動(dòng)恢復(fù)是在發(fā)病6個(gè)月，即使病人運(yùn)動(dòng)功能恰逢嚴(yán)重影響CST的損傷，6個(gè)月后證據(jù)顯示出運(yùn)動(dòng)誘發(fā)電位皮質(zhì)脊髓束。因此采用DTI與TMS相結(jié)合的研究方法，更準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)了左側(cè)CST的損傷情況；在9個(gè)月和11個(gè)月的DTI上，證實(shí)了從左側(cè)后頂葉皮層到左側(cè)CST主干的丘腦水平的一個(gè)分支的三維結(jié)構(gòu)?？傊ㄟ^(guò)一種不尋常的途徑(從后頂葉皮層)，一個(gè)患有腦出血的偏癱患者通過(guò)DTI和TMS證實(shí)了受傷的CST的恢復(fù)。作者認(rèn)為尤其是在嚴(yán)重年輕腦卒中患者中，準(zhǔn)確評(píng)估患者使用TMS和DTI是必要的，即使在發(fā)病6個(gè)月后即使腦卒中患者表現(xiàn)出嚴(yán)重的CST損傷的臨床特征，也有可能在后續(xù)的治療中產(chǎn)生意想不到的結(jié)局〔38〕。

4.3.6局部擴(kuò)散同質(zhì)性(LDH) LDH代表了水分子擴(kuò)散的局部一致性，相關(guān)研究〔39〕認(rèn)為FA預(yù)測(cè)急性期腦卒中患者上肢運(yùn)動(dòng)功能也不完全可靠，LDH可以作為研究腦白質(zhì)改變的補(bǔ)充標(biāo)記。目的是確定早期臨床評(píng)估和LDH結(jié)合是否可以預(yù)測(cè)急性皮質(zhì)下梗死后的運(yùn)動(dòng)恢復(fù)。50例皮質(zhì)下梗死患者發(fā)病后1、4、12 w分別行標(biāo)準(zhǔn)上肢FMA評(píng)估和DTI，結(jié)果提示，急性期同側(cè)CST的臨床評(píng)估與LDH相結(jié)合，可以準(zhǔn)確預(yù)測(cè)皮質(zhì)下梗死后12 w內(nèi)上肢損傷的恢復(fù)情況。多因素Logistic回歸分析表明，腦卒中后12 w內(nèi)，同側(cè)CST的FMA初始評(píng)估和內(nèi)囊后肢的LDH均為運(yùn)動(dòng)改善的預(yù)測(cè)因子〔40〕。

5 總 結(jié)

DTI是一種新興的神經(jīng)成像方法，用于識(shí)別顯微結(jié)構(gòu)的變化，各種DTI指標(biāo)如FA、AD、RD、MD、MO均可與臨床信息相關(guān)聯(lián)，揭示與神經(jīng)系統(tǒng)疾病相關(guān)的異常。除了選擇合適的DTI指標(biāo)，復(fù)雜的臨床研究還需要合適的DTI后處理工具。先進(jìn)強(qiáng)大的后處理技術(shù)已將為大腦的新的解剖和結(jié)構(gòu)通路提供信息。改進(jìn)DTI采集技術(shù)如縮短掃描時(shí)間(減少頭部運(yùn)動(dòng)的影響)，高空間和高梯度方向分辨率，高的信噪比，和標(biāo)準(zhǔn)化的后處理方法將保證利用DTI在臨床研究和診斷。一個(gè)準(zhǔn)確的急性腦卒中預(yù)后指標(biāo)將在理解運(yùn)動(dòng)恢復(fù)機(jī)制方面具有重要的實(shí)用價(jià)值，并將使臨床實(shí)踐中更有針對(duì)性和個(gè)性化的康復(fù)規(guī)劃成為可能。

6 現(xiàn)階段應(yīng)用DTI探討腦卒中后運(yùn)動(dòng)恢復(fù)與CST關(guān)系中的局限性

與潛在的組織學(xué)相比，DTI提供的關(guān)于CST的解剖學(xué)信息過(guò)于簡(jiǎn)化。目前還沒(méi)有一個(gè)黃金標(biāo)準(zhǔn)來(lái)定義腦卒中造成的CST損傷程度。手工定義費(fèi)時(shí)易產(chǎn)生偏差，DTI不能完全確定存活組織的功能能力，最終的重組和恢復(fù)可能依賴(lài)于皮層和皮層下網(wǎng)絡(luò)之間的功能連接，及一些其他因素，包括與生理噪聲和確定性模型相關(guān)的誤差，也會(huì)影響是否可以通過(guò)DTI數(shù)據(jù)字段，需要不斷優(yōu)化DTI技術(shù)及后期數(shù)據(jù)處理方式。結(jié)合DTI指標(biāo)和臨床評(píng)分提供了關(guān)于運(yùn)動(dòng)結(jié)果的有價(jià)值的信息。還需要精心設(shè)計(jì)的臨床試驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證DTI作為預(yù)測(cè)和監(jiān)測(cè)運(yùn)動(dòng)恢復(fù)的生物標(biāo)志物的有效性。

7 展 望

未來(lái)可在不同時(shí)期如急性、亞急性和慢性腦卒中患者收集大量樣本進(jìn)行DTI掃描將有利于運(yùn)動(dòng)康復(fù)的研究。應(yīng)該驗(yàn)證新的自動(dòng)化方法來(lái)研究跨多個(gè)運(yùn)動(dòng)區(qū)域的CST連接改變未來(lái)采用更高方法學(xué)質(zhì)量的DTI研究，可能會(huì)衍生一些新的預(yù)測(cè)模型供使用。多種技術(shù)結(jié)合如功能行為測(cè)量(如FMA)或腦卒中后連接的功能磁共振成像(fMRI)測(cè)量相結(jié)合，利用腦電圖這種高時(shí)間分辨率的機(jī)器與空間分辨率高的技術(shù)相結(jié)合。嘗試進(jìn)行涉及分子、細(xì)胞甚至生物材料的臨床試驗(yàn)，盡量減少CST損傷扭轉(zhuǎn)的影響，這將為再生和修復(fù)創(chuàng)造適當(dāng)?shù)沫h(huán)境，跨學(xué)科進(jìn)行更深層次研究。編譯大型數(shù)據(jù)庫(kù)，包括來(lái)自運(yùn)動(dòng)功能測(cè)試的信息、相關(guān)神經(jīng)束的詳細(xì)成像和病灶定位、基因分型和神經(jīng)生理學(xué)數(shù)據(jù)，可以為個(gè)別患者提供準(zhǔn)確的預(yù)后和治療決策。指導(dǎo)這些評(píng)估的順序組合的算法可以進(jìn)一步提高準(zhǔn)確性，改善康復(fù)計(jì)劃和結(jié)果。需要更多高質(zhì)量的研究來(lái)確定哪些神經(jīng)生物學(xué)標(biāo)志物是卒中后運(yùn)動(dòng)恢復(fù)的最佳預(yù)測(cè)因子。