高壓氧治療對腦梗死認知障礙患者功能磁共振成像的影響

任蕓 顧旭東 姚云海

[摘要] 目的 研究高壓氧治療對腦梗死認知功能障礙患者功能磁共振成像的影響。 方法 將60例腦梗死認知功能障礙患者經(jīng)知情同意并簽署知情同意書后隨機分為對照組和高壓氧組，每組30例，兩組均接受基本藥物和常規(guī)康復訓練，高壓氧組增加高壓氧治療，分別于治療前和治療4周后，采用MoCA和NIHSS量表評定患者的認知功能和神經(jīng)功能;采用全腦DTI觀察兩組患者治療前后的白質(zhì)神經(jīng)纖維受損情況，通過軟件計算各向異性（FA）和平均彌散率（MD）;采用BOLD-fMRI技術(shù)觀察兩組患者治療前后腦激活區(qū)的變化，并采用國際通用的AFNI軟件和相關(guān)分析法，計算每個激活區(qū)的部位和體積，并進行統(tǒng)計學比較。 結(jié)果 治療后，高壓氧組MoCA各項評分均優(yōu)于對照組（P<0.05）;高壓氧組NIHSS評分較對照組明顯降低（P<0.05）;高壓氧組FA值較對照組明顯提高（P<0.05）;高壓氧組MD值較對照組明顯降低（P<0.05）;高壓氧組患側(cè)額葉、頂葉、顳葉、胼胝體、扣帶回激活出現(xiàn)率較對照組明顯提高（P<0.05）。 結(jié)論 從神經(jīng)心理學量表到影像學定量指標均提示高壓氧治療能有效改善腦梗死認知障礙患者的認知功能。

[關(guān)鍵詞] 高壓氧;腦梗死;認知功能障礙;功能磁共振成像

[中圖分類號] R445.2;R741 ? ? ? ? ?[文獻標識碼] A ? ? ? ? ?[文章編號] 1673-9701（2019）31-0010-05

Effect of hyperbaric oxygen therapy on functional magnetic resonance imaging in the patients with cognitive impairment induced by cerebral infarction

REN Yun ? GU Xudong ? YAO Yunhai ? FU Jianming ? WANG Zhongli ? ZENG Ming ? WU Caihong ? SHEN Fang

Rehabilitation Centre， Jiaxing Second Hospital in Zhejiang Province， Jiaxing ? 314000， China

[Abstract] Objective To study the effect of hyperbaric oxygen therapy on functional magnetic resonance imaging in the patients with cognitive impairment induced by cerebral infarction. Methods A total of 60 patients with cerebral infarction complicated with cognitive impairment who provided informed consent and signed the informed consent agreement were randomly divided into control group and hyperbaric oxygen group， with 30 cases in each group. Two groups of patients were given basic medication and routine rehabilitation training. Hyperbaric oxygen group was further given hyperbaric oxygen therapy. The cognitive function and neurological function of the patients were assessed by MoCA and NIHSS scales before treatment and 4 weeks after treatment; whole brain DTI was used to observe the damage of white matter nerve fibers before and after treatment in the two groups. Anisotropy （FA） and average dispersion rate （MD） were calculated by software; BOLD-fMRI technique was used to observe the changes of brain activation area before and after treatment in the two groups. The international AFNI software and related analysis methods were used to calculate the location and volume of each activation zone， and statistical comparison was performed. Results After treatment， the MoCA scores in the hyperbaric oxygen group were better than those in the control group （P<0.05）; the NIHSS score in the hyperbaric oxygen group was significantly lower than that in the control group（P<0.05）; the FA value in the hyperbaric oxygen group was significantly higher than that in the control group （P<0.05）; the MD value in the hyperbaric oxygen group was significantly lower than that in the control group（P<0.05）; the incidence rates of activation of frontal lobe， parietal lobe， temporal lobe， corpus callosum and cingulate ligament in the hyperbaric oxygen group were significantly higher than those in the control group（P<0.05）. Conclusion Both the neuropsychological scale and the quantitative imaging indicators have indicated that hyperbaric oxygen therapy can effectively improve the cognitive function of patients with cognitive impairment induced by cerebral infarction.

[Key words] Hyperbaric oxygen; Cerebral infarction; Cognitive impairment; Magnetic resonance imaging

腦梗死是中老年人常見病之一，認知障礙是腦梗死患者常見的臨床表現(xiàn)之一，據(jù)統(tǒng)計有50%～70%的腦梗死患者存在認知障礙，其程度可能不同[1]。經(jīng)研究證實[2]高壓氧可改善腦梗死后患者的認知功能，但僅能從減輕神經(jīng)缺損情況、改善血流動力學等方面解釋相關(guān)機制，而無直接的證據(jù)，血氧水平依賴功能磁共振成像（BOLD-fMRI）是一種新的研究人腦功能的方法，具有無創(chuàng)性和可追蹤性的特點，是一種將活體腦結(jié)構(gòu)與功能相結(jié)合的研究方法[3]。本研究旨在分析高壓氧對腦梗死后認知障礙的影響及相關(guān)功能區(qū)域的變化情況，分別采用BOLD-fMRI和DTI觀察治療前后皮層和腦白質(zhì)的改變情況，探討高壓氧對腦梗死后白質(zhì)神經(jīng)纖維完整性和皮層網(wǎng)絡(luò)功能連接的作用，進一步解釋認知功能恢復的相關(guān)機制，現(xiàn)報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2017年1月～2018年10月在我院康復中心治療的且符合入選標準的患者60例，按隨機數(shù)字表法分為兩組，高壓氧組30例，對照組30例，兩組患者的性別、年齡、病程、受教育年限經(jīng)統(tǒng)計學分析，差異無統(tǒng)計學意義（P>0.05），見表1。

入選標準：①病情穩(wěn)定，意識清楚，無精神疾病病史;②右利手，檢查合作，有明確的認知功能障礙;③未進行溶栓治療;④蒙特利爾認知量表（Mentreal cognitive assessment，MoCA）評分≤26分;⑤首次發(fā)病，經(jīng)頭顱CT或MRI檢查證實;⑥通過本院倫理評審，患者或其家屬同意接受本治療方式，并簽署知情同意書;⑦符合1995年全國第4屆腦血管疾病學術(shù)會議制訂的腦卒中診斷標準[4]。

排除標準：①有意識障礙者;②有嚴重心肺疾病、精神疾病、感染性疾病等患者;③蒙特利爾認知量表（Mentreal cognitive assessment，MoCA）評分>26分者;④既往無阿爾茨海默病、精神分裂癥等精神、神經(jīng)系統(tǒng)疾病等導致的認知障礙者;⑤孕婦、嬰幼兒及不能配合完成高壓氧治療的患者;⑥有高壓氧治療禁忌證者。

1.2 治療方法

兩組患者均接受常規(guī)康復訓練（針對入選患者的肢體功能障礙進行運動療法、關(guān)節(jié)松動訓練、作業(yè)治療和偏癱肢體綜合訓練等）和基本藥物治療（針對患者的基礎(chǔ)疾病進行藥物治療，如抗血小板聚集治療、控制血糖、控制血壓、穩(wěn)定血脂斑塊等），高壓氧組在對照組治療的基礎(chǔ)上增加高壓氧治療。在治療過程中，60例腦梗死患者均未出現(xiàn)明顯異常。

對照組：①常規(guī)康復訓練。②藥物治療。

高壓氧組：本研究采用的空氣加壓氧艙為煙臺宏遠氧業(yè)有限公司制造。治療參數(shù)：治療壓力為0.2 MPa（2ATA），加壓時間20 min，減壓時間20 min，穩(wěn)壓吸氧時間60 min，中間吸艙內(nèi)空氣時間10 min，總共為110 min，每天治療次數(shù)為1次，治療10次為1個療程，連續(xù)治療4個療程。治療前、后分別測量患者認知功能（MoCA）、神經(jīng)功能缺損（NIHSS）、全腦DTI和BOLD-fMRI。

1.3 療效評定

由同一康復治療師于雙盲狀態(tài)下對兩組患者在治療前和治療后進行療效評定，評定具體內(nèi)容如下。（1）治療前后采用MoCA和NIHSS量表評定患者的認知功能和神經(jīng)功能[5-6]。蒙特利爾認知評估量表（Montreal cognitive assessment，MoCA）：該量表用于評定患者的認知功能，評定內(nèi)容包括命名、語言流暢、視空間、抽象概括、注意、定向力與延遲記憶等7項，總分30分，分數(shù)越高表示認知功能越好，低于26分被認為有認知障礙。美國國立衛(wèi)生研究院卒中量表（National Institute of Health Stroke Scale，NIHSS）評分用于評估神經(jīng)功能缺損程度，評分包括意識、眼球活動、視野缺損、語言、感覺缺失、運動功能、協(xié)調(diào)運動、忽視及構(gòu)音等方面，評分 0～42分，分數(shù)越高，神經(jīng)受損越嚴重。（2）采用全腦DTI觀察兩組患者治療前后的白質(zhì)神經(jīng)纖維受損情況，通過軟件計算各向異性（FA）和平均彌散率（MD）[7]。（3）采用BOLD-fMRI技術(shù)觀察兩組患者治療前后腦激活區(qū)的變化，并采用國際通用的AFNI軟件和相關(guān)分析法，計算每個激活區(qū)的部位和體積。

1.4 fMRI掃描

采用美國GE公司1.5 T Signa超導型磁共振掃描系統(tǒng)，先在視聽封閉條件下采用快速擾相梯度回波（fast spoiled gradient-recalled echo，F(xiàn)SPGR）序列進行定位掃描。fMRI圖像采集：采用血氧水平依賴（blood oxygen level dependent，BOLD）法采集圖像，重復時間（repetition time，TR）為1720 ms，回波時間（echo time，TE）為16 ms，層數(shù)為29層。

1.5 統(tǒng)計學分析及圖像處理

使用SPSS19.0版統(tǒng)計學軟件對所有數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，計數(shù)資料采用χ2檢驗，計量資料以（x±s）表示，采用t檢驗，P<0.05表示差異有統(tǒng)計學意義。

將fMRI圖像數(shù)據(jù)傳至工作站進行處理，數(shù)據(jù)分析采用國際通用的AFNI（Analysis of Functional Neuro Image）軟件。將所得數(shù)據(jù)平均化，通過反卷積計算每個體素信號改變，從而產(chǎn)生腦激活圖，將平均腦功能圖疊加于經(jīng)標準化處理過的解剖圖上，根據(jù)平均腦功能圖得出腦激活區(qū)并描述大腦不同區(qū)域信號改變。

2 結(jié)果

2.1 兩組患者治療前、后MoCA各項評分比較

治療前，兩組患者的各項評分組間比較，差異無統(tǒng)計學意義（P>0.05）;治療后，兩組患者的各項評分較組內(nèi)治療前均有明顯提高（P<0.05）。治療后組間比較，高壓氧組各項評分均優(yōu)于對照組（P<0.05）。見表2。

2.2 兩組患者治療前、后美國國立衛(wèi)生研究院卒中量表評分比較

治療前，兩組患者的美國國立衛(wèi)生研究院卒中量表評分比較，差異無統(tǒng)計學意義（P>0.05）;治療后，兩組患者美國國立衛(wèi)生研究院卒中量表評分較組內(nèi)治療前有降低（P<0.05）;治療后組間比較，高壓氧組NIHSS評分較對照組明顯降低（P<0.05）。見表3。

2.3 兩組DTI數(shù)據(jù)分析

治療前，兩組患者的FA值比較，差異無統(tǒng)計學意義（P>0.05）;治療后，兩組患者FA值較組內(nèi)治療前提高（P<0.05）;治療后組間比較，高壓氧組FA值較對照組明顯提高（P<0.05）。治療前，兩組患者的MD值比較，差異無統(tǒng)計學意義（P>0.05）;治療后，兩組患者MD值較組內(nèi)治療前降低（P<0.05）;治療后組間比較，高壓氧組MD值較對照組明顯降低（P<0.05）。見表4、5。

2.4 兩組患者患側(cè)大腦各區(qū)域激活出現(xiàn)率比較

治療前，兩組患者患側(cè)額葉、頂葉、顳葉、胼胝體、扣帶回激活出現(xiàn)率較低，兩組間差異無統(tǒng)計學意義（P>0.05）;治療后，兩組患者患側(cè)額葉、頂葉、顳葉、胼胝體、扣帶回激活出現(xiàn)率較組內(nèi)治療前提高（P<0.05）;治療后組間比較，高壓氧組患側(cè)額葉、頂葉、顳葉、胼胝體、扣帶回激活出現(xiàn)率較對照組明顯提高（P<0.05）。見表6。

3 討論

本研究結(jié)果顯示，高壓氧組MoCA各項評分均優(yōu)于對照組（P<0.05）;高壓氧組NIHSS評分比對照組有明顯降低（P<0.05）;高壓氧組FA值比對照組有明顯提高（P<0.05）;高壓氧組MD值比對照組有明顯降低（P<0.05）;高壓氧組患側(cè)額葉、頂葉、顳葉、胼胝體、扣帶回激活出現(xiàn)率比對照組有明顯提高（P<0.05）。從神經(jīng)心理學量表到影像學定量指標均提示高壓氧治療能有效地改善腦梗死后認知障礙患者的認知功能。既往研究已證明，高壓氧治療能改善腦損傷后腦組織的顱內(nèi)壓水平，改善氧分壓，抑制損傷處興奮氨基酸的產(chǎn)生，減輕損傷后的炎癥反應(yīng)，抑制損傷后細胞凋亡，抑制損傷后的氧自由基產(chǎn)生，促進神經(jīng)細胞恢復功能、提高內(nèi)源性神經(jīng)干細胞增殖與分化，有助于建立側(cè)支循環(huán)[8]。經(jīng)研究證實，高壓氧能抑制腦缺血后的炎癥反應(yīng)及細胞凋亡，可提高抗氧化酶活性，調(diào)節(jié)細胞內(nèi)一氧化氮的產(chǎn)生，清除自由基，減少再灌注對腦組織的損傷，從而起到保護神經(jīng)的作用[9]。既往研究也發(fā)現(xiàn)高壓氧治療可以通過改善神經(jīng)膠質(zhì)原纖維酸性蛋白，促進微管相關(guān)蛋白-2生長，增加腦紅蛋白的表達，加強細胞樹突修復能力，從而增加神經(jīng)組織的可塑性[10-11]。同時有學者認為，高壓氧可通過硫氧還原蛋白還原酶、熱休克蛋白70的超表達改善腦損傷患者的認知功能障礙水平[12-13]。

隨著我國腦梗死發(fā)病患者數(shù)量的逐年增高，大量腦梗死患者出現(xiàn)不同程度的認知功能障礙，給腦梗死患者及其家庭造成了嚴重影響和沉重的生活負擔[14-15]，臨床上腦梗死患者及其家屬多注重于肢體運動功能的康復，忽視了對認知功能的康復，但眾多研究證明，腦梗死患者認知障礙的早期預防、評估、治療對其全面康復及生活質(zhì)量的提高至關(guān)重要。目前認為，白質(zhì)病變是導致血管性認知障礙的重要原因。以往對認知障礙的定量評價只有神經(jīng)心理學量表法，缺乏影像學定量指標，認知障礙目前尚缺乏統(tǒng)一的影像診斷標準，近年來功能磁共振成像技術(shù)的發(fā)展提供了客觀的神經(jīng)影像學標志物，有助于提高認知障礙臨床診斷的準確率，為進一步的治療提供幫助[16-17]。

血氧水平依賴功能磁共振成像（blood oxygen level dependent functional MRI，BOLD-fMRI）主要用于研究腦功能的活動，其原理是運用血氧水平依賴技術(shù)，通過對各種刺激或任務(wù)時去氧血紅蛋白濃度變化監(jiān)測反映大腦區(qū)域活動，從而更好地解釋臨床癥狀。彌散張量成像（diffusion tensor imaging，DTI）是在MRI彌散加權(quán)成像的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的成像技術(shù)，其原理是水分子在不均介質(zhì)中的彌散有各向異性特征，其最常用的兩個指標是分數(shù)各向異性（FA）和平均彌散率（MD）。分數(shù)各向異性是用來描述腦白質(zhì)纖維各向異性的主要參數(shù)之一，主要反映了纖維束結(jié)構(gòu)的完整性，其范圍在0～1之間，1表示最大各向異性，F(xiàn)A值越大，神經(jīng)傳導功能越強;平均彌散率則主要代表自由水彌散的程度。由于彌散張量成像可以無創(chuàng)檢測出在結(jié)構(gòu)MRI上正常的腦白質(zhì)改變：白質(zhì)損傷時，表現(xiàn)為FA值減低，MD值增高，且能反映白質(zhì)改變與認知表現(xiàn)存在相關(guān)性，對腦血管病所致的損傷具有高敏感性和高特異性，為腦血管病的研究提供了敏感、有效的評價手段[18-20]。

綜上所述，高壓氧治療有利于腦梗死后患者認知功能恢復，在臨床工作中，可以充分發(fā)揮神經(jīng)影像學成像技術(shù)的最佳效果，以探討高壓氧對腦梗死后白質(zhì)神經(jīng)纖維完整性和皮層網(wǎng)絡(luò)功能連接的作用，解釋認知功能恢復的相關(guān)機制，并為進一步治療等提供幫助。但還需要進一步指出高壓氧治療的時間窗問題，壓力、頻率、治療時間等治療參數(shù)的選擇及療程，相關(guān)治療的機制，相關(guān)的評價指標等方面，還需在今后的研究中進一步改善;同時本研究的樣本量偏小，需在日后進行更精準化、標準化的大樣本研究。

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（收稿日期：2019-06-26）