腦皮質(zhì)梗死慢性期非流利性失語癥灰質(zhì)體積的改變

戴燕紅，黃嘉英，羅海龍，汪睿清，黃穎安，陳卓銘，王紅,2

1.暨南大學(xué)附屬第一醫(yī)院，a.康復(fù)科；b.影像科，廣東廣州市 510000；2.暨南大學(xué)附屬中西醫(yī)結(jié)合醫(yī)院，廣東廣州市 510000

失語癥是腦卒中最常見的后遺癥之一，約21%～38%的腦卒中患者出現(xiàn)失語癥[1-2]。失語癥不僅阻礙個人的基本語言能力，還會導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)壓力，降低社會參與度、獨立性和整體生活質(zhì)量[3]。由于目前對腦卒中后失語癥的神經(jīng)機(jī)制仍不明確，治療效果欠佳[4]。

功能影像學(xué)技術(shù)推動了失語癥腦機(jī)制的研究。既往研究主要關(guān)注腦功能網(wǎng)絡(luò)和腦白質(zhì)纖維束的變化，大腦結(jié)構(gòu)是實現(xiàn)腦功能的解剖基礎(chǔ)，皮質(zhì)損傷的失語癥患者語言環(huán)路受到破壞，這些會導(dǎo)致皮質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。基于體素的形態(tài)學(xué)測量(voxel-based morphology,VBM)具有較高的客觀性和準(zhǔn)確性，可對全腦皮質(zhì)體積進(jìn)行定量分析[5]。本研究從皮質(zhì)結(jié)構(gòu)形態(tài)學(xué)角度，評價皮質(zhì)梗死后慢性期非流利性失語癥患者灰質(zhì)體積的變化及其與語言功能的關(guān)系，為了解失語癥患者腦機(jī)制，制定個體化康復(fù)治療方案提供參考。

1 資料與方法

1.1 一般資料

2016 年6 月至2019 年6 月，選取在暨南大學(xué)附屬第一醫(yī)院康復(fù)科住院的腦梗死后慢性期失語癥患者19例(患者組)，科研非定向招募健康正常人28 例(對照組)?；颊呓M符合腦梗死的診斷標(biāo)準(zhǔn)[6]。

患者組納入標(biāo)準(zhǔn)：①年齡40～70 歲，病程0.5～2年，小學(xué)以上文化程度，右利手；②首次發(fā)生腦卒中，頭顱MRI證實病灶僅位于左大腦半球皮質(zhì)內(nèi)；③漢語失語成套測驗(Aphasia Battery of Chinese,ABC)為非流利性失語癥；④意識清楚，能接受、配合本研究評估及檢查。

排除標(biāo)準(zhǔn)：①各種器官嚴(yán)重?fù)p害或遺傳疾病導(dǎo)致的言語和書寫障礙；②伴癲癇、嚴(yán)重器官功能障礙、嚴(yán)重軀體疾?。虎劬?心理疾病史；④體內(nèi)有金屬或其他電子裝置；⑤重度認(rèn)知功能障礙和肢體運動功能障礙。

對照組納入標(biāo)準(zhǔn)：①年齡、性別等與患者組匹配，右利手；②言語、認(rèn)知功能正常；③無器官功能衰竭，無嚴(yán)重軀體疾病，無藥物成癮史，無精神心理疾病，無影響大腦結(jié)構(gòu)組織與功能的疾?。虎苣芘浜涎芯繖z查。

排除標(biāo)準(zhǔn)：①視覺、聽覺障礙；②存在研究檢查禁忌。

兩組年齡、性別、受教育程度無顯著性差異(P＞0.05)。見表1。

表1 兩組一般資料比較

本研究經(jīng)暨南大學(xué)附屬第一醫(yī)院醫(yī)學(xué)研究倫理委員批準(zhǔn)(No.[2014]倫審批科022 號)。所有受試者均自愿參加，受試前均詳細(xì)告知試驗內(nèi)容和方法，并簽署知情同意書。

1.2 方法

1.2.1 語言功能評估

由固定的康復(fù)科中級職稱語言治療師采用ABC對患者進(jìn)行評估。ABC包括談話、聽理解、命名、復(fù)述、閱讀、書寫、結(jié)構(gòu)與視空間、運用、計算、檢查總結(jié)共10項內(nèi)容。

1.2.2 結(jié)構(gòu)磁共振

采用3.0 T GE Discovery 750 MRI儀掃描。先行常規(guī)T1WI 序列掃描，再行高分辨率3D T1WI 序列掃描。主要參數(shù)：TR 2300 ms，TE 2.98 ms，矩陣512×512，視野256×256 mm，層厚1.0 mm，層間無間距，體素大小0.5×0.5×1.0 mm；翻轉(zhuǎn)角9°，176 層。由本院影像科專業(yè)技師完成。

基于MATLAB 平臺進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。采用平臺SPM 12 工具包的CAT 12 軟件對3D T1WI 數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，包括空間分割(分割成白質(zhì)、灰質(zhì)和腦脊液)、空間標(biāo)準(zhǔn)化(MNI 空間)、圖像平滑、圖像質(zhì)量控制、灰質(zhì)體積數(shù)據(jù)文件提取。采用SPM 12 進(jìn)行統(tǒng)計分析，獲得相應(yīng)簇中t值最大體素的MNI 坐標(biāo)，將有顯著性差異(P＜0.05，簇數(shù)＞5)的結(jié)果匹配至標(biāo)準(zhǔn)MNI空間；用XJVIEW 軟件顯示結(jié)果。以上操作由影像科診斷醫(yī)師完成。

1.3 統(tǒng)計學(xué)分析

兩組一般資料采用SPSS 22.0 統(tǒng)計軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。3D T1WI 數(shù)據(jù)采用SPM 12 軟件分析，以性別、年齡和受教育年限為協(xié)變量，進(jìn)行雙樣本t檢驗，F(xiàn)WE法校正；采用CAT 12軟件提取差異腦區(qū)體積值，采用ORIGIN 軟件與ABC 部分語言亞項(談話、聽理解、復(fù)述、命名)評分進(jìn)行Pearson 相關(guān)分析。顯著性水平α=0.05。

2 結(jié)果

2.1 VBM

與對照組比較，患者組左島葉、左內(nèi)側(cè)額上回、右額下回三角部、右額下回島蓋部、右角回、右內(nèi)側(cè)額上回體積增加，右蒼白球體積減少。見表2、圖1。

表2 患者組較對照組灰質(zhì)體積有差異的腦區(qū)

圖1 兩組灰質(zhì)體積有差異的腦區(qū)(XJVIEW軟件顯示)

2.2 相關(guān)性分析

右額下回三角部、左島葉與ABC 部分項目評分正相關(guān)。其中，左島葉體積與復(fù)述(r=0.665,P=0.001)和命名(r=0.638,P=0.003)評分相關(guān)；右額下回三角部與聽理解(r=0.493,P=0.031)、復(fù)述(r=0.576,P=0.009)和命名(r=0.674,P=0.001)評分相關(guān)。左島葉和右額下回三角部定位見圖2。

圖2 與ABC部分項目評分有相關(guān)性的腦區(qū)在MNI標(biāo)準(zhǔn)空間中的位置(MRICron軟件顯示,β2模板)

3 討論

大腦結(jié)構(gòu)是實現(xiàn)神經(jīng)功能的基礎(chǔ)。腦灰質(zhì)由大量神經(jīng)元胞體和樹突構(gòu)成，分布于腦皮質(zhì)和皮下，是信息分析、整合、處理、發(fā)布的中心，灰質(zhì)結(jié)構(gòu)的變化對卒中后失語癥的發(fā)生發(fā)展有重要意義。本研究顯示，與健康人相比，皮質(zhì)梗死后慢性期非流利性失語癥患者部分腦區(qū)體積增加或減少，其中左島葉和右額下回三角部的體積增加與語言功能有密切關(guān)系。

島葉是邊緣系統(tǒng)的重要組成部分，位于外側(cè)裂溝深面，被額、顳、頂、枕葉覆蓋。左島葉與Broca區(qū)、Wernicke 區(qū)、緣上回及其他語言相關(guān)腦區(qū)有聯(lián)系[7]，是語言中樞的重要部分，在語音辨別、文字處理、單詞理解、命名、語言流利性等語言任務(wù)中，左側(cè)腦島被激活[8-10]，表明左島葉對語言的產(chǎn)生和表達(dá)發(fā)揮重要作用。優(yōu)勢半球備用語言功能區(qū)和病灶附近周圍組織的激活促進(jìn)卒中后失語癥恢復(fù)[4,11-12]。本研究顯示，腦卒中失語癥患者左島葉灰質(zhì)體積增大，與復(fù)述、命名評分呈顯著相關(guān)，提示左島葉重塑以恢復(fù)語言功能，與以往語言功能恢復(fù)理論模型一致。

本研究還發(fā)現(xiàn)，右額下回三角部體積與聽理解、復(fù)述、命名顯著相關(guān)。右半球在卒中后失語癥康復(fù)中的作用一直存在爭議。多項功能成像研究報道左半球受損的失語癥患者，右側(cè)額下回激活增加[13-16]。右半球的激活是失語癥后的適應(yīng)性表現(xiàn)，還是左半球病變后大腦半球間去抑制導(dǎo)致的過度激活[17]？有研究認(rèn)為[18]，這種激活增加可能意味著短期內(nèi)任務(wù)需求的增加以及長期成功的功能重組，對語言功能恢復(fù)有積極的貢獻(xiàn)。相反，也有研究認(rèn)為，右半球的激活對語言能力恢復(fù)有害。比如用重復(fù)經(jīng)顱磁刺激(repetitive transcranial magnetic stimulation,rTMS)治療卒中后失語癥，大部分研究采用低頻rTMS 抑制右側(cè)額下回，取得良好效果[19-23]。但Heikkinen 等[24]在強(qiáng)制性誘導(dǎo)語言治療的基礎(chǔ)上，對右側(cè)額下回行抑制性(1 Hz)低頻率rTMS 沒有改善語言功能。Al-Janabi 等[25]認(rèn)為，如果右半球的作用是補(bǔ)償性的，那么通過對右半球施加興奮性刺激可能有效，因此用興奮性rTMS 作用于右額下回三角部，發(fā)現(xiàn)受試者語言流暢性和短語復(fù)述方面有所改善。這兩項研究表明，右腦的活動并不完全阻礙語言恢復(fù)，而且可能在很大程度上是補(bǔ)償性的。

目前，關(guān)于右半球在卒中后失語恢復(fù)中作用的研究不是整體的觀點，他們關(guān)注的區(qū)域往往是與語言功能區(qū)對應(yīng)的右側(cè)同源區(qū)域，強(qiáng)調(diào)語言同源區(qū)對卒中后語言處理和康復(fù)的貢獻(xiàn)[17,26]；而且大部分研究基于功能神經(jīng)影像，顯示任務(wù)期間大腦活動，難以避免患者因任務(wù)難易程度不同而帶來的誤差，以及患者依從性差等問題。靜息態(tài)功能磁共振理論上可以應(yīng)用于所有患者，但人們無法真正掌握在采集數(shù)據(jù)過程中的認(rèn)知加工情況[27]。與功能性神經(jīng)影像學(xué)研究相比，大腦結(jié)構(gòu)變化相對穩(wěn)定和持久，在慢性期失語癥的研究中可能更有說服力。

一些彌散張量成像研究表明，右腦白質(zhì)通路的完整性與失語癥預(yù)后相關(guān)[28-29]。一項關(guān)于慢性失語癥自然恢復(fù)的縱向研究利用VBM 方法評估右半球灰質(zhì)密度在隨時間的變化，并與語言功能進(jìn)行相關(guān)分析，結(jié)果顯示，命名準(zhǔn)確性與右半球顳前回灰質(zhì)體積增加有關(guān)[30]。另一項橫斷面研究則顯示[31]，口語理解能力與右側(cè)顳中回和腦島灰質(zhì)體積相關(guān)，口語表達(dá)能力與右側(cè)輔助運動區(qū)、皮質(zhì)和腦島的灰質(zhì)體積相關(guān)，認(rèn)為右半球可能支持以前由左半球區(qū)執(zhí)行的語言功能，并對理解卒中后語言結(jié)構(gòu)重組有重要意義。Xing 等[32]進(jìn)一步控制病變大小和人口統(tǒng)計學(xué)等因素后，發(fā)現(xiàn)腦卒中后慢性期失語癥患者右側(cè)顳頂皮質(zhì)灰質(zhì)體積增加，并與自發(fā)言語、命名和重復(fù)評分相關(guān)，作者認(rèn)為右半球語言功能鏡像區(qū)(右側(cè)顳頂皮質(zhì))可能是補(bǔ)償左半球損傷后語言網(wǎng)絡(luò)受損的良好候選區(qū)域，獨立參與慢性左半球卒中的言語表達(dá)能力；這些區(qū)域肥大是慢性期右半球結(jié)構(gòu)代償?shù)淖C據(jù)，對慢性康復(fù)階段的失語癥有積極作用。

以上研究雖然在大腦灰質(zhì)上發(fā)現(xiàn)了右半球代償?shù)囊罁?jù)，但未對失語癥患者進(jìn)行疾病分類。Brodtmann等[33]、Gauthier 等[34]對腦梗死患者研究發(fā)現(xiàn)，康復(fù)治療后右半球皮質(zhì)體積增加，認(rèn)為皮質(zhì)體積增加的腦區(qū)可能促進(jìn)了語言功能的恢復(fù)。本研究進(jìn)一步對皮質(zhì)梗死后慢性期非流利性失語癥患者的灰質(zhì)體積變化進(jìn)行觀察，發(fā)現(xiàn)右額下回三角部體積增加，與聽理解、復(fù)述、命名顯著相關(guān)，與上述研究結(jié)果一致。右半球灰質(zhì)體積增加的顯微結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)尚不清楚，但動物模型中已經(jīng)觀察到灰質(zhì)可塑性的潛在機(jī)制包括軸突萌發(fā)、樹突分支和突觸生成、神經(jīng)生成以及血管生成[35]。這一區(qū)域體積增大的驅(qū)動因素可能是右半球補(bǔ)償特定的語言或認(rèn)知過程，這種補(bǔ)償可能是經(jīng)驗的結(jié)果，如言語治療、自我治療或在家鍛煉。在左半球語言網(wǎng)絡(luò)受損后，各種經(jīng)驗可能推動右半球發(fā)生體積增大，這些變化可能支持語言功能恢復(fù)。在一定程度上，右半球灰質(zhì)體積反映與左半球腦損傷恢復(fù)相關(guān)的神經(jīng)移位。有研究認(rèn)為[36]，即使腦卒中數(shù)年后，皮質(zhì)功能的重塑也有可能，且通常發(fā)生在左半球備用語言功能區(qū)和鏡像語言功能區(qū)域。本研究發(fā)現(xiàn)，類似的變化也可能發(fā)生在右半球灰質(zhì)形態(tài)。本研究不涉及特定的康復(fù)措施，右腦灰質(zhì)結(jié)構(gòu)的代償可能是皮質(zhì)梗死后慢性期非流利性失語癥患者恢復(fù)的一般機(jī)制。

由于失語癥患者特定的變量，如病變部位、大小，病情嚴(yán)重程度，治療方法等，都可能對研究結(jié)果產(chǎn)生影響[37]，因此，右半球確切的作用仍然需要進(jìn)一步研究。

綜上所述，我們初步探討了全腦灰質(zhì)體積變化與語言功能的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)皮質(zhì)梗死后慢性期非流利性失語癥患者左島葉和右額下回三角部體積增加，與部分言語功能相關(guān)，這種優(yōu)勢半球語言區(qū)和非優(yōu)勢半球語言鏡像區(qū)灰質(zhì)形態(tài)學(xué)的改變可能是皮質(zhì)梗死后慢性期非流利性失語癥患者語言功能恢復(fù)的機(jī)制，對深入理解卒中后失語癥的結(jié)構(gòu)重組有重要意義，可能為使用非侵入性腦刺激技術(shù)治療皮質(zhì)梗死后慢性期非流利性失語癥患者的有效刺激靶點提供客觀依據(jù)，對臨床診療有一定指導(dǎo)作用。

未來還要控制失語癥患者的變量(病變大小、部位，病程，年齡等)，系統(tǒng)地研究結(jié)構(gòu)、功能和有效連接在康復(fù)過程和治療前后的變化，捕捉卒中后失語癥康復(fù)的大腦形態(tài)變化，以深入理解失語癥的神經(jīng)機(jī)制，揭示并指導(dǎo)發(fā)展更有效的治療。

利益沖突聲明：所有作者聲明不存在利益沖突。