彌散張量成像聯(lián)合運(yùn)動(dòng)誘發(fā)電位評(píng)估腦梗死偏癱患者運(yùn)動(dòng)功能預(yù)后價(jià)值的研究進(jìn)展

孟江濤，楊思宇，孫蕾，雷瑞寧，趙曉霞

我國(guó)腦血管疾病負(fù)擔(dān)日趨嚴(yán)重，2020 年中國(guó)卒中患病率為2.6%，較2019 年卒中患病率增長(zhǎng)0.6%，遠(yuǎn)高于全球卒中患病率估計(jì)值（2019 年為1.2%），并且每10 萬(wàn)人中就有343 人死亡，逐漸成為第一大死亡原因［1］，且發(fā)病年齡日益年輕化，神經(jīng)功能缺損也越來(lái)越引起人們的重視，而肢體功能障礙是其最常見(jiàn)的后遺癥［2］。

運(yùn)動(dòng)功能的恢復(fù)通常發(fā)生在腦梗死后3 個(gè)月內(nèi)，且上肢恢復(fù)較下肢相對(duì)受限。有研究表明上肢運(yùn)動(dòng)功能恢復(fù)可能不限于腦梗死后的前3～6 個(gè)月，這一關(guān)鍵的恢復(fù)時(shí)間窗可被延長(zhǎng)至腦梗死后18 個(gè)月［3］。精準(zhǔn)預(yù)測(cè)腦梗死患者預(yù)后，有效時(shí)間窗內(nèi)進(jìn)行康復(fù)治療恢復(fù)患肢功能尤為重要，目前對(duì)于神經(jīng)功能缺損及康復(fù)評(píng)估仍然是不全面的，缺乏特異性手段［4］，故探索影像學(xué)及神經(jīng)電生理工具用于運(yùn)動(dòng)功能預(yù)后的評(píng)估有一定臨床價(jià)值。

皮質(zhì)脊髓束（CST）是運(yùn)動(dòng)傳導(dǎo)的主要通路，其纖維的完整性會(huì)影響運(yùn)動(dòng)結(jié)局，沃勒變性是卒中后CST受損的表現(xiàn)，包括軸突和髓鞘的順行性病變。發(fā)病早期主要表現(xiàn)為遠(yuǎn)端軸突腫脹、破裂、塌陷和髓鞘松弛，隨后可見(jiàn)髓鞘腫脹、增厚、彎曲和分解［5］。CST 的沃勒變性和功能障礙密切相關(guān)，在卒中后早期常規(guī)的影像學(xué)方法并不會(huì)顯示這種細(xì)微的表現(xiàn)，而磁共振彌散張量成像（DTI）及經(jīng)顱磁刺激運(yùn)動(dòng)誘發(fā)電位（TMS-MEP）是早期檢測(cè)卒中后CST 沃勒變性的敏感工具，發(fā)覺(jué)腦梗死后神經(jīng)及組織更為細(xì)微的變化，得到客觀(guān)反映運(yùn)動(dòng)神經(jīng)通路損傷的評(píng)估指標(biāo)。

本文文獻(xiàn)檢索策略：系統(tǒng)檢索中國(guó)知網(wǎng)、萬(wàn)方數(shù)據(jù)知識(shí)服務(wù)平臺(tái)、PubMed、Web of Science 等數(shù)據(jù)庫(kù)，檢索策略采用主題詞與自由詞相結(jié)合的方式。中文檢索詞包括：腦梗死、腦卒中、彌散張量成像、經(jīng)顱磁刺激、運(yùn)動(dòng)誘發(fā)電位、運(yùn)動(dòng)功能、預(yù)后等檢索詞及其組合。英文檢索詞包括：cerebral infarction，stroke，diffusion tensor imaging，transcranial magnetic stimulation，motor evoked potentials，motor function，prognosis 等檢索詞及其組合。納入標(biāo)準(zhǔn)：符合DTI、經(jīng)顱磁刺激（TMS）在腦梗死預(yù)后評(píng)估中的臨床及綜述文獻(xiàn)。排除標(biāo)準(zhǔn)：非全文文獻(xiàn)、重復(fù)發(fā)表文獻(xiàn)。

1 DTI 概述

1.1 DTI 基本原理和方法 DTI 是在彌散加權(quán)成像（DWI）的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，是一種新型的核磁成像及后處理技術(shù)，能夠無(wú)創(chuàng)檢測(cè)白質(zhì)纖維結(jié)構(gòu)的醫(yī)學(xué)成像工具。DWI 與DTI 的成像均是基于水分子在不同結(jié)構(gòu)的擴(kuò)散方向及速度差異。從三維角度立體、直觀(guān)地顯示活體腦白質(zhì)纖維束的走行變化，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)人的神經(jīng)纖維精細(xì)成像。DTI 顯示了傳統(tǒng)核磁不能反映的白質(zhì)內(nèi)纖維束細(xì)微結(jié)構(gòu)早期受損情況，以及缺血區(qū)纖維受損狀態(tài)、白質(zhì)纖維束因損傷而導(dǎo)致的推壓、移位和破壞［6-7］。通過(guò)DTI 對(duì)白質(zhì)纖維束的追蹤觀(guān)察，不僅可以揭示神經(jīng)組織的形態(tài)與結(jié)構(gòu)，也增加了白質(zhì)纖維束相關(guān)的顱內(nèi)病變的診斷潛力。

1.2 常用參數(shù)及意義 將獲得的數(shù)據(jù)經(jīng)計(jì)算機(jī)處理后轉(zhuǎn)換成以下參數(shù)成像：包括各向異性分?jǐn)?shù)（FA）、相對(duì)各向異性（RA）、平均彌散系數(shù)（ADC）、容積比（VR）。

FA、ADC 是常用的DTI 標(biāo)量。通過(guò)測(cè)量DTI 標(biāo)量，可以從定量角度評(píng)估缺血性腦梗死患者不同階段白質(zhì)纖維束的微結(jié)構(gòu)變化，實(shí)現(xiàn)白質(zhì)纖維束損傷對(duì)于運(yùn)動(dòng)功能變化的轉(zhuǎn)化，從而達(dá)到反映不同程度運(yùn)動(dòng)功能缺損遠(yuǎn)期預(yù)后的結(jié)果。

FA 值代表組織各項(xiàng)異性的特征，反映神經(jīng)髓鞘的完整性、致密性和平行性，其值降低表明細(xì)胞完整性受損和不可逆轉(zhuǎn)的細(xì)胞損傷［8］，其變化在梗死核心和缺血區(qū)域之間是不同的，取決于缺血的嚴(yán)重程度和發(fā)病時(shí)間［9］。

ADC 的變化與腦梗死的時(shí)間有關(guān)，在腦梗死的超急性期、急性期A(yíng)DC 值降低，而在亞急性期開(kāi)始回升，隨后出現(xiàn)假正常化現(xiàn)象，在慢性期逐漸升高，最后超過(guò)參考范圍［10］。這種數(shù)值變化是由于在腦梗死早期出現(xiàn)細(xì)胞毒性水腫，水分子在細(xì)胞間的自由運(yùn)動(dòng)受限，造成ADC 值降低；隨后出現(xiàn)血管源性腦水腫，水分子的自由擴(kuò)散空間增加，ADC 值增大甚至超出參考范圍［11］，因此結(jié)合ADC 的數(shù)值變化，可以進(jìn)一步明確不同時(shí)間段腦梗死患者白質(zhì)纖維束缺血壞死的程度。

1.3 DTI 在腦梗死后偏癱肢體中的應(yīng)用 針對(duì)缺血性卒中患者，白質(zhì)纖維束DTI 參數(shù)的早期測(cè)量已經(jīng)證實(shí)可以獨(dú)立預(yù)測(cè)患者的功能預(yù)后，并且是在評(píng)估卒中后恢復(fù)的研究中的附加指標(biāo)［12］。一項(xiàng)對(duì)腦梗死后12 h 的CST 行DTI 評(píng)估的研究表明，CST 的完整性與腦梗死90 d 后的運(yùn)動(dòng)功能密切相關(guān)，并且在結(jié)果預(yù)測(cè)中優(yōu)于梗死體積和臨床評(píng)分［13］。一項(xiàng)對(duì)比腦梗死后24～72 h 和3 個(gè)月后癥狀缺損嚴(yán)重程度的研究發(fā)現(xiàn)，隨時(shí)間的延長(zhǎng)半球白質(zhì)的完整性顯著下降，而遠(yuǎn)端白質(zhì)纖維束較少缺失的患者運(yùn)動(dòng)功能恢復(fù)更好［14］。也有研究證實(shí)腦梗死后患側(cè)與健側(cè)CST 測(cè)定的rFA 值（患側(cè)FA 值與健側(cè)FA 值之比）對(duì)于評(píng)估腦梗死后3 個(gè)月的上肢功能恢復(fù)情況有重要指導(dǎo)意義［15］。此外，F(xiàn)A 值還與預(yù)后不良獨(dú)立相關(guān)［16］。

利用DTI 還可以評(píng)價(jià)腦梗死組織區(qū)域和鄰近區(qū)域微結(jié)構(gòu)損傷的變異性程度，有效辨別梗死核心區(qū)域和缺血半暗帶，為急性腦梗死患者溶栓治療提供新的依據(jù)［17］。此外，從腦梗死急性期、亞急性期過(guò)渡到慢性期的過(guò)程中，不同階段測(cè)定的ADC 值還可以反應(yīng)患者病程所處階段，在明確不同時(shí)間段腦梗死患者白質(zhì)纖維束缺血壞死程度的同時(shí)，還可以指導(dǎo)功能結(jié)局的演變［18］。通常在慢性期越高的ADC 值，則代表病變區(qū)域已經(jīng)逐漸發(fā)生完全液化壞死，此時(shí)恢復(fù)也更為困難［19］。

目前DTI 主要用于腦部病變的研究，可以清晰顯示除白質(zhì)纖維束外，還可以評(píng)估腦發(fā)育水平和腦認(rèn)知功能，揭示腦部疾病的病理變化，指導(dǎo)腦腫瘤術(shù)前計(jì)劃的制訂，評(píng)估手術(shù)效果及患者預(yù)后等。此外，DTI 還可以進(jìn)行外周神經(jīng)成像、脊髓成像、椎間盤(pán)成像、子宮成像、雙腎成像等，有一定的診斷價(jià)值。

2 TMS 概述

2.1 TMS 基本原理 TMS 是一種無(wú)創(chuàng)、無(wú)痛的神經(jīng)電生理學(xué)檢查，基于法拉第電磁感應(yīng)原理，脈沖磁場(chǎng)信號(hào)通過(guò)頭皮和顱骨無(wú)衰減地施加到大腦皮質(zhì)，然后在作用區(qū)域的組織中產(chǎn)生感應(yīng)電流刺激該區(qū)域的神經(jīng)元興奮，產(chǎn)生相應(yīng)的神經(jīng)電生理活動(dòng)［20］。

2.2 常用參數(shù)及意義 運(yùn)動(dòng)誘發(fā)電位（MEP）振幅和潛伏期、中樞運(yùn)動(dòng)傳導(dǎo)時(shí)間（CMCT）等神經(jīng)生理學(xué)指標(biāo)是TMS 常用指標(biāo)，其有助于深入了解卒中后皮質(zhì)脊髓興奮性狀態(tài)［21］。TMS-MEP 就是通過(guò)在大腦皮質(zhì)運(yùn)動(dòng)細(xì)胞、脊髓神經(jīng)根及周?chē)窠?jīng)給予TMS，在其支配的相應(yīng)肌肉上記錄產(chǎn)生的動(dòng)作電位，從而反映中樞運(yùn)動(dòng)傳導(dǎo)通路的功能［22］。MEP 幅度提供了從運(yùn)動(dòng)皮質(zhì)至目標(biāo)肌肉的多突觸神經(jīng)通路興奮性變化的度量［23］。MEP 潛伏期是指從開(kāi)始給予人體肌肉適宜的刺激到出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)反應(yīng)時(shí)所需要的時(shí)間，包括皮質(zhì)興奮、CST 傳導(dǎo)，脊髓前角興奮及脊髓前角傳導(dǎo)所需要的時(shí)間，MEP潛伏期延長(zhǎng)，說(shuō)明錐體束存在損傷。CMCT 是指TMS 作用于大腦運(yùn)動(dòng)皮質(zhì)區(qū)域產(chǎn)生的誘發(fā)電位延遲CST 到達(dá)脊髓神經(jīng)根所需要的時(shí)間［24］。CMCT 延長(zhǎng)表明CST 的傳導(dǎo)減慢，提示CST 的損傷，如軸突受損或脫髓鞘改變。

2.3 TMS 在腦梗死后偏癱肢體中的應(yīng)用 TMS 能夠定量表示CST 在刺激過(guò)程中的興奮性，通過(guò)評(píng)估運(yùn)動(dòng)誘發(fā)電位確定CST 神經(jīng)生理學(xué)的完整性［25］。在中樞神經(jīng)系統(tǒng)腦或脊髓損傷病變中，MEP 的表現(xiàn)是由脊髓破壞的程度決定的，白質(zhì)纖維脫髓鞘改變?cè)街兀敖沁\(yùn)動(dòng)細(xì)胞受損數(shù)目越多，則MEP 的潛伏期和波幅越容易受影響［26-27］。此外卒中后早期TMS-MEP 的存在與否，可以為皮質(zhì)運(yùn)動(dòng)傳導(dǎo)系統(tǒng)功能的完整性提供有效的信息［28］。就嚴(yán)重受損的腦梗死患者功能預(yù)后而言，MEP狀態(tài)對(duì)于區(qū)分運(yùn)動(dòng)恢復(fù)良好和運(yùn)動(dòng)恢復(fù)不良的患者有重要意義。一項(xiàng)以大腦中動(dòng)脈供血區(qū)梗死引起的運(yùn)動(dòng)功能障礙為主的研究中發(fā)現(xiàn)，上肢較下肢運(yùn)動(dòng)缺損更為嚴(yán)重，恢復(fù)更為困難，然而對(duì)于上肢存在TMS 運(yùn)動(dòng)誘發(fā)反應(yīng)的患者，通過(guò)早期識(shí)別，并且經(jīng)過(guò)3 年強(qiáng)化康復(fù)計(jì)劃，仍然可以為腦梗死后患者帶來(lái)有意義的收益［29］。下肢亦是如此，通過(guò)早期行TMS，確定CST 的保存情況有助于預(yù)測(cè)受影響下肢的最終運(yùn)動(dòng)恢復(fù)和步態(tài)功能［30］。通過(guò)動(dòng)作電位高低長(zhǎng)短異常，評(píng)估中樞運(yùn)動(dòng)傳導(dǎo)通路受損程度，可以反映患者運(yùn)動(dòng)功能預(yù)后恢復(fù)。

CST 構(gòu)成了主要的運(yùn)動(dòng)輸出通路，其完整性與運(yùn)動(dòng)功能狀態(tài)相關(guān)，其受損的程度會(huì)制約運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)和恢復(fù)，TMS 通過(guò)檢測(cè)神經(jīng)通路的完整性，進(jìn)而預(yù)測(cè)患者預(yù)后，因此其完整性是卒中患者運(yùn)動(dòng)功能潛能的預(yù)測(cè)因子［31］。同樣地，通過(guò)檢測(cè)CST 結(jié)構(gòu)的完整性，判斷腦梗死后因運(yùn)動(dòng)功能長(zhǎng)期缺失導(dǎo)致患者恢復(fù)期出現(xiàn)功能的失用現(xiàn)象，其診斷也變得相對(duì)簡(jiǎn)單，CST 是人腦中與運(yùn)動(dòng)功能聯(lián)系最為密切相關(guān)的神經(jīng)纖維束，腦梗死后失用的患者仍保留CST，可通過(guò)TMS 刺激神經(jīng)元，測(cè)量MEP 幅度來(lái)估計(jì)CST 纖維的數(shù)量，從而判斷是否存在運(yùn)動(dòng)功能缺損［32］。精準(zhǔn)地判定患者運(yùn)動(dòng)功能狀態(tài)有助于康復(fù)計(jì)劃的個(gè)體化，有助于識(shí)別具有顯著康復(fù)潛力的腦梗死患者，使這些患者從強(qiáng)化康復(fù)中獲益。

3 DTI 及TMS 聯(lián)合在腦梗死偏癱肢體中的應(yīng)用

DTI 可以識(shí)別白質(zhì)纖維束的區(qū)域，實(shí)現(xiàn)解剖學(xué)的映射，通過(guò)精準(zhǔn)地跟蹤、觀(guān)察白質(zhì)纖維束的完整性而進(jìn)行神經(jīng)組織病變相關(guān)的腦功能疾病研究［33］。在腦梗死患者中進(jìn)行白質(zhì)彌散張量成像參數(shù)的早期測(cè)量，觀(guān)察患者FA 值、ADC 值在腦梗死后不同階段的演變規(guī)律，建立和患者運(yùn)動(dòng)功能缺損恢復(fù)的聯(lián)系性，可以起到獨(dú)立預(yù)測(cè)患側(cè)功能預(yù)后的作用。DTI 反映白質(zhì)纖維束牽拉、移位、缺損程度，對(duì)于內(nèi)部纖維結(jié)構(gòu)細(xì)微病變的評(píng)估較為局限，而TMS可以從電生理學(xué)角度評(píng)估其通路的完整性，精準(zhǔn)地反映運(yùn)動(dòng)傳導(dǎo)通路功能，做到從微觀(guān)結(jié)構(gòu)上反映CST 內(nèi)部的病理生理改變。目前TMS 多被用來(lái)研究皮質(zhì)下腦梗死后運(yùn)動(dòng)康復(fù)相關(guān)的腦解剖結(jié)構(gòu)與電生理功能之間的相關(guān)性，相對(duì)于臨床功能指標(biāo)，其是一種能更客觀(guān)、全面反映神經(jīng)纖維的受損程度，更準(zhǔn)確評(píng)估運(yùn)動(dòng)功能的半球支配情況的技術(shù)［34］。通過(guò)對(duì)皮質(zhì)刺激下MEP波的波幅、潛伏期及CMCT 的研究，能反映白質(zhì)纖維束內(nèi)部的通路功能，探索腦梗死后與患者運(yùn)動(dòng)功能恢復(fù)相關(guān)的電信號(hào)傳導(dǎo)的興奮性及神經(jīng)的可塑性。

KUMAR 等［35］通過(guò)對(duì)腦梗死后7 d 內(nèi)有明顯的上肢運(yùn)動(dòng)缺陷的患者進(jìn)行TMS 運(yùn)動(dòng)誘發(fā)電位和DTI 檢查，評(píng)估CST 的完整性預(yù)測(cè)上肢運(yùn)動(dòng)功能恢復(fù)的準(zhǔn)確性，研究認(rèn)為DTI 參數(shù)的FA 值可以提示CST 的完整性，F(xiàn)A 值降低表示神經(jīng)束完整性中斷，并與運(yùn)動(dòng)缺陷相關(guān)；TMS 中顯示MEP 反應(yīng)且CST 完整性保留較好的患者，比沒(méi)有這些特征的患者有更好的上肢運(yùn)動(dòng)恢復(fù)機(jī)會(huì)，證實(shí)了這兩種檢測(cè)方法在預(yù)后評(píng)估中的重要性。OKAMOTO 等［36］研究也探討了DTI 及TMS 的神經(jīng)電生理學(xué)參數(shù)在卒中患者康復(fù)中的重要性。此外，MEP 應(yīng)答反應(yīng)差的患者，其神經(jīng)功能預(yù)后結(jié)局演變結(jié)果并不一定就無(wú)法逆轉(zhuǎn)，有研究發(fā)現(xiàn)重度-中度腦梗死運(yùn)動(dòng)障礙且TMS 無(wú)MEP 應(yīng)答的個(gè)體，通過(guò)神經(jīng)調(diào)節(jié)及運(yùn)動(dòng)康復(fù)訓(xùn)練的相結(jié)合，部分患者仍然可以實(shí)現(xiàn)具有臨床意義的改善，盡管MEP 應(yīng)答組比無(wú)應(yīng)答組有更好的康復(fù)效果［37］。這種原因可能是由于CST 損傷，皮質(zhì)脊髓之間突觸活動(dòng)的興奮性下降，TMS 脈沖激活皮質(zhì)脊髓投射的部分纖維，在脊髓運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元中產(chǎn)生的興奮性突觸后電位遠(yuǎn)離它們的閾值，將不產(chǎn)生電位活動(dòng)，因此將不記錄MEP。因此對(duì)于這類(lèi)的TMS 結(jié)果，預(yù)后判斷的特異度就需要其他手段來(lái)提高，而DTI 剛好可以滿(mǎn)足這種需要。國(guó)內(nèi)有較少研究也與上述結(jié)果相似，楊雅馨等［38］采用DTI 及TMS 兩種手段，對(duì)腦梗死后肢體功能障礙客觀(guān)指標(biāo)的相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，MEP 波形缺失及DTI 標(biāo)量可以用于重度肢體功能障礙的評(píng)估指標(biāo)，但由于早期CST通路的中斷，會(huì)限制MEP 喚起，導(dǎo)致MEP 波形缺失作為重度功能障礙指標(biāo)的靈敏度高，而特異度較低，但聯(lián)合DTI 標(biāo)量協(xié)同檢測(cè)后，其檢驗(yàn)效能明顯提高。但是，盡管CST 完整性保留，患者也可以存在肢體功能障礙的可能，一個(gè)有意思的發(fā)現(xiàn)是，TANG 等［39］發(fā)現(xiàn)在肢體輕癱的中央前回梗死性病變未累及CST 通路的原始區(qū)域時(shí)，雖然CST 保留完好，但TMS 卻表現(xiàn)出神經(jīng)電生理學(xué)指標(biāo)的變化。LI 等［40］研究也表現(xiàn)類(lèi)似的結(jié)果，經(jīng)治療后病灶側(cè)DTI 測(cè)定較前未見(jiàn)明顯改善，但MEP振幅、潛伏期明顯改善。這可能是因?yàn)镃ST 結(jié)構(gòu)的完整性并不等同于CST 傳導(dǎo)功能的完整性，因此盡管CST的完整性是良好運(yùn)動(dòng)恢復(fù)的必要前提，但是也不能忽略神經(jīng)電生理改變?cè)谄べ|(zhì)病變患者中的重要性。

4 小結(jié)與展望

腦梗死患者白質(zhì)纖維束損傷是患者神經(jīng)功能受累的關(guān)鍵因素，也是影響患者功能恢復(fù)的主要原因，DTI 及TMS-MEP 可以發(fā)現(xiàn)更為細(xì)微的神經(jīng)及組織變化，是無(wú)創(chuàng)探索復(fù)雜腦組織結(jié)構(gòu)的有力工具，通過(guò)DTI 和TMS的聯(lián)合，利用不同的分析方法有效探索白質(zhì)纖維束的損傷模式，將有助于為患者制訂相應(yīng)的神經(jīng)功能康復(fù)方案，最大限度地改善遠(yuǎn)期預(yù)后。此外，DTI 及TMS 當(dāng)前研究的主要熱點(diǎn)依舊是探查中樞神經(jīng)系統(tǒng)的纖維通路，通過(guò)對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)的定量分析，使得可視化的腦損傷以及與臨床治療相關(guān)的各種神經(jīng)束潛藏病變成為可能。

作者貢獻(xiàn)：孟江濤負(fù)責(zé)文獻(xiàn)資料的收集、整理、文章整體構(gòu)思、論文撰寫(xiě)；楊思宇、孫蕾、雷瑞寧負(fù)責(zé)文獻(xiàn)資料整理；趙曉霞提出研究思路、負(fù)責(zé)論文修訂、文章質(zhì)量控制，對(duì)文章負(fù)責(zé)。

本文無(wú)利益沖突。