康復(fù)訓(xùn)練對(duì)腦梗死患者運(yùn)動(dòng)功能恢復(fù)與腦功能重組影響的縱向fMRI研究.pdf

1、[研究背景] 腦卒中(stroke)，又稱中風(fēng)、腦血管意外(cerebral vascular accident，CVA)，是指急性起病、迅速出現(xiàn)局限性或彌漫性腦功能缺失征象的腦血管性臨床事件。88％腦卒中又為缺血性腦卒中—腦梗死，腦梗死是目前腦卒中研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)之一。 對(duì)于腦卒中患者，BOLD—fMRI能準(zhǔn)確判斷腦功能區(qū)是否消失、移位，病變周圍是否存在腦功能區(qū)，對(duì)康復(fù)治療和預(yù)后判定有指導(dǎo)意義。故本實(shí)驗(yàn)采用BOLD—fM

2、RI方法研究腦卒中患者運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練前后大腦運(yùn)動(dòng)皮質(zhì)激活的變化情況。 [研究目標(biāo)] 1.探討運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練對(duì)腦梗死患者功能恢復(fù)的影響及其相應(yīng)的腦皮質(zhì)功能重組規(guī)律。 2.探討腦卒中后運(yùn)動(dòng)功能恢復(fù)過(guò)程中不同時(shí)間段腦代償變化規(guī)律，希望有助于將來(lái)進(jìn)一步優(yōu)化康復(fù)治療方案，促進(jìn)患者的腦功能重組。 [研究?jī)?nèi)容] 1.觀察腦梗死患者腕關(guān)節(jié)被動(dòng)運(yùn)動(dòng)時(shí)與運(yùn)動(dòng)相關(guān)大腦皮質(zhì)激活的規(guī)律，如部位、大小、強(qiáng)度、形式和分布，建立本研究統(tǒng)一的

3、fMRI成像方法。 2.應(yīng)用fMRI成像縱向觀察單側(cè)基底節(jié)、放射冠區(qū)腦梗死患者運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練前、后大腦皮質(zhì)激活變化的情況。 3.評(píng)估康復(fù)訓(xùn)練前、后運(yùn)動(dòng)功能變化情況。 [研究對(duì)象] 入選標(biāo)準(zhǔn)： 1.符合全國(guó)第四屆腦血管病學(xué)術(shù)會(huì)議修訂的《各類腦血管病的診斷要點(diǎn)1996年》診斷標(biāo)準(zhǔn)的腦梗死患者，均經(jīng)頭顱CT或MRI掃描證實(shí)，責(zé)任病灶為單側(cè)基底節(jié)和/或放射冠區(qū)； 2.初發(fā)腦梗死病程2周～3個(gè)月內(nèi)；

4、 3.患側(cè)手肌力至少降低到4級(jí)以下超過(guò)48小時(shí)(徒手肌力測(cè)試，MMT)； 4.入組時(shí)上肢運(yùn)動(dòng)功能有所恢復(fù)，上肢近端肌力≥1-2級(jí)； 5.修正的Ashworth痙攣評(píng)定量表≤1+級(jí)； 6.單純運(yùn)動(dòng)功能障礙； 7.右利手(按中國(guó)人的利手分類)； 8.無(wú)行fMRI檢查的禁忌癥； 9.未從事過(guò)專業(yè)的音樂(lè)演奏或者鍵盤操作。 排除標(biāo)準(zhǔn)： 1.病程超過(guò)3個(gè)月； 2.年齡≥80歲

5、； 3.多發(fā)腦梗死病灶，皮層、腦干、小腦、丘腦等部位病灶； 4.既往有腦出血、蛛網(wǎng)膜下腔出血、腦腫瘤、腦外傷及其它神經(jīng)精神系統(tǒng)病史； 5.合并有認(rèn)知功能障礙、失語(yǔ)和患側(cè)忽略。 6.各種疾病導(dǎo)致的腕關(guān)節(jié)疼痛、活動(dòng)受限。 [研究方法] 1.入組后先采集患者的基本臨床信息，包括性別、年齡、病程、頭顱CT或MRI檢查結(jié)果，記錄病灶的性質(zhì)、腦側(cè)、部位和范圍。入組后患者分別進(jìn)行殘損和殘疾水平的各項(xiàng)康復(fù)

6、評(píng)定，全部評(píng)估都由專人盲法進(jìn)行。 2.入組評(píng)估 右利手評(píng)估，右利手者入組，并進(jìn)行簡(jiǎn)易智能量表(mini—mental state examination，MMSE)評(píng)估，對(duì)認(rèn)知功能進(jìn)行簡(jiǎn)單篩選，評(píng)分≥27分者入組。同意入組患者簽知情同意書。然后進(jìn)行美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究所卒中量表(the NIH stroke scale，NIHSS)評(píng)估了解患者神經(jīng)功能缺損情況。 3.運(yùn)動(dòng)功能評(píng)估 ①運(yùn)動(dòng)評(píng)估表(motor a

7、ssessment scale，MAS) ②Brunnstrom運(yùn)動(dòng)恢復(fù)分期(recovery stage of Brunnstrom，RSB) ③Fugl—Meyer量表(Fugl—Meyer motor assessment scale，F(xiàn)MA) ④改良Barthel指數(shù)(Modified Barthel index，MBI) 4.分組及康復(fù)訓(xùn)練 入組后患者分為康復(fù)訓(xùn)練組和對(duì)照組?？祻?fù)訓(xùn)練組接

8、受本康復(fù)科病區(qū)常規(guī)系統(tǒng)的康復(fù)訓(xùn)練，對(duì)照組仍在神經(jīng)科病區(qū)或回歸家庭，未能接受任何正規(guī)系統(tǒng)的康復(fù)訓(xùn)練。 5.儀器及研究過(guò)程 成像儀器：成像設(shè)備為GE公司1.5T超導(dǎo)型磁共振掃描儀，采用標(biāo)準(zhǔn)正交頭顱線圈。 磁共振分別進(jìn)行定位結(jié)構(gòu)象和功能BOLD象的采集。 定位結(jié)構(gòu)象：包括自旋回波(Spin echo，SE) T1加權(quán)序列橫斷面(T1-weighted imaging，T1WI)，快速自旋回波(FRFSE)，T2

9、加權(quán)橫斷面和冠狀(T2-weighted imaging，T2WI)，F(xiàn)SPGR序列3D象掃描。 BOLD—fMRI成像：采取組塊設(shè)計(jì)(block design)，每一任務(wù)(刺激)組塊持續(xù)30s，各組塊之間插入30s控制任務(wù)(休息)，任務(wù)組塊和控制組塊各重復(fù)2次。采用GRE—EPI序列，共采集12層，掃描時(shí)間為2.06分。 運(yùn)動(dòng)模式：采取被動(dòng)腕關(guān)節(jié)背伸運(yùn)動(dòng)，統(tǒng)一運(yùn)動(dòng)頻率為1次/秒(1Hz)。每個(gè)入組者分別進(jìn)行相隔4周的

10、2次圖像采集。 6.圖像后處理 利用GE Viewforum工作站，分別拷貝BOLD—fMRI序列、T1 flair以及T13d的原始DICOM文件，經(jīng)MRI圖像后處理軟件MRIcro轉(zhuǎn)化為Analyze格式，即可用SPM2軟件進(jìn)行分析。 7.fMRI圖像統(tǒng)計(jì)分析 非量化指標(biāo)：觀察雙側(cè)感覺(jué)運(yùn)動(dòng)區(qū)(primary sensorimotor cortex，SMC)其中包括第一運(yùn)動(dòng)區(qū)(primary motor

11、 cortex，M1)和第一感覺(jué)區(qū)(primary sensory cortex，S1)、運(yùn)動(dòng)前區(qū)(premotor cortex，PMC)、補(bǔ)充運(yùn)動(dòng)區(qū)(supplementary motor area SMA)、頂下小葉(inferior parietal lobules，IPL)、前額葉皮質(zhì)(prefrontal cortex，PFC)、扣帶回運(yùn)動(dòng)區(qū)(cingulated motor area，CMA)和小腦(cerebellum，

12、CRB)激活的位置、形態(tài)、范圍分布和出現(xiàn)率。 量化指標(biāo)： ①測(cè)量患手運(yùn)動(dòng)對(duì)側(cè)M1的激活體積和激活強(qiáng)度。 ②偏側(cè)化指數(shù)計(jì)算，公式如下：LI=(C—I)/(C+I)C代表對(duì)側(cè)M1激活體積，I代表同側(cè)M1激活體積。 8.數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析 采用EXCEL軟件輸入數(shù)據(jù)，應(yīng)用統(tǒng)計(jì)軟件SPSS13.0對(duì)資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析治療組與對(duì)照組各項(xiàng)功能評(píng)分： Brunnstrom6階段評(píng)價(jià)法、FMA、MAS、改良Ba

13、rthel指數(shù)，分別進(jìn)行兩組間、組內(nèi)1個(gè)月前后縱向統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)。正態(tài)分布數(shù)據(jù)：配對(duì)T檢驗(yàn)和兩組間T檢驗(yàn)。非正態(tài)性數(shù)據(jù)：非參數(shù)檢驗(yàn)(秩和檢驗(yàn))。康復(fù)治療前、后FMA和MAS評(píng)分改善程度分別與M1的LI的改變作相關(guān)性分析。 [研究結(jié)果] 1.康復(fù)訓(xùn)練組患者運(yùn)動(dòng)功能改善程度明顯高于對(duì)照組，康復(fù)訓(xùn)練前、后的FMA、RSB、MAS和MBI多項(xiàng)功能評(píng)分的配對(duì)T檢驗(yàn)差異都有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，而對(duì)照組評(píng)分的差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

14、 2.康復(fù)訓(xùn)練前第1次fMRI檢查時(shí)，兩組患者都出現(xiàn)雙側(cè)大腦皮層廣泛的激活、主要運(yùn)動(dòng)皮層激活的缺失(M13/9)、雙側(cè)非主要運(yùn)動(dòng)區(qū)(PMC、SMA、CMA、IPL、SPL、CRB)明顯激活。 3.1個(gè)月規(guī)范的康復(fù)訓(xùn)練后，隨著運(yùn)動(dòng)功能的恢復(fù)，患手被動(dòng)運(yùn)動(dòng)時(shí)激活區(qū)域出現(xiàn)正?；厔?shì)，出現(xiàn)更多的患手對(duì)側(cè)M1(7/9)區(qū)的激活，與健手的激活模式更接近，并且呈現(xiàn)對(duì)側(cè)激活為主的趨勢(shì)。 4.對(duì)照組患者前、后兩次fMRI檢查出現(xiàn)的皮層激

15、活情況改變不大，第2次fMRI檢查時(shí)，只有第2例患者出現(xiàn)與正常模式接近的激活情況，出現(xiàn)了主要運(yùn)動(dòng)區(qū)M1區(qū)和次要運(yùn)動(dòng)區(qū)SMA區(qū)的激活。 5.LI計(jì)算結(jié)果顯示：第1次fMRI檢查康復(fù)訓(xùn)練組患者患手被動(dòng)運(yùn)動(dòng)時(shí)，M1區(qū)的LI值多為負(fù)數(shù)，兩側(cè)或同側(cè)支配為主；第2次fMRI檢查康復(fù)訓(xùn)練組患者患手被動(dòng)運(yùn)動(dòng)時(shí)，M1區(qū)的LI值全部為正數(shù)，完全對(duì)側(cè)支配或?qū)?cè)支配為主。但S1區(qū)仍呈現(xiàn)雙側(cè)激活為主，PMC區(qū)只有3/9對(duì)側(cè)激活。 6.對(duì)側(cè)M1區(qū)激

16、活體積和強(qiáng)度的前后對(duì)比顯示，P值都<0.05，證明前后激活體積和強(qiáng)度的差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，第2次fMRI檢查患手被動(dòng)運(yùn)動(dòng)時(shí)M1的激活體積更大，強(qiáng)度更高?？祻?fù)訓(xùn)練后患手運(yùn)動(dòng)時(shí)對(duì)側(cè)M1區(qū)出現(xiàn)更多更強(qiáng)的激活。 7.康復(fù)訓(xùn)練組患者前、后兩次FMA和MAS評(píng)分改善程度與M1區(qū)的LI的改變呈正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為r=0.917(P=0.083)和r=0.949(P=0.05)。隨 著康復(fù)訓(xùn)練后運(yùn)動(dòng)功能的改善大腦皮層發(fā)生了相應(yīng)的功能重組

17、。 [研究結(jié)論] 1.以被動(dòng)腕關(guān)節(jié)背伸運(yùn)動(dòng)模式，并以1Hz的頻率進(jìn)行手運(yùn)動(dòng)可以得到良好的fMRI圖像。 2.各入組患者激活模式呈現(xiàn)出較大的個(gè)體化差異，主要運(yùn)動(dòng)區(qū)激活的缺失、擴(kuò)大、后移，非主要運(yùn)動(dòng)區(qū)激活的雙側(cè)、散在分布。 3.康復(fù)訓(xùn)練可以加速M(fèi)1區(qū)的對(duì)側(cè)化趨勢(shì)，促進(jìn)腦功能重組。 4.偏癱患者的運(yùn)動(dòng)功能恢復(fù)與患手運(yùn)動(dòng)時(shí)M1區(qū)LI的變化呈正相關(guān)，即LI變化越大，患手運(yùn)動(dòng)功能恢復(fù)越好。 5.康復(fù)訓(xùn)