被動(dòng)運(yùn)動(dòng)BOLD成像及卒中急性期腦功能重塑研究.pdf

1、研究目的: 1．通過比較右手食指主動(dòng)運(yùn)動(dòng)及被動(dòng)運(yùn)動(dòng)所激活腦區(qū)分布的差異，探討以被動(dòng)運(yùn)動(dòng)代替主動(dòng)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行BOLD的可行性。 2．探討右手食指主動(dòng)運(yùn)動(dòng)及被動(dòng)運(yùn)動(dòng)所激活腦區(qū)體積以及激活曲線的差異。 3．記錄腦卒中病人在腦卒中急性期進(jìn)行患側(cè)肢體被動(dòng)運(yùn)動(dòng)時(shí)大腦皮層結(jié)構(gòu)的功能反應(yīng)，探索腦卒中患者腦皮層功能重組的規(guī)律。 4．通過將急性期腦皮層激發(fā)情況與患者肢體運(yùn)動(dòng)功能康復(fù)的情況進(jìn)行比較，探討兩者的相關(guān)性。 材料

2、與方法: 1．研究對(duì)象 健康右利手受試者8人，男女各4人，年齡24～27歲，全部受試者均經(jīng)體檢證實(shí)身體健康，無神經(jīng)及精神病史，未從事過音樂、計(jì)算機(jī)等行業(yè)，手指運(yùn)動(dòng)功能正常。 腦卒中患者12名：(1)24～71歲，平均年齡為51．7歲，詢問病史并經(jīng)影像學(xué)證實(shí)為首次發(fā)生腦血管意外，發(fā)病最短一天，最長(zhǎng)16天；(2)右利手；(3)無其他精神、神經(jīng)病史；(4)未從事過音樂、計(jì)算機(jī)等行業(yè)；(5)被影像學(xué)證實(shí)腦卒中累及一側(cè)大腦

3、半球運(yùn)動(dòng)中樞或傳導(dǎo)通路，合并對(duì)側(cè)上肢運(yùn)動(dòng)功能障礙者，肌力Ⅲ級(jí)及以下(肌力判斷根據(jù)Lovett補(bǔ)充分級(jí)法確定)；(6)純運(yùn)動(dòng)功能障礙，肢體感覺無明顯異常；(7)生命體征平穩(wěn)。 2．檢查方法 成像設(shè)備為Philips公司Intera Gyroscan 1.5T超導(dǎo)型MR儀。 常規(guī)掃描：先行常規(guī)頭顱平掃進(jìn)一步明確顱內(nèi)情況，包括T<,2>WI橫斷及冠狀掃描，T<,1>WI橫斷掃描以及T<,2> flair序列橫斷掃描。

4、 BOLD—fMRI成像：首先進(jìn)行腦部解剖圖像掃描，用于提供后處理所必須的解剖資料，使用T<,1>flair及T<,1>3d快速自旋回波序列進(jìn)行掃描。BOLD成像方案設(shè)計(jì)采取組塊設(shè)計(jì)，利用組塊設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，可獲得穩(wěn)定的腦皮層激活區(qū)。BOLD采用回波平面成像快速梯度回波序列，以相同的層厚、層間距和層數(shù)與T<,1>flair保持掃描層面一致。BOLD圖像采集以靜止一運(yùn)動(dòng)的方式交替進(jìn)行，即行掃描取樣10個(gè)靜態(tài)時(shí)相圖，接著掃描取樣10個(gè)手運(yùn)

5、動(dòng)時(shí)相圖，如此反復(fù)四個(gè)周期，共80個(gè)動(dòng)態(tài)，可得到1600幅功能原始圖。 3．運(yùn)動(dòng)模式 ①主動(dòng)運(yùn)動(dòng)本研究采取食指叩擊運(yùn)動(dòng)作為主動(dòng)運(yùn)動(dòng)的方式，即食指叩擊紙板，頻率約2Hz，幅度以食指能抬高的最高高度為準(zhǔn)，手腕以上身體保持不動(dòng)。在功能成像的過程中，助手處于檢查室內(nèi)，配合操作者指示，用手輕觸受試者膝部，暗示受試者手指運(yùn)動(dòng)或休息。 ②被動(dòng)運(yùn)動(dòng)本研究被動(dòng)運(yùn)動(dòng)采取助手屈伸受試者食指的方式進(jìn)行，頻率約2Hz，頻率由助手結(jié)合MR掃

6、描儀的射頻響聲控制，所有實(shí)驗(yàn)均為同一助手進(jìn)行。操作者根據(jù)掃描儀顯示的掃描進(jìn)程對(duì)助手給以指示，助手得到指示后即用手屈伸受試者食指掌指關(guān)節(jié)。 4．后處理方法及統(tǒng)計(jì)學(xué)分析 利用Philips Viewforum工作站，分別拷貝出BOLD-fMRI序列、T<,1>flair以及T<,1>3d的原始DICOM文件，經(jīng)MRI圖象后處理軟件MRIcro轉(zhuǎn)化為AnaLyze格式，即可應(yīng)用SPM2軟件進(jìn)行分析。 功能資料經(jīng)過Sli

7、ce timing(時(shí)間校正)，Realign(頭動(dòng)校正)，Coregistration(圖像融合)以及Spatial Normalization(與標(biāo)準(zhǔn)空間配準(zhǔn))等預(yù)處理步驟后，再給SPM軟件提供實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案等資料，即可對(duì)資料進(jìn)行進(jìn)一步的統(tǒng)計(jì)分析。 fMRI資料經(jīng)過SPM處理后，可使用Result模塊對(duì)資料進(jìn)行基于體素的組內(nèi)、組間的統(tǒng)計(jì)分析(t檢驗(yàn)及F檢驗(yàn))，獲得各激活區(qū)的體積大小以及MNI坐標(biāo)，并可對(duì)所得的個(gè)體激活區(qū)、組內(nèi)平

8、均激活區(qū)作感興趣活化區(qū)(volume ofinterest，VOI)分析，同時(shí)對(duì)激活區(qū)的激活曲線作出評(píng)價(jià)。各激活區(qū)的坐標(biāo)通過Anatomy_13b軟件定位到具體解剖位置。通過SPM導(dǎo)出的激活區(qū)用MRIcro軟件與T<,1>3d資料進(jìn)行融合，得到直觀的激活區(qū)與受試者腦部的融合圖象，可以作三維立體的觀察。 5．圖像分析與觀察指標(biāo) 利用SPM的統(tǒng)計(jì)功能，可通過群組統(tǒng)計(jì)，獲得群組資料的平均圖像，方便、直觀地獲得比個(gè)體分別觀察更精

9、確的腦皮層激活匯總資料。同時(shí)，利用SPM的感興趣活化區(qū)VOI分析功能，分析激活區(qū)的激活曲線，可直觀反映活化區(qū)與刺激間的相關(guān)關(guān)系。 在本實(shí)驗(yàn)中，主要通過SPM進(jìn)行以下的統(tǒng)計(jì)分析： ①健康受試者的主、被動(dòng)運(yùn)動(dòng)任務(wù)BOLD成像的平均腦激活圖(t檢驗(yàn))，并用Anatomy 13B軟件準(zhǔn)確定位； ②健康受試者主、被動(dòng)運(yùn)動(dòng)BOLD成像資料的組間t檢驗(yàn)，分析兩者間活化區(qū)出現(xiàn)與體積的差異。 ③健康受試者主、被動(dòng)運(yùn)動(dòng)BOL

10、D成像激活區(qū)的激活曲線分析。 ④急性腦卒中患者各個(gè)個(gè)體作被動(dòng)運(yùn)動(dòng)任務(wù)BOLD成像的腦皮層激活圖，觀察不同部位卒中急性期腦功能重組情況。 結(jié)果: 1、健康受試者右手食指主動(dòng)運(yùn)動(dòng)任務(wù)BOLD成像腦皮層激活模式。 當(dāng)健康受試者右手食指進(jìn)行主動(dòng)運(yùn)動(dòng)時(shí)，雙側(cè)SM1，對(duì)側(cè)SMA可見激活。分別選取各激活區(qū)為感興趣區(qū)，可得到反映活化區(qū)與刺激間關(guān)系的激活曲線，活化區(qū)出現(xiàn)與刺激周期及時(shí)間吻合。 2、健康受試者右手食指

11、被動(dòng)運(yùn)動(dòng)任務(wù)BOLD成像腦皮層激活模式。 當(dāng)健康受試者右手食指進(jìn)行被動(dòng)運(yùn)動(dòng)時(shí)，對(duì)側(cè)SM1，對(duì)側(cè)SMA皮層可見激活。分別選取各激活區(qū)為感興趣區(qū)，得到激活曲線，活化區(qū)出現(xiàn)與刺激周期及時(shí)間吻合。 3、健康受試者主、被動(dòng)運(yùn)動(dòng)BOLD成像比較。 健康受試者主、被動(dòng)運(yùn)動(dòng)BOLD資料作組間方差檢驗(yàn)，可見兩組資料間無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。 4、急性腦卒中患者被動(dòng)運(yùn)動(dòng)任務(wù)BOLD成像的腦皮層激活。 急性腦卒中患者12人，分為

12、A組：腦運(yùn)動(dòng)皮層卒中(5人)及B組：運(yùn)動(dòng)傳導(dǎo)通路卒中(包括皮層下、放射冠、基底節(jié)等部位，7人)兩組。每個(gè)患者均在腦卒中后3～6個(gè)月復(fù)查肌力及肌張力改變情況，以Lovett補(bǔ)充分級(jí)法確定患肢運(yùn)動(dòng)功能情況，肌力上升至Ⅳ級(jí)或以上視為較明顯的好轉(zhuǎn)。 A組腦皮層卒中患者急性期以卒中區(qū)域周圍腦區(qū)以及患側(cè)頂葉代償為主，急性期腦功能重組與患者恢復(fù)程度之間無明顯相關(guān)。B組內(nèi)追蹤證實(shí)恢復(fù)不佳的患者，主要見患側(cè)主要感覺區(qū)激活，恢復(fù)情況較好的患者則在急

13、性期以健側(cè)大腦半球激發(fā)為主，其中可見健側(cè)SM1皮層激發(fā)。 結(jié)論: 1．被動(dòng)屈指運(yùn)動(dòng)與主動(dòng)扣指運(yùn)動(dòng)比較，對(duì)側(cè)大腦半球SM1的出現(xiàn)無明顯差異。 2．被動(dòng)屈指運(yùn)動(dòng)與主動(dòng)扣指運(yùn)動(dòng)各活化區(qū)的激活曲線比較，兩組資料間無明顯統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。 3．腦卒中患者卒中急性期肢體運(yùn)動(dòng)障礙明顯時(shí)，采取被動(dòng)運(yùn)動(dòng)任務(wù)BOLD成像可了解腦內(nèi)皮層的功能情況。 4．腦皮層梗塞組在卒中急性期進(jìn)行被動(dòng)運(yùn)動(dòng)BOLD成像，可見該組患者患肢運(yùn)動(dòng)功