功能性磁共振成像對(duì)卒中后偏癱病人上肢運(yùn)動(dòng)功能的康復(fù)機(jī)制研究

偏癱是中風(fēng)病人最為常見(jiàn)的后遺癥，80%的中風(fēng)病人有不同程度的肢體活動(dòng)障礙[1-2]。而作為一種非侵入性治療方案，重復(fù)經(jīng)顱磁刺激(repetitive transcranial magnetic stimulation，rTMS)能夠刺激大腦特定區(qū)域皮質(zhì)達(dá)到功能的恢復(fù)。低頻重復(fù)經(jīng)顱磁刺激(1 Hz)抑制局部神經(jīng)活動(dòng)，而高頻重復(fù)經(jīng)顱磁刺激(10 Hz)卻能夠激活局部神經(jīng)活動(dòng)[3-7]。隨機(jī)受控試驗(yàn)表明皮損半球低頻重復(fù)經(jīng)顱磁刺激能顯著改善腦卒中后偏癱病人上肢的運(yùn)動(dòng)功能[8-11]。本課題組開(kāi)發(fā)了一種低頻重復(fù)經(jīng)顱磁刺激與強(qiáng)化職業(yè)治療(intensive occupational therapy，OT)的組合療法治療腦卒中后上肢輕偏癱，研究結(jié)果顯示該組合療法可以改善受影響上肢的運(yùn)動(dòng)功能，重復(fù)經(jīng)顱磁刺激也對(duì)腦卒中的痙攣癥狀有部分緩解作用[13-14]，它降低了運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元的興奮性。另一項(xiàng)治療卒中偏癱病人的研究中，使用F-波參數(shù)來(lái)闡明皮損半球低頻重復(fù)經(jīng)顱磁刺激對(duì)上肢運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元興奮性的非損傷影響[15]，然而，這項(xiàng)研究并沒(méi)有采用任何形式的神經(jīng)成像技術(shù)。因此，對(duì)腦卒中偏癱病人使用功能性核磁共振成像(functional magnetic resonance imaging，fMRI)技術(shù)，以研究病人皮質(zhì)恢復(fù)的具體機(jī)制具有一定研究?jī)r(jià)值。

1 資料與方法

1.1 臨床資料 入選2012年2月—2016年9月的129例腦卒中偏癱病人為研究對(duì)象，平均年齡59.1歲，發(fā)病時(shí)長(zhǎng)1.4～19.5年，平均發(fā)病時(shí)長(zhǎng)5.7年。觀察期間，病人接受12次，每次40 min的重復(fù)經(jīng)顱磁刺激治療，120 min的自我訓(xùn)練。納入標(biāo)準(zhǔn)：患病時(shí)間長(zhǎng)于12個(gè)月；僅有一次卒中后偏癱史(沒(méi)有雙側(cè)腦血管損傷)；運(yùn)動(dòng)受影響上肢無(wú)過(guò)度痙攣(修正Ashworth痙攣狀態(tài)量表評(píng)分≤3分)；無(wú)認(rèn)知缺陷(精神狀態(tài)考試分?jǐn)?shù)≥26分)；身體或精神疾?。粺o(wú)顱內(nèi)金屬(包括非磁性金屬、鈦和不銹鋼)心臟起搏器；無(wú)異常腦電波。排除標(biāo)準(zhǔn)：重復(fù)經(jīng)顱磁刺激治療中無(wú)法完成運(yùn)動(dòng)測(cè)試任務(wù)的病人，包括所有手指彎曲和伸展中超過(guò)50%的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)。所有病人均簽訂知情同意書(shū)，本研究同時(shí)經(jīng)醫(yī)院道德倫理委員會(huì)審核通過(guò)。入選病人根據(jù)干預(yù)前功能性磁共振成像分為雙側(cè)激活組與單側(cè)激活組， 兩組臨床資料差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)，具有臨床可比性。詳見(jiàn)表1。

表1 兩組基線(xiàn)臨床特征比較

注：兩組各項(xiàng)比較，P>0.05

1.2 診斷標(biāo)準(zhǔn) 選擇兩個(gè)運(yùn)動(dòng)皮層區(qū)域(Brodmann 分區(qū)4區(qū)和6區(qū))。Brodmann分區(qū)6區(qū)對(duì)損傷后運(yùn)動(dòng)功能的恢復(fù)很重要[16-17]。所有病人均接受核磁共振成像及干預(yù)治療，治療中要求病人左右手交替重復(fù)彎曲和伸展動(dòng)作，并且一個(gè)手臂的動(dòng)作持續(xù)30 s，或者6 min內(nèi)重復(fù)3次上述動(dòng)作。當(dāng)病人無(wú)法按照這個(gè)速度執(zhí)行運(yùn)動(dòng)任務(wù)時(shí)，要求病人盡可能地進(jìn)行移動(dòng)。研究中，重復(fù)經(jīng)顱磁刺激前后對(duì)病人4區(qū)與6區(qū)中激活像素的數(shù)量進(jìn)行計(jì)數(shù)。雙側(cè)激活病人干預(yù)前后計(jì)算激活區(qū)域的偏向指數(shù)(LI)為-1～+1。偏向指數(shù)-1～+1代表了損傷和非損傷半球。LI=(損傷半球的激活區(qū)域-非損傷半球的激活區(qū)域)÷(損傷半球的激活區(qū)域+非損傷半球的激活區(qū)域)。

1.3 方法 基于Fug-Meyen運(yùn)動(dòng)功能評(píng)分法(FMA)和Wolf運(yùn)動(dòng)功能測(cè)試(WMFT)評(píng)估病人上肢運(yùn)動(dòng)功能。上肢運(yùn)動(dòng)功能FMA評(píng)估含有33個(gè)定量指標(biāo)。每一項(xiàng)的評(píng)分都是3分標(biāo)度(0～2)，最大運(yùn)動(dòng)評(píng)分分?jǐn)?shù)為66分。WMFT測(cè)試中應(yīng)用15個(gè)定時(shí)任務(wù)，并且測(cè)量執(zhí)行任務(wù)的時(shí)間為總時(shí)間。當(dāng)任務(wù)沒(méi)有在120 s內(nèi)完成時(shí)，總時(shí)間記錄為120 s。

2 結(jié) 果

2.1 上肢運(yùn)動(dòng)功能的評(píng)價(jià) 干預(yù)后兩組FMA評(píng)分均較治療前升高，兩組WMFT評(píng)分較治療前降低，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，聯(lián)合治療可顯著提高兩組病人的FMA運(yùn)動(dòng)功能評(píng)分及WMFT執(zhí)行性能評(píng)價(jià)，這也反映了病人受影響上肢的運(yùn)動(dòng)功能的改善情況。詳見(jiàn)表2、圖1、圖2。

表2 兩組上臂運(yùn)動(dòng)功能評(píng)分比較(±s) 分

與本組干預(yù)前比較，*P0.05

與本組干預(yù)前比較，*P0.05

2.2 核磁共振成像 雙側(cè)激活組治療后4區(qū)與6區(qū)的LI值從0.33升到0.47 (P<0.05)，暗示激活狀態(tài)向皮損大腦半球的轉(zhuǎn)移，預(yù)示皮損半球的激活(P<0.05)。詳見(jiàn)圖3、圖 4；單側(cè)激活組治療后激活像素從240升到401(P<0.05)。詳見(jiàn)圖5、圖6。Brodmamn4區(qū)和6分區(qū)的干預(yù)后活化像素?cái)?shù)量顯著升高，表明LI值隨病人運(yùn)動(dòng)功能受損的嚴(yán)重程度而降低。LI值改變和運(yùn)動(dòng)評(píng)分的改變之間并沒(méi)有相關(guān)性。

圖3 雙側(cè)激活組干預(yù)前后正常半球激活程度影像資料

與本組干預(yù)前比較，*P0.05

圖5 單側(cè)激活組干預(yù)前后皮損半球激活程度影像資料

與本組干預(yù)前比較，*P0.05

3 討 論

低頻重復(fù)經(jīng)顱磁刺激及強(qiáng)化職業(yè)聯(lián)合療法治療卒中輕度偏癱病人具有可行性及有效性[11-12，18]，這是由于降低了半球間抑制達(dá)到對(duì)皮損半球的活化，進(jìn)而改善病人的上肢運(yùn)動(dòng)功能[19-20]。已有隨機(jī)臨床試驗(yàn)報(bào)告稱(chēng)如約束誘導(dǎo)運(yùn)動(dòng)治療 (constraint-induced movement therapy，CIMT) 作為強(qiáng)化職業(yè)治療可以改善卒中偏癱病人上肢運(yùn)動(dòng)機(jī)能[18-21]。基于功能磁共振成像和TMS映射技術(shù)，已有研究小組報(bào)道了強(qiáng)化康復(fù)計(jì)劃能夠恢復(fù)皮損半球的功能[22-23]。本研究使用功能核磁共振成像技術(shù)探究康復(fù)機(jī)制，功能性核磁共振成像技術(shù)也佐證了聯(lián)合治療方案對(duì)皮損半球的功能恢復(fù)的促進(jìn)作用，之前的研究報(bào)道對(duì)上肢輕度偏癱的卒中病人經(jīng)過(guò)治療，結(jié)果顯示皮損半球激活能夠促進(jìn)運(yùn)動(dòng)功能改善，但對(duì)病情更嚴(yán)重的癱瘓病人的治療結(jié)果并不樂(lè)觀[8]。基于此，本研究只招收了上肢輕度偏癱病人作為研究對(duì)象。Calautti等[16]使用功能核磁共振成像技術(shù)評(píng)估治療后偏癱病人運(yùn)動(dòng)恢復(fù)狀況及初級(jí)和次級(jí)運(yùn)動(dòng)皮質(zhì)的重組。宋爭(zhēng)等[17]報(bào)告了卒中偏癱病人Brodmann分區(qū)6區(qū)持續(xù)雙側(cè)激活導(dǎo)致初級(jí)運(yùn)動(dòng)的損傷(M1)。本研究使用功能磁共振成像對(duì)Brodmann分區(qū)4和6進(jìn)行分析[24-25]，研究中干預(yù)前非損傷半球激活對(duì)康復(fù)存在的有利因素和/或不利影響進(jìn)行了區(qū)別分析，正是基于此，考慮治療前就將研究對(duì)象分為雙側(cè)激活組與單側(cè)激活組。

非損傷半球的神經(jīng)活動(dòng)對(duì)運(yùn)動(dòng)功能恢復(fù)是否有益？這個(gè)問(wèn)題主要與卒中偏癱病人非損傷半球的過(guò)度活動(dòng)有關(guān)，這種情況下初級(jí)運(yùn)動(dòng)皮層興奮性增強(qiáng)[26-27]。Calautti等[28]報(bào)道了逆反性M1和運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)不佳相關(guān)，LI值和運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)不佳相關(guān)。這些結(jié)果可以解釋為激活非損傷性半球?qū)κ苡绊懮现\(yùn)動(dòng)功能的恢復(fù)不利。本研究結(jié)果顯示，雙側(cè)激活組病人治療后LI值升高，之前有研究證明了CIMT可以調(diào)節(jié)LI值。Dong等[29]研究了CIMT治療兩周后對(duì)皮損恢復(fù)的影響和訓(xùn)練后非損傷性皮質(zhì)的激活。卒中后偏癱病人發(fā)病時(shí)間和大腦康復(fù)程度之間的關(guān)聯(lián)有待進(jìn)一步研究。

本研究存在的局限性。首先，研究?jī)H包括129例，病人且缺乏對(duì)照組；第二，沒(méi)有解決低頻重復(fù)經(jīng)顱磁刺激和強(qiáng)化職業(yè)訓(xùn)練的長(zhǎng)期影響，最后，LI值變化和上肢運(yùn)動(dòng)功能改善程度的相關(guān)性需要大樣本的研究。

低頻重復(fù)經(jīng)顱磁刺激與強(qiáng)化職業(yè)治療能夠改善腦卒中輕度偏癱病人上肢運(yùn)動(dòng)功能的恢復(fù)。功能磁共振成像顯示聯(lián)合治療對(duì)損傷半球功能的恢復(fù)有利。聯(lián)合治療對(duì)腦卒中偏癱病人似乎通過(guò)促進(jìn)皮損半球的神經(jīng)活動(dòng)進(jìn)而改善受影響上肢的運(yùn)動(dòng)功能。