卒中后運動性失語腦微觀結(jié)構(gòu)擴散張量成像研究

羅巧雅，韓秉艷，席艷玲，王云玲*

隨著生活水平的日益提高，高脂血癥、糖尿病等慢性疾病的發(fā)病率不斷增加，隨之并發(fā)的腦卒中事件發(fā)生率也不斷增加［1］，而腦卒中后遺癥中的失語癥也變成一種普遍性疾病，卒中后失語(post-stroke aphasia，PSA)是指在缺血性或出血性腦卒中后導(dǎo)致的言語功能障礙［2］，失語癥約占腦卒中患者后遺癥中的30%［3］，這其中最常見的是運動性失語。由于失語癥嚴重影響了患者的日常生活和工作，明顯降低患者的生活質(zhì)量，因此對于失語癥的研究日益重要。擴散張量成像(diffusion tensor imaging，DTI)是近幾年新研究的MR 影像新技術(shù)，通過后處理技術(shù)可以顯示人體正常生理狀態(tài)下大腦的實時細微結(jié)構(gòu)變化，即白質(zhì)纖維束的完整程度，這是目前唯一一種能夠直接在活體上顯示及觀察腦白質(zhì)纖維束結(jié)構(gòu)的新技術(shù)［4］。近年隨著功能磁共振成像技術(shù)的不斷發(fā)展與進步，對失語癥的研究探索也更加深入，本研究對15例缺血性腦卒中后運動性失語癥患者與15例正常健康志愿者進行DTI掃描，研究運動性失語癥患者腦微觀結(jié)構(gòu)的改變，以期能夠?qū)εR床治療康復(fù)提供一定幫助及改善患者的生活質(zhì)量。

1 材料與方法

1.1 研究對象

本研究收集2019 年10 月至2020 年6 月就診于新疆醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)首次發(fā)生缺血性卒中后失語癥患者15例，其中男8例，女7例，平均年齡62.4 歲，入組標(biāo)準(zhǔn)：①診斷符合第4 次全國腦血管病會議擬訂診斷標(biāo)準(zhǔn)，并經(jīng)頭顱CT 或MRI 證實為缺血性腦卒中患者；②運動性失語；③右利手者；④小學(xué)文化程度及以上者；⑤意識清楚，檢查合作，定向力完整，無明顯認知障礙和智能障礙；⑥初次發(fā)病，發(fā)病前無語言功能障礙。排除標(biāo)準(zhǔn)：有精神疾病史者；明顯視力和聽力障礙者；合并其他影響語言功能的疾病者；運動性失語癥以外的其他類型失語癥者；幽閉恐懼癥者。同時選取正常健康對照組15例，其中男6例，女9例，平均年齡59.8歲，經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)中文版利手評價量表進行利手評定，排除癲癇、精神障礙、腦血管疾病、外傷及幽閉恐懼癥者。病例組試驗前先進行語言功能檢查，使用北京大學(xué)第一醫(yī)院漢語失語癥檢查法評定為運動性失語。本研究屬于前瞻性研究，所有受檢者均簽署了知情同意書，同時該研究得到了醫(yī)院醫(yī)學(xué)倫理委員會批準(zhǔn)同意。

1.2 檢查設(shè)備

本研究采用GE signa 3.O T超導(dǎo)磁共振儀掃描系統(tǒng)進行病例組及正常對照組的圖像采集，并用8通道頭線圈接收信號。

1.3 檢查方法

病例組于發(fā)病后2周內(nèi)(患者病情穩(wěn)定后)進行檢查，健康者只進行一次檢查。采用GE signa 3.O T超導(dǎo)磁共振儀，掃描序列及參數(shù)包括：①T1WI 3D容積矢狀位掃描，②DTI 掃描：使用SE-EPI 序列進行DTI 掃描，軸位50 層，層厚3 mm，層間距0 mm，平面內(nèi)矩陣128×128，TR/TE=12000/75 ms，采用25 個擴散梯度編碼方向，b值為1000 s/mm2。

1.4 圖像后處理

DTI 圖像的后處理使用GE signa 3.O T 磁共振儀自帶DTI 后處理軟件Fiber Trak 軟件進行各向異性分數(shù)(fractional anisotropy，F(xiàn)A)值、平均擴散率(mean diffusivity，MD)值數(shù)據(jù)的測定及纖維束走行重建。將所獲得DTI圖像進行運動校正及閾值調(diào)整，選取左側(cè)Broca區(qū)、病灶處顯示清晰較大層面及對側(cè)鏡像區(qū)域繪制ROI，正常對照組選取左側(cè)Broca 區(qū)繪制ROI，測量所選區(qū)域的FA、MD 值，再對所選定的ROI區(qū)域點擊纖維束追蹤按鈕進行纖維束走行的重建，以觀察雙側(cè)纖維束走行變化。

1.5 統(tǒng)計學(xué)分析

運用SPSS 23.0軟件進行統(tǒng)計學(xué)分析，計量資料采用(±s)表示；經(jīng)過檢驗所有計量資料滿足正態(tài)性及方差齊檢驗，則病例組與對照組Broca 區(qū)的FA 值及MD 值比較采用獨立樣本t 檢驗方法，P＜0.05 為差異有統(tǒng)計學(xué)意義，病例組患側(cè)FA 值及MD 值與對側(cè)鏡像區(qū)域比較采用配對樣本t 檢驗方法，P＜0.05 為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 臨床資料

正常健康者及病例組患者間在性別、年齡等一般資料中，差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P=0.19)，兩組間具有可比性。

2.2 病例組與對照組左側(cè)Broca區(qū)比較

病例組Broca 區(qū)與正常組FA 值及MD 值數(shù)據(jù)如表1、2所示，病例組左側(cè)Broca區(qū)的FA值較正常對照組減低，兩組間FA 值比較差異具有統(tǒng)計學(xué)意義(t=-7.22，P=0.00)；而病例組左側(cè)Broca 區(qū)的MD 值高于正常對照組，兩組的MD 值比較差異具有統(tǒng)計學(xué)意義(t=11.61，P=0.00)，見表3。

2.3 病例組患側(cè)與對側(cè)鏡像區(qū)域?qū)Ρ?/h3>

病例組共15例，其中梗死區(qū)域在經(jīng)典Broca區(qū)共9 例，梗死位于其他腦區(qū)患者共6 例。病例組患側(cè)與對側(cè)鏡像區(qū)域FA 值及MD 值數(shù)據(jù)如表1、2 所示，病例組患側(cè)的FA值與對側(cè)鏡像區(qū)域相比，數(shù)據(jù)明顯減低，兩組間FA水平比較差異具有統(tǒng)計學(xué)意義(t=-9.40，P=0.00)；患側(cè)與對側(cè)鏡像區(qū)域MD 值水平比較，差異具有統(tǒng)計學(xué)意義(t=9.84，P=0.00)，見表4。

表1 病例組、對側(cè)鏡像區(qū)域及正常組FA值Tab.1 The FA values of case group,contralateral mirror region and normal group

表2 病例組、對側(cè)鏡像區(qū)域及正常組MD值(×10-3 mm2/s)Tab.2 The MD values of case group,contralateral mirror region and normal group(×10-3 mm2/s)

表3 兩組間左側(cè)Broca區(qū)FA值和MD值水平比較(±s)Tab. 3 Comparison of the FA value and MD value of Broca area on the left between case group and control group(±s)

表3 兩組間左側(cè)Broca區(qū)FA值和MD值水平比較(±s)Tab. 3 Comparison of the FA value and MD value of Broca area on the left between case group and control group(±s)

MD值1.091±0.080 0.797±0.050 11.61＜0.01組別病例組對照組t值P值例數(shù)15 15 FA值0.357±0.020 0.396±0.010-7.22＜0.01

表4 病例組雙側(cè)FA值與MD值水平比較(±s)Tab.4 Comparison of the FA value and the MD value in the case group(±s)

表4 病例組雙側(cè)FA值與MD值水平比較(±s)Tab.4 Comparison of the FA value and the MD value in the case group(±s)

病例組患側(cè)對側(cè)鏡像區(qū)t值P值例數(shù)15 15 FA值0.361±0.020 0.406±0.010-9.40＜0.01 MD值1.098±0.100 0.808±0.030 9.84＜0.01

圖1 男，56歲，右利手，病灶位于左側(cè)Broca區(qū)及放射冠區(qū)。A：FA 圖中可見局部信號減低，F(xiàn)A 值減低；B：FA偽彩圖中Broca區(qū)及放射冠區(qū)可見局部纖維束稀疏減少 圖2 女，58歲，右利手，F(xiàn)A 偽彩圖中可見右側(cè)大腦半球纖維束密度較左側(cè)少，紅色代表左右走行纖維，綠色代表前后走行纖維，藍色代表上下走行纖維Fig. 1 Male, 56 years old, right-handed, lesion located at the left Broca area and radiogenic corona area.A: FA map showed decreased local signal and FA value; B: Color-coded axial fractional anisotropy map reveals less-robust anisotropy and sparse reduction of local fiber bundles in the Broca area and radiogenic corona area.Fig. 2 Female, 58 years old, right-handed. Color-coded axial fractional anisotropy map reveals that the right cerebral hemisphere has less fiber bundle density than the left. Red represents left and right walking fibers, green represents forward and backward walking fibers,and blue represents up and down walking fibers.

2.4 弓狀纖維束走行分析

病例組纖維束走行偽采圖顯示，病損區(qū)域纖維束走形表現(xiàn)為不同程度的斷裂、稀疏、缺失，部分變化較輕，較對側(cè)明顯減少，見圖1。

健康對照組纖維束走行圖顯示，各區(qū)域纖維束走行完整、密集，雙側(cè)大腦半球走行較對稱，但總體右側(cè)大腦半球各區(qū)域纖維束聯(lián)系程度較左側(cè)少，見圖2。

3 討論

3.1 運動性失語及DTI技術(shù)應(yīng)用原理

腦卒中是成人死亡率和殘疾的主要原因，中國每年約有300 萬新發(fā)中風(fēng)病例［5］，2002-2013 年，中國腦卒中的發(fā)生率迅速增加，中國也成了世界上中風(fēng)發(fā)病率最高的國家［6］。而腦卒中不僅有高致死率，高致殘率也尤為值得關(guān)注，后遺癥中失語嚴重降低了患者的生活質(zhì)量。

研究發(fā)現(xiàn)，在卒中后失語中運動性失語癥是最常見的類型，也是目前研究最多的一類失語癥［7］。運動性失語的臨床特點是自主言語能力受損，復(fù)述能力降低，但語言理解功能尚完好。目前臨床上還沒有明確的藥物或有效的物理治療方法，因此對運動性失語癥的相關(guān)腦功能區(qū)研究能夠?qū)χ委熂邦A(yù)后提供一定臨床依據(jù)。

隨著科技的進步發(fā)展，DTI 的技術(shù)進步能夠顯示神經(jīng)組織的結(jié)構(gòu)完整性，能無創(chuàng)地追蹤大腦和脊柱中的神經(jīng)元束［8］，除了有助于腦部和脊髓腫瘤的外科手術(shù)計劃的制定，也增加了MRI 在多發(fā)性硬化癥、阿爾茨海默氏病、腦外傷及缺血性腦卒中等疾病中的診斷潛力。其中最常見的度量指標(biāo)分數(shù)就是FA，它表示的是水分子擴散方向各向異性的程度，數(shù)值范圍為0～1，F(xiàn)A 越高表示它非常嚴格地沿著一個方向上定向擴散，神經(jīng)傳導(dǎo)性越強［9］。完整健康的神經(jīng)纖維應(yīng)具有較高的FA，而當(dāng)神經(jīng)損傷時(如髓鞘和/或軸突損傷)，則FA 降低，因此FA 值被用來評估腦白質(zhì)損傷。MD代表的是組織含水量，表示的是分子總擴散活動［10］。DTI 已經(jīng)廣泛應(yīng)用于缺血性腦卒中，可通過檢測神經(jīng)纖維束的完整程度，為卒中后運動性失語癥的治療及預(yù)后提供一些依據(jù)。

3.2 FA、MD值及纖維束差異的討論

Lerner 等［8］研究發(fā)現(xiàn)在腦缺血發(fā)作后數(shù)分鐘內(nèi)ADC 值就會明顯下降，從而能在癥狀發(fā)作后的最初3～6 h內(nèi)就勾勒出梗死區(qū)域。但是急性卒中后FA值的數(shù)據(jù)變化是不定的［11］。本研究中發(fā)現(xiàn)病例組患側(cè)及左側(cè)Broca 區(qū)的FA 值低于對側(cè)鏡像區(qū)域及正常對照組，而病例組患側(cè)及左側(cè)Broca 區(qū)MD 值高于對側(cè)鏡像區(qū)域及正常組，這與Nael 等［12］、顧婭婷等［13］、Ivanova 等［14］等研究結(jié)果一致，這可能是因為在腦缺血早期時，由于水分子是從細胞外轉(zhuǎn)移到細胞內(nèi)的，隨著組織結(jié)構(gòu)的持續(xù)損傷和組織擴散屏障的連續(xù)破壞，F(xiàn)A 作為一種定向性擴散的度量指標(biāo)，在一定的延遲下FA 值就逐漸減?。?5］，因此由于直接損傷或者繼發(fā)性的軸突退變，造成了軸突和髓鞘的完整性的喪失，都可能會導(dǎo)致FA 值的減小和MD 值的增加［14］。

DTI 技術(shù)在早期卒中中的應(yīng)用是使用定向編碼的彩色各向異性圖像和纖維束走行偽彩圖來描述功能性重要白質(zhì)通路相對于急性梗死的位置及變化情況。本研究發(fā)現(xiàn)，病例組患者梗死區(qū)域的纖維束走行發(fā)生不同程度的缺失、斷裂，部分病例組患者的缺血性卒中區(qū)域雖不位于Broca區(qū)域，但是也同樣出現(xiàn)了運動性失語的癥狀。這可能是由于大腦是一個整體機能體，一個功能需要多個相關(guān)區(qū)域協(xié)調(diào)整合與參與來共同完成，而當(dāng)一個區(qū)域出現(xiàn)病損后，相關(guān)聯(lián)系區(qū)域也可能會出現(xiàn)異常反應(yīng)［16］。隨著對腦功能區(qū)研究的不斷增多，皮質(zhì)下纖維通路中的弓狀纖維束(arcuate fasciculus，AF)就被人們所熟知，AF 是連接Broca 區(qū)域與Wernicke 區(qū)域的關(guān)鍵通路，若AF 發(fā)生不同程度的損傷時，就可出現(xiàn)運動性失語的表現(xiàn)［3］。Yang 等［17］的研究也發(fā)現(xiàn)失語癥涉及背側(cè)和腹側(cè)語言通路中的多個連接通路的損傷，并且不同部位的損傷會導(dǎo)致該綜合征的核心癥狀。重復(fù)語言功能損傷主要涉及背側(cè)語言通路，理解功能損傷主要涉及腹側(cè)語言通路［18］。

本研究發(fā)現(xiàn)正常組受試者的雙側(cè)大腦半球語言功能區(qū)纖維束走行較為對稱，但右側(cè)大腦半球的纖維束走行密度及關(guān)聯(lián)程度較左側(cè)略低，武剛等［19］通過研究發(fā)現(xiàn)不同腦組織部位的纖維束數(shù)量不同，杜慶等［20］研究發(fā)現(xiàn)雙側(cè)大腦白質(zhì)纖維束數(shù)量存在不對稱性，左側(cè)大腦半球纖維束較對側(cè)增多，這與本研究結(jié)果存在一致性。且本研究對照組均選用右利手受檢者，而大腦存在偏側(cè)化優(yōu)勢，孫學(xué)進等［21］研究發(fā)現(xiàn)不同利手受檢者雙側(cè)大腦半球的纖維束連接數(shù)存在差異，左利手腦區(qū)的纖維束分布較右利手復(fù)雜且雙側(cè)大腦半球的聯(lián)系較右利手增多，這可能也是本研究右側(cè)大腦半球纖維束數(shù)量較對側(cè)略少的原因。

4 結(jié)論

擴散張量技術(shù)是一種先進技術(shù)，是現(xiàn)在唯一能夠在體外活體中測量腦白質(zhì)纖維束走行的技術(shù)，能夠觀測腦梗死后運動性失語癥的微觀結(jié)構(gòu)，進而能夠為卒中后運動性失語癥患者提供影像學(xué)資料，為運動性失語的治療及預(yù)后評估提供臨床依據(jù)。

作者利益沖突聲明：全體作者均聲明無利益沖突。