DTI量化評估旋律語調(diào)療法治療Broca失語癥后腦細微結(jié)構(gòu)變化的研究

何海娟，王寶蘭，王云玲*，賈文霄

作者單位：1.新疆醫(yī)科大學第二附屬醫(yī)院影像中心，烏魯木齊830063；2.新疆醫(yī)科大學第一附屬醫(yī)院影像中心，烏魯木齊830000

卒中后失語是指腦血管疾病引起的語言功能區(qū)及白質(zhì)纖維受損，導致的語言理解和輸出的缺陷[1]，是左半球中風常見的后遺癥之一，發(fā)病率約20%～40%[2]。其中非流利性失語最常見的原因是病變累及Broca's 區(qū)及周圍區(qū)域，臨床癥狀為能理解他人言語，但表達能力下降[1]；流利性失語則通常累及后上顳葉Wernicke's區(qū)，表現(xiàn)為語言輸出相對流暢，但有明顯的理解缺陷[3]。弓狀纖維束(arcuate fasciculus，AF)是連接Broca言語區(qū)和Wernicke理解區(qū)的語言神經(jīng)通路，對語言功能起著重要的作用[3]，AF 損傷的程度不同，導致失語癥的嚴重程度也不同[4]。

MIT是一種用于Broca失語者語言康復的結(jié)構(gòu)化治療方案，主要是運用語言中的音樂成分(旋律和語調(diào))，促進語言輸出[5]，但目前治療機制尚不明確。以往國內(nèi)外相關(guān)研究利用了BOLD-MRI 及PET 技術(shù)，研究了MIT治療后腦組織的相關(guān)激活區(qū)，但存在無法直觀及量化顯示腦內(nèi)纖維束的微觀結(jié)構(gòu)變化，而DTI技術(shù)可以彌補這一缺陷；DTI 是基于組織結(jié)構(gòu)中水分子的擴散運動來成像，可無創(chuàng)展現(xiàn)神經(jīng)束的結(jié)構(gòu)和形態(tài)，提供纖維通路局部結(jié)構(gòu)的特性[6]，可用于量化卒中后腦白質(zhì)纖維束的微觀結(jié)構(gòu)損傷及評價治療效果[7]，其常用指標FA 值，是水分子各向異性成分與整個擴散張量形成的比值，數(shù)值范圍為0～1，數(shù)值越小，表示擴散越不受限制；數(shù)值越大，則表示組織規(guī)則性不斷增加且具有方向性，提示神經(jīng)傳導功能也隨之加強[8]，可反映腦白質(zhì)參與語言恢復的過程[9]，筆者擬利用DTI 技術(shù)提供的腦內(nèi)相關(guān)纖維結(jié)構(gòu)的信息來初步探索MTI治療Broca失語癥可能的恢復機制。

1 材料與方法

1.1 一般資料

前瞻性納入2019年1月至2020年6月病因為腦卒中，臨床診斷符合Broca 失語患者37 例，男21 例，女16例，年齡27～71歲，檢查前均經(jīng)標準化漢語失語癥檢查量表(aphasia battery of Chinese，ABC)評定為運動性失語癥。本研究經(jīng)過本單位醫(yī)學倫理委員會批準(批準文號：20201106-09)，受試者均已簽署知情同意書。

1.2 納入與排除標準

納入標準：(1)經(jīng)CT 或(和) MRI 證實為左半球卒中者；(2)符合運動性失語，發(fā)病前無語言障礙；(3)發(fā)病時間≥1 個月；(4)無嚴重腦創(chuàng)傷史；(5)無酗酒史。排除標準：(1)精神障礙者；(2)右側(cè)半球腦卒中；(3)非卒中性失語癥；(4)排除不能耐受磁共振檢查者。

1.3 治療方法

兩組常規(guī)語言療法采用Schuell療法，主要包括語言表達訓練、發(fā)音靈活度訓練，命名、找詞及復述能力的訓練等，訓練方法根據(jù)患者表達障礙的程度選擇，可進行描述圖畫和語法結(jié)構(gòu)的訓練。MIT 依據(jù)患者發(fā)病前喜愛的歌曲確定訓練素材。治療過程主要為三個階段：第一階段，由言語治療師和患者共同吟唱短語或詞句，同時配合左手敲擊；第二階段，逐漸去除吟唱中旋律和語調(diào)的部分，僅剩下左手敲擊；第三階段，由患者單獨發(fā)出語調(diào)正常的短語或詞句。所有治療由3 年及以上的專業(yè)語言治療師采取一對一治療，常規(guī)語言治療時間30 min/次，2 次/d，實驗組MIT治療時間1 h/次，1次/d，總治療時間2個月。

1.4 圖像采集

掃描圖像采用GE Signal HDx 3.0 T MR全身超導型磁共振成像系統(tǒng)和8 通道頭顱線圈。采用平面回波成像(echo-planar imaging，EPI)技術(shù)掃描DTI圖像，參數(shù)：TR 120 000 ms，TE 30 ms，F(xiàn)OV 224 mm×224 mm，矩陣64 mm×64 mm，層厚3.5 mm，層間距0.7 mm，層數(shù)33 層，b=1000 s/mm2，梯度編碼方向25個，掃描時間324 s。

1.5 圖像后處理

采用GE 后處理AW 4.7 工作站Readyview 14.0，首先進行渦流和頭部運動校正，根據(jù)已發(fā)表的DTI圖譜鑒定了弓狀纖維束，在顳中后回(middle posterior temporal gyrus，pMTG)和額葉后下回(posterior inferior gyrus of frontal lobe，pIFG)下方的白質(zhì)中繪制ROI，以pMTG 中的體素為種子區(qū)，pIFG 中的體素為靶區(qū)，重建弓狀纖維束(arcuate fasciculus，AF)[10-11]，如圖1A～C，F(xiàn)A最小閾值為0.18，角度閾值為30°，并得到FA 圖和彩色編碼張量圖，如圖1D～E，在FA圖上將雙大腦半球Broca區(qū)、雙側(cè)弓狀纖維束中段(胼胝體體部層面)分別設(shè)置為感興趣區(qū)(region of interest，ROI)，然后測量Broca 區(qū)、弓狀纖維束的FA值，相應區(qū)域均由3名研究員各測量一次，取均值。

1.6 統(tǒng)計學分析

使用SPSS Statistic 23處理數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進行正態(tài)性檢驗，兩組間比較采用獨立樣本t檢驗，組內(nèi)比較采用配對樣本t檢驗。P＜0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結(jié)果

2.1 臨床資料對比分析

如表1 示，兩組患者年齡(P=0.828)及病程(P=0.819)均無統(tǒng)計學差異。

2.2 實驗組治療前后雙側(cè)半球Broca 區(qū)和弓狀纖維束區(qū)FA值比較

實驗組治療前后雙側(cè)半球Broca區(qū)和弓狀纖維束區(qū)FA值采用配對t檢驗，結(jié)果示雙側(cè)Broca區(qū)及弓狀纖維束FA值差異均有統(tǒng)計學意義(P＜0.05)(表2，3)。

2.3 實驗組與對照組治療前后雙側(cè)半球Broca區(qū)、弓狀纖維束FA值比較

實驗組與對照組治療前后雙側(cè)半球Broca區(qū)、弓狀纖維束FA 值比較采用兩獨立樣本t 檢驗；結(jié)果示兩組治療前雙側(cè)Broca 區(qū)及弓狀纖維束區(qū)FA 值差異無統(tǒng)計學意義(P＞0.05)，治療后右側(cè)弓狀纖維束FA值差異有統(tǒng)計學意義(P＜0.05)，左側(cè)弓狀纖維束及雙半球Broca 區(qū)的FA 值差異無統(tǒng)計學意義(P＞0.05)(表4，5；圖1)。

圖1 男性，27歲，突發(fā)意識喪失，CT示左側(cè)額葉腦出血；A～E圖為治療前，F(xiàn)～J圖為治療后；A～C、F～H：重建弓狀纖維束圖，D、E和I、J：FA 圖及彩色編碼張量圖。重建的弓狀纖維束圖示：Broca失語癥患者左側(cè)弓狀纖維明顯變細并向后移位，治療后顯示雙側(cè)弓狀纖維束均較前增粗Fig.1 A 27-year-old male with sudden loss of consciousness showed left frontal lobe hemorrhage on CT.The pictures of A—E are before treatment,and that of F—J are after treatment.pictures A—C,F—H are the reconstructed arcuate fiber bundle map.Pictures D,E and I,J are FA and the color-coded tensor map.The picture of the reconstructed arcuate fiber bundle showed that the left arcuate fiber became thinner and shifted backward in patient with Broca aphasia,and after treatment the bilateral arcuate fiber bundles were thicker than before.

表1 患者一般資料Tab.1 General information of patients

表2 實驗組治療前后左側(cè)Broca 區(qū)和弓狀纖維束FA值比較(±s)Tab.2 Comparison of FA value between left bilateral Broca area and arch fiber bundle in experimental group before and after treatment(±s)

表2 實驗組治療前后左側(cè)Broca 區(qū)和弓狀纖維束FA值比較(±s)Tab.2 Comparison of FA value between left bilateral Broca area and arch fiber bundle in experimental group before and after treatment(±s)

部位Broca區(qū)FA弓狀纖維束FA治療前0.2325±0.0350 0.3912±0.0162治療后0.3224±0.0481 0.4213±0.0218 t值8.568 7.070 P值0.000 0.000

表3 實驗組治療前后右側(cè)Broca 區(qū)、弓狀纖維束FA值比較(±s)Tab.3 Comparison of FA value of right Broca area and arch fiber bundle in experimental group before and after treatment(±s)

表3 實驗組治療前后右側(cè)Broca 區(qū)、弓狀纖維束FA值比較(±s)Tab.3 Comparison of FA value of right Broca area and arch fiber bundle in experimental group before and after treatment(±s)

部位Broca鏡像區(qū)FA弓狀纖維束FA治療前0.4136±0.0224 0.4669±0.0174治療后0.4296±0.0189 0.4968±0.0231 t值2.983 4.614 P值0.008 0.000

3 討論

3.1 Broca失語癥DTI的研究進展

DTI 是根據(jù)限制垂直擴散和水向特定方向運動的微觀結(jié)構(gòu)特征來測量水分子在白質(zhì)束內(nèi)的自由運動程度，它預示著整個腦白質(zhì)的完整性[12]，通過對FA值的分析，可了解腦卒中后不同病灶對語言區(qū)及白質(zhì)纖維的損害，可觀察到病灶遠側(cè)白質(zhì)纖維連接的改變與病灶及周圍腦組織的神經(jīng)重塑[7]。運動性失語患者存在不同程度左側(cè)弓狀纖維束的損傷，以前端損傷為主，并且損傷程度與病情嚴重程度呈正相關(guān)，前部損傷使得Broca 區(qū)聯(lián)系中斷或分離，出現(xiàn)語言功能障礙，說明弓狀纖維束在語言加工過程中承擔了重要角色[13-14]，因此臨床也可據(jù)此作為評估患者病情的影像學工具[15]。

表4 治療前兩組雙側(cè)半球Broca 區(qū)及弓狀纖維束FA值比較(±s)Tab.4 Comparison of THE FA values of Broca area and arcuate fiber bundle in both hemispheres before treatment(±s)

表4 治療前兩組雙側(cè)半球Broca 區(qū)及弓狀纖維束FA值比較(±s)Tab.4 Comparison of THE FA values of Broca area and arcuate fiber bundle in both hemispheres before treatment(±s)

組別實驗組對照組t值P值Broca區(qū)右側(cè)FA值0.4136±0.0224 0.4014±0.0280 1.458 0.154左側(cè)FA值0.2325±0.0350 0.2206±0.0232 1.228 0.228弓狀纖維束區(qū)右側(cè)FA值0.4669±0.0174 0.4605±0.0240 0.925 0.361左側(cè)FA值0.3912±0.0162 0.3825±0.0182 1.530 0.135

表5 治療后兩組雙側(cè)半球Broca 區(qū)及弓狀纖維區(qū)FA值比較(±s)Tab.5 Comparison of FA values in Broca area and arcuate fiber area of bilateral hemispheres between the two groups after treatment(±s)

表5 治療后兩組雙側(cè)半球Broca 區(qū)及弓狀纖維區(qū)FA值比較(±s)Tab.5 Comparison of FA values in Broca area and arcuate fiber area of bilateral hemispheres between the two groups after treatment(±s)

組別實驗組對照組t值P值Broca區(qū)右側(cè)FA值0.4296±0.0189 0.4173±0.0290 1.518 0.138左側(cè)FA值0.4173±0.0290 0.2967±0.0434 1.727 0.093弓狀纖維束區(qū)右側(cè)FA值0.4968±0.0231 0.4745±0.0250 2.823 0.008左側(cè)FA值0.4213±0.0218 0.4134±0.0204 1.147 0.259

Schlaug 等[16]發(fā)現(xiàn)MIT 可以增加右側(cè)弓狀纖維束的完整性，患者的言語功能也相應顯著提高，證實了DTI 中弓狀纖維束的改變可對失語后康復治療的療效進行評價。本研究中37例患者腦出血或腦梗死灶均累及了左側(cè)額葉，經(jīng)DTI重建纖維發(fā)現(xiàn)左側(cè)弓狀纖維均受到不同程度的破壞斷裂并不同程度向后移位，如圖1A～C，經(jīng)治療后發(fā)現(xiàn)，實驗組雙側(cè)Broca 區(qū)及雙側(cè)弓狀纖維的FA 值均較治療前增加，而與對照組相比，右側(cè)弓狀纖維區(qū)FA 值也增加。史靜等人研究發(fā)現(xiàn)經(jīng)常規(guī)語言治療的青年卒中失語癥患者左側(cè)弓狀纖維FA 值較治療前也明顯增加，而右側(cè)弓狀纖維FA 值變化不顯著[17]。越來越多的證據(jù)表明，不同的纖維通路損傷及其恢復機制可以作為重要的預后因素，預測語言恢復的幾率具有很高的敏感性和特異性[13，16]，纖維通路微觀結(jié)構(gòu)的測量可被用作治療后觀察療效的指標。

3.2 MIT的潛在治療機制

MIT 是由美國神經(jīng)病學學會確定的一種有效的輸出語言療法，與其他治療方法相比，MIT 的特殊性在于使用歌唱的形式來促進語言的產(chǎn)生[18]，有研究證明歌唱可使雙側(cè)語言功能區(qū)激活[19]，但是右側(cè)大腦半球的激活明顯強于左側(cè)，尤其顳上回的神經(jīng)激活更為強烈[20]。對于左半球病變范圍較大的患者，通過右半球恢復是唯一途徑，起作用的主要區(qū)域是上顳葉、運動前區(qū)/額葉后下回和初級運動皮層，這些區(qū)域通過弓狀纖維束相互連接，但這種纖維束在非優(yōu)勢右半球通常不太發(fā)達[16]。

本研究中，經(jīng)重建纖維束發(fā)現(xiàn)，實驗組在治療后右側(cè)弓狀纖維束較治療前增粗，這與Schlaug 等[16]觀點一致，他們發(fā)現(xiàn)6 例患者經(jīng)MIT 治療后右側(cè)弓狀纖維束的纖維數(shù)量和體積均明顯增加，這為患者語言功能的改善提供了解剖學支持。而Wan 等[21]發(fā)現(xiàn)，經(jīng)MIT 治療后，右側(cè)額下回、顳葉上后回和扣帶后部的白質(zhì)FA值減小，右側(cè)額下回卻有明顯的微結(jié)構(gòu)重塑，并且右側(cè)蓋部FA 減小幅度與語言的改善呈正相關(guān)，考慮其潛在機制為纖維束減少，軸突萌芽增多；這種差異提示不同大腦區(qū)域重塑的機制可能不同，纖維密度、軸突直徑、髓鞘形成、軸突側(cè)枝萌發(fā)、細胞膜密度和纖維連貫性等因素都會影響腦組織FA 值的變化。Ozdemir 等[22]發(fā)現(xiàn)在MIT 治療后，右腦完好的個體比那些雙側(cè)受損的個體恢復的更好，間接證明了在MIT的治療中，完整的右腦是不可或缺的。Hébert等[23]發(fā)現(xiàn)隨著失語癥的發(fā)作，右半球的語言中心區(qū)會更加活躍。這些結(jié)果表明，MIT 對語言產(chǎn)生的有利影響與右半球區(qū)有關(guān)。

綜上所述，Broca 失語征患者的恢復中，不僅語言功能區(qū)在起作用，其纖維通路的重塑也參與其中，利用DTI 進行腦白質(zhì)結(jié)構(gòu)研究發(fā)現(xiàn)，MIT 治療Broca失語癥的恢復機制與右側(cè)弓狀纖維結(jié)構(gòu)改變相關(guān)，但還需深入研究其組織學的改變。本研究存在樣本量較少及未做長期研究等問題，因此在今后的研究中應增加樣本量及在不同時間節(jié)點進行研究來進一步驗證本研究的結(jié)論。

作者利益沖突聲明：全體作者均聲明無利益沖突。