康復訓練對腦梗死患者運動功能恢復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、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域的熱點之一。 對于腦卒中患者，BOLD—fMRI能準確判斷腦功能區(qū)是否消失、移位，病變周圍是否存在腦功能區(qū)，對康復治療和預后判定有指導意義。故本實驗采用BOLD—fM

2、RI方法研究腦卒中患者運動訓練前后大腦運動皮質激活的變化情況。 [研究目標] 1.探討運動訓練對腦梗死患者功能恢復的影響及其相應的腦皮質功能重組規(guī)律。 2.探討腦卒中后運動功能恢復過程中不同時間段腦代償變化規(guī)律，希望有助于將來進一步優(yōu)化康復治療方案，促進患者的腦功能重組。 [研究內容] 1.觀察腦梗死患者腕關節(jié)被動運動時與運動相關大腦皮質激活的規(guī)律，如部位、大小、強度、形式和分布，建立本研究統(tǒng)一的

3、fMRI成像方法。 2.應用fMRI成像縱向觀察單側基底節(jié)、放射冠區(qū)腦梗死患者運動訓練前、后大腦皮質激活變化的情況。 3.評估康復訓練前、后運動功能變化情況。 [研究對象] 入選標準： 1.符合全國第四屆腦血管病學術會議修訂的《各類腦血管病的診斷要點1996年》診斷標準的腦梗死患者，均經頭顱CT或MRI掃描證實，責任病灶為單側基底節(jié)和/或放射冠區(qū)； 2.初發(fā)腦梗死病程2周～3個月內；

4、 3.患側手肌力至少降低到4級以下超過48小時(徒手肌力測試，MMT)； 4.入組時上肢運動功能有所恢復，上肢近端肌力≥1-2級； 5.修正的Ashworth痙攣評定量表≤1+級； 6.單純運動功能障礙； 7.右利手(按中國人的利手分類)； 8.無行fMRI檢查的禁忌癥； 9.未從事過專業(yè)的音樂演奏或者鍵盤操作。 排除標準： 1.病程超過3個月； 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、蛛網膜下腔出血、腦腫瘤、腦外傷及其它神經精神系統(tǒng)病史； 5.合并有認知功能障礙、失語和患側忽略。 6.各種疾病導致的腕關節(jié)疼痛、活動受限。 [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檢查結果，記錄病灶的性質、腦側、部位和范圍。入組后患者分別進行殘損和殘疾水平的各項康復

6、評定，全部評估都由專人盲法進行。 2.入組評估 右利手評估，右利手者入組，并進行簡易智能量表(mini—mental state examination，MMSE)評估，對認知功能進行簡單篩選，評分≥27分者入組。同意入組患者簽知情同意書。然后進行美國國立衛(wèi)生研究所卒中量表(the NIH stroke scale，NIHSS)評估了解患者神經功能缺損情況。 3.運動功能評估 ①運動評估表(motor a

7、ssessment scale，MAS) ②Brunnstrom運動恢復分期(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.分組及康復訓練 入組后患者分為康復訓練組和對照組?？祻陀柧毥M接

8、受本康復科病區(qū)常規(guī)系統(tǒng)的康復訓練，對照組仍在神經科病區(qū)或回歸家庭，未能接受任何正規(guī)系統(tǒng)的康復訓練。 5.儀器及研究過程 成像儀器：成像設備為GE公司1.5T超導型磁共振掃描儀，采用標準正交頭顱線圈。 磁共振分別進行定位結構象和功能BOLD象的采集。 定位結構象：包括自旋回波(Spin echo，SE) T1加權序列橫斷面(T1-weighted imaging，T1WI)，快速自旋回波(FRFSE)，T2

9、加權橫斷面和冠狀(T2-weighted imaging，T2WI)，F(xiàn)SPGR序列3D象掃描。 BOLD—fMRI成像：采取組塊設計(block design)，每一任務(刺激)組塊持續(xù)30s，各組塊之間插入30s控制任務(休息)，任務組塊和控制組塊各重復2次。采用GRE—EPI序列，共采集12層，掃描時間為2.06分。 運動模式：采取被動腕關節(jié)背伸運動，統(tǒng)一運動頻率為1次/秒(1Hz)。每個入組者分別進行相隔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MRI圖像后處理軟件MRIcro轉化為Analyze格式，即可用SPM2軟件進行分析。 7.fMRI圖像統(tǒng)計分析 非量化指標：觀察雙側感覺運動區(qū)(primary sensorimotor cortex，SMC)其中包括第一運動區(qū)(primary motor

11、 cortex，M1)和第一感覺區(qū)(primary sensory cortex，S1)、運動前區(qū)(premotor cortex，PMC)、補充運動區(qū)(supplementary motor area SMA)、頂下小葉(inferior parietal lobules，IPL)、前額葉皮質(prefrontal cortex，PFC)、扣帶回運動區(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： ①測量患手運動對側M1的激活體積和激活強度。 ②偏側化指數(shù)計算，公式如下：LI=(C—I)/(C+I)C代表對側M1激活體積，I代表同側M1激活體積。 8.數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析 采用EXCEL軟件輸入數(shù)據(jù)，應用統(tǒng)計軟件SPSS13.0對資料進行統(tǒng)計分析治療組與對照組各項功能評分： Brunnstrom6階段評價法、FMA、MAS、改良Ba

13、rthel指數(shù)，分別進行兩組間、組內1個月前后縱向統(tǒng)計檢驗。正態(tài)分布數(shù)據(jù)：配對T檢驗和兩組間T檢驗。非正態(tài)性數(shù)據(jù)：非參數(shù)檢驗(秩和檢驗)?？祻椭委熐?、后FMA和MAS評分改善程度分別與M1的LI的改變作相關性分析。 [研究結果] 1.康復訓練組患者運動功能改善程度明顯高于對照組，康復訓練前、后的FMA、RSB、MAS和MBI多項功能評分的配對T檢驗差異都有統(tǒng)計學意義(P<0.05)，而對照組評分的差異無統(tǒng)計學意義。

14、 2.康復訓練前第1次fMRI檢查時，兩組患者都出現(xiàn)雙側大腦皮層廣泛的激活、主要運動皮層激活的缺失(M13/9)、雙側非主要運動區(qū)(PMC、SMA、CMA、IPL、SPL、CRB)明顯激活。 3.1個月規(guī)范的康復訓練后，隨著運動功能的恢復，患手被動運動時激活區(qū)域出現(xiàn)正常化趨勢，出現(xiàn)更多的患手對側M1(7/9)區(qū)的激活，與健手的激活模式更接近，并且呈現(xiàn)對側激活為主的趨勢。 4.對照組患者前、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，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)了主要運動區(qū)M1區(qū)和次要運動區(qū)SMA區(qū)的激活。 5.LI計算結果顯示：第1次fMRI檢查康復訓練組患者患手被動運動時，M1區(qū)的LI值多為負數(shù)，兩側或同側支配為主；第2次fMRI檢查康復訓練組患者患手被動運動時，M1區(qū)的LI值全部為正數(shù)，完全對側支配或對側支配為主。但S1區(qū)仍呈現(xiàn)雙側激活為主，PMC區(qū)只有3/9對側激活。 6.對側M1區(qū)激

16、活體積和強度的前后對比顯示，P值都<0.05，證明前后激活體積和強度的差異有統(tǒng)計學意義，第2次fMRI檢查患手被動運動時M1的激活體積更大，強度更高。康復訓練后患手運動時對側M1區(qū)出現(xiàn)更多更強的激活。 7.康復訓練組患者前、后兩次FMA和MAS評分改善程度與M1區(qū)的LI的改變呈正相關，相關系數(shù)分別為r=0.917(P=0.083)和r=0.949(P=0.05)。隨 著康復訓練后運動功能的改善大腦皮層發(fā)生了相應的功能重組

17、。 [研究結論] 1.以被動腕關節(jié)背伸運動模式，并以1Hz的頻率進行手運動可以得到良好的fMRI圖像。 2.各入組患者激活模式呈現(xiàn)出較大的個體化差異，主要運動區(qū)激活的缺失、擴大、后移，非主要運動區(qū)激活的雙側、散在分布。 3.康復訓練可以加速M1區(qū)的對側化趨勢，促進腦功能重組。 4.偏癱患者的運動功能恢復與患手運動時M1區(qū)LI的變化呈正相關，即LI變化越大，患手運動功能恢復越好。 5.康復訓