被動運動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運動及被動運動所激活腦區(qū)分布的差異，探討以被動運動代替主動運動進行BOLD的可行性。 2．探討右手食指主動運動及被動運動所激活腦區(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行患側(cè)肢體被動運動時大腦皮層結(jié)構(gòu)的功能反應，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)情況與患者肢體運動功能康復的情況進行比較，探討兩者的相關(guān)性。 材料

2、與方法: 1．研究對象 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)體檢證實身體健康，無神經(jīng)及精神病史，未從事過音樂、計算機等行業(yè)，手指運動功能正常。 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)影像學證實為首次發(fā)生腦血管意外，發(fā)病最短一天，最長16天；(2)右利手；(3)無其他精神、神經(jīng)病史；(4)未從事過音樂、計算機等行業(yè)；(5)被影像學證實腦卒中累及一側(cè)大腦

3、半球運動中樞或傳導通路，合并對側(cè)上肢運動功能障礙者，肌力Ⅲ級及以下(肌力判斷根據(jù)Lovett補充分級法確定)；(6)純運動功能障礙，肢體感覺無明顯異常；(7)生命體征平穩(wěn)。 2．檢查方法 成像設備為Philips公司Intera Gyroscan 1.5T超導型MR儀。 常規(guī)掃描：先行常規(guī)頭顱平掃進一步明確顱內(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行掃描。BOLD成像方案設計采取組塊設計，利用組塊設計的特點，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動的方式交替進行，即行掃描取樣10個靜態(tài)時相圖，接著掃描取樣10個手運

5、動時相圖，如此反復四個周期，共80個動態(tài)，可得到1600幅功能原始圖。 3．運動模式 ①主動運動本研究采取食指叩擊運動作為主動運動的方式，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，手腕以上身體保持不動。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，暗示受試者手指運動或休息。 ②被動運動本研究被動運動采取助手屈伸受試者食指的方式進行，頻率約2Hz，頻率由助手結(jié)合MR掃

6、描儀的射頻響聲控制，所有實驗均為同一助手進行。操作者根據(jù)掃描儀顯示的掃描進程對助手給以指示，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)計學分析 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，即可應用SPM2軟件進行分析。 功能資料經(jīng)過Sli

7、ce timing(時間校正)，Realign(頭動校正)，Coregistration(圖像融合)以及Spatial Normalization(與標準空間配準)等預處理步驟后，再給SPM軟件提供實驗設計方案等資料，即可對資料進行進一步的統(tǒng)計分析。 fMRI資料經(jīng)過SPM處理后，可使用Result模塊對資料進行基于體素的組內(nèi)、組間的統(tǒng)計分析(t檢驗及F檢驗)，獲得各激活區(qū)的體積大小以及MNI坐標，并可對所得的個體激活區(qū)、組內(nèi)平

8、均激活區(qū)作感興趣活化區(qū)(volume ofinterest，VOI)分析，同時對激活區(qū)的激活曲線作出評價。各激活區(qū)的坐標通過Anatomy_13b軟件定位到具體解剖位置。通過SPM導出的激活區(qū)用MRIcro軟件與T<,1>3d資料進行融合，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 利用SPM的統(tǒng)計功能，可通過群組統(tǒng)計，獲得群組資料的平均圖像，方便、直觀地獲得比個體分別觀察更精

9、確的腦皮層激活匯總資料。同時，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。 在本實驗中，主要通過SPM進行以下的統(tǒng)計分析： ①健康受試者的主、被動運動任務BOLD成像的平均腦激活圖(t檢驗)，并用Anatomy 13B軟件準確定位； ②健康受試者主、被動運動BOLD成像資料的組間t檢驗，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、被動運動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個體作被動運動任務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運動任務BOLD成像腦皮層激活模式。 當健康受試者右手食指進行主動運動時，雙側(cè)SM1，對側(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)與刺激周期及時間吻合。 2、健康受試者右手食指

11、被動運動任務BOLD成像腦皮層激活模式。 當健康受試者右手食指進行被動運動時，對側(cè)SM1，對側(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)與刺激周期及時間吻合。 3、健康受試者主、被動運動BOLD成像比較。 健康受試者主、被動運動BOLD資料作組間方差檢驗，可見兩組資料間無統(tǒng)計學意義。 4、急性腦卒中患者被動運動任務BOLD成像的腦皮層激活。 急性腦卒中患者12人，分為

12、A組：腦運動皮層卒中(5人)及B組：運動傳導通路卒中(包括皮層下、放射冠、基底節(jié)等部位，7人)兩組。每個患者均在腦卒中后3～6個月復查肌力及肌張力改變情況，以Lovett補充分級法確定患肢運動功能情況，肌力上升至Ⅳ級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程度之間無明顯相關(guān)。B組內(nèi)追蹤證實恢復不佳的患者，主要見患側(cè)主要感覺區(qū)激活，恢復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．被動屈指運動與主動扣指運動比較，對側(cè)大腦半球SM1的出現(xiàn)無明顯差異。 2．被動屈指運動與主動扣指運動各活化區(qū)的激活曲線比較，兩組資料間無明顯統(tǒng)計學差異。 3．腦卒中患者卒中急性期肢體運動障礙明顯時，采取被動運動任務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行被動運動BOLD成像，可見該組患者患肢運動功