李經(jīng)輝，馬芳州，王載忠，魯 毅，吳海鷹，孫學(xué)進(jìn),*，余化霖,*

1. 昆明醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院 神經(jīng)外二科, 云南 昆明 650032；

2. 昆明醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院 放射科，云南 昆明 650032；

3. 昆明醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院 急診科，云南 昆明 650032

顱內(nèi)占位性病變是中樞神經(jīng)系統(tǒng)常見疾病，如腫瘤、血腫及炎癥等，位于大腦運(yùn)動(dòng)功能區(qū)及其附近的占位性病變，可造成肢體癱瘓、顱內(nèi)高壓等臨床癥狀。目前，手術(shù)切除病變?nèi)允浅Ｓ弥委熓侄?，但手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)大，易發(fā)生較嚴(yán)重的并發(fā)癥，造成永久性肢體功能喪失。

大腦半球額葉運(yùn)動(dòng)區(qū)皮質(zhì)錐體細(xì)胞及其軸突組成的皮質(zhì)脊髓束 (corticospinal tract，CST)是控制肢體運(yùn)動(dòng)的直接中樞神經(jīng)結(jié)構(gòu)，是中樞神經(jīng)系統(tǒng)最大的下行白質(zhì)束，主要起自額葉的中央前回皮質(zhì)。CST主要支配肢體遠(yuǎn)端的肌肉，控制骨骼肌的隨意運(yùn)動(dòng)，特別是細(xì)微的主動(dòng)運(yùn)動(dòng) (Susan, 2005)，如繡花等。CST損傷造成的功能喪失可以部分恢復(fù)(Meintzschel & Ziemann, 2006; Dong, 2006)，但由于人體大腦運(yùn)動(dòng)功能區(qū)占位性病變的不可預(yù)知性，故無法準(zhǔn)確追蹤病情發(fā)展過程、開展實(shí)驗(yàn)性檢查和創(chuàng)新性治療以及準(zhǔn)確選擇條件相同的樣本，因此，建立能夠模擬人腦功能區(qū)占位性病變發(fā)病機(jī)制及病理過程和臨床轉(zhuǎn)歸一致的動(dòng)物模型是開展相關(guān)研究的前提。獼猴在進(jìn)化地位、生理學(xué)、解剖學(xué)、遺傳學(xué)、系統(tǒng)發(fā)育學(xué)等方面與人類非常相近 (Kuai et al, 2009)，且其基因組也已得到破譯 (Liao & Su,2012)，是適用于大腦運(yùn)動(dòng)功能區(qū)占位性病變研究的模型動(dòng)物。

顱內(nèi)大腦運(yùn)動(dòng)區(qū)占位病變以壓迫推擠白質(zhì)纖維束所致的對(duì)側(cè)肢體功能障礙為主要臨床表現(xiàn)，臨床以手術(shù)摘除病灶，解除壓迫為目的。因此，本研究在獼猴腦運(yùn)動(dòng)區(qū)表面建立逐漸擴(kuò)大的球型占位模型壓迫推擠CST以致對(duì)側(cè)肢體癱瘓，1周后取出球囊，模擬臨床發(fā)病過程。自由水的隨機(jī)擴(kuò)散在不同方向上程度相同，即所謂“各向同性”，而不同組織器官中各異的水含量可導(dǎo)致水分子在不同方向上擴(kuò)散的不一致，且這種不一致可通過計(jì)算得到客觀指標(biāo)并得以量化?；诖嗽?，無創(chuàng)性磁共振彌散張量成像 (diffusion tensor imaging，DTI) 技術(shù)能夠在活體腦組織中顯示白質(zhì)纖維束的走行、排列、方向、緊密度和髓鞘化以及細(xì)胞的完整性和病理變化等 (Le et al, 2003; Eriksson et al, 2001)。在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中，由于軸突膜和髓鞘將阻礙水分子在垂直于神經(jīng)纖維走向上的擴(kuò)散，即部分“各向異性”(fractional anisotropy, FA) (Beaulieu & Allen,1994)，而腦白質(zhì)纖維束總是向同一方向走行，水分子的水平方向擴(kuò)散速度明顯快于垂直方向。FA值的大小主要與髓鞘的完整性、纖維致密性及平行性等有關(guān)(Chenevert et al,1990)，數(shù)值在0～1之間，1為最大各向異性，0為最小各向異性。由于腦白質(zhì)有大量的纖維傳導(dǎo)束，其表面包繞的髓鞘及少突膠質(zhì)細(xì)胞等將阻礙水分子的擴(kuò)散， FA值升高，影像上呈高信號(hào)，說明神經(jīng)傳導(dǎo)功能越強(qiáng) (Barrick & Clark,2004; Klose et al, 2004)。腦脊液呈液態(tài)，比重為1，其中水分子幾乎可自由活動(dòng)，F(xiàn)A值很低，影像上呈低信號(hào)。目前DTI研究多集中在腦梗塞、出血及腫瘤等病變與同側(cè)腦白質(zhì)區(qū)纖維束變化的關(guān)系（Yu et al, 2009)，而對(duì)大腦運(yùn)動(dòng)區(qū)占位性病變手術(shù)前后與健側(cè)CST的相關(guān)性研究很少。

本研究旨在建立能夠模擬臨床大腦運(yùn)動(dòng)區(qū)占位性病變的獼猴動(dòng)物模型，應(yīng)用DTI探討大腦運(yùn)動(dòng)區(qū)占位性病變所造成的對(duì)側(cè)肢體運(yùn)動(dòng)障礙，監(jiān)測手術(shù)前后病變對(duì)側(cè)CST的FA值動(dòng)態(tài)變化過程，并了解健側(cè)CST是否也參與癱瘓肢體功能的恢復(fù)。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物

健康獼猴兩只，5 a齡，一號(hào)猴體重7.1 kg、二號(hào)猴體重7.8 kg，飼養(yǎng)于中國科學(xué)院昆明動(dòng)物研究所實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心，動(dòng)物飼養(yǎng)及實(shí)驗(yàn)經(jīng)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物使用和倫理委員會(huì)批準(zhǔn)并符合AAALAC規(guī)范。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 獼猴大腦中央前回占位病變模型的制備及護(hù)理

實(shí)驗(yàn)獼猴術(shù)前禁食12 h，禁水6 h。常規(guī)肌注麻醉 (0.4 mg/kg阿托品，15 mg/kg氯胺酮，15～30 mg/kg戊巴比妥) 后俯臥位固定；獼猴立體定向頭架固定頭顱并保持氣道通暢，根據(jù)獼猴腦定位圖譜確定左側(cè)皮質(zhì)中央前回運(yùn)動(dòng)區(qū)為手術(shù)區(qū)域；備皮、消毒后行弧形切口，依次切開皮膚、皮下組織、帽狀腱膜及骨膜，顯露顱骨，鉆孔兩個(gè)，銑刀銑出2×3 cm2的骨窗；小心剪開1 cm硬腦膜，將未注水球囊慢慢送入硬膜下中央前回腦表面，吸取生理鹽水1.5 mL，每5 min 注射0.5 mL 入球囊，注射完畢后將球囊遠(yuǎn)端結(jié)扎，嚴(yán)密縫合硬腦膜，回納骨瓣，分層縫合切口；術(shù)后右側(cè)臥位，待其自然蘇醒。術(shù)后4 h，獼猴意識(shí)清醒并且活躍，給予食物及飲水。

1.2.2 獼猴運(yùn)動(dòng)區(qū)球囊取出術(shù)

麻醉、備皮及消毒后 (方法同前)，依次剪開切口各層組織縫線，用注射器小心緩慢抽出球囊中的水，待其收縮完全后緩慢取出球囊，仔細(xì)止血后嚴(yán)密縫合切口。

1.2.3 模型評(píng)價(jià)指標(biāo)

麻醉蘇醒后的獼猴出現(xiàn)對(duì)側(cè)肢體功能障礙。參照Glasgow評(píng)分 (Teasdale & Jennett,1974), 制定功能評(píng)分表，0分：正常；1分：對(duì)側(cè)前后肢不能完全伸直；2分：行走時(shí)向?qū)?cè) (右) 傾抖；3分：行走時(shí)身體向?qū)?cè) (右) 傾倒；4分：不能站立和自發(fā)行走，意識(shí)障礙。動(dòng)物麻醉清醒后觀察神經(jīng)功能缺失情況，≥3分者符合研究實(shí)驗(yàn)條件。

MRI檢查球囊位于左側(cè)中央溝前份硬膜下，中線向右側(cè)移位。

1.3 DTI檢查

每只獼猴行四次DTI檢查 (Achieva 3.0T超導(dǎo)核磁共振掃描儀，荷蘭PHILIPS公司)。第1次：手術(shù)前1 d (Before組)；第2次：球囊置入術(shù)當(dāng)天(Just組)；第3次：球囊置入術(shù)后7 d (球囊取出術(shù)前1 d (Remove組)；第4次：第一次術(shù)后14 d (球囊取出術(shù)后7 d (Recover組)。給予標(biāo)準(zhǔn)膝關(guān)節(jié)線圈掃描、磁共振MP-RAGE及DT-MRI掃描，且每次DTI序列均連續(xù)掃描 12次。采集圖像數(shù)據(jù)經(jīng)后處理，給予變形糾正與配準(zhǔn)校正。

處理后每個(gè)層面獲得FA值平均圖，選取健側(cè)CST為感興趣區(qū) (regions of interest, ROI)，測量FA值。ROI以雙側(cè)對(duì)稱且小于解剖結(jié)構(gòu)大小為標(biāo)準(zhǔn)，避免鄰近組織的影響。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

采用SPSS17.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行相關(guān)統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，計(jì)量資料數(shù)據(jù)以mean±SD表示， 兩組間差異采用秩和檢驗(yàn)及非參數(shù)檢驗(yàn)，秩次方差分析方法進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)處理，P＜0.05差異顯著。

2 結(jié)果

2.1 獼猴術(shù)后對(duì)側(cè)肢體功能評(píng)分比較

兩只獼猴術(shù)后對(duì)側(cè)肢體均出現(xiàn)功能障礙 (表1，表2)，術(shù)后對(duì)側(cè)肢體活動(dòng)評(píng)分無差異 (P＞0.05)；同側(cè)肢體功能未受影響，各時(shí)間段評(píng)分均為0分，與對(duì)側(cè)肢體功能評(píng)分行秩和檢驗(yàn)，P＜0.05提示術(shù)后對(duì)側(cè)肢體活動(dòng)較同側(cè)差；球囊置入術(shù)后與取出術(shù)后對(duì)側(cè)肢體功能評(píng)分行秩和檢驗(yàn)，一號(hào)猴P＜0.05，二號(hào)猴P＜0.05，提示兩只獼猴的對(duì)側(cè)肢體活動(dòng)功能在球囊取出術(shù)后較置入術(shù)后有所恢復(fù)。

表2 獼猴球囊取出術(shù)后對(duì)側(cè)肢體功能評(píng)分表Table 2 Contralateral limb function in macaques after balloon removal

表3 兩只獼猴四次DTI的FA值 (mean±SD)Table 3 FA values of 4 DTI on two macaques (mean±SD)

2.2 四次DTI檢查手術(shù)區(qū)對(duì)側(cè)CST的FA值統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

一號(hào)猴DTI檢查手術(shù)區(qū)對(duì)側(cè)CST (圖1)FA值行非參數(shù)檢驗(yàn)秩次方差分析，可見秩次在四組間差異顯著 (F=20.679，P=0.000，P＜0.05)，使用 LSD 法進(jìn)行 4組間兩兩比較，Before組與 Just、Remove及 Recover組的比較 P值分別為 0.386、0.003及0.000；Just組與Remove、Recover組的比較P值分別為0.031、0.000；Remove組與Recover組的比較P值為 0.000。說明球囊置入術(shù)后當(dāng)天，對(duì)側(cè) CST的FA值無明顯變化，但隨著時(shí)間的延長而升高，于球囊取出術(shù)后一周更為明顯。

圖1 一號(hào)猴球囊置入術(shù)后MRIFigure 1 Macaque 1 postoperative MRI

二號(hào)猴DTI檢查手術(shù)區(qū)對(duì)側(cè)CST (圖2) FA值行非參數(shù)檢驗(yàn)秩次方差分析，可見秩次在4組間差異顯著 (F=20.815，P=0.000，P＜0.05),使用LSD法進(jìn)行4組間兩兩比較， Before組與Just、Remove及Recover的比較P值分別為0.288、0.126及0.000；Just組與 Remove、Recover組的比較 P值分別為0.632、0.000；Remove組與Recover組的比較P值為 0.000。說明球囊置入術(shù)后當(dāng)天及取出術(shù)前當(dāng)天對(duì)側(cè)CST的FA值無明顯變化，但隨著時(shí)間的延長明顯高于正常值，與一號(hào)猴相符。

圖2 二號(hào)猴球囊置入術(shù)后MRI影像Figure 2 Macaque 2 postoperative MRI

3 討論

本研究中獼猴大腦運(yùn)動(dòng)區(qū)占位病變模型中的球囊注水漸進(jìn)式增多，逐漸壓迫大腦皮層，可較好地模擬臨床過程，實(shí)驗(yàn)對(duì)象雖僅限于兩只獼猴，但兩者的臨床表現(xiàn)、影像學(xué)和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)等檢測指標(biāo)合理可信，易于重復(fù)。由于DTI能夠敏感定量分析大腦的微細(xì)結(jié)構(gòu),而且在大腦白質(zhì)纖維的成像方面具有獨(dú)到之處 (Tang et al,2012)，故可用于監(jiān)測模型病變對(duì)側(cè)CST動(dòng)態(tài)變化過程。而FA能夠量化水分子擴(kuò)散的各向異性程度， FA值升高代表CST傳導(dǎo)功能升高 (Jellison et al,2004 )，可用于評(píng)價(jià)腦白質(zhì)纖維的完整程度。

實(shí)驗(yàn)中兩只獼猴行球囊置入手術(shù)后均出現(xiàn)了對(duì)側(cè)肢體偏癱，DTI敏感觀察到球囊置入手術(shù)后病變健側(cè)CST出現(xiàn)代償，短期內(nèi)，即使占位解除這一作用仍明顯，大腦皮質(zhì)總體積 3%為神經(jīng)元胞體，其余97%為軸突、樹突和神經(jīng)膠質(zhì)等，當(dāng)部分神經(jīng)元死亡，功能下降時(shí)，周圍存活細(xì)胞中大量的軸突可通過側(cè)枝出芽取代損傷的軸突，重建已散失神經(jīng)支配的組織的神經(jīng)控制 (Fenrich et al,2007)，同時(shí)，成年動(dòng)物大腦中軸突分枝非常穩(wěn)定, 軸突也保留著一定程度的結(jié)構(gòu)可塑性 (Rao et al,2012)。因此，神經(jīng)細(xì)胞軸突代償可導(dǎo)致平行于 CST走向的水分子運(yùn)動(dòng)增加，同時(shí)，髓鞘也可能由于代償性改變而導(dǎo)致垂直于CST走向的水分子運(yùn)動(dòng)受限增加、自由度減少，而兩者的共同作用將導(dǎo)致病變對(duì)側(cè)FA值升高。球囊取出后，由于肢體功能尚未恢復(fù)，可能存在的反饋?zhàn)饔脤?dǎo)致短期內(nèi)健側(cè)ROI區(qū)域FA值仍然升高，提示健側(cè)CST出現(xiàn)代償作用。Yeo et al (2010)發(fā)現(xiàn)一側(cè)橋腦出血患者的對(duì)側(cè)運(yùn)動(dòng)皮質(zhì)代償、參與肢體運(yùn)動(dòng)恢復(fù)的皮質(zhì)重組，或其他相關(guān)纖維束的代償作用，可能有助于其肢體功能恢復(fù)，支持本實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

綜上所述，我們認(rèn)為獼猴大腦運(yùn)動(dòng)區(qū)占位病變健側(cè)CST可出現(xiàn)代償現(xiàn)象，且該現(xiàn)象即使在占位解除后的短期內(nèi)仍然明顯，提示健側(cè)CST參與肢體功能的恢復(fù)，推測患者鍛煉健側(cè)肢體有助于患側(cè)肢體功能的恢復(fù)。

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