鐘吉咪，聞萬順，程瑞動，葉祥明，徐守宇，3

功能磁共振成像在腦卒中患者康復(fù)中的應(yīng)用進展①

鐘吉咪1，聞萬順2，程瑞動2，葉祥明2，徐守宇1，3

功能磁共振成像（fMRI）是一項聯(lián)合功能、解剖、影像，能實時、動態(tài)、無創(chuàng)評價腦功能的成像技術(shù)。fMRI在腦卒中后運動功能、言語功能、認知及感覺功能康復(fù)療效評估、預(yù)后判斷等方面均有應(yīng)用。

功能磁共振成像；腦卒中；康復(fù)；綜述

［本文著錄格式］鐘吉咪，聞萬順，程瑞動，等.功能磁共振成像在腦卒中患者康復(fù)中的應(yīng)用進展［J］.中國康復(fù)理論與實踐，2016，22（9）:1028-1030.

CITED AS:Zhong JM，WenWS，Cheng RD，etal.Application of functionalmagnetic resonance imaging in rehabilitation after stroke（review）［J］.Zhongguo Kangfu Lilun Yu Shijian，2016，22（9）:1028-1030.

腦血管病后存活患者3/4以上伴有不同程度功能障礙，重度致殘約占10%［1］。腦卒中患者經(jīng)過早期、系統(tǒng)的康復(fù)可以明顯改善其功能，提高其生活能力并重返社會。功能磁共振成像（functionalmagnetic resonance imaging，fMRI）被越來越多地用于評估人類大腦激活與感覺、運動及認知活動的關(guān)系，也常應(yīng)用于神經(jīng)損傷及康復(fù)過程的神經(jīng)可塑性等研究［2-4］。本文綜述fMRI在腦卒中康復(fù)的應(yīng)用。

1　任務(wù)態(tài)fMRI與靜息態(tài)fMRI

腦卒中康復(fù)中主要應(yīng)用血氧水平依賴的fMRI（blood oxygenation leve1 dependent fMRI，BOLD-fMRI）。BOLD-fMRI利用不同神經(jīng)活動狀態(tài)下大腦局部脫氧血紅蛋白含量的不同，顯示相應(yīng)的腦皮層激活區(qū)，以此了解局部腦功能情況。局部神經(jīng)元活動需氧量增加使血氧不成比例增加，激活的大腦區(qū)域由于順磁性去氧血紅蛋白相對減少，呈現(xiàn)出增強信號。因此，任務(wù)或刺激相關(guān)的fMRI、靜息態(tài)fMRI能直接或間接測量神經(jīng)元激活和功能性連接，大腦活動可以被形象化地展示。

任務(wù)態(tài)fMRI是最早采用的研究方法，它指在掃描過程中被試者配合完成一定任務(wù)，刺激局部腦組織BOLD信號發(fā)生變化，并基于減法原則，通過比較執(zhí)行和未執(zhí)行任務(wù)時被試者的圖像，用數(shù)學(xué)模型和統(tǒng)計學(xué)方法計算出執(zhí)行任務(wù)時的激活腦區(qū)。它反映任務(wù)狀態(tài)下神經(jīng)元活動引起的腦皮層功能區(qū)激活情況，包含組塊設(shè)計、事件相關(guān)設(shè)計和混合設(shè)計。

靜息態(tài)fMRI指被試者在掃描時保持清醒、閉眼、安靜平臥，最大限度減少身體活動，盡量不做任何系統(tǒng)性思維時的狀態(tài)［5-6］，反映的是一種長程相干的功能模式，是中樞神經(jīng)系統(tǒng)在基礎(chǔ)狀態(tài)下的自發(fā)活動［7］。

2　運動功能康復(fù)

腦卒中導(dǎo)致神經(jīng)功能受損，最常見的就是病灶對側(cè)肢體運動功能障礙，主要表現(xiàn)為速度、力量、協(xié)調(diào)性及執(zhí)行功能等方面損傷。在發(fā)病后3個月，雖然受損的功能或多或少能得到一定程度恢復(fù)，但只有約25%患者能夠恢復(fù)到日常功能水平［8］。

腦卒中后第1周并不推薦使用BOLD-fMRI。腦卒中早期，缺血使局部脈管系統(tǒng)的擴張達到最大化，擾亂了正常神經(jīng)血管的耦合反應(yīng)，導(dǎo)致BOLD信號降低或消失［9］；急性期腦卒中患者多無法正確執(zhí)行任何運動任務(wù)，或在執(zhí)行時引發(fā)連帶運動而對結(jié)果產(chǎn)生干擾［10］，所以研究對象多為病情穩(wěn)定、恢復(fù)較好的慢性期患者。

根據(jù)文獻總結(jié)，偏癱手和正常手運動的大腦激活模式不同，在長期康復(fù)過程中，損傷和未損傷的半球都發(fā)生皮質(zhì)運動功能的代償和重組。腦卒中后，80%患者出現(xiàn)上肢偏癱并伴隨精細運動障礙［11］，任務(wù)態(tài)fMRI最常采用的是手部松握或?qū)χ傅冗\動任務(wù)。Rehme等分別于急性期（＜72 h）、亞急性期（2周）及慢性期早期（3～6個月）分別對腦卒中患者進行手運動的任務(wù)態(tài)fMRI，通過動態(tài)因果模型評估雙側(cè)網(wǎng)絡(luò)，包括初級感覺運動皮層（primary sensorimotor cortex，S1M 1）、前運動皮層（premotor cortex，PMC）、輔助運動區(qū)（supplementary motor area，SMA）間的效率聯(lián)系改變，結(jié)果顯示，急性期梗死側(cè)與梗死對側(cè)S1M 1之間抑制化信號減弱；亞急性期梗死對側(cè)S1M 1對梗死側(cè)S1M 1去抑制化信號增加，梗死側(cè)對梗死對側(cè)S1M 1信號逐漸正?；?；恢復(fù)不佳的患者在慢性期仍顯示梗死對側(cè)對梗死側(cè)S1M 1的去抑制化信號仍存在［12］。提示梗死側(cè)效率聯(lián)系網(wǎng)絡(luò)的動態(tài)恢復(fù)對卒中后運動康復(fù)發(fā)揮著重要作用。Rehme等對急性腦卒中患者在發(fā)病后2周內(nèi)進行掃描，相比健康受試者，患者兩側(cè)初級運動區(qū)（M 1）、PMC的背側(cè)和腹側(cè)與SMA的激活信號呈逐漸增強趨勢，提示早期皮質(zhì)的功能性重組支持偏癱手的運動功能，運動功能的控制區(qū)域并不只局限于相關(guān)的運動功能區(qū)［13］。

部分學(xué)者著手研究大腦非運動分區(qū)對運動功能的影響。劉圣華等研究不同恢復(fù)程度的腦卒中患者大腦激活方式之間的差異，提出對側(cè)感覺運動區(qū)（sensorimotor cortex，SMC）及SMA對運動功能康復(fù)起重要作用，健側(cè)大腦半球的代償影響患側(cè)肢體運動功能的恢復(fù)［14］。Wei等發(fā)現(xiàn)，皮質(zhì)脊髓束損傷越嚴重，手腕運動時對側(cè)非初級運動區(qū)激活越明顯［15］，顯示腦卒中患者殘余的運動系統(tǒng)功能性結(jié)構(gòu)可能與皮質(zhì)脊髓束的破壞程度相關(guān)。Rosso等提出，沒有康復(fù)的重度患者也可以觀察到功能性大腦連接的改變，上肢功能狀態(tài)受皮質(zhì)脊髓束破壞程度及同側(cè)皮質(zhì)-小腦連接的影響［16］。

比較患者相關(guān)運動功能區(qū)激活的差異，可觀察特定康復(fù)治療方式對神經(jīng)重塑的作用。Deng等［17］和Lin等［18］分別證明著重復(fù)雜任務(wù)訓(xùn)練的遠程康復(fù)治療及強制誘導(dǎo)治療（constraint-induced therapy，CIT）是可行的，該訓(xùn)練方法對神經(jīng)重塑起到一定作用。Caria等報道1例經(jīng)腦機接口（brain computer interface，BCI）訓(xùn)練的慢性腦卒中患者執(zhí)行運動任務(wù)時，同側(cè)SMC的偏側(cè)優(yōu)勢增加，是PMC背側(cè)和SMA的激活增強［19］。

一些研究圍繞優(yōu)勢半球與非優(yōu)勢半球腦卒中后運動功能恢復(fù)展開。O'Shea等在健康成人中使用經(jīng)顱磁刺激（transcranial magnetic stimulation，TMS）干擾左側(cè)運動前區(qū)皮層，通過fMRI研究右側(cè)運動前區(qū)皮層的短期重組，結(jié)果證明在右側(cè)運動前區(qū)存在代償激活增強，并且與運動功能恢復(fù)存在緊密聯(lián)系；但干擾右側(cè)運動前區(qū)，左側(cè)運動前區(qū)卻未得到類似結(jié)果［20］。Lotze等使用TMS抑制左大腦半球卒中患者右側(cè)半球PMC和S1M 1活動，發(fā)現(xiàn)運動功能進一步受損［21］，支持右側(cè)半球運動區(qū)域?qū)ψ髠?cè)卒中后患者運動功能恢復(fù)有代償作用。提示優(yōu)勢半球損傷和非優(yōu)勢半球損傷后，功能恢復(fù)及雙側(cè)運動皮層功能重組過程存在差異，優(yōu)勢半球損傷后肢體運動功能恢復(fù)稍差，在急性期及亞急性期對側(cè)運動皮層區(qū)有更廣泛的激活。

3　言語功能康復(fù)

失語癥是腦卒中患者最常并發(fā)的言語障礙，腦卒中后失語發(fā)病率達21%～38%，運動性失語是最常見的類型之一。此類失語患者語言不流利，但理解力相對保留，遠期的言語功能恢復(fù)也大多良好。fMRI可用于了解失語后腦內(nèi)語言加工模式和言語功能恢復(fù)機制［22-23］。

使用fMRI研究言語障礙存在諸多困難，如受試者可能由于言語和運動雙重障礙，無法完成一些需要交流的任務(wù)或不能較好地執(zhí)行運動任務(wù)；掃描過程產(chǎn)生的噪音可能對聽覺刺激造成影響，而無聲fMRI技術(shù)又會拖累研究進度［24］。言語功能本身較為復(fù)雜，近年對腦卒中后言語功能康復(fù)的fMRI研究雖有增多，但仍少于運動障礙。

失語癥的任務(wù)態(tài)fMRI常采用圖片識別或命名、詞語生成等任務(wù)。Szaflarski等發(fā)現(xiàn)，慢性失語癥患者在執(zhí)行任務(wù)時，腦卒中周圍區(qū)域顯示顯著增高的激活信號，提示慢性患者利用腦卒中周圍腦功能區(qū)域?qū)崿F(xiàn)言語功能［25-26］；其另一項研究顯示，腦卒中發(fā)生1年以上的失語癥康復(fù)患者回到典型的fMRI言語激活模式，而未康復(fù)患者的激活向右側(cè)半球區(qū)域轉(zhuǎn)移，且言語功能的提升與左側(cè)半球信號的增強相關(guān)。右側(cè)半球激活的轉(zhuǎn)移可能對言語功能的康復(fù)不起作用。李科等發(fā)現(xiàn)，相比于發(fā)病初期，失語癥患者康復(fù)后左半球語言相關(guān)腦區(qū)的激活增加、范圍增多，且右側(cè)Broca鏡像區(qū)激活減弱，左側(cè)Broca區(qū)出現(xiàn)激活［27］。提示失語后優(yōu)勢半球喪失功能的語言區(qū)移至對側(cè)鏡像區(qū)和優(yōu)勢半球未受累語言區(qū)的功能重組這兩種機制都參與言語功能恢復(fù)的過程，且近期以非優(yōu)勢半球代償為主，遠期以優(yōu)勢半球未受累語言區(qū)的功能重組發(fā)揮更重要作用。A llendorfer等的研究也證實，腦卒中患者言語的流暢度可能更多取決于優(yōu)勢半球的語言網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和功能的完整性［28］。Baker等對10例失語癥患者使用經(jīng)顱直流電刺激對左前額葉進行刺激，以增加皮質(zhì)激活，同時結(jié)合命名訓(xùn)練，發(fā)現(xiàn)命名正確率明顯提高［29］。提示左側(cè)半球皮質(zhì)的激活可能是治療失語癥的重要基礎(chǔ)。

總之，fMRI能顯示腦卒中后失語癥患者不同階段腦激活區(qū)的變化，反映大腦語言功能區(qū)塑形和重組情況，為了解失語后言語功能恢復(fù)的神經(jīng)機制以及療效評估開辟了一條新途徑。

4　認知及感覺功能康復(fù)

相較于運動和言語功能，認知與感覺功能障礙更復(fù)雜，研究難度也更大。認知功能障礙有時無法通過梗死大小和部位予以解釋，可能的原因是控制該功能的遠端腦區(qū)或某個網(wǎng)絡(luò)的支配神經(jīng)元受到損傷。

姜財?shù)劝l(fā)現(xiàn)，腦卒中患者靜息狀態(tài)下海馬功能連接性增強，而這些功能連接增強的腦區(qū)均與認知功能密切相關(guān)［30］。推測海馬功能連接模式的改變可能是腦卒中患者認知功能康復(fù)的機制之一。結(jié)合既往研究，腦卒中患者靜息態(tài)網(wǎng)絡(luò)（resting state network，RSN）的改變可以解釋腦卒中引起的大腦功能紊亂，當腦卒中患者大腦某些區(qū)域受損后，可以通過轉(zhuǎn)變功能連接至未受影響的大腦區(qū)域進行代償，因此腦卒中患者fMRI顯示更大的功能連接轉(zhuǎn)變提示更好的認知表現(xiàn)［31-32］。

感覺回饋對運動康復(fù)相當重要，尤其是視覺和本體感覺。Hassa等根據(jù)雙手被動運動的fMRI結(jié)果提出，右側(cè)半球卒中導(dǎo)致的忽視癥患者，其視覺和軀體感覺在右側(cè)頂葉上回有重疊表現(xiàn)［33］。Tunik等觀察到，在伸展過度及伸展不足兩種視覺反饋條件下，腦卒中患者同側(cè)運動皮質(zhì)激活均增強，提示控制自身手運動的視覺反饋可促進特定大腦網(wǎng)絡(luò)的活動［34］。

大腦后動脈梗死可引起同側(cè)偏盲，對患者日常生活產(chǎn)生嚴重阻礙。Borstad等對患有觸覺分辨力障礙的左側(cè)腦卒中患者進行BOLD-fMRI及彌散張量成像（diffusion tensor imaging，DTI）研究，對照組對側(cè)初級軀體感覺區(qū)（S1）、雙側(cè)次級軀體感覺區(qū)（S2）、雙側(cè)中央前回及雙側(cè)小腦顯著激活；與對照組相比，實驗組激活峰位于健側(cè)顳上回、S2及健側(cè)小腦，并發(fā)現(xiàn)頂葉皮層和額葉皮層的激活區(qū)更加分散，可能提示大腦皮層產(chǎn)生廣泛代償作用［35］。雖然實驗結(jié)果提示頂葉皮層的激活程度與感覺功能明顯相關(guān)，但并沒有發(fā)現(xiàn)觸覺分辨力的恢復(fù)程度與患側(cè)S1激活程度有相關(guān)性。

感覺功能康復(fù)的研究目前大多還停留在實驗研究階段，若要發(fā)展到臨床應(yīng)用，還需要大樣本的臨床縱向研究、合理感覺功能評價量表的制定、標準刺激裝置的建立等。

5　總結(jié)

fMRI臨床應(yīng)用近20年，雖然在腦卒中診斷及治療過程中不作為常規(guī)使用，但隨著研究深入，已成為我們解釋腦卒中損傷機制、神經(jīng)重塑過程以及治療后患者康復(fù)原理的工具［36］，也有助于我們提升對腦卒中患者預(yù)后的判斷，選擇更適合的治療方法，并對其療效作出評價。相信隨著fMRI技術(shù)的進一步完善和發(fā)展，應(yīng)用范圍將更為廣泛。

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Application of FunctionalM agnetic Resonance Imaging in Rehabilitation after Stroke（review）

ZHONG Ji-mi1，WENWan-shun2，CHENG Rui-dong2，YEXiang-ming2，XU Shou-yu1，3
1.Department of Rehabilitation，the 3rd A ffiliated Hospital of Zhejiang Chinese Medical University，Hangzhou，Zhejiang 310005，China；2.Zhejiang Provincial People's Hospital，Hangzhou，Zhejiang 310014，China；3.School of Medcine，Juntendo University，Tokyo 113-8421，Japan

XU Shou-yu.E-mail:overnightjo@msn.com

Functionalmagnetic resonance imaging（fMRI）isa technology combined with function，anatomy and images to evaluate the brain function in real-time，dynamic，non-invasiveways.fMRIhasbeen applied in the rehabilitation after stroke for the assessmentand prognosisofmotor，speech，cognition and sense function，etc.

functionalmagnetic resonance imaging；stroke；rehabilitation；review

10.3969/j.issn.1006-9771.2016.09.009

R743.3

A

1006-9771（2016）09-1028-03

2016-05-12

2016-06-06）

1.浙江省醫(yī)藥衛(wèi)生科技計劃項目（No.2015KYB279）；2.浙江省中醫(yī)藥科技計劃項目（No.2016ZA028）；3.浙江省自然科學(xué)基金項目（No.LQ16H170001）；4.國家中醫(yī)藥管理局重點學(xué)科建設(shè)經(jīng)費資助項目（No.國中醫(yī)藥人教發(fā)［2012］32號）。

1.浙江中醫(yī)藥大學(xué)附屬第三醫(yī)院康復(fù)醫(yī)學(xué)科，浙江杭州市310005；2.浙江省人民醫(yī)院康復(fù)醫(yī)學(xué)中心，浙江杭州市310014；3.日本順天堂大學(xué)醫(yī)學(xué)部，日本東京113-8421。作者簡介：鐘吉咪（1992-），女，漢族，浙江諸暨市人，碩士研究生，主要研究方向：吞咽、言語障礙康復(fù)。通訊作者：徐守宇（1966-），男，漢族，浙江杭州市人，博士，碩士研究生導(dǎo)師，主要研究方向：老年病學(xué)。E-mail:overnightjo@msn.com。