吳昊月,羅紅玲，祝樂(lè)群，姚谷艷，黃立，萬(wàn)萍

吞咽涉及幾個(gè)生理階段，以及皮層和皮層下的神經(jīng)相互作用。吞咽反射性成分依賴于腦干吞咽中樞。然而，大量的生理證據(jù)表明，大腦皮層不僅在吞咽的起始階段，而且在吞咽的調(diào)節(jié)中起著基礎(chǔ)性作用[1-2]。腦卒中患者的病理生理學(xué)證據(jù)也表明，許多腦區(qū)在控制人類吞咽方面起著重要作用[3]。然而，大腦皮層吞咽網(wǎng)絡(luò)的生理機(jī)制尚不完全清楚。利用腦成像技術(shù)，如功能磁共振成像(Functional magnetic resonance imaging，fMRI)，對(duì)控制吞咽的皮層功能的神經(jīng)解剖表征進(jìn)行了研究，并在人類身上得到了確認(rèn)。由于其非侵入性、無(wú)輻射、能更精確顯示結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系的特點(diǎn)，在臨床中應(yīng)用廣泛。本研究的目的是對(duì)吞咽功能磁共振成像研究的國(guó)內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行分析總結(jié)。

1 正常人群吞咽的功能磁共振研究

1.1 正常人群不同條件下吞咽激活的大腦區(qū)域

1.1.1 正常人群意志吞咽和反射吞咽激活的大腦區(qū)域 20世紀(jì)90年代，開(kāi)始有研究利用fMRI識(shí)別與人類吞咽相關(guān)的皮層活動(dòng)的研究。Hamdy等[3]觀察10名健康受試者每間隔30s吞咽5ml注入口腔內(nèi)水，發(fā)現(xiàn)在吞咽過(guò)程中有多個(gè)大腦區(qū)域被激活，最顯著的是初級(jí)感覺(jué)運(yùn)動(dòng)區(qū)、前扣帶回、島葉和前運(yùn)動(dòng)皮層(布羅德曼區(qū)域6，8)。在隨后發(fā)表的關(guān)于自主吞咽激活的腦區(qū)域的研究，與此結(jié)果相似[1，4-7]。Kern等[4]在2001年進(jìn)行的一項(xiàng)研究正常人反射性吞咽和意志性吞咽的隨機(jī)對(duì)照實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，反射性吞咽主要表現(xiàn)在初級(jí)感覺(jué)運(yùn)動(dòng)皮層，而意志性吞咽表現(xiàn)在多個(gè)區(qū)域，包括初級(jí)感覺(jué)運(yùn)動(dòng)皮層、島葉、前額葉和前扣帶回、楔前葉區(qū)域。意志性吞咽的激活區(qū)域與Hamdy等[3]的研究結(jié)果具有相似性。研究對(duì)象內(nèi)的比較顯示，兩半球在主動(dòng)吞咽時(shí)的活動(dòng)總量明顯大于反射性吞咽時(shí)的活動(dòng)總量。Martin等[1]第一次研究了無(wú)意識(shí)狀態(tài)下的唾液吞咽激活區(qū)域。14名健康右利手受試者在三種吞咽激活任務(wù)中掃描：安靜狀態(tài)下無(wú)意識(shí)吞咽唾液、意志(主動(dòng))吞咽唾液、主動(dòng)吞咽水。無(wú)意識(shí)唾液吞咽最顯著和一致的激活灶位于左側(cè)中央前回，包括布羅德曼4和6，以及布羅德曼43對(duì)應(yīng)的左側(cè)中央后回。其他突出的激活區(qū)域位于右側(cè)中央前回以及右側(cè)島葉。這一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)表明，即使吞咽不是一種意志行為，皮層機(jī)制也可能在調(diào)節(jié)吞咽方面發(fā)揮作用。另外，與無(wú)意識(shí)唾液吞咽相比，前扣帶皮層尾部的激活和主動(dòng)吞咽更相關(guān)。2002年fMRI的發(fā)展能夠顯示腦干和頸脊髓核的功能定位[8]，隨后在2003年的一項(xiàng)研究中觀察到意志性吞咽不僅激活皮質(zhì)結(jié)構(gòu)，還會(huì)激活小腦以及基底神經(jīng)節(jié)[9]。這些研究一致表明，意志吞咽激活了人類大腦皮層的多個(gè)區(qū)域。這些激活灶包括初級(jí)感覺(jué)運(yùn)動(dòng)皮層、前運(yùn)動(dòng)皮層，前扣帶回皮質(zhì)、腦島、和楔前葉[1, 4-7]，以及小腦和基底神經(jīng)節(jié)[9]。這些區(qū)域在吞咽運(yùn)動(dòng)神經(jīng)中樞控制中的重要作用。另外，自主吞咽的激活腦區(qū)數(shù)量及面積均大于反射性吞咽。

1.1.2 正常人群不同吞咽組件激活的大腦區(qū)域 吞咽是一項(xiàng)復(fù)雜的功能，包括對(duì)攝入物質(zhì)的感覺(jué)處理，運(yùn)動(dòng)計(jì)劃，運(yùn)動(dòng)執(zhí)行，咀嚼與呼吸之間的協(xié)調(diào)，吞咽過(guò)程中的本體感受反饋等[10]。如果按意志進(jìn)行，還包括認(rèn)知和注意力處理[11]。有研究報(bào)道在吞咽準(zhǔn)備過(guò)程中，在前扣帶皮層和前運(yùn)動(dòng)皮層激活明顯大于吞咽執(zhí)行過(guò)程[2，12]。這表明吞咽準(zhǔn)備可能是由前扣帶皮層的吻側(cè)區(qū)和中間區(qū)介導(dǎo)的。與吞咽準(zhǔn)備相比，在吞咽執(zhí)行過(guò)程中，雙側(cè)島葉和左側(cè)背外側(cè)周中心皮層的激活明顯更大[12]。Malandraki等[2]報(bào)道了與吞咽準(zhǔn)備過(guò)程相比，吞咽執(zhí)行過(guò)程中初級(jí)感覺(jué)運(yùn)動(dòng)皮質(zhì)激活，許多其他研究也證實(shí)了側(cè)周中心皮層內(nèi)吞咽執(zhí)行相關(guān)活動(dòng)[11，13]。外周感覺(jué)輸入對(duì)于安全有效的吞咽是必要的。利用短暫空氣脈沖刺激口腔[10]、口咽部外側(cè)扁桃體周區(qū)[14]，可以激活包括初級(jí)軀體感覺(jué)皮層和丘腦、經(jīng)典運(yùn)動(dòng)區(qū)(初級(jí)運(yùn)動(dòng)皮層、補(bǔ)充運(yùn)動(dòng)區(qū)、扣帶回運(yùn)動(dòng)區(qū))、島葉和額葉皮層等吞咽相關(guān)運(yùn)動(dòng)皮質(zhì)。這些區(qū)域與先前涉及口腔和咽部感覺(jué)運(yùn)動(dòng)功能(如舌頭運(yùn)動(dòng)、咀嚼和吞咽)的皮質(zhì)區(qū)域重疊。另外，Lowell等[10]的研究中發(fā)現(xiàn)盡管空氣脈沖刺激僅在右側(cè)，但發(fā)生雙側(cè)腦活化。因此，在單側(cè)感覺(jué)缺失的患者中，應(yīng)用于健康側(cè)的口感覺(jué)刺激可能會(huì)使雙側(cè)大腦吞咽控制區(qū)域參與。通過(guò)口腔感覺(jué)刺激干預(yù)神經(jīng)系統(tǒng)疾病的吞咽障礙患者具有重要意義[10]。研究證明想象吞咽動(dòng)作和執(zhí)行吞咽動(dòng)作激活了一個(gè)類似的大腦區(qū)域網(wǎng)絡(luò)[10，15]，包括雙側(cè)中央前后回、額下回、基底神經(jīng)節(jié)、島葉、輔助運(yùn)動(dòng)區(qū)和小腦。想象吞咽行為是激活整個(gè)大腦吞咽網(wǎng)絡(luò)的一種有效的心理策略，這可能是一種替代和創(chuàng)新的治療吞咽困難的工具，對(duì)吞咽障礙的治療有一定的指導(dǎo)意義。

1.1.3 正常人群不同刺激下吞咽激活的大腦區(qū)域 在正常吞咽過(guò)程中，會(huì)攝入不同質(zhì)地、口味、溫度的食物，同時(shí)要接受視覺(jué)、味覺(jué)、嗅覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)的刺激。Shibamoto等[16]研究當(dāng)吞咽固體和水這兩種不同質(zhì)地的物質(zhì)時(shí)，吞咽相關(guān)皮質(zhì)區(qū)域激活部位相似，但水激活的體積比固體大。吞咽的皮質(zhì)表征可能因食物類型而異。此外，早期的研究表明，特殊味道(甜味和苦味)可以調(diào)節(jié)人類皮層吞咽運(yùn)動(dòng)通路的興奮性[17]，不同的口味、溫度對(duì)食管上括約肌開(kāi)放有不同的影響[18]。Babaei等[19]研究發(fā)現(xiàn)同時(shí)進(jìn)行味覺(jué)、嗅覺(jué)和視覺(jué)刺激可增強(qiáng)皮層吞咽網(wǎng)絡(luò)的活動(dòng)。Kawai等[20]探究與吞咽運(yùn)動(dòng)相關(guān)的視聽(tīng)刺激激活的大腦區(qū)域，對(duì)受試者采用三種與人類吞咽運(yùn)動(dòng)相關(guān)的刺激(聽(tīng)覺(jué)、視覺(jué)、視聽(tīng)同時(shí)刺激)。僅有聽(tīng)覺(jué)刺激時(shí)，補(bǔ)充運(yùn)動(dòng)區(qū)域被激活；僅有視覺(jué)刺激時(shí)，雙側(cè)運(yùn)動(dòng)前區(qū)和初級(jí)運(yùn)動(dòng)區(qū)以及左側(cè)前額葉被激活；當(dāng)視聽(tīng)刺激出現(xiàn)時(shí)，雙側(cè)前額葉和運(yùn)動(dòng)前區(qū)被激活。與吞咽運(yùn)動(dòng)相關(guān)的聽(tīng)覺(jué)、視覺(jué)和視聽(tīng)結(jié)合刺激會(huì)引起與吞咽運(yùn)動(dòng)規(guī)劃和表現(xiàn)相關(guān)的大腦區(qū)域的激活。這些結(jié)果提示對(duì)于吞咽困難患者來(lái)說(shuō)，利用更強(qiáng)的味覺(jué)、嗅覺(jué)和視覺(jué)刺激以及和吞咽相關(guān)的視聽(tīng)覺(jué)刺激來(lái)增強(qiáng)他們的吞咽功能，可能是一種新的治療方法。

1.2 吞咽皮質(zhì)半球的偏側(cè)性 吞咽活動(dòng)是否具有優(yōu)勢(shì)半球尚存在爭(zhēng)議。大多數(shù)研究都未能發(fā)現(xiàn)用于吞咽的感覺(jué)運(yùn)動(dòng)皮層的集體側(cè)化，一些受試者在左半球表現(xiàn)出相對(duì)較大的激活，而另一些受試者表現(xiàn)在右半球[1，3，11]。但在這些研究中，多數(shù)受試者的初級(jí)感覺(jué)運(yùn)動(dòng)皮質(zhì)的表現(xiàn)出左半球偏側(cè)性[11，21]。與初級(jí)感覺(jué)運(yùn)動(dòng)皮質(zhì)相反，腦島的激活則表現(xiàn)出右半球偏側(cè)性[1，3-4]。除了相同部位左右半球間的差異外，左右半球內(nèi)部不同激活部位也有差異。Kern等[4]研究健康成人意志吞咽和反射吞咽的隨機(jī)對(duì)照實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，左半球內(nèi)部不同激活區(qū)域間差異較明顯，初級(jí)感覺(jué)運(yùn)動(dòng)區(qū)域最大，腦島最小。然而，右半球腦島激活體積與其他部位激活體積之間無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義上的差異。反射性吞咽時(shí)，左半球激活體積更大，意志性吞咽時(shí)，右半球激活體積更大。一些研究報(bào)道了吞咽準(zhǔn)備和執(zhí)行過(guò)程中不同的側(cè)移模式[22-24]。Mihai等[24]發(fā)現(xiàn)，大腦活動(dòng)最初是向左半球偏側(cè)的，隨著時(shí)間的推移逐漸向右半球轉(zhuǎn)移，但Toogood等[12]的研究在吞咽任務(wù)的準(zhǔn)備和執(zhí)行階段，活動(dòng)的側(cè)化并沒(méi)有發(fā)生明顯的變化。

1.3 不同年齡階段的吞咽功能磁共振成像研究 Hartnick等[25]研究了兒童吞咽行為的皮層活動(dòng)區(qū)域，包括初級(jí)感覺(jué)運(yùn)動(dòng)皮層、上運(yùn)動(dòng)皮層(布羅德曼區(qū)域24)、島葉、額下皮層(布羅德曼區(qū)域44和45)、顳橫回(布羅德曼區(qū)域41和42)、殼核、蒼白球和顳上回(布羅德曼區(qū)域38)，和成人的吞咽皮層網(wǎng)絡(luò)具有相似性。與老年人相關(guān)的吞咽生理變化已被報(bào)道，包括咽反射和食管上括約肌開(kāi)放的延遲[26]，喉運(yùn)動(dòng)減少，喉咽敏感性降低[21]。有數(shù)據(jù)報(bào)道，高達(dá)16%的神經(jīng)健康老人會(huì)出現(xiàn)吞咽障礙[15]。Lin等[27]研究發(fā)現(xiàn)在健康老年人中，吞咽效率與小腦灰質(zhì)體積呈正相關(guān)。在老年人中，大腦結(jié)構(gòu)的變化可能在個(gè)體吞咽能力的差異中發(fā)揮關(guān)鍵作用。Martin等[21]研究發(fā)現(xiàn)老年人和年輕人相似，在吞咽過(guò)程中可激活多個(gè)皮層區(qū)域，最突出的是外側(cè)裂周圍皮層和前扣帶皮層。與吞咽唾液相比，吞咽水激活的腦容量增加了四倍，特別是在右側(cè)運(yùn)動(dòng)前區(qū)和前額葉皮質(zhì)中。這可能是隨著年齡增長(zhǎng)的口腔感覺(jué)運(yùn)動(dòng)功能減弱時(shí)對(duì)吞咽水需要更多的努力[21]。Humbert等[26]對(duì)12名年輕人和11名老年人進(jìn)行了吞咽相關(guān)的fMRI腦活動(dòng)研究。老年組比年輕組顯示出更多的右側(cè)激活，包括外側(cè)裂周區(qū)和額下回、額中回和額三角部。這項(xiàng)研究中的功能磁共振成像任務(wù)可能對(duì)老年人的注意力提出了比年輕人更多的要求。已有的研究表明，老年人在吞咽和控制著不吞咽時(shí)的大腦皮層的相關(guān)區(qū)域的活動(dòng)比年輕人更強(qiáng)烈[26，28]。這可能是因?yàn)榕c年輕人相比，老年人需要更多的努力；也可能是因?yàn)?，年輕參與者能夠更有效地利用大腦皮層。

2 吞咽障礙人群的功能磁共振成像研究

2.1 腦卒中患者的功能磁共振成像研究 腦卒中后吞咽障礙的機(jī)制或吞咽障礙的恢復(fù)機(jī)制仍不確定。目前研究表示，左側(cè)或雙側(cè)腦卒中均可引起吞咽困難[29]。與病變部位的大小相比，病變位置似乎在吞咽障礙中起著更重要的作用[30]。Moon等[31]研究發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致口腔期延遲的病灶有位于左額葉的趨勢(shì)?？谘什客萄世щy與腦卒中嚴(yán)重程度和腦白質(zhì)病變程度有關(guān)[32]。Mihai等[30]使用事件相關(guān)的fMRI，對(duì)18例腦卒中后吞咽困難患者進(jìn)行了調(diào)查。研究發(fā)現(xiàn)除了對(duì)側(cè)初級(jí)軀體感覺(jué)皮質(zhì)的強(qiáng)烈激活外，患者整個(gè)吞咽網(wǎng)絡(luò)的激活均有所下降。此外還發(fā)現(xiàn)，當(dāng)錐體束損傷較嚴(yán)重時(shí)，恢復(fù)吞咽似乎與同側(cè)小腦前區(qū)的不對(duì)稱激活有關(guān)。Liu等[33]對(duì)81例吞咽困難腦卒中患者和78例健康對(duì)照者進(jìn)行Meta分析。與健康對(duì)照組相比，吞咽困難的腦卒中患者左側(cè)扣帶回、左中央前回和右后扣帶回出現(xiàn)過(guò)度活動(dòng)，右側(cè)楔葉和左側(cè)額中回低活化。中央前回是運(yùn)動(dòng)回路的重要組成部分，在吞咽的誘導(dǎo)和執(zhí)行機(jī)制中可能起著核心作用。中央前回的激活增加，可能與神經(jīng)可塑性以及皮質(zhì)功能區(qū)的重建有關(guān)。Li等[29]采用事件相關(guān)fMRI對(duì)5例左半球、5例右半球腦卒中吞咽困難患者和10例健康對(duì)照者進(jìn)行檢查。組內(nèi)分析結(jié)果顯示對(duì)于中風(fēng)組，左右半球卒中患者均在對(duì)側(cè)半球吞咽皮層網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)過(guò)度激活；然而與正常組相比，包括所有中風(fēng)患者都顯示更高的激活。這可能提示單側(cè)卒中后吞咽障礙患者自主吞咽的激活可能需要大腦半球運(yùn)動(dòng)皮層的重新組織，或向大腦半球未受影響區(qū)域的激活進(jìn)行補(bǔ)償性轉(zhuǎn)移，可能與大腦的代償機(jī)制有關(guān)。腦卒中吞咽障礙患者不僅吞咽皮層網(wǎng)絡(luò)的活動(dòng)有所改變，默認(rèn)模式網(wǎng)絡(luò)和情感網(wǎng)絡(luò)的活動(dòng)也有所改變。默認(rèn)模式網(wǎng)絡(luò)區(qū)域(Default-mode network regions，DMN)包括后扣帶回、雙側(cè)角回、腹側(cè)和背側(cè)前額葉、下顳皮質(zhì)、內(nèi)側(cè)顳皮質(zhì)和內(nèi)側(cè)小腦[34]。它涉及許多基本的大腦功能，如情緒狀態(tài)和自我相關(guān)的心理表征[35]。情感網(wǎng)絡(luò)(The affective network，AN)包括杏仁核、腹內(nèi)側(cè)前額葉皮質(zhì)和后扣帶皮回，它們組成皮質(zhì)邊緣回路。與消極情緒喚起或調(diào)節(jié)有關(guān)，并涉及可能與“自動(dòng)”和“意志”吞咽有關(guān)的自主神經(jīng)和內(nèi)臟功能。Li等[34]對(duì)有12例吞咽困難和12例無(wú)吞咽困難的腦卒中患者進(jìn)行靜息狀態(tài)功能性磁共振成像。結(jié)果發(fā)現(xiàn)與健康對(duì)照組相比，腦卒中患者在AN和DMN中的功能連接降低。此外，與沒(méi)有吞咽困難的卒中患者相比，吞咽困難的腦卒中患者的AN和DMN的功能連通性也有所下降。大多數(shù)腦卒中吞咽困難患者通常有一定的負(fù)性情緒，AN和DMN回路可能與吞咽困難患者不舒服的狀態(tài)有關(guān)。腦卒中吞咽障礙患者的AN和DMN受損程度的差異，可能有助于提高對(duì)吞咽障礙的神經(jīng)病理生理機(jī)制和康復(fù)的認(rèn)識(shí)。

2.2 阿爾茨海默病患者的吞咽功能磁共振成像研究 吞咽障礙是阿爾茨海默病(Alzheimer's disease，AD)中一個(gè)日益關(guān)注的問(wèn)題。Humbert等[36]研究發(fā)現(xiàn)在大腦吞咽水和吞咽唾液過(guò)程中，AD患者組比健康者組的血氧合水平依賴性反應(yīng)小。這些發(fā)現(xiàn)可能表明AD患者存在吞咽神經(jīng)控制減退。Humbert等[26]研究AD組和健康對(duì)照組“吞咽唾液”命令中，健康組在左側(cè)前島葉皮質(zhì)內(nèi)的激活更大。在相同實(shí)驗(yàn)對(duì)象參與的另一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)視覺(jué)提隨機(jī)插入13s“不要吞咽”的任務(wù)。當(dāng)“不要吞咽”視覺(jué)提示出現(xiàn)，參與者應(yīng)避免吞咽或做任何口頭動(dòng)作。在該任務(wù)中，AD組的左側(cè)前島葉皮質(zhì)的激活更大[28]。之前有研究表明，當(dāng)液體被注入口腔時(shí)，左側(cè)前島葉在吞咽前立即處于活躍狀態(tài)，該區(qū)域被認(rèn)為用于吞咽的計(jì)劃和啟動(dòng)。成功的唾液吞咽在健康組中表現(xiàn)出更大的激活，但在該區(qū)域“關(guān)閉”吞咽計(jì)劃時(shí)需要AD組付出更多努力。這可以進(jìn)一步證實(shí)左側(cè)前島葉與吞咽啟動(dòng)相關(guān)的理論。由于島葉是在阿爾茲海默病過(guò)程中早期萎縮的少數(shù)皮質(zhì)區(qū)之一。AD患者的一些行為抑制問(wèn)題可能與左側(cè)前島葉的受損有關(guān)[28]。

3 總結(jié)與研究展望

吞咽功能的輔助檢查包括視頻透視吞咽檢查、纖維內(nèi)鏡吞咽功能檢查、纖維內(nèi)鏡吞咽功能檢查等[37]。功能磁共振成像是一種非侵入性、定量的方法，它可以與其他成像測(cè)試相關(guān)聯(lián)或作為一種驗(yàn)證方法來(lái)確認(rèn)結(jié)果，幫助闡明吞咽相關(guān)的神經(jīng)機(jī)制。治療吞咽困難癥狀的治療方法包括改變食物或液體的稠度、進(jìn)食姿勢(shì)[38]，對(duì)口腔和咽部結(jié)構(gòu)的外部刺激(如按摩和電刺激)，管飼或腸外營(yíng)養(yǎng)等。上述文章中有研究提到了可用于神經(jīng)性吞咽障礙的新型康復(fù)思路和方法，如通過(guò)想象吞咽來(lái)激活吞咽規(guī)劃相關(guān)大腦區(qū)域；利用和吞咽相關(guān)的視、聽(tīng)、味、嗅覺(jué)刺激來(lái)增強(qiáng)吞咽功能等。未來(lái)研究可結(jié)合吞咽功能磁共振檢測(cè)方法來(lái)驗(yàn)證新型治療方法對(duì)于吞咽功能恢復(fù)以及神經(jīng)重塑的可行性，為吞咽障礙的臨床治療提供依據(jù)，拓展治療方法，幫助吞咽障礙患者早日康復(fù)。