魏彧，余秋蓉，尹大志，王鶴瑋，孫莉敏，徐國(guó)軍，詹爽，王雪飛，郭苗，劉凡，范明霞*

作者單位：1.華東師范大學(xué)上海市磁共振重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海 200062；2.華東師范大學(xué)心理與認(rèn)知科學(xué)學(xué)院，上海 200062；3.復(fù)旦大學(xué)附屬華山醫(yī)院，上海 200040

皮質(zhì)脊髓束(corticospinal tract，CST)是主管肢體運(yùn)動(dòng)功能的白質(zhì)神經(jīng)纖維束，主要起源于大腦中央前回上、中部和中央旁小葉前半部等處皮質(zhì)的錐體細(xì)胞，向下穿過(guò)內(nèi)囊和大腦腳于延髓錐體處形成左右交叉的走行結(jié)構(gòu)[1-2]。CST 走行徑路上的病變會(huì)導(dǎo)致CST出現(xiàn)結(jié)構(gòu)損傷，尤其以腦卒中病變較為多見(jiàn)。例如，發(fā)生在皮層上中央前回、特別是皮層下基底節(jié)區(qū)、腦干等位置的腦卒中病變?nèi)缋奂暗紺ST，就會(huì)使CST完整性受損，進(jìn)而導(dǎo)致臨床常見(jiàn)的隨意運(yùn)動(dòng)障礙、痙攣性偏癱等癥狀，嚴(yán)重影響腦卒中患者的生活質(zhì)量和社會(huì)參與度[3-4]?；謴?fù)或改善運(yùn)動(dòng)功能是腦卒中后康復(fù)治療的首要任務(wù)，準(zhǔn)確評(píng)估CST的損傷狀況對(duì)預(yù)測(cè)腦卒中患者的運(yùn)動(dòng)功能恢復(fù)至關(guān)重要。目前磁共振擴(kuò)散張量成像(diffusion tensor imaging，DTI)依然是評(píng)估活體腦CST 結(jié)構(gòu)特征的唯一有效途徑[5]?；贒TI 量化腦卒中患者CST 損傷的研究方法主要包括：(1)手動(dòng)勾畫(huà)感興趣區(qū)(region of interest，ROI)方法[6-8]。通過(guò)相對(duì)簡(jiǎn)單的操作檢測(cè)CST 走行徑路上某些腦區(qū)(如內(nèi)囊后肢，大腦腳等)的華勒氏變性(Wallerian degeneration，WD)，但存在主觀性且過(guò)度簡(jiǎn)化了白質(zhì)纖維束的解剖結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)。(2)追蹤被試個(gè)體空間下的CST方法[9-11]。利用擴(kuò)散張量纖維束追蹤(diffusion tensor tractography，DTT)重建CST，并計(jì)算CST整體的擴(kuò)散指標(biāo)值(如各向異性分?jǐn)?shù))來(lái)評(píng)估CST 結(jié)構(gòu)完整性。相較于手畫(huà)ROI 方法能更全面反映纖維束的微觀結(jié)構(gòu)特征[12]。然而，腦卒中病灶往往會(huì)導(dǎo)致CST追蹤中斷，病灶周?chē)[引起的部分容積效應(yīng)也容易影響擴(kuò)散指標(biāo)測(cè)量的準(zhǔn)確性。(3)健康對(duì)照組CST模板方法[13-16]。該方法不直接追蹤腦卒中患者的CST，避免了腦卒中病灶或水腫給CST 追蹤和擴(kuò)散指標(biāo)測(cè)量帶來(lái)的負(fù)面影響，因此能更準(zhǔn)確地評(píng)估CST微結(jié)構(gòu)損傷狀況。

基于健康對(duì)照組CST 模板方法計(jì)算腦卒中病灶對(duì)CST 的累積程度，可揭示病灶直接對(duì)CST 完整性的影響[14-16]，但未能說(shuō)明腦卒中病變繼發(fā)CST 自身水分子擴(kuò)散功能的異常與運(yùn)動(dòng)功能障礙的關(guān)系。因此，本研究基于健康對(duì)照組CST 模板提取能夠反映CST微結(jié)構(gòu)損傷的各擴(kuò)散定量指標(biāo)，包括FA、MD、rFA、FAasy、rMD 和MDasy，并進(jìn)一步對(duì)各擴(kuò)散指標(biāo)與患者的臨床運(yùn)動(dòng)功能評(píng)分作相關(guān)性分析，旨在從CST自身水分子擴(kuò)散角度闡釋CST 結(jié)構(gòu)完整性與患者運(yùn)動(dòng)功能障礙之間的內(nèi)在聯(lián)系。

1 材料與方法

1.1 被試信息

本研究為前瞻性研究，選擇上海市華山醫(yī)院康復(fù)科具有運(yùn)動(dòng)功能障礙的腦卒中患者37例。納入標(biāo)準(zhǔn)包括：(1)首次發(fā)病皮質(zhì)下單側(cè)腦梗死或腦出血，病灶位置以基底節(jié)為主；(2)發(fā)病后至少6 個(gè)月；(3)只具有單側(cè)肢體運(yùn)動(dòng)功能障礙；(4)所有患者均通過(guò)認(rèn)知功能量表(Mini-Mental State Examination，MMSE)評(píng)測(cè)且MMSE≥27；(5)年齡在30～80 歲之間；(6)發(fā)病前為右利手。排除標(biāo)準(zhǔn)包括：(1)失語(yǔ)、單側(cè)忽略和感覺(jué)障礙；(2)體內(nèi)有金屬植入物或其他磁共振檢查禁忌證；(3)四肢嚴(yán)重癱瘓；(4)酒精、藥物濫用或神經(jīng)精神病史等。另外，招募30 名年齡和性別匹配的右利手健康受試者作為健康對(duì)照組。

利用Fugl-Meyer 簡(jiǎn)化評(píng)定量表(Fugul-Meyer Assessment，F(xiàn)MA)對(duì)腦卒中患者“手+腕”和上肢的運(yùn)動(dòng)功能進(jìn)行了評(píng)估。所有患者的臨床評(píng)估均由華山醫(yī)院康復(fù)醫(yī)學(xué)科的1 名資深專(zhuān)家完成。本實(shí)驗(yàn)研究得到了華東師范大學(xué)倫理委員會(huì)的批準(zhǔn)(批準(zhǔn)號(hào)：HR 393-2020)，所有被試在磁共振掃描前均簽署知情同意書(shū)。

1.2 磁共振成像數(shù)據(jù)采集

本研究磁共振數(shù)據(jù)均采集于華東師范大學(xué)上海市磁共振重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的西門(mén)子3.0 T磁共振成像掃描儀(Trio System)。具體掃描序列及參數(shù)如下：(1)高分辨T1WI結(jié)構(gòu)像，采用快速梯度回波序列(magnetization prepared rapid gradient echo imaging，MPRAGE)，矢狀位三維成像，重復(fù)時(shí)間TR 1900 ms，回波時(shí)間TE 3.42 ms，視野(FOV) 240 mm×240 mm，層厚1 mm，層間距0.5 mm，采集層數(shù)為192層，采集矩陣為256×256，掃描時(shí)間共6 min 3 s。(2) T2WI，采用快速自旋回波序列(turbo-spin-echo sequence)，橫軸位成像，TR 6000 ms，TE 93 ms，F(xiàn)OV 220 mm×220 mm，層厚5 mm，無(wú)層間距，采集層數(shù)30 層，采集矩陣為320×320，掃描時(shí)間共1 min 26 s。(3)擴(kuò)散張量成像，采用單激發(fā)平面回波序列(single-shot EPI)，橫軸位成像，TR 6100 ms，TE 110 ms，F(xiàn)OV 256 mm×256 mm，層厚3 mm，無(wú)層間距，掃描層數(shù)共40 層，累加次數(shù)average=2，采用了30個(gè)擴(kuò)散梯度方向(b=1000 s/mm2)和1 個(gè)無(wú)擴(kuò)散梯度(b=0 s/mm2)圖像，采用并行采集技術(shù)(2 倍加速)加快成像速度同時(shí)減小圖像形變，掃描時(shí)間共6 min 51 s。

1.3 數(shù)據(jù)處理

1.3.1 數(shù)據(jù)預(yù)處理

本研究采用FSL (htt：//fsl.fmrib.ox.ac.uk/fsl)軟件包對(duì)DTI 數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理。具體流程包括數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查、數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換、渦流和頭動(dòng)校正、去除非腦組織以及基本擴(kuò)散指標(biāo)(FA、MD)的計(jì)算。

1.3.2 確定感興趣區(qū)

CST 神經(jīng)纖維束追蹤研究通常選擇的感興趣區(qū)為中央前回(圖1A)，內(nèi)囊后肢(圖1B)和腦橋(圖1C)[5，13-16]。從自動(dòng)解剖標(biāo)記(anatomical automatic labeling，AAL)模板上提取出標(biāo)準(zhǔn)空間下的中央前回模板，再通過(guò)配準(zhǔn)的方法將其轉(zhuǎn)換到被試個(gè)體空間[17]。內(nèi)囊后肢和腦橋則由1 名影像科副主任醫(yī)師使用MRIcron軟件在每個(gè)患者的FA圖上確定。

1.3.3 CST纖維束追蹤和健康被試CST模板的生成

首先使用BedPostX工具進(jìn)行擴(kuò)散參數(shù)的抽樣貝葉斯估計(jì)，使用蒙特卡洛抽樣方法建立每個(gè)體素的擴(kuò)散參數(shù)分布，之后利用ProbTrackX 工具進(jìn)行概率性纖維束追蹤，重建健康被試大腦雙側(cè)CST，最終生成健康被試CST模板[5，17-18]。具體做法是：在被試個(gè)體空間下，首先將同側(cè)大腦半球內(nèi)的中央前回、內(nèi)囊后肢和腦橋分別設(shè)定為起始ROI、途經(jīng)ROI 和終止ROI，追蹤出一束CST。然后將起始ROI 和終止ROI 互換，反向追蹤出另一束CST，取兩次追蹤的重疊部分作為最終的目標(biāo)CST。取平均的目的是減小誤差，獲得更精確的CST。接下來(lái)，將每個(gè)健康被試個(gè)體空間下追蹤出的CST 配準(zhǔn)到標(biāo)準(zhǔn)空間下再次重疊并設(shè)置合適的閾值，最終得到健康被試組水平的CST[13-16]，即為健康被試的CST模板(圖1D)。

圖1 CST 纖維束追蹤的感興趣區(qū)和健康對(duì)照組CST 模板示意圖。A：紅色區(qū)域?yàn)橹醒肭盎?；B：紅色區(qū)域?yàn)閮?nèi)囊后肢；C：紅色區(qū)域?yàn)槟X橋；D：紅色部分為健康對(duì)照組CST模板示意圖Fig. 1 The schematic diagram of ROIs using in diffusion tensor tractography of CST and the CST template of healthy controls.The red area in A is the precentral gyrus, the red area in B is the posterior limb of the internal capsule, the red area in C is pons, and the red part in D is a schematic diagram of the CST template of healthy controls.

1.3.4 CST擴(kuò)散指標(biāo)計(jì)算

獲得健康對(duì)照組CST模板后，將每個(gè)被試全腦的FA 值和MD 值 與該CST 模板取并集，提取雙側(cè)CST 的FA 和MD 值，并在此基礎(chǔ)上計(jì)算兩組被試的rFA、rMD、FAasy以及MDasy四個(gè)擴(kuò)散指標(biāo)，計(jì)算公式如下：

其中，rFA (或rMD)表示病灶同側(cè)CST 與病灶對(duì)側(cè)CST的FA 值(或MD 值)之比，F(xiàn)Aasy(或MDasy)表示病灶對(duì)側(cè)CST 與病灶同側(cè)CST 的FA 值(或MD 值)之差與二者之和的比值。rFA 與和FAasy的數(shù)值在0～1 之間，rFA 越低和FAasy越高，表明病灶同側(cè)CST 各向異性降低越明顯，即CST 完整性損傷越嚴(yán)重。相反，rMD 越低和MDasy越高，表明病灶同側(cè)CST的完整性越好[5，13，19]。

1.3.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

采用SPSS 22.0 統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行分析。計(jì)量資料采用(±s)表示。首先，對(duì)FA、MD、rFA、rMD、FAasy以及MDasy分別進(jìn)行組間雙樣本t檢驗(yàn)分析，P＜0.05表示兩組差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。然后，將這六個(gè)擴(kuò)散指標(biāo)分別與“手+腕”和上肢FMA作Pearson相關(guān)性分析，并進(jìn)一步作分步回歸分析。分步回歸分析的基本思想是將變量逐個(gè)引入模型，每引入一個(gè)解釋變量后都進(jìn)行F檢驗(yàn)，并對(duì)已選入的解釋變量逐個(gè)進(jìn)行t檢驗(yàn)，當(dāng)原來(lái)引入的解釋變量由于后面解釋變量的引入變得不再顯著時(shí)，則將其刪除，保證最終得到的解釋變量是最優(yōu)的，P＜0.05表示存在顯著性相關(guān)。另外，為了排除其他變量對(duì)擴(kuò)散指標(biāo)的影響，分別將腦卒中患者的年齡、性別、病程及病灶體積分別與這六個(gè)擴(kuò)散指標(biāo)作Pearson相關(guān)性分析。

2 結(jié)果

2.1 人口學(xué)信息分析結(jié)果

最終用于本研究的腦卒中患者共37 例，其中男性30 例，女性7 例，年齡(55.0±10.7)歲。健康對(duì)照組共30 名，其中男性21 名，女性9 名，年齡(57.5±10.1)歲。腦卒中患者組與健康對(duì)照組在年齡(t=0.987，P=0.327)和性別(χ2=1.119，P=0.290)方面的差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05)。

2.2 CST擴(kuò)散指標(biāo)平均值組間比較

本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與健康對(duì)照組相比，腦卒中患者組病灶同側(cè)CST 的FA、rFA 顯著降低(t=-15.775，t=-11.111，P＜0.001)，而FAasy顯著增高(t=9.473，P＜0.001)；病 灶 同 側(cè)CST 的MD、rMD 顯 著 增 高(t=9.553，t=7.733，P＜0.001)，而MDasy顯 著 降 低(t=-8.941，P＜0.001)；病灶對(duì)側(cè)CST 的FA 和MD 的組間差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05)，詳見(jiàn)表1。

表1 腦卒中患者組和健康對(duì)照組擴(kuò)散指標(biāo)平均值比較(±s)Tab.1 Comparison of mean diffusion parameters between stroke patients and healthy controls(±s)

表1 腦卒中患者組和健康對(duì)照組擴(kuò)散指標(biāo)平均值比較(±s)Tab.1 Comparison of mean diffusion parameters between stroke patients and healthy controls(±s)

注：FAipsilesional：病灶同側(cè)皮質(zhì)脊髓束(CST)的FA；FAcontralesional：病灶對(duì)側(cè)CST 的FA；MDipsilesional：病灶同側(cè)CST 的MD；MDcontralesional：病灶對(duì)側(cè)CST 的MD；rFA：FA比率；rMD：MD比率；FAasy：FA不對(duì)稱(chēng)性；MDasy：MD不對(duì)稱(chēng)性。

images/BZ_13_988_2823_1005_2860.png±s擴(kuò)散指標(biāo)健康對(duì)照組0.576±0.025 0.557±0.027(0.699±0.027)×10-3(0.714±0.019)×10-3 0.963±0.031 0.019±0.016 1.023±0.033-0.011±0.015 FAipsilesional FAcontralesional MDipsilesional MDcontralesional rFA FAasy rMD MDasy腦卒中患者組0.361±0.071 0.546±0.032(0.959±0.147)×10-3(0.732±0.048)×10-3 0.675±0.139 0.202±0.105 1.278±0.178-0.117±0.063 t值-15.775-2.936 9.553 3.056-11.111 9.473 7.733-8.941 P值＜0.001＞0.05＜0.001＞0.05＜0.001＜0.001＜0.001＜0.001

2.3 CST擴(kuò)散指標(biāo)值與FMA評(píng)分相關(guān)性

相關(guān)性分析結(jié)果顯示，腦卒中患者病灶同側(cè)CST的FA 與“手+腕”及上肢FMA 呈正相關(guān)(分別為r=0.342，P=0.038；r=0.479，P=0.003)，rFA 與“手+腕”及上肢FMA 呈正相關(guān)(分別為r=0.343，P=0.038；r=0.482，P=0.003)，F(xiàn)Aasy與“手+腕”及上肢FMA呈負(fù)相關(guān)( 分 別 為r=-0.353，P=0.032；r=-0.490，P=0.002)(圖2)。此外，分步回歸分析發(fā)現(xiàn)，相較于患者病灶同側(cè)FA 與rFA，F(xiàn)Aasy與“手+腕”和上肢運(yùn)動(dòng)功能評(píng)分更加 相 關(guān)( 分 別 為Beta=-0.353，P=0.032；Beta=-0.490，P=0.002)(表2)。病灶同側(cè)CST 的MD 與“手+腕”及上肢FMA無(wú)顯著相關(guān)關(guān)系(分別為r=-0.326，P=0.071；r=-0.373，P=0.061)，rMD 與“手+腕”及上肢FMA 無(wú)顯著相關(guān)關(guān)系(分別為r=-0.314，P=0.058；r=-0.240，P=0.152)，MDasy與“手+腕”及上肢FMA 也無(wú)顯著相關(guān)關(guān)系(分別為r=0.310，P=0.062；r=0.228，P=0.175)。此外，患者性別、年齡、病程和病灶大小與各擴(kuò)散指標(biāo)及上肢、“手+腕”運(yùn)動(dòng)功能評(píng)分均無(wú)顯著相關(guān)關(guān)系(P＞0.05)。

表2 CST擴(kuò)散指標(biāo)值與FMA評(píng)分分步回歸分析結(jié)果Tab.2 Results of stepwise regression analysis of CST parameters and FMA scores

圖2 CST擴(kuò)散指標(biāo)與腦卒中患者FMA評(píng)分相關(guān)圖。A：病灶同側(cè)CST的FA與FMA“手+腕”運(yùn)動(dòng)功能評(píng)分相關(guān)圖；B：病灶同側(cè)CST的FA與FMA上肢運(yùn)動(dòng)功能評(píng)分相關(guān)圖；C：rFA 與FMA“手+腕”運(yùn)動(dòng)功能評(píng)分相關(guān)圖；D：rFA 與FMA 上肢運(yùn)動(dòng)功能評(píng)分相關(guān)圖；E：FAasy與FMA“手+腕”運(yùn)動(dòng)功能評(píng)分相關(guān)圖；F：FAasy與FMA上肢運(yùn)動(dòng)功能評(píng)分相關(guān)圖。注：FAipsilesional：病灶同側(cè)CST的FA；rFA：FA比率；FAasy：FA不對(duì)稱(chēng)性；FMA_HW：“手+腕”FMA評(píng)分；FMA_UE：上肢FMA評(píng)分Fig. 2 Correlation between diffusion parameters of CST and FMA scores in stroke patients.A: Correlation between the FA of ipsilesional CST and FMA"hand+wrist" scores. B: Correlation between the FA of ipsilesional CST and upper extremity FMA scores. C: Correlation between rFA and FMA"hand+wrist" scores. D:Correlation between rFA and upper extremity FMA scores. E: Correlation between FAasy and FMA "hand+wrist" scores. F: correlation between FAasy and upper extremity FMA scores. Note: FAipsilesional: the FA of ipsilesional CST. rFA: FA ratio. FAasy: FA asymmetry. FMA_HW: FMA "hand+wrist". FMA_UE: FMA upper extremity.

3 討論

本研究運(yùn)用概率性纖維束追蹤方法獲得健康被試組的CST模板，基于該模板分別測(cè)得腦卒中患者組和健康對(duì)照組CST 的擴(kuò)散指標(biāo)：FA、MD、rFA、FAasy、rMD和MDasy，以評(píng)估腦卒中CST 結(jié)構(gòu)完整性損傷狀況。結(jié)果顯示，腦卒中患者病灶同側(cè)CST 的FA、rFA 顯著低于健康對(duì)照組，而FAasy顯著高于健康對(duì)照組，并且這三個(gè)指標(biāo)與患者FMA“手+腕”及上肢運(yùn)動(dòng)功能評(píng)分均存在顯著相關(guān)。不同的是，病灶同側(cè)CST 的MD、rMD及MDasy與健康對(duì)照組相比，雖然測(cè)得的數(shù)值有所改變，但與運(yùn)動(dòng)功能評(píng)分均無(wú)顯著相關(guān)性。

3.1 基于健康人CST 模板分析CST 微結(jié)構(gòu)損傷的優(yōu)點(diǎn)

腦卒中病灶的存在往往會(huì)導(dǎo)致CST追蹤中斷，病灶周?chē)[引起的部分容積效應(yīng)也容易影響擴(kuò)散張量測(cè)量的準(zhǔn)確性[20]。因此，本研究基于健康對(duì)照組生成CST 模板，避免了腦卒中病灶給患者CST 追蹤和擴(kuò)散指標(biāo)測(cè)量帶來(lái)的負(fù)面影響，從而能更準(zhǔn)確地評(píng)估CST 微結(jié)構(gòu)損傷狀況。目前，該方法已經(jīng)應(yīng)用于不少腦卒中研究中。例如，Zhu 等[14]將腦卒中病灶與健康對(duì)照組CST 模板相疊加，定量計(jì)算CST 受病灶的累積程度。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，腦卒中病灶與CST的重疊程度比病灶體積更能預(yù)測(cè)患者的運(yùn)動(dòng)障礙。Feng 等[15]的研究也采用該方法計(jì)算了急性期腦卒中CST 與病灶的重疊程度，發(fā)現(xiàn)該指標(biāo)能預(yù)測(cè)患者3 個(gè)月后的運(yùn)動(dòng)功能。而高鑫潔等[16]的研究結(jié)果表明慢性期腦卒中CST 受病灶累積程度與患者上肢及手腕部運(yùn)動(dòng)功能障礙相關(guān)。不過(guò)，這些研究都是從腦卒中病灶出發(fā)，探討CST 受病灶直接累積程度對(duì)CST 結(jié)構(gòu)完整性損傷的影響。事實(shí)上，腦卒中后不僅病灶原發(fā)部位腦組織會(huì)受到損害，病灶遠(yuǎn)隔部位往往存在潛隱發(fā)生且漸進(jìn)不停的繼發(fā)性損傷。然而，評(píng)估病灶對(duì)CST的累積程度卻不能反映隨時(shí)間進(jìn)程CST 的繼發(fā)性損傷狀況，而CST自身水分子的擴(kuò)散變化也是反映其繼發(fā)性損傷的重要標(biāo)志。卒中后受累積的CST 軸突崩解及神經(jīng)髓鞘的脫失使神經(jīng)纖維數(shù)量減少、排列致密性降低、擴(kuò)散屏障消失，導(dǎo)致CST 神經(jīng)纖維束各向異性減弱，表現(xiàn)為FA 降低。因此，測(cè)量CST 自身水分子擴(kuò)散指標(biāo)可以監(jiān)測(cè)CST的微觀結(jié)構(gòu)變化。例如，Park等[13]的研究采用基于健康對(duì)照組CST 模板的方法計(jì)算21 例腦卒中患者CST 的FA 相關(guān)指標(biāo)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)FA指標(biāo)反映了CST的損傷狀況，且與卒中后的運(yùn)動(dòng)功能存在良好的相關(guān)性。因此，本研究基于健康對(duì)照組CST 模板方法，從CST 自身水分子擴(kuò)散情況變化的角度進(jìn)一步證實(shí)了腦卒中患者CST 結(jié)構(gòu)完整性損傷與患者運(yùn)動(dòng)功能的關(guān)系。

3.2 不同擴(kuò)散參數(shù)指標(biāo)評(píng)估CST損傷的作用及價(jià)值

FA 是反映白質(zhì)神經(jīng)纖維束方向一致性程度和微觀結(jié)構(gòu)完整性最常用的擴(kuò)散指標(biāo)。腦卒中會(huì)導(dǎo)致白質(zhì)神經(jīng)纖維發(fā)生華勒氏變性(Wallerian degeneration，WD)，從而使CST的FA值下降[5-8，21]。Liang 等[6]的研究縱向追蹤了腦卒中后1～12周CST內(nèi)囊后肢處的FA值，發(fā)現(xiàn)FA 值持續(xù)降低并與FMA 評(píng)分改變量相關(guān)。Puig等[7]的研究結(jié)果表明腦卒中后30 d 患者病灶同側(cè)CST 的FA 顯著降低，張麗華等[8]的研究也發(fā)現(xiàn)腦卒中病灶同側(cè)CST 的FA 顯著降低并與患者FMA 評(píng)分呈正相關(guān)，這與本研究的結(jié)果一致，提示腦卒中導(dǎo)致病灶同側(cè)CST 完整性受損并發(fā)生WD，F(xiàn)A 與運(yùn)動(dòng)功能存在相關(guān)性。

腦卒中患者rFA 的變化通常與病灶同側(cè)CST 的FA 變化趨勢(shì)相同。例如，Park 等[13]的研究發(fā)現(xiàn)腦卒中后患者CST 的rFA 顯著降低，提示患者CST 微觀結(jié)構(gòu)出現(xiàn)損傷。Yu 等[10]的縱向研究追蹤了一組腦卒中患者雙側(cè)CST 節(jié)段(從大腦腳最上層到橋腦最下層)，并計(jì)算該段CST的rFA。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，該CST節(jié)段的rFA在前3 個(gè)月持續(xù)下降，并且rFA 的變化與患者1 年后的運(yùn)動(dòng)功能評(píng)分相關(guān)。此外，栗斌等[22]的研究發(fā)現(xiàn)，腦卒中后患者CST 的rFA 與患者肌力恢復(fù)水平密切相關(guān)，rFA 數(shù)值越大則肌力恢復(fù)越好，反之則恢復(fù)越差。本研究結(jié)果也顯示，腦卒中后rFA 顯著降低，且與患者FMA“手+腕”及上肢運(yùn)功功能評(píng)分呈顯著正相關(guān)。綜上所述，rFA 可作為評(píng)估CST 結(jié)構(gòu)完整性的參考指標(biāo)，并能在一定程度上預(yù)測(cè)患者的運(yùn)動(dòng)功能恢復(fù)情況。

與FA和rFA降低的作用類(lèi)似，F(xiàn)Aasy的增高也反映了CST 的完整性損傷[13，23]。不過(guò)，與前兩者相比，F(xiàn)Aasy降低了腦卒中患者因個(gè)體差異造成的影響，應(yīng)是反映CST 各向異性程度和結(jié)構(gòu)完整性更可靠的擴(kuò)散指標(biāo)[24-25]。FAasy也常用于預(yù)測(cè)卒中的嚴(yán)重程度和潛在恢復(fù)能力[20]。Filatova 等[26]的研究提示，F(xiàn)Aasy越大，患者的運(yùn)動(dòng)功能恢復(fù)越差。Lindenberg 等[9]發(fā)現(xiàn)慢性期腦卒中患者內(nèi)囊后肢的FAasy與其上肢FMA 評(píng)分呈顯著負(fù)相關(guān)。此外，Qiu等[27]的研究表明，與基于功能磁共振成像(blood oxygenation level dependent fMRI，BOLD-fMRI)計(jì)算出的腦卒中患者運(yùn)動(dòng)皮質(zhì)的偏側(cè)性指數(shù)(laterality index，LI)相比，F(xiàn)Aasy與FMA 評(píng)分的相關(guān)性更強(qiáng)，說(shuō)明基于DTI測(cè)得的白質(zhì)完整性比BOLD-fMRI 更能預(yù)測(cè)腦卒中運(yùn)動(dòng)功能損傷。類(lèi)似地，本研究也發(fā)現(xiàn)腦卒中患者CST的FAasy顯著增高，且與患者“手+腕”及上肢運(yùn)動(dòng)功能障礙呈顯著負(fù)相關(guān)。分布回歸分析進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，相較于病灶同側(cè)CST的FA和rFA，F(xiàn)Aasy與患者“手+腕”和上肢運(yùn)功功能評(píng)分更相關(guān)，意味著FAasy能更好地描述腦卒中患者“手+腕”和上肢的運(yùn)動(dòng)功能損傷狀況，這或許暗示FAasy是預(yù)測(cè)患者運(yùn)動(dòng)功能損傷狀況更敏感的指標(biāo)。

先前的研究[19]發(fā)現(xiàn)，腦卒中患者的rMD 在發(fā)病后一年間持續(xù)上升，本研究也發(fā)現(xiàn)卒中組CST 的rMD 顯著高于健康對(duì)照組。這與腦卒中導(dǎo)致CST 微觀組織結(jié)構(gòu)被破壞，水分子在垂直髓鞘方向的擴(kuò)散限制明顯減弱，從而表現(xiàn)為MD 增高[20]。這就解釋了本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)病灶同側(cè)CST 的MD 及rMD 顯著增加且MDasy顯著減小。而病灶對(duì)側(cè)CST 的FA 和MD 無(wú)顯著變化，說(shuō)明病灶對(duì)側(cè)CST受腦卒中病變影響不大。此外，本研究結(jié)果還顯示，MD、rMD 和MDasy與運(yùn)動(dòng)功能評(píng)分均無(wú)明顯相關(guān)性，進(jìn)一步說(shuō)明MD 相關(guān)指標(biāo)在評(píng)估CST結(jié)構(gòu)完整性與運(yùn)動(dòng)功能間的聯(lián)系時(shí)不如FA相關(guān)指標(biāo)敏感，這也在先前的研究[28]中得到證實(shí)。

本研究存在一些不足之處。我們采用了經(jīng)過(guò)優(yōu)化的概率性纖維追蹤算法追蹤C(jī)ST，但對(duì)于交叉纖維的顯示依然存在一定的局限性，未來(lái)的研究可以采用多種纖維束成像方法(例如，多張量模型或擴(kuò)散譜成像[29])更準(zhǔn)確地描述CST 的微觀結(jié)構(gòu)特性。另外，本研究為橫向研究，故無(wú)法全面了解腦卒中后CST隨時(shí)間的退化和重塑過(guò)程以及與運(yùn)動(dòng)功能恢復(fù)的動(dòng)態(tài)變化的關(guān)系。下一步研究將考慮對(duì)急性期腦卒中患者進(jìn)行縱向跟蹤研究，并重點(diǎn)監(jiān)測(cè)CST的FAasy指標(biāo)變化及其與患者運(yùn)動(dòng)功能恢復(fù)間的聯(lián)系，這或許更有助于判斷運(yùn)動(dòng)功能損傷及預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)功能恢復(fù)狀況，從而有利于制定更有效的康復(fù)治療方案。

3.3 結(jié)論

本研究運(yùn)用概率性纖維束成像追蹤出健康對(duì)照組CST 模板，基于健康對(duì)照組CST 模板測(cè)算腦卒中CST各擴(kuò)散定量指標(biāo)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)A相關(guān)指標(biāo)能反映CST 結(jié)構(gòu)完整性損傷狀況，尤其是FAasy與“手+腕”及上肢運(yùn)動(dòng)功能評(píng)分密切相關(guān)，或許可作為評(píng)估腦卒中患者手腕部和上肢運(yùn)動(dòng)功能障礙的重要參考指標(biāo)。

作者利益沖突聲明：全體作者均聲明無(wú)利益沖突。