DTI在腦梗死患者康復治療前后皮質脊髓束損傷與臨床預后的相關性研究

白璐娜，高思佳，王永峰，蔣旭遠，谷連元

（中國醫(yī)科大學附屬第一醫(yī)院放射科，遼寧 沈陽 110001）

腦梗死為臨床最常見的神經系統(tǒng)疾患，其致死率和致殘率較高。腦梗死后約有3/4以上的患者遺留不同程度的肢體運動功能障礙，重度致殘者約占10%以上[1]。皮質脊髓束是聯(lián)系運動皮質和脊髓核團的主要功能纖維，在肢體肌肉隨意運動中起著決定性作用，患者肢體運動功能障礙與皮質脊髓束損傷密切相關。隨著人們對康復治療認識的提高，準確判斷腦梗死患者康復預后成為患者及其家屬越來越重視的問題。磁共振彌散張量成像（DTI）是當前唯一一種能在活體上有效觀察和追蹤白質纖維束的非侵入性檢查方法，可以作為判定皮質脊髓束損傷的量化指標。因此，本研究應用DTI研究腦梗死患者康復治療前后皮質脊髓束損傷與肢體運動功能變化之間的關系，探討DTI在評估腦梗死患者臨床預后中的應用價值。

1 資料與方法

1.1 研究對象

選擇2011年5月—2011年12月在我院康復科住院的腦梗死患者23例，梗死時間為23～90 d不等，所有患者均有較好的康復欲望和良好的家庭支持。其中男15例，女8例，年齡35～78歲，平均60歲。納入標準：臨床初次發(fā)病，為單側病灶，位于基底節(jié)區(qū)、側腦室旁、半卵圓中心或腦橋且均累及了白質區(qū)，有不同程度的肢體運動功能障礙。患者聽力、理解力基本正常，能夠配合檢查和治療；所有患者均無MRI檢查禁忌癥，無其它神經系統(tǒng)疾病、精神病和外傷史。所有受檢者均簽署知情同意書。

1.2 MRI檢查及神經功能評定

1.2.1 MRI序列及掃描方法

每例患者分別在康復前及康復后進行兩次MRI檢查。使用美國GE公司HDx Twinspeed 3.0T MR掃描儀，標準頭線圈。MR序列包括：常規(guī)軸位T1FLAIR、T2WI、FLAIR以及DTI序列。DTI采用單次激發(fā)自旋回波-平面回波技術 （Single-shot echo-planar imaging，EPI），掃描參數(shù)：TR=8000ms，TE=96ms；采集矩陣為 160×160；1次激勵 （NEX=1）；視野（FOV）：22 cm×22 cm；層厚5 mm；層間隔0；彌散加權系數(shù)b=0、b=1 000 s/mm2，彌散敏感梯度方向25個。DTI的采集時間為216 s。

1.2.2 DTI圖像后處理及分析

將 DTI圖像傳送至 GE Advantage Windows 4.4工作站，應用Functool軟件，重建出各向異性分數(shù)（Farctional anisotropy，F(xiàn)A）圖。通過在FA圖上放置感興趣區(qū)的方法來獲得FA值。感興趣區(qū)放置的區(qū)域包括：①梗死灶及對側相應部位正常腦組織；②梗死灶的同側及對側大腦腳。感興趣區(qū)面積為15mm2。然后，重建出雙側皮質脊髓束，觀察病灶和皮質脊髓束的關系。病灶與皮質脊髓束的關系可以分為：1級：皮質脊髓束走形自然、形態(tài)完整；2級：皮質脊髓束受壓、推移、稀疏；3級：皮質脊髓束截然中斷。

1.2.3 康復治療與神經功能評分

康復治療時間為30 d，在此期間患者每天進行運動療法、作業(yè)療法、平衡功能訓練、經顱磁刺激、超短波等多項康復治療，每天4 h，每周6.5 d，30 d為一個周期。每次MRI檢查前2 h分別采用簡式Fugl-Meyer運動功能評分法（FM）和Barthel生活指數(shù)（BI）評定卒中患者肢體運動功能損害的程度和日常生活能力狀況。其中FM評分法各項最高分為2分，上肢+手33項，共66分，下肢17項共34分，上下肢合計100分。BI評定：完全正常為100分，60分是能否獨立的分界點。

1.3 統(tǒng)計學方法

采用SPSS 17.0統(tǒng)計分析軟件對采集數(shù)據(jù)進行分析。病變側與對側正常腦組織的參數(shù)采用配對t檢驗進行分析比較，兩組之間康復治療前后的比較采用獨立樣本t檢驗，皮質脊髓束繼發(fā)性損害與神經功能評分之間的相關關系采用Spearmean相關分析法。以P＜0.05作為檢驗水準。

2 結果

2.1 按照病變與皮質脊髓束的關系分組

本研究中的23例患者根據(jù)病灶與皮質脊髓束的關系分為A、B兩組。A組：皮質脊髓束分級為2級，9例；B組：皮質脊髓束分級為3級，14例 （圖1，2）。

2.2 康復治療前梗塞灶、大腦腳與健側相應區(qū)域FA值的比較

23例患者病灶側的FA值及大腦腳區(qū)FA值均較對側相應正常腦組織的FA值降低，對兩側腦組織的FA值進行配對t檢驗，P＜0.001，兩側腦組織FA值差異有統(tǒng)計學意義（表1）。

表1 23例患者康復前病灶處、大腦腳與健側相應區(qū)域FA值比較（±s）

表1 23例患者康復前病灶處、大腦腳與健側相應區(qū)域FA值比較（±s）

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2.3 康復治療前患側大腦腳FA值與對側相應部位的比值

A組：患側大腦腳FA值與對側相應部位的比值 （rFA）為 0.904±0.039；B組：rFA值為 0.746± 0.111。經獨立樣本t檢驗（t=4.066，P＜0.01），兩組患者的rFA值的差異具有統(tǒng)計學意義。

2.4 康復治療前后大腦腳皮質脊髓束FA值的變化

兩組患者康復治療前后大腦腳皮質脊髓束FA值下降的百分比經獨立樣本t檢驗 （t=-6.438，P＜0.001），具有統(tǒng)計學差異（表2）。

圖1 皮質脊髓束分級為2級。男，59歲，左側肢體活動不靈23 d。MRI診斷右側腦室體旁、基底節(jié)區(qū)腦梗塞（圖1a，1b）。右側病灶周圍皮質脊髓束略受壓向外移位，較左側略稀疏（圖1d，1g），右側皮質脊髓束遠端較左側稀疏（圖1g，1h）。病灶及大腦腳處的FA值較對側相應區(qū)域略有降低（圖1c，1e）。 圖2 皮質脊髓束分級為3級。女，51歲，右半身活動不靈伴言語不清63 d。MRI診斷左側腦室旁梗塞（圖2a，2b）。病灶處的皮質脊髓束破壞中斷，左側皮質脊髓束上部分明顯缺失，遠端較右側明顯稀疏（圖2d，2f～2h）。病灶處及大腦腳層面皮質脊髓束FA值左側明顯低于右側（圖2c，2e）。Figure 1. Corticospinal tract Grade 2.A 59-year-old male patient with the left limb activity ineffective for 23 days.MRI diagnosis of cerebral infarction in right periventricular and basal ganglia(Figure 1a,1b).Corticospinal tract around the right lesions was slightly pressed and shifted outward,slightly sparse compared to the left(Figure 1d,1g).The right distal corticospinal tract was sparse compared to the left (Figure 1g,1h).FA values at the lesions and cerebral peduncle were decreased slightly compared to the contralateral corresponding region (Figure 1c,1e). Figure 2. Corticospinal tract Grade 3.A 51-year-old female patient with the right limb activity ineffective and slurred speech for 63 days.MRI diagnosis of cerebral infarction in the left periventricular region(Figure 2a,2b).Disruption and interruption of the involved CST,and distal part was obviously sparse compared to the right(Figure 2d,2f～2h).FA values at the left lesions and cerebral peduncle were significantly lower than that of the right side(Figure 2c,2e).

計算公式：（健側大腦腳FA值-患側大腦腳FA值）/健側大腦腳FA值×100%。

2.5 康復治療前后臨床評分情況

康復治療前后兩組患者運動功能評分FM （t= 5.256，P＜0.001）及日常生活能力評分BI（t=-2.574，P＜0.05）的差異均有統(tǒng)計學意義（表3）。

2.6 皮質脊髓束損傷與臨床評分的相關關系

康復治療前后大腦腳皮質脊髓束FA值減少的百分數(shù)與FM評分增加的百分數(shù)之間呈負相關（r=-0.624，P＜0.01），與BI變化的百分數(shù)之間無明顯相關性（P＞0.05）（圖3）。

3 討論

3.1 磁共振DTI

圖3 康復治療前后大腦腳皮質脊髓束FA值下降的百分數(shù)與FM評分增加的百分數(shù)之間呈負相關（r=-0.624，P＜0.01），與BI變化的百分數(shù)之間無明顯相關性（P＞0.05）。Figure 3. Before and after rehabilitation,the reduction percent of FA value in the cerebral peduncle CST of the two groups correlated negatively with the increase percent of FM(r=-0.624,P< 0.01),but not with the percent change of BI（P＞0.05）.

表2 康復治療前后大腦腳皮質脊髓束FA值的變化（±s）

表2 康復治療前后大腦腳皮質脊髓束FA值的變化（±s）

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表3 康復治療前后Fugl-Meyer（FM）運動功能及Barthel（BI）生活指數(shù)評分（±s）

表3 康復治療前后Fugl-Meyer（FM）運動功能及Barthel（BI）生活指數(shù)評分（±s）

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DTI是在常規(guī)MRI和DWI技術的基礎上發(fā)展起來的一種新的磁共振成像技術，其基本原理是利用水分子在不均質組織中的彌散具有各向異性特征進行成像。其中最常用的主要參數(shù)是FA，F(xiàn)A值是描述腦白質纖維各向異性特征的主要參數(shù)之一，其大小與髓鞘的完整性、纖維致密性及平行性有密切關系[2]。FA值表示各向異性與整個擴散的比值，其范圍在0～1，1表示最大各向異性，F(xiàn)A值越大，神經傳導功能越強[3-4]。DTI使用至少在6個方向的擴散梯度測定水分子的擴散，本研究采用的是25個方向擴散梯度的DTI，真正從三維空間上顯示腦組織水的擴散特性。

3.2 皮質脊髓束分級與臨床預后之間的關系

腦梗死后約有3/4以上的患者有不同程度的肢體運動功能障礙，主要是病變累及皮質脊髓束所致[5]。目前關于皮質脊髓束與梗塞灶的位置關系[6]以及與患者預后之間的關系成為近年來的研究熱點問題[7]。在既往試驗中，1.5T MRI顯示出梗塞后皮質脊髓束形態(tài)的變化，發(fā)現(xiàn)皮質脊髓束如無受壓、中斷等，臨床上也無癱瘓等表現(xiàn)；若僅受壓而無中斷，則治療后肌力有恢復；若中斷破壞則肢體癥狀無恢復[8]。相似的研究還有Kunimatsu等[9]利用纖維追蹤技術成功顯示了急性期腦梗死灶與皮質脊髓束之間的空間關系，結果顯示皮質脊髓束接近梗死灶但沒有穿過病灶時，患者的運動功能恢復很好，徒手肌力測試（MMT）為滿分；而皮質脊髓束穿過病灶時，患者經過一段時間的康復，MMT并沒有得到明顯改善。本研究中A、B兩組患者經康復治療后運動功能評分增加的百分數(shù)的差異有統(tǒng)計學意義，也就是A組患者皮質脊髓束接近梗死灶但沒有穿過梗死灶，他們的預后要好于B組梗死灶穿過皮質脊髓束的患者。本研究結果與以往研究結果相似。因此，DTI可以更加立體直觀地觀察梗塞灶與白質纖維束的關系，在評價腦梗死患者運動功能恢復的預后方面有重要的價值。

3.3 皮質脊髓束FA值與臨床預后之間的關系

在本研究中所有患者梗死區(qū)FA值較對側相應區(qū)域FA值明顯降低，經配對t檢驗，兩側差異有統(tǒng)計學意義。FA值較健側持續(xù)降低，我們推測可能是由于限制水彌散的障礙物的進一步降解，使水分子在相同的彌散時間內可以有更大的位移空間，水分子彌散強度加大，使各向異性特征（FA值）進一步喪失的結果。

局灶性腦梗死后，遠離梗死灶的皮質脊髓束遠端神經纖維發(fā)生Wallerian變性已被動物實驗及尸體解剖的病理檢查所證實[10]。在一項大腦中動脈區(qū)腦梗死的小樣本研究中，起病2周內即可見病灶側大腦腳FA值的降低[11]。本研究也發(fā)現(xiàn)了梗死灶遠端同側大腦腳皮質脊髓束FA值均較對側相應區(qū)域明顯減低，經配對t檢驗，兩側差異有統(tǒng)計學意義。腦梗死灶遠端皮質脊髓束FA值的降低，可能揭示了腦內梗死灶皮質脊髓束纖維受到缺血性破壞后，其遠端神經纖維發(fā)生華勒氏變性，纖維結構逐漸分解破壞的現(xiàn)象[12-13]。

本研究在測定梗死灶遠端大腦腳皮質脊髓束與對側相應區(qū)域FA值的基礎上，還計算了相對FA值（rFA）。rFA=患側FA值/健側FA值。Moller等[14]跟蹤隨訪了5名腦梗死患者，分析他們運動功能恢復的情況，發(fā)現(xiàn)皮質脊髓束FA指數(shù) （患側FA值/健側FA值）可以預測腦梗死后運動功能恢復的程度，F(xiàn)A指數(shù)降低預示運動功能恢復較差，當FA指數(shù)大于0.85時臨床預后相對較好。本研究中兩組患者的rFA值分別為0.904±0.039和0.746±0.111，兩組rFA值差異具有統(tǒng)計學意義，而且A組患者運動功能恢復情況明顯好于B組，與以往研究結果相似。

在臨床評分方面，康復治療前后FM評分增加的百分數(shù)與皮質脊髓束FA值降低的百分數(shù)之間呈負相關，與BI評分的變化無明顯相關性。說明FA值降低反映了軸索完整性的破壞、Wallerian變性的發(fā)生，而且FA值降低越明顯，運動功能恢復越差。

關于梗死灶遠端大腦腳FA值下降的百分數(shù)，以往研究中報道的各不相同。2000年Werring等[15]首次將DTI應用于臨床，對5例大腦中動脈供血區(qū)腦梗死后2～6月的患者進行研究，結果發(fā)現(xiàn)大腦腳的FA值減少15%。相似的研究還有Liang等[16]對12例皮層下梗死患者的研究，腦梗死后1周～3月，病灶遠端皮質脊髓束的FA值減少12%。本研究中A組患者大腦腳 FA值下降的百分數(shù)為 （6.36± 2.30）%，低于以往研究結果，我們推測可能是因為康復治療的介入的結果，但還需要大量樣本長時間的隨訪才能夠證實。

總之，DTI可以更加直觀的顯示病灶與皮質脊髓束的空間位置關系，并可以作為判斷皮質脊髓束損傷的量化指標，將為臨床醫(yī)生判斷患者預后提供更多的重要信息。

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