腦卒中后運動功能恢復中皮質脊髓束作用的研究現狀

朱琳

卒中后運動恢復的機制包括通過從受損運動皮層到受影響肢體運動通路的恢復、病灶的重組以及受損的皮質脊髓束(corticospinal tract,CST)和輔助運動區(supplementary motor area,SMA)[1]的恢復。這些機制可以重新分為兩類：①通過CST的運動功能恢復；②不通過CST的運動功能恢復。CST是一條主要的神經通路，這條通路是經過長期進化獲得的[2]。CST的保留或恢復對腦卒中患者運動功能障礙的良好恢復很重要[3]。因此，闡明CST的功能是腦卒中康復最重要的關注點。即使是在正常人的大腦中，CST的作用也尚未真正清楚。本文回顧相關文獻，闡述腦卒中患者運動功能恢復中CST所起的作用。

1 在正常人腦中CST的作用

CST可以分為兩種。較大的CST在延髓錐體下端，絕大部分纖維(70%～90%)相互交叉形成錐體交叉。交叉后的纖維形成皮質脊髓側束，皮質脊髓側束的纖維在下行過程中陸續終止于同側脊髓各節的前角運動細胞[3]。另一種CST是在延髓內沒有交叉的纖維形成皮質脊髓前束，其纖維終止于對側的前角運動細胞。以往研究表明，在運動系統的進化過程中，CST對于哺乳動物是唯一的，它的發展與獲得運動技能的靈巧性有關。其他研究已經證明，皮質脊髓側束完全損傷后，腦卒中患者手精細動作的活動無法開展[4]。皮質脊髓側束的主要功能是用于遠端肌肉精細動作的控制。另一方面研究顯示，CST的皮質脊髓前束主要支配近端肌肉，如頸部、軀干和上肢近端的肌肉組織[2]。

2 CST的評價方法

對CST狀態的準確評價是研究CST在卒中后運動功能恢復中的作用所必須的。最常用的評估方法包括經顱磁刺激(transcranial magnetic stimulation,TMS)、腦功能成像、彌散張量成像(diffusion tensor imaging,DTI)和彌散張量纖維束成像(diffusion tensor tractography,DTT)。其中腦功能成像包括功能性磁共振成像(f MRI)和正電子發射斷層掃描(PET)。

TMS可以刺激CST的神經元或刺激起源于運動皮層的CST神經元之間的軸突。TMS具有獨特的優勢，因為它可以通過分析運動誘發電位的特征區分CST和非CST。TMS也有局限性，在腦卒中早期階段，由于過高的閾值或恢復階段突觸聚集的通路，導致空間分辨率差和獲得假陰性結果[5]。

fMRI的原理是檢測血流量的變化，在運動任務的表現中觀察神經元的活動變化。fMRI能夠準確識別皮層活動的位置，在皮層有良好的空間分辨率，可以用于區別初級運動皮層的體感皮質定位。然而，fMRI對于運動功能差的患者還很有限，卒中后運動功能的降低使患者不能完成f MRI所要求的運動任務，這可能會導致信息的偏差[1]。而且它不能在皮層下水平獲得更多的信息，不能區分相關活動運動通路的特征[6]。

DTI與DTT是最近興起的技術，可以評價完整的白質，這些技術有能力進行完整的評價是因為它們有可視化水擴散的特性。在正常的白質中，水分子平行于神經纖維束方向移動是相對自由的。然而，當大腦半球大面積受損時，會造成腦白質各向彌散。各向異性已被用于評估白質損傷后的纖維壞死程度，如那些CST損傷的疾病。因此，DTI使我們能夠統計評估CST的狀態或變化。另一方面，f MRI和TMS不能直接可視化CST，但DTT能夠可視化皮層下三維完整的CST架構。同時，DTT對于顯示CST的有效性和可靠性在以前的研究中已被證實[7]。然而，這種纖維跟蹤技術依賴于操作者的技術，而且不能辨別到達皮質水平的體感皮質定位。

評價CST的每一個方法都有各自的優點，把各種方法聯合起來應用可以補償某一種評價方法的局限性，進行更精確的估算，并取得更準確的信息[8]。將這三種評估方法聯合應用對于研究CST的作用是一個重要的工具。綜上所述，CST的評估最為理想的評價方法是能夠：①獲得信息的完整性和CST的追蹤，以及在皮層下水平使用DTI與DTT定量CST；②使用fMRI獲得關于皮層水平CST起源的信息；③使用TMS的運動誘發電位獲取運動通路特點的信息。

3 腦卒中運動恢復中CST起的作用

本文回顧關于CST在腦卒中患者運動功能恢復中作用的相關文獻，體現在以下幾個方面：CST損傷后的恢復、病灶周邊在皮層下水平的重組、病灶在皮層水平的重組、通過從受影響的半球到受影響的肢體同側運動通路的恢復以及運動恢復。

3.1 皮質脊髓側束損傷的恢復

運動恢復的后續研究可以闡明腦卒中患者運動功能的恢復機制。許多TMS和fMRI研究報道，受影響的初級感覺皮層活動的增加與腦卒中患者上肢運動功能恢復[9]和下肢運動功能恢復有關。這些結果表明，卒中后的運動功能恢復和損傷CST的恢復有關[10]。然而，這些不能直接描述損傷的CST的變化，因為TMS和f MRI有它的局限性。

一項關于DTI的研究使我們能夠計算和可視化損傷的CST在皮層下水平的恢復。2005年，Jang等研究1例腦出血患者在運動功能恢復的同時，在放射冠上描述部分損傷CST的恢復是以DTI上部分各向異性指數(FA值)的改變和DTT上完整性的變化為依據的[7]。FA值是水分子各向異性成分占整個彌散張量的比例，它的變化范圍為0～1。0代表彌散不受限制，比如腦脊液的FA值接近0；對于非常規則的具有方向性的組織，其FA值大于0，例如大腦白質纖維FA值接近1。2007年，Jang等又聯合應用DTT、TMS和fMRI描述1例腦出血患者卒中后16個月損傷CST的恢復過程，他認為CST最開始的損傷是通過從頂葉皮層到初級運動皮層正?；M程恢復的[11]。

3.2 皮層下水平的病灶功能重組

之前關于DTI與DTT技術的研究中，只有少數是對皮層下損傷患者開展的，因為以前普遍應用的大腦影像技術，如f MRI和TMS，無法可視化皮層下水平的運動傳導[12]。Calautti等報道1例在放射冠梗死的患者，用f MRI只能顯示輔助運動區(SMA)活動激活的這種改變，不能直接顯示在這個患者中的CST通路恢復情況[13]。隨著DTI和DTT技術的發展，在皮層下水平的恢復機制逐漸清晰。Jang等在2005年用DTT和f MRI顯示患側手的運動功能在部分梗死后放射冠的重組，在2007年用DTT又進行后續的研究。同樣，在1例腦橋梗死的患者中，他們使用fMRI和DTT顯示腦橋梗死后梗死灶周圍CST的重組[4]。

3.3 皮層水平的病灶周圍重組

fMRI的功能主要是用來顯示皮層水平的病灶周圍重組。在腦卒中患者患側手的運動功能恢復中，已經有幾個腦功能成像研究顯示病灶周圍的重組。Rossini等使用fMRI和TMS研究腦卒中患者損傷側半球的感覺運動區的改變[14]。Stinear等描述1例僅限于中央前回小梗死的腦卒中患者，f MRI顯示僅在中央后回的活動激活[15]。Jang等報道2例中央前回梗死的腦卒中患者，使用fMRI顯示在初級感覺皮層的手的運動功能重組[10]。

Rouiller研究猴子運動皮層局灶性損傷，其中運動恢復可能的機制是對隨后相鄰的未受損皮層的保留，因為這對于偏癱的手靈巧性的恢復非常關鍵[16]。其他臨床研究已經證明，腦卒中患者已經通過損傷病灶周圍的重組表現出良好的運動功能[12]。這種恢復機制可能是病灶周圍CST的重建，因為CST功能的持久性對腦卒中患者良好的恢復很重要[17]。這可能是因為CST有幾個比初級運動皮層更早期發生的區域。這些領域包括前運動皮層、頂葉皮層以及初級運動皮層中外側的代表區。

3.4 同側運動通路的恢復

同側運動通路是一個正常的運動控制通路，并且被認為是腦損傷后運動功能恢復的機制。目前對于這個通路機制最接近真實的假說是失抑制。正常運動皮層是通過胼胝體的抑制來保持平衡的。但是，如果發生腦卒中，從患側到健側大腦半球之間胼胝體抑制的發生將減少。因此，在未損傷皮層潛在的可利用神經元數量的募集，抵消了病變引起的控制喪失。以前的研究在腦卒中患者中對同側半球運動誘發電位觀察發現，潛伏期比對側運動誘發電位長，延遲5～14 ms。同側運動通路的這些特點與運動功能減退有關[5]?？紤]到這些結果，似乎這一通路并非起源于皮質脊髓側束。同側運動通路是否源于皮質脊髓前束或非CST仍然存在爭議。

3.5 運動恢復

眾所周知，皮質脊髓側束的主要功能關系到手精細動作的活動[4]。然而，皮質脊髓側束在行走中的作用是不確定的。因為一些研究認為，手的運動功能恢復機制與行走的恢復機制不一樣[7]。這些研究表明，皮質脊髓側束在靈長類動物和人類行走中沒有發揮重要作用。相反，皮質脊髓側束在調節行走的步行模式上和環境變化下行走的技巧性都有明顯作用[18]。因此，皮質脊髓側束對行走功能的恢復作用不大，但對行走技巧性的控制必不可少。然而，潛在運動通路的降低可以使網狀脊髓束、前庭脊髓束和皮質脊髓前束在行走中發揮作用[19]。Ahn等最近的兩項研究報道腦卒中患者在皮質脊髓側束廣泛遭到破壞后仍然可以步行[4]。f MRI和DTT的研究表明，1例腦出血偏癱患者僅使用同側運動通路就可以行走[4]。他們并沒有弄清楚這條通路的的真正作用。Ahn等報道另一個DTT研究中，10例腦卒中偏癱患者皮質脊髓側束完全損傷患者也可以行走[4]。

本文回顧CST在卒中后運動功能恢復中所起的作用，CST是腦卒中患者恢復中最重要的運動控制通路。CST在腦卒中患者運動功能恢復中的作用沒有得到很好的闡明，尤其是CST在運動恢復過程中與其他非CST途徑之間互動的作用，以及同側運動通路的起源和作用。因此，今后的研究應集中在這些問題。治療策略和方式的制定，可以通過研究CST對優化患者恢復的作用來開展更多的研究。

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