功能性磁共振成像對卒中后偏癱病人上肢運動功能的康復機制研究

偏癱是中風病人最為常見的后遺癥，80%的中風病人有不同程度的肢體活動障礙[1-2]。而作為一種非侵入性治療方案，重復經顱磁刺激(repetitive transcranial magnetic stimulation，rTMS)能夠刺激大腦特定區域皮質達到功能的恢復。低頻重復經顱磁刺激(1 Hz)抑制局部神經活動，而高頻重復經顱磁刺激(10 Hz)卻能夠激活局部神經活動[3-7]。隨機受控試驗表明皮損半球低頻重復經顱磁刺激能顯著改善腦卒中后偏癱病人上肢的運動功能[8-11]。本課題組開發了一種低頻重復經顱磁刺激與強化職業治療(intensive occupational therapy，OT)的組合療法治療腦卒中后上肢輕偏癱，研究結果顯示該組合療法可以改善受影響上肢的運動功能，重復經顱磁刺激也對腦卒中的痙攣癥狀有部分緩解作用[13-14]，它降低了運動神經元的興奮性。另一項治療卒中偏癱病人的研究中，使用F-波參數來闡明皮損半球低頻重復經顱磁刺激對上肢運動神經元興奮性的非損傷影響[15]，然而，這項研究并沒有采用任何形式的神經成像技術。因此，對腦卒中偏癱病人使用功能性核磁共振成像(functional magnetic resonance imaging，fMRI)技術，以研究病人皮質恢復的具體機制具有一定研究價值。

1 資料與方法

1.1 臨床資料 入選2012年2月—2016年9月的129例腦卒中偏癱病人為研究對象，平均年齡59.1歲，發病時長1.4～19.5年，平均發病時長5.7年。觀察期間，病人接受12次，每次40 min的重復經顱磁刺激治療，120 min的自我訓練。納入標準：患病時間長于12個月；僅有一次卒中后偏癱史(沒有雙側腦血管損傷)；運動受影響上肢無過度痙攣(修正Ashworth痙攣狀態量表評分≤3分)；無認知缺陷(精神狀態考試分數≥26分)；身體或精神疾??；無顱內金屬(包括非磁性金屬、鈦和不銹鋼)心臟起搏器；無異常腦電波。排除標準：重復經顱磁刺激治療中無法完成運動測試任務的病人，包括所有手指彎曲和伸展中超過50%的關節運動。所有病人均簽訂知情同意書，本研究同時經醫院道德倫理委員會審核通過。入選病人根據干預前功能性磁共振成像分為雙側激活組與單側激活組， 兩組臨床資料差異無統計學意義(P>0.05)，具有臨床可比性。詳見表1。

表1 兩組基線臨床特征比較

注：兩組各項比較，P>0.05

1.2 診斷標準 選擇兩個運動皮層區域(Brodmann 分區4區和6區)。Brodmann分區6區對損傷后運動功能的恢復很重要[16-17]。所有病人均接受核磁共振成像及干預治療，治療中要求病人左右手交替重復彎曲和伸展動作，并且一個手臂的動作持續30 s，或者6 min內重復3次上述動作。當病人無法按照這個速度執行運動任務時，要求病人盡可能地進行移動。研究中，重復經顱磁刺激前后對病人4區與6區中激活像素的數量進行計數。雙側激活病人干預前后計算激活區域的偏向指數(LI)為-1～+1。偏向指數-1～+1代表了損傷和非損傷半球。LI=(損傷半球的激活區域-非損傷半球的激活區域)÷(損傷半球的激活區域+非損傷半球的激活區域)。

1.3 方法 基于Fug-Meyen運動功能評分法(FMA)和Wolf運動功能測試(WMFT)評估病人上肢運動功能。上肢運動功能FMA評估含有33個定量指標。每一項的評分都是3分標度(0～2)，最大運動評分分數為66分。WMFT測試中應用15個定時任務，并且測量執行任務的時間為總時間。當任務沒有在120 s內完成時，總時間記錄為120 s。

2 結 果

2.1 上肢運動功能的評價 干預后兩組FMA評分均較治療前升高，兩組WMFT評分較治療前降低，差異具有統計學意義(P<0.05)，聯合治療可顯著提高兩組病人的FMA運動功能評分及WMFT執行性能評價，這也反映了病人受影響上肢的運動功能的改善情況。詳見表2、圖1、圖2。

表2 兩組上臂運動功能評分比較(±s) 分

與本組干預前比較，*P0.05

與本組干預前比較，*P0.05

2.2 核磁共振成像 雙側激活組治療后4區與6區的LI值從0.33升到0.47 (P<0.05)，暗示激活狀態向皮損大腦半球的轉移，預示皮損半球的激活(P<0.05)。詳見圖3、圖 4；單側激活組治療后激活像素從240升到401(P<0.05)。詳見圖5、圖6。Brodmamn4區和6分區的干預后活化像素數量顯著升高，表明LI值隨病人運動功能受損的嚴重程度而降低。LI值改變和運動評分的改變之間并沒有相關性。

圖3 雙側激活組干預前后正常半球激活程度影像資料

與本組干預前比較，*P0.05

圖5 單側激活組干預前后皮損半球激活程度影像資料

與本組干預前比較，*P0.05

3 討 論

低頻重復經顱磁刺激及強化職業聯合療法治療卒中輕度偏癱病人具有可行性及有效性[11-12，18]，這是由于降低了半球間抑制達到對皮損半球的活化，進而改善病人的上肢運動功能[19-20]。已有隨機臨床試驗報告稱如約束誘導運動治療 (constraint-induced movement therapy，CIMT) 作為強化職業治療可以改善卒中偏癱病人上肢運動機能[18-21]?；诠δ艽殴舱癯上窈蚑MS映射技術，已有研究小組報道了強化康復計劃能夠恢復皮損半球的功能[22-23]。本研究使用功能核磁共振成像技術探究康復機制，功能性核磁共振成像技術也佐證了聯合治療方案對皮損半球的功能恢復的促進作用，之前的研究報道對上肢輕度偏癱的卒中病人經過治療，結果顯示皮損半球激活能夠促進運動功能改善，但對病情更嚴重的癱瘓病人的治療結果并不樂觀[8]。基于此，本研究只招收了上肢輕度偏癱病人作為研究對象。Calautti等[16]使用功能核磁共振成像技術評估治療后偏癱病人運動恢復狀況及初級和次級運動皮質的重組。宋爭等[17]報告了卒中偏癱病人Brodmann分區6區持續雙側激活導致初級運動的損傷(M1)。本研究使用功能磁共振成像對Brodmann分區4和6進行分析[24-25]，研究中干預前非損傷半球激活對康復存在的有利因素和/或不利影響進行了區別分析，正是基于此，考慮治療前就將研究對象分為雙側激活組與單側激活組。

非損傷半球的神經活動對運動功能恢復是否有益？這個問題主要與卒中偏癱病人非損傷半球的過度活動有關，這種情況下初級運動皮層興奮性增強[26-27]。Calautti等[28]報道了逆反性M1和運動表現不佳相關，LI值和運動表現不佳相關。這些結果可以解釋為激活非損傷性半球對受影響上肢運動功能的恢復不利。本研究結果顯示，雙側激活組病人治療后LI值升高，之前有研究證明了CIMT可以調節LI值。Dong等[29]研究了CIMT治療兩周后對皮損恢復的影響和訓練后非損傷性皮質的激活。卒中后偏癱病人發病時間和大腦康復程度之間的關聯有待進一步研究。

本研究存在的局限性。首先，研究僅包括129例，病人且缺乏對照組；第二，沒有解決低頻重復經顱磁刺激和強化職業訓練的長期影響，最后，LI值變化和上肢運動功能改善程度的相關性需要大樣本的研究。

低頻重復經顱磁刺激與強化職業治療能夠改善腦卒中輕度偏癱病人上肢運動功能的恢復。功能磁共振成像顯示聯合治療對損傷半球功能的恢復有利。聯合治療對腦卒中偏癱病人似乎通過促進皮損半球的神經活動進而改善受影響上肢的運動功能。