鏡像療法促進(jìn)腦卒中上肢功能恢復(fù)和皮質(zhì)脊髓束重塑的彌散張量成像研究

凌晴，胡世紅，王田堯，周亞飛，林麗萍

1.復(fù)旦大學(xué)附屬上海市第五人民醫(yī)院，a.康復(fù)醫(yī)學(xué)科；b.放射科，上海市200240

腦卒中為神經(jīng)系統(tǒng)常見病、多發(fā)病，致殘率高。腦卒中后上肢和手功能恢復(fù)是康復(fù)領(lǐng)域的難點(diǎn)。基于鏡像神經(jīng)元理論的鏡像療法逐漸應(yīng)用于腦卒中后功能康復(fù)，能促進(jìn)腦卒中后上肢運(yùn)動(dòng)功能恢復(fù)[1-3]。功能磁共振成像、經(jīng)顱磁刺激、腦磁圖、腦電圖研究觀察到鏡像療法對(duì)運(yùn)動(dòng)和感覺皮質(zhì)區(qū)的激活及其相互作用[4-6]。

大腦重塑理論是腦卒中后功能恢復(fù)的主要機(jī)制。彌散張量成像(diffusion tensor imaging,DTI)技術(shù)，能定量評(píng)價(jià)大腦白質(zhì)神經(jīng)纖維的結(jié)構(gòu)完整性和損傷程度[7-8]，有助于研究鏡像療法的康復(fù)機(jī)制。皮質(zhì)脊髓束(corticospinal tract,CST)是大腦最重要的運(yùn)動(dòng)傳導(dǎo)束，腦卒中后CST 修復(fù)對(duì)上肢運(yùn)動(dòng)功能恢復(fù)至關(guān)重要。本研究采用DTI 技術(shù)探討鏡像療法對(duì)促進(jìn)皮質(zhì)下腦卒中患者上肢功能恢復(fù)和CST重塑的作用。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選擇2017 年3 月至2019 年3 月本院收治的腦卒中患者42 例，均符合中國腦血管疾病分類2015 診斷標(biāo)準(zhǔn)[9]，并經(jīng)頭顱CT或MRI證實(shí)。

納入標(biāo)準(zhǔn)：①首次發(fā)病；②年齡35～70 歲；③病程4～8 周；④單側(cè)病灶，病灶位于內(nèi)囊基底節(jié)區(qū)，累及CST 而無皮質(zhì)受累；⑤存在明確上肢運(yùn)動(dòng)功能障礙；⑥無MRI禁忌證；⑦依從性好，能配合治療。

排除標(biāo)準(zhǔn)：①嚴(yán)重認(rèn)知功能障礙；②四肢癱瘓；③既往曾患其他腦部疾病或有腦部手術(shù)史；④其他原因?qū)е碌纳现δ苷系K；⑤病情不穩(wěn)或重要器官衰竭、惡性腫瘤；⑥不能配合完成MRI檢查。

剔除標(biāo)準(zhǔn)：①納入后未完成全部治療和評(píng)估，未行動(dòng)作觀察療法；②依從性差；③中途自行退出。

入組患者隨機(jī)數(shù)字表法分為對(duì)照組(n=21)和觀察組(n=21)，兩組一般資料無顯著性差異(P> 0.05)。見表1。

本項(xiàng)研究已經(jīng)復(fù)旦大學(xué)附屬上海市第五人民醫(yī)院倫理委員會(huì)審批(No.2016倫審第034號(hào))，所有患者和家屬均簽署知情同意書。

1.2 方法

兩組均予常規(guī)康復(fù)，根據(jù)不同恢復(fù)階段，綜合運(yùn)用神經(jīng)發(fā)育促進(jìn)技術(shù)，結(jié)合物理治療和作業(yè)治療，采取規(guī)范化的康復(fù)治療方案。每次2 h，每天1次，每周5 d，共12周。

觀察組在常規(guī)康復(fù)治療基礎(chǔ)上增加鏡像療法。將可折疊鏡像療法裝置放于治療臺(tái)矢狀面，患側(cè)手位于鏡子背側(cè)，健側(cè)手位于鏡子正側(cè)，雙上肢完成相同動(dòng)作[10]。指導(dǎo)患者觀察鏡中健側(cè)完成的動(dòng)作，利用視覺反饋，想象成患手在完成動(dòng)作，在治療師輔助下最大程度活動(dòng)患手。動(dòng)作涉及肩前屈、肘腕屈伸、前臂旋轉(zhuǎn)、手指屈伸抓握，以及對(duì)指對(duì)掌等；根據(jù)患側(cè)功能選擇不同任務(wù)，如抓放不同尺寸和形狀的積木、握球放球、取杯飲水、推磨砂板等。每次30 min，每天1次，每周5 d，共12周。

表1 兩組一般資料比較

1.3 運(yùn)動(dòng)功能評(píng)定

治療前后，采用Fugl-Meyer 評(píng)定量表上肢部分(Fugl-Meyer Assessment-Upper Extremities,FMA-UE)評(píng)估患側(cè)上肢運(yùn)動(dòng)功能，總分66分[11]。

1.4 DTI

治療前后，采用3.0 T Skyra磁共振成像儀(德國西門子公司)掃描采集頭顱DTI數(shù)據(jù)。自旋回波平面成像序列，重復(fù)時(shí)間8600 ms，回旋時(shí)間95 ms，層厚2 mm，層數(shù)75 層，無層間距，矩陣128×128，視野256×256 mm，彌散梯度方向30個(gè)，b=1000 s/mm2。

應(yīng)用MRIcron (http://www.mccausl and center.sc.edu/mricro/mricron)、FSL (http://fsl.fmrib.ox.ac.uk/fsl/)和PANDA (http://www.nitrc.org/projects/panda)工具包進(jìn)行DTI數(shù)據(jù)處理。經(jīng)格式轉(zhuǎn)換，提取b0圖像，剝頭皮制作腦組織模板，渦流校正和頭動(dòng)校正，DTI 參數(shù)計(jì)算，空間配準(zhǔn)和高斯平滑，利用霍普金斯大學(xué)白質(zhì)模板計(jì)算各腦區(qū)平均各向異性分?jǐn)?shù)(fractional anisotropy,FA)，感興趣區(qū)選擇內(nèi)囊后肢和大腦腳區(qū)。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

采用SPSS 16.0 統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行分析。計(jì)量資料符合正態(tài)分布，采用(±s)表示，相關(guān)性分析采用Pearson相關(guān)性分析，組內(nèi)和組間比較采用t檢驗(yàn)。計(jì)數(shù)資料比較采用χ2檢驗(yàn)。顯著性水平α=0.05。

2 結(jié)果

2.1 FMA-UE

治療后，兩組FMA-UE 評(píng)分均顯著提高(P ＜0.001)，觀察組治療前后差值高于對(duì)照組(P ＜0.05)。見表2。

2.2 DTI

治療前，兩組病灶側(cè)內(nèi)囊后肢區(qū)FA 均較對(duì)側(cè)顯著減小(P ＜0.001)。治療后，觀察組病灶側(cè)內(nèi)囊后肢FA 升高(P ＜0.05)，治療前后FA 差值高于對(duì)照組(P ＜0.05)；對(duì)照組健側(cè)內(nèi)囊后肢FA 明顯下降(P ＜0.01)，兩組無顯著性差異(P ＞0.05)。見表3～表5。

兩組病灶側(cè)和健側(cè)大腦腳區(qū)FA，治療前后均無顯著性差異。具體數(shù)據(jù)從略。

FA 圖顯示，病灶側(cè)內(nèi)囊層面CST 部分中斷和破壞；治療后，病灶側(cè)CST 白質(zhì)纖維較前致密，完整性改善(圖1)。

表2 兩組治療前后FMA-UE評(píng)分比較

表3 兩組治療前雙側(cè)內(nèi)囊后肢區(qū)的FA值比較

表4 兩組治療前后病灶側(cè)內(nèi)囊后肢區(qū)的FA比較

表5 兩組治療前后健側(cè)內(nèi)囊后肢FA比較

2.3 病灶側(cè)內(nèi)囊后肢FA與FMA-UE的相關(guān)性

兩組病灶側(cè)內(nèi)囊后肢FA 與FMA-UE 之間均存在正相關(guān)(P ＜0.05)。見表6。

表6 兩組病灶側(cè)內(nèi)囊后肢FA與FMA-UE的相關(guān)性分析

3 討論

鏡像療法又稱鏡像視覺反饋療法，最初由Ramachandran 等設(shè)計(jì)用于治療幻肢痛[12-13]。近年來鏡像療法逐步應(yīng)用于腦卒中后的偏癱肢體功能恢復(fù)，并擴(kuò)展到認(rèn)知言語康復(fù)等領(lǐng)域。鏡像療法基于鏡像神經(jīng)元系統(tǒng)，涉及運(yùn)動(dòng)想象、動(dòng)作觀察、動(dòng)作模仿等環(huán)節(jié)[14-15]。腦卒中患者在運(yùn)動(dòng)想象和動(dòng)作觀察過程中，通過激活鏡像神經(jīng)元系統(tǒng)促使大腦可塑性和功能重組，促進(jìn)功能恢復(fù)。鏡像療法在提高卒中后偏癱肢體運(yùn)動(dòng)功能方面療效肯定[16-17]。

DTI 是無創(chuàng)的腦白質(zhì)成像技術(shù)。DTI 重要參數(shù)FA與卒中后上肢運(yùn)動(dòng)功能存在相關(guān)性，可作為上肢功能恢復(fù)的重要預(yù)測(cè)指標(biāo)[18-20]。CST 是大腦最重要的運(yùn)動(dòng)神經(jīng)傳導(dǎo)束，下行經(jīng)放射冠、內(nèi)囊后肢和大腦腳。內(nèi)囊后肢和大腦腳是白質(zhì)纖維較密集的部位，以往研究多選為感興趣區(qū)。本研究顯示，病灶側(cè)內(nèi)囊后肢FA與FMA-UE間存在正相關(guān)；腦卒中后，病灶側(cè)CST結(jié)構(gòu)完整性受損，鏡像療法較常規(guī)康復(fù)治療更能促進(jìn)上肢運(yùn)動(dòng)功能恢復(fù)和CST結(jié)構(gòu)重塑。

本研究發(fā)現(xiàn)，治療后對(duì)照組健側(cè)內(nèi)囊后肢FA 下降，可能由于腦損傷后出現(xiàn)神經(jīng)纖維Wallerian 變性[21-22]；而觀察組健側(cè)內(nèi)囊后肢FA 無明顯改變，可能與鏡像療法延緩Wallerian變性進(jìn)展有關(guān)。腦卒中后患側(cè)肢體功能障礙會(huì)導(dǎo)致健側(cè)功能下降[23]，偏癱肢體功能的改善與健側(cè)肢體協(xié)調(diào)有關(guān)[24]。鏡像下雙側(cè)肢體協(xié)調(diào)訓(xùn)練的鏡像療法可以取得更佳療效[25]。

Michielsen 等[26]將慢性腦卒中患者分為鏡像組和對(duì)照組，治療6 周后，僅在鏡像組發(fā)現(xiàn)初級(jí)運(yùn)動(dòng)皮質(zhì)的激活平衡向病變半球轉(zhuǎn)移。Jegatheeswaran等[27]對(duì)健康志愿者的研究顯示，鏡像療法可激活運(yùn)動(dòng)同側(cè)初級(jí)運(yùn)動(dòng)皮質(zhì)等腦區(qū)。

Hamzei 等[28]對(duì)慢性腦卒中患者鏡像療法治療4周，發(fā)現(xiàn)患者Wolf運(yùn)動(dòng)功能測(cè)試(Wolf Motor Function Test,WMFT)評(píng)分改善，但FA 不對(duì)稱系數(shù)與WMFT評(píng)分間無明顯相關(guān)性。與我們的結(jié)論不同，可能是由于該組研究對(duì)象是病程超過1 年的慢性患者，本研究納入的是亞急性期患者，病灶累及CST而無皮質(zhì)受累。

本研究?jī)H采用DTI 技術(shù)研究鏡像治療前后CST 的變化。如能同時(shí)結(jié)合其他神經(jīng)影像技術(shù)，有望更全面了解皮質(zhì)激活興奮與皮質(zhì)下結(jié)構(gòu)完整性的關(guān)聯(lián)。此外，還需要更大樣本量驗(yàn)證結(jié)論。

綜上所述，鏡像療法可以改善腦卒中患者的上肢運(yùn)功功能，促進(jìn)CST 重塑。DTI 作為神經(jīng)纖維束完整性的定量評(píng)價(jià)工具，對(duì)腦卒中后康復(fù)方案選擇和機(jī)制研究有一定應(yīng)用價(jià)值。

利益沖突聲明：所有作者聲明不存在利益沖突。