卒中后失語靜息態腦功能成像亞頻段低頻振幅腦活動研究

李曉琳，徐敏杰，曹云，張丹莉，舒鑫，李昌明，周雨帆，譚逸海，譚中建，常靜玲

北京中醫藥大學東直門醫院神經內科，北京市100700

失語癥不是一個單一、同質的癥狀，而是泛指多種語言障礙。無論是對語言神經生物學的理解，還是臨床預后、管理和治療路徑的潛在范式轉變，從腦成像數據中預測這些語言和認知變化至關重要。最近，已有研究著手利用腦部功能變化信息預測特定神經心理學測試或失語癥類型的表現[1?4]。研究腦部功能活動變化，對于失語癥的腦損傷機制研究，以及治療方案的制定，都具有一定的現實意義。

低頻振幅(amplitude of low?frequency fluctuations,ALFF)是靜息態功能磁共振(resting?state functional magnetic resonance,rs?fMRI)的一種較常見的研究方法，它通過計算被試在一段較短時間內血氧水平依賴信號(blood oxygen level dependent,BOLD)偏離基線的平均幅度，反映大腦在該段時間內的自發腦活動強度，近年得到研究者的廣泛關注[5?8]。有研究者進一步將ALFF 除以全腦全頻段振幅的均值得出比率低頻振幅(fraction amplitude of low?frequency fluctuation,fALFF)，該方法因受生理噪聲影響較少，也廣泛應用于低頻段腦自發神經元活動的研究[9]。ALFF與腦血流活動和 任務激 活有關[10?11]。但目前針對rs?fMRI 的ALFF 和fALFF 的研究大多集中于經典頻段(0.01～0.08 Hz)的低頻振蕩信號，認為該頻段低頻振蕩信號與神經元活動最為相關。但有不少研究發現，部分腦區對不同頻段振蕩信號的敏感性不同，較寬的頻段對某些特定腦區活動的敏感性較低，導致某些腦神經活動信息遺漏，因此，ALFF 和fALFF 被進一步劃分為多個不同頻段，如Slow?4 頻段0.027～0.073 Hz、Slow?5 頻段0.01～0.027 Hz，用于對腦功能活動進行更有針對性的研究。本研究采用多頻段ALFF 和fALFF 法研究卒中后失語(post stroke aphasia,PSA)患者的腦損傷特征，以及特定頻段與西方失語成套測驗(Western Aphasia Battery,WAB)評分的關系。

1 資料與方法

1.1 一般資料

2015 年3 月至2018 年5 月，在北京中醫藥大學東直門醫院招募缺血性腦卒中PSA 患者。缺血性腦卒中診斷符合中國急性缺血性腦卒中診治指南(2014)[12]，并經CT 或MRI 診斷為腦梗死；構音障礙采用Frenchay構音障礙評價量表(河北省人民醫院康復中心修定)[13]進行評定。

納入標準：①年齡35～80 歲，漢族，右利手，母語為漢語；②病程1～6 個月；③小學以上文化程度，無嚴重心、肝、腎疾病；④神志清晰，無其他認知功能障礙；⑤發病前語言功能正常，發病時以語言功能障礙為主，肢體功能障礙較輕；⑥波士頓診斷性失語癥檢查2～4級；⑦可耐受0.5 h的頭顱MRI檢查。

排除標準：①接受心臟起搏器手術、冠狀動脈介入術和冠狀動脈外科搭橋手術，以及體內有其他金屬制品；②先天或幼年疾病所致學習困難，造成語言功能缺陷；③由于意識障礙和普通智力減退造成的語言障礙；④存在嚴重構音障礙和聽覺障礙。

剔除與脫落標準：①死亡；②自行退出，或出現嚴重不良事件如急性心肌梗死、復發腦卒中等；③檢查中出現心慌、胸悶等癥狀，難以堅持。

共納入PSA患者15例。

同時從社區和本院職工中招募健康人15例為對照組，無情感障礙史和精神藥物服用史。

兩組間性別、年齡、受教育程度無顯著性差異(P＞0.05)。見表1。

本研究經北京中醫藥大學東直門醫院倫理審查委員會批準(No.BZYYYDX?LL?20150213)，被試在入組前了解研究的試驗過程，并簽署知情同意書。

1.2 語言功能評定

所有患者采用WAB 進行評定，包括自發語言(信息量和流暢度)、聽理解、復述、命名等維度。記錄各項目作業評分，計算失語商(aphasia quotient,AQ)。

WAB 的評分標準、信度、效度均得到實踐證實[14]。

1.3 MRI

采用3.0 T 超導磁共振儀(德國SIEMENS 公司)，8通道相控陣頭線圈。受試者閉目、清醒、安靜平躺于掃描床上，避免頭動和活躍思維活動。平面回波成像序列參數：TR 2000 ms，TE 30 ms，翻轉角90°，視野225×225，帶寬2520，分辨率64×64，層數31，層厚3.5 mm，間距0.7 mm，像素3.5×3.5×3.5。連續掃描，時間366 s。3D?MRI 參數：TR 1900 ms，TE 2.13 ms，TI 900 ms，翻轉角9°，分辨率256×256，層數176，層厚1 mm，像素1.0×1.0×1.0，時間258 s。

采用DPARSF (http://www.restfmri.net)和SPM12軟件進行預處理。去掉前10個時間點數據；行時間層校正、頭動校正，回歸無關變量，移除平移/旋轉測量參數超過±1 mm/±1°的數據。用T1像配準并標準化，帶通濾波0.01～0.08 Hz。使用DPABI 工具包對處理后的數據行ALFF 分析：逐體素對全腦信號強度的時間序列行傅里葉轉換，轉換為頻域功率譜后開方，分別在經典頻段0.01～0.08 Hz、Slow?4頻段0.027～0.073 Hz和Slow?5 頻段0.01～0.027 Hz 進行標準化和開方，得到各頻段ALFF 圖像。然后用ALFF 除以所有頻率振幅總和，分別得出經典頻段、Slow?4頻段和Slow?5頻段的fALFF圖像。

1.4 統計學分析

兩組間一般資料采用SPSS 22.0 軟件行獨立樣本t檢驗。兩組間經典、Slow?5、Slow?4 頻段ALFF 和fALFF 使用DPABI 軟件行獨立樣本t檢驗(GRF 校正)。有差異腦區患者組ALFF和fALFF值與WAB評分之間的相關性采用Pearson 相關分析。顯著性水平α=0.05。

2 結果

患者組病灶主要累及左側半球，右側腦半球累及較少；分布于左額顳皮層和皮層下，以及右側皮層下。見圖1。

2.1 ALFF

在經典頻段，患者組ALFF 增高的腦區為右側中央前回，ALFF與WAB評分無顯著相關。在Slow?4頻段，患者組ALFF增高的腦區為右側中央前回，ALFF與WAB 評分無顯著相關。在Slow?5 頻段，未發現兩組有顯著差異腦區。見圖2、表2。

2.2 fALFF

在經典頻段，未見兩組之間fALFF 有顯著性差異的腦區。在Slow?4頻段，患者組fALFF減弱的腦區為右側小腦Crus2 區；右側小腦Crus2 區fALFF 與信息量評分呈負相關(r=-0.576,P=0.025)，與聽理解評分呈負相關(r=-0.658,P=0.008)，與復述評分呈負相關(r=-0.616,P=0.014)，與AQ 呈負相關(r=-0.611,P=0.016)。在Slow?5 頻段，患者組fALFF 減弱的腦區為左頂下緣角回；左頂下緣角回fALFF 與信息量評分呈正相關(r=0.538,P=0.039)，與AQ 呈正相關(r=0.526,P=0.044)。見圖3、表3。

表1 兩組一般資料比較

圖1 患者組病灶疊加圖

圖2 兩組間ALFF有差異的腦區

表2 患者組ALFF增高的腦區

表3 患者組fALFF值減弱的腦區

圖3 兩組間fALFF有差異的腦區

3 討論

fMRI 是一種非侵入性功能成像方法，通過對大腦的內在活動與外在行為學信息進行相關性分析，可以對神經系統的生理活動或病理表現進行深入研究[15?17]。ALFF 和fALFF 是rs?fMRI 常用的指標，其優勢在于具有較好的穩定性[18?19]。rs?fMRI 的低頻振蕩可分解為4 個亞頻段，包括Slow?5 (0.010～0.027 Hz)、Slow?4 (0.027～0.073 Hz)、Slow?3 (0.073～0.198 Hz)和Slow?2 (0.198～0.250 Hz)；其中Slow?3 和Slow?2 亞頻段分別反映腦白質信號和較高頻率的生理性噪聲，大腦灰質的低頻活動范圍主要在Slow?5 和Slow?4 亞頻段[20]。本研究采用WAB 測試PSA 患者的語言功能，提取不同頻段有差異腦區的ALFF和fALFF與WAB評分進行相關性分析。

腦卒中后語言損傷和恢復機制一直是爭論的焦點[21?23]。既往研究多數集中于將語言恢復機制與傳統語言損傷模型的結構和功能相聯系[24?25]；還有一些研究針對右腦鏡像區在語言功能整合中的積極作用[26?27]，或右腦經胼胝體去抑制作用對語言功能的消極作用[28]。有兩條神經通路調控機制研究較多，一是顳葉額葉間的弓狀纖維通路和額頂葉間的縱行纖維通路；二是腦損傷區的局部組織修復或遠隔組織效應，使腦語言網絡形成新的平衡、代償。語言功能區不僅限于傳統的左額下回，還延伸至額葉的其他區域，包括額中回和中央前回[29]。本研究顯示，在經典頻段和Slow?4 頻段，PSA 患者ALFF 增高的腦區均為右側中央前回，表明右側中央前回可能為言語功能網絡鏡像區域的組成成分之一，參與功能代償。支配語言功能的腦區涉及多個功能區，共同完成語言的產生[30]。右腦半球激活是語言恢復的一種有效代償機制，亞急性PSA 患者左側前額葉和中央前回代謝降低，右側前額葉和中央前回激活，提示右腦代償[31]。

小腦對語言產生也發揮一定作用，小腦的語言功能同樣存在偏側性[32]。右利手受試者右小腦半球和齒狀核與大腦皮質語言區域存在密切聯系[33]；經顱直流電刺激干預在語義預測任務期間增加右側Crus1/2 區的激活，并且增強皮質?小腦相關腦區的功能連接[34]。小腦還可能參與獲取新的詞匯[35]。本研究顯示，在Slow?4頻段，PSA 患者右側小腦Crus2區fALFF降低，該區fALFF 與患者的聽理解、復述、信息量和AQ 呈負相關，提示該腦區參與PSA 的損傷過程；fALFF 變化或可作為衡量PSA患者失語嚴重程度的客觀指標。

角回位于顳上溝后部，是顳上回、顳中回與頂下小葉的接合處，位于視覺區、聽覺區、感覺運動區交界處，是整合復雜信息和知識提取的重要腦區[36]；在語言的層級加工中更多參與語義加工的多個方面，尤其是需要整合低水平語義單元，形成高水平語義表征的過程，如句子理解和篇章理解，是語言綜合能力整合中樞[37]。本研究顯示，在Slow?5 頻段，PSA 患者左頂下緣角回fALFF 減少；左頂下緣角回fALFF 與信息量和AQ正相關。

本研究樣本量較小。未來可開展較大樣本量研究和多時點觀測，以觀察PSA患者rs?fMRI ALFF的動態特征，為臨床語言康復提供精確靶點和新思路。

利益沖突聲明：所有作者聲明不存在利益沖突。