腦卒中后痙攣的腦成像研究應用進展

腦卒中是目前造成我國成年居民死亡和殘疾的首位原因

，而腦卒中后痙攣(post-stroke spasticity，PSS)是其中最主要的致殘因素之一

。PSS的發生率雖然在不同研究中不盡相同，但是可能在發病后6個月內持續升高乃至影響一半以上的患者

。盡管運動神經元及其突觸興奮性增強和抑制性突觸輸入減少可以解釋速度依賴的肌張力升高等痙攣的特征

，網狀脊髓束和前庭脊髓束的下行調節失衡也被認為是PSS產生的原因

，然而PSS發生的中樞機制仍不明確，這也導致臨床PSS康復干預的療效始終不理想

。腦成像技術的迅速崛起與廣泛應用為PSS機制與康復策略的研究取得了一定進展

。本文綜述近年來腦影像技術在PSS研究中的應用，以期為PSS機制研究、疾病預后以及康復干預優化方案提供參考依據。

1 PSS腦成像的研究方法

PSS的腦成像研究主要是在磁共振成像(magnetic resonance imaging, MRI)數據的基礎上開展，可分為腦結構與腦功能的影像研究。前者常采用基于體素的形態測量學(voxel-based morphometry, VBM)和彌散張量成像(diffusion tensor imaging, DTI)等方法，后者則主要應用功能性MRI(functional MRI, fMRI)等方法。VBM主要對腦灰質、白質密度及體積的變化進行定量檢測和分析

，有學者在VBM的基礎上發展出基于體素水平的腦損傷與行為關聯分析(voxel-based lesion-symptom mapping, VLSM)，VLSM則可以在一定程度上揭示腦損傷部位和PSS之間的關系

。DTI則根據水分子在組織中彌散時的各向異性原理進行白質纖維束追蹤，并顯示PSS患者腦白質束的走行方向和完整性，從而提供腦組織更加細致的結構變化證據

。fMRI與前述方法相比，可提供隨時間變化的四維MRI圖像，并反映外部刺激或指定任務引起的相關腦區血流和氧合作用的局部變化，根據神經與血管的耦合關系得到腦功能活動的重要信息

。

2 PSS的腦結構影像研究

2.1 痙攣發生與嚴重程度的關鍵損傷腦區 目前已有的PSS腦結構影像學研究對象多為首次發病、病程為6個月的腦卒中患者，研究結果均提示基底神經節和丘腦的損傷與痙攣發生及嚴重程度相關。Cheung等

的研究中報告殼核是PSS患者中最常發生損傷的區域。Lee等

使用改良Ashworth量表對首次發病后6個月內的45例PSS患者進行評估，并采用VLSM對腦病變進行分析。通過病灶位置結合患者行為學的分析，發現腦卒中患者的殼核和丘腦損傷與上肢功能預后不良有關，蒼白球、殼核和尾狀核的損傷與步態預后不良有關。也有研究針對發病后2周內的急性PSS患者進行VLSM研究，發現20例受試者MRI圖像中島葉、尾狀核、殼核、蒼白球和丘腦損傷區域重疊

，其結果與Lee等

的研究結果相似。在皮質-基底神經節的通路中，殼核和尾狀核接收額葉、感覺、運動皮質的信息，再通過蒼白球發出運動啟動和動作變化的信號，促進啟動和調節自定步速運動，對運動計劃起重要作用

。當PSS患者啟動運動時，由于基底節的損傷，患者對運動時間、速度、幅度、頻率的準備和指令出現障礙，通常會發生劇烈的痙攣。Picelli等

通過對39例PSS患者的病灶位置與PSS嚴重程度的相關分析，發現丘腦腹后外側核的損傷與重度PSS具有相關性。由于丘腦的失能，PSS患者的痙攣導致持續的感覺輸入將影響皮質通路的正常工作。同時丘腦和殼核參與了肌張力的控制，與步態模式的發生有關，其損傷將會影響感覺與運動控制，阻礙腦卒中患者肢體運動功能的恢復。

2.2 白質損傷對PSS的影響 白質束完整性與PSS嚴重程度相關。有研究表明，前運動皮質或其發出的纖維受損，則會導致痙攣，而僅初級運動皮質或其發出的纖維損傷不會導致痙攣

。Plantin等

對61例腦卒中患者在發病后2周到6周，發病后3個月，發病后6個月3個時間點進行評估，VLSM提示PSS的發展與起源于前運動皮質的皮質脊髓束損傷有關，與上述研究結果相似。Picelli等

發現與痙攣相關的結構較為廣泛，如內囊、放射冠、外囊和上縱束等白質結構的損傷與嚴重的上肢PSS顯著相關。含有運動前區、頂葉皮質的背側通路對產生空間引導的動作非常重要，其間的白質束傳導與自上而下的皮質脊髓束的完整性與PSS的發生發展相關，與PSS患者運動功能障礙有著密切關系。針對PSS患者白質束完整性與痙攣嚴重程度之間的關系，Pundik等

的研究結果顯示輕度痙攣與同側扣帶束和對側皮質脊髓束的完整性相關；經過運動學習治療后上肢痙攣緩解與對側鉤束的恢復有關，提示對側皮質脊髓束和雙側半球邊緣系統束的結構完整性可能與PSS的發生和改善相關。

由于緊鄰樁身的樁土界面處的土壓力及孔隙水壓力直接作用于樁身，比遠離樁身處更重要，而目前的研究和應用中鮮有直接測試PHC管樁沉樁過程和靜載過程樁土界面的土壓力和孔隙水壓力的報道.唐世棟等[30-31]、王育興等[32]通過在鋼管樁外壁安裝土壓力盒和孔隙水壓力計，測試了鋼管樁沉樁過程不同深度處樁側土壓力和超孔隙水壓力變化，都沒有針對靜壓PHC管樁.李杰[33]通過現場測試樁身應變值，將應變值轉化為樁側壓力和摩擦力，但沒有測出孔壓，無法求出樁側有效應力.因此，PHC管樁在現場貫入過程和靜載過程樁土界面土壓力及孔隙水壓力的測試手段有待解決.

雖然在制度層面，房屋定著物單元的劃分已有相應規則，但缺乏操作層面的客觀程序和具體標準，且隨著經濟社會的快速發展，房屋已從原來簡單、單一的形態逐漸向復雜、復合的組合發展，各種混合功能和結構的房屋不斷涌現。因此，登記實務中，如何依據已有規則劃分房屋定著物單元，一直以來都是困擾登記機構的問題。據不完全了解，各地做法主要有以下兩種。

3 PSS的腦功能成像研究

目前對PSS神經影像學研究多為任務態fMRI的分析研究，PSS患者治療前表現為非患側腦區過度激活，治療后非患側腦相應區域的激活下降，對患側半球相應區域抑制減弱，重建兩半球平衡狀態，使得PSS患者痙攣得到緩解。劉閱等

采用非患側初級運動區1Hz重復經顱磁刺激的方案治療發病3個月后的腦卒中后上肢痙攣患者，結果顯示，與治療前相比，試驗組患側上肢運動時非患側初級運動區、感覺運動區激活減少，患側初級運動區激活增多，大腦激活趨于患側激活。在Bergfeldt等

的研究中，6例PSS患者接受上肢物理治療以及A型肉毒毒素肌肉注射，其中5例痙攣明顯改善，非患側初級運動區激活顯著下降，兩半球的激活逐漸正常。但也有研究表明，經過上肢運動學習治療后，PSS患者非患側初級運動區、外側運動前區、初級感覺區和聯合感覺區激活程度增大

。

感覺運動網絡的功能連接及相關皮質激活異常可能是痙攣發生的一個因素。鮑曉等

報告肉毒毒素注射聯合針灸療法以及單用肉毒毒素注射可以緩解PSS，并在fMRI檢查中發現初級感覺運動皮質激活面積和激活強度不同程度的增加，提示感覺運動皮質興奮性的改變可能是PSS緩解的原因。Veverka等

在對14例發病后3個月到7年的PSS患者進行有效的肉毒毒素治療后，發現患者雙側頂內溝、內側枕頂皮質和外側枕葉皮質、雙側小腦激活減少，感覺運動網絡逐漸正常化。Veverka等

的另一項研究也發現PSS患者經過A型肉毒毒素治療后，患側頂內溝和頂上小葉激活程度一過性降低，提示肉毒毒素治療上肢PSS與患側后頂葉皮質的短暫變化相關。Kaneko等

發現11例發病4個月后的腦卒中患者經過視覺刺激誘導的動覺感知錯覺訓練聯合常規康復訓練之后上肢屈肌痙攣明顯改善，干預后手臂動作調查測試量表評分(action research arm test, ARAT)與非患側頂下小葉和運動前區的靜息態腦功能連接(resting-state brain functional connectivity, rsFC)的強負相關消失。ARAT評分與雙側頂下溝的rsFC在干預前呈強負相關性，干預后顯著變為強正相關性，提示半球間頂下溝、半球內頂下小葉和運動前區的rsFC可能是改善運動功能和痙攣的調節因子。有研究運用功能性近紅外光譜技術(functional near-infrared spectroscopy, fNIRS)對PSS患者腦區活動變化檢測的結果顯示，經全身振動治療后，患者痙攣改善，雙側感覺運動皮質激活明顯增加

。Hlustik等

報告了經過A型肉毒毒素治療后PSS患者的靜息態腦網絡功能連接，對側感覺運動和雙側頂葉皮質功能連接發生顯著變化。

4 總結與展望

腦結構影像研究結果顯示，丘腦、基底節的損傷與PSS的嚴重程度相關，并且殼核是PSS患者最常發生損傷的部位。腦功能影像研究表明，運動前區、頂內溝的功能連接及激活異常可能是痙攣發生的一個因素。PSS患者的腦激活受年齡、病程、病灶位置和大小、痙攣程度等因素的影響，目前PSS研究中的患者多處于亞急性期，但臨床上存在處于慢性期腦卒中患者因嚴重痙攣而影響功能恢復的情況，未來可針對慢性期PSS患者進行相關神經成像研究，觀察與亞急性PSS患者的區別，并為慢性期PSS患者的治療提供新的思路。其二，部分研究表明經顱磁刺激治療PSS具有臨床療效，但經顱磁刺激治療PSS一直沒有明確、公認的靶點。PSS的fMRI研究表明提供了運動前區、頂葉皮質興奮性相關的結果，未來可以開展經顱磁刺激運動前區、頂內溝附近皮質治療PSS，明確康復治療對PSS及運動功能影響的機制；此外，目前腦成像與機器學習的結合運用廣泛，腦成像和臨床治療數據可以作為機器學習數據庫中的因素，幫助得出相關腦區的興奮程度和相關神經環路的損傷，預測腦卒中后預后情況并給出個性化的干預方式。未來可以通過不斷補充各種類型的腦成像和臨床治療數據，利用機器學習算法在腦成像不斷尋找規律，獲取關鍵隱藏信息，將有助于深入探究PSS的病理生理機制，對PSS的預測、評估和康復有著極大幫助。

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