亞急性腦卒中患者康復過程中優(yōu)勢與非優(yōu)勢腦半球功能變化差異

李晁金子，黃富表，杜曉霞，張豪杰，張通

1.首都醫(yī)科大學康復醫(yī)學院，北京市 100068；2.中國康復研究中心北京博愛醫(yī)院，a.神經(jīng)康復科；b.作業(yè)療法科，北京市100068

0 引言

大腦具有可塑性，在腦卒中后不同恢復階段出現(xiàn)相應的重組和代償[1]。神經(jīng)癥狀的改善主要發(fā)生在腦卒中后前10 周[2-4]。卒中后運動功能恢復的機制，尤其是上肢和手功能恢復，一直受到關注。采用正電子發(fā)射型斷層顯像、功能核磁共振成像(functional mag‐netic resonance imaging,fMRI)、經(jīng)顱磁刺激(transcra‐nial magnetic stimulation,TMS)、功能性近紅外光譜(functional near-infrared spectroscopy,fNIRS)等方法，可以研究大腦自發(fā)恢復或與康復訓練相關恢復的腦可塑性變化[5-8]。fNIRS 具有便攜、操作相對簡單、不受體內(nèi)金屬影響、可在受試者靜態(tài)或動態(tài)下進行監(jiān)測等多項優(yōu)勢[9-11]。

手運動任務相關的感興趣區(qū)(region of interest,ROI)包括感覺運動皮質(sensorimotor cortex,SMC)、運動前皮質(premotor cortex,PMC)、輔助運動皮質(supplementary motor area,SMA)、小腦和前額葉皮質(prefrontal cortex,PFC)等[12]。這些區(qū)域在手主動運動時被激活，不同區(qū)域的激活程度因神經(jīng)損傷的嚴重程度、損傷位置、運動強度、運動任務復雜度等不同而有差異[13-16]。我們團隊前期的研究建立了具有可行性的fNIRS 操作模型，以觀察健康人在利手、非利手主動抓握-釋放任務下半球激活的差異[17]；并且在病例系列研究中觀察到腦卒中亞急性期同側或對側半球激活程度與上肢運動功能恢復程度有關[18]。本研究采用fNIRS 探討亞急性腦卒中患者采用單側上肢任務導向訓練進行康復4周后，不同半球SMC、PMC和PFC激活的差異。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2019 年9 月至2020 年6 月北京博愛醫(yī)院神經(jīng)康復中心住院腦卒中患者30例，診斷均符合世界衛(wèi)生組織腦卒中診斷標準[19]。

排除標準：①嚴重失語癥；簡易精神狀態(tài)檢查評分≤20 分；②其他影響患者康復的疾病，如嚴重抑郁、焦慮、精神癥狀、內(nèi)科疾病等。

母語為漢語的人，右利手者優(yōu)勢半球多為左側大腦半球[21]。故設定患者的左側大腦半球為優(yōu)勢半球，右側大腦半球為非優(yōu)勢大腦半球。右側偏癱者為優(yōu)勢半球組，左側偏癱者為非優(yōu)勢半球組。

本研究經(jīng)中國康復研究中心醫(yī)學倫理委員會批準(No.2019-112-1)，并在醫(yī)學研究登記備案信息系統(tǒng)登記(No.MR-11-21-009751)。患者在加入前了解研究過程和可能的風險，并自愿簽署知情同意書。

1.2 方法

康復醫(yī)師在患者入組時采用美國國立衛(wèi)生研究院卒中量表(National Institutes of Health Stroke Scale,NI‐HSS)、簡易精神狀態(tài)檢查、Fugl-Meyer評定量表上肢部分(Fugl-Meyer Assessment-Upper Extremities,FMAUE)[22]、上肢動作研究量表(Action Research Arm Test，ARAT)[23]獨立評定，采用Jamar 液壓握力計測量握力，同日行fNIRS。康復4 周后，復測FMA-UE、ARAT、握力和fNIRS。

所有患者接受相同的單側上肢任務導向作業(yè)治療，包括患側粗大運動訓練10 min、精細運動訓練10 min、強化訓練10 min 和日常生活活動訓練30 min[24]。每周5 d，共4周。

1.3 fNIRS

1.3.1 運動任務

患者于坐位、閉眼、清醒狀態(tài)下完成fNIRS 檢查，檢查時雙手放在膝蓋上，雙上臂和軀干放松，避免頭部運動。患者按聽覺節(jié)拍器的節(jié)奏，以穩(wěn)定的速度在15 s內(nèi)用患手重復抓握-釋放9.06 kg握力器5次。

任務過程由康復醫(yī)師監(jiān)測并視頻錄像記錄，要求避免除運動任務外的其他動作。

根據(jù)生命周期理論，企業(yè)在發(fā)展過程中所處的階段不同，在并購過程中，雙方企業(yè)所處的經(jīng)濟環(huán)境和稅收政策也會不同，為了制定出更加適應雙方具體情況的籌劃方案，需要使得稅收籌劃方案具有一定的靈活性，可以根據(jù)實際情況進行及時的調(diào)整，降低風險。

1.3.2 數(shù)據(jù)采集

采用ETG-4100 近紅外腦功能成像儀(日本日立公司)，選擇波長695 nm 和830 nm 的近紅外光，由光纖束引導至大腦，采樣頻率10 Hz，測量氧合血紅蛋白濃度。兩塊4×4陣列探頭支架，各24通道，覆蓋在雙側感興趣區(qū)頭皮上，每塊探頭支架由8 個發(fā)射光纖和8 個接收光纖組成，探頭間距3 cm，可監(jiān)測9×9 cm 矩形范圍[25]。

探頭分布參考腦電國際10-20 系統(tǒng)的Cz、C3、C4、F3和F4解剖位置，確保探頭覆蓋6個ROI，包括雙側SMC、雙側PMC和雙側PFC[17]。

采用Block 設計，運動任務開始前預掃描10 s，然后休息30 s，不用于統(tǒng)計分析。之后患手重復運動15 s，休息30 s，連續(xù)5個周期。

1.3.3 數(shù)據(jù)處理

采用SPM-HOMER軟件進行數(shù)據(jù)預處理。手動標記明顯運動偽影或通道損壞的部分，并進行自動偽跡檢測與矯正。應用0.01～0.1 Hz帶通濾波消除心跳、呼吸和Meyer 波的干擾[25-26]。將原始光強度數(shù)據(jù)轉換為氧合血紅蛋白濃度變化的數(shù)據(jù)。采用NIRS-SPM 軟件進行去線性漂移、一般線性回歸模型擬合。基于小波描述長度校正信號失真。根據(jù)任務期氧合血紅蛋白濃度變化，疊加每個block的平均值，計算運動任務下6個ROI的平均β值。

1.4 統(tǒng)計學分析

采用SPSS 23.0 統(tǒng)計軟件進行數(shù)據(jù)分析。計數(shù)資料采用χ2檢驗。計量資料符合正態(tài)分布，以()表示，治療前后FMA-UE、ARAT 評分和握力采用配對t檢驗，fNIRS平均β值進行時間(干預前、干預后)、腦區(qū)(病灶對側SMC、同側SMC、對側PMC、同側PMC、對側PFC、同側PFC)、組別(非優(yōu)勢半球組、優(yōu)勢半球組)三因素方差分析，兩兩比較采用Bonfer‐roni調(diào)整后的P值。顯著性水平α=0.05。

2 結果

2.1 一般資料

共脫落4 例，其中不愿配合自動退出2 例，數(shù)據(jù)干擾過大或數(shù)據(jù)不全2 例，最終26 例患者納入分析，其中左側偏癱10 例(非優(yōu)勢半球組)，右側偏癱患者16例(優(yōu)勢半球組)。兩組一般資料無顯著性差異(P>0.05)。見表1。

表1 兩組一般資料比較

2.2 臨床評定

兩組治療前，F(xiàn)MA-UE 和ARAT 評分，以及握力均無顯著性差異(P>0.05)。治療后，兩組3 項指標均改善(P<0.05)，優(yōu)勢半球組ARAT 評分和握力高于非優(yōu)勢半球組(P<0.05)。見表2～表4。

表2 兩組治療前后FMA-UE評分比較

表3 兩組治療前后ARAT評分比較

表4 兩組治療前后握力比較 單位：kg

2.3 fNIRS

時間、腦區(qū)、組別主效應均不顯著(P>0.05)；時間/組別、腦區(qū)/時間、腦區(qū)/時間/組別的交互效應均不顯著(P>0.05)，腦區(qū)/組別交互效應顯著(P<0.05)。見表5。對腦區(qū)/組別進一步行簡單效應分析，非優(yōu)勢半球組各腦區(qū)之間β 值無顯著性差異(P>0.05)；優(yōu)勢半球組同側SMC>對側PFC，同側PMC>對側PMC，同側PMC >對側PFC，同側PFC >對側PFC (P<0.05)。見表6。

表5 兩組治療前后各腦區(qū)平均β值比較 單位：mol/L

表6 優(yōu)勢半球組6個ROI兩兩比較的P值

3 討論

任務導向訓練是一種有效的運動干預措施[27-28]，可實現(xiàn)腦皮質重組，從而改善功能。本研究顯示，腦卒中患者經(jīng)過單側上肢任務導向訓練4 周后，上肢運動功能顯著改善，與近年研究結果一致[29]。任務導向訓練結合其他技術，如上肢機器人、運動想象療法、高頻重復經(jīng)顱磁刺激、虛擬現(xiàn)實、A 型肉毒毒素、鏡像視覺反饋、傳統(tǒng)中醫(yī)針灸等，均可使患者進一步獲益[30-37]。任務導向型訓練效果在干預后3～6 個月仍維持，且早期干預效果較為顯著[38]。

本研究顯示，優(yōu)勢半球組ARAT 評分和握力在治療后改善更多，但FMA-UE 評分無顯著性差異，提示優(yōu)勢半球損傷患者在精細功能獲益更多。fNIRS 研究顯示，非優(yōu)勢半球組各腦區(qū)β 值無顯著性差異；而優(yōu)勢半球組，觀察到4 組腦區(qū)間的顯著性差異，可歸為兩方面：①同名腦區(qū)在雙側激活差異，包括PMC 和PFC；②不同腦區(qū)激活差異，包括同側SMC/對側PFC和同側PMC/對側PFC。

PMC通過與腦干、基底節(jié)、小腦和脊髓的連接參與有目的的修改和啟動運動[39]。PMC 激活可能反映穩(wěn)定近端肢體的需要，并與改善上肢姿勢控制有關[13]。優(yōu)勢半球損傷患者同側PMC 激活較多，可能對患側上肢功能改善發(fā)揮重要作用[40-41]。

PFC 負責更高水平的處理，如運動的判斷、計劃、糾錯。Leff 等[12]的研究表明，短期運動技能學習可能導致PFC 激活改變。但并非所有新技能學習都能激活PFC，可能因為學習的初始階段，執(zhí)行和控制能力相對獨立。本研究顯示，優(yōu)勢半球損傷患者上肢精細運動功能、握力明顯改善，伴同側PFC 激活較多，同側PFC 激活可能參與亞急性期上肢和手功能恢復，但非優(yōu)勢半球損傷患者中未發(fā)現(xiàn)這一規(guī)律。同側半球激活提示更好的運動功能恢復[42]，而對側半球激活提示持續(xù)性運動功能障礙[43-44]。與本研究結果相似。

近年研究關注腦卒中患者雙側腦區(qū)激活或半球間功能連接變化的特點。Vidal 等[45]采用fMRI 分析急性期腦卒中患者執(zhí)行肩部前屈-維持-放下任務過程中的運動網(wǎng)絡激活，發(fā)現(xiàn)右側半球組的腦激活發(fā)生在雙側運動皮質，尤其是SMA；而左側半球組肩部前屈時同側皮質激活，放下時的雙側皮質激活。Liew 等[46]采用fMRI 分析慢性腦卒中患者運動期間大腦激活，發(fā)現(xiàn)右側半球組右手運動時，左側緣上回和雙側初級運動區(qū)(M1)、頂上小葉和枕葉激活，左側半球組左側PMC、雙側M1、頂上小葉和枕葉激活。Yuan 等[47]的fNIRS 研究發(fā)現(xiàn)，左右側半球亞急性腦卒中患者的大腦功能連接有差異，優(yōu)勢半球卒中患者運動功能主要由運動網(wǎng)絡代償對側半球，而非優(yōu)勢半球卒中患者通過雙側運動網(wǎng)絡進行代償。Lu 等[48]、Arun 等[49]采用fNIRS 比較患者靜息狀態(tài)下功能連接，發(fā)現(xiàn)左側半球卒中患者同側功能連接減少，對側功能連接增加；同側半球M1、SMC和PMC之間的功能連接改善。

本研究顯示，優(yōu)勢半球組均為同側腦區(qū)較對側激活增多，提示增加病灶同側訓練可能有利于上肢和手功能恢復。Harvey 等[50]、Yang 等[51]采用重復經(jīng)顱磁刺激興奮同側運動皮質或抑制對側半球，均可以改善運動功能。優(yōu)勢或非優(yōu)勢側激活的差異對指導康復訓練的個體化方案具有重要意義。

本研究未發(fā)現(xiàn)時間、腦區(qū)、組別的主效應，原因可能為，腦卒中后第1 個月是神經(jīng)可塑性的關鍵時間[52]，如果患者在卒中后4 周內(nèi)入組，可能沒有充足的上肢運動功能，無法產(chǎn)生差異；4 周觀察時間可能不夠長；任務的復雜性和運動強度也可能會影響結果[53-54]。

本研究參考以前的相關研究，嚴格按入組和排除標準篩選合適的患者，以獲得更高質量的數(shù)據(jù)，但樣本量較小，一些結果無顯著性差異。

利益沖突聲明：所有作者聲明不存在利益沖突。