基于磁共振DTI 探討VR 上肢訓練改善卒中偏癱患者上肢功能及生活自理能力的神經機制

譚智文 彭 潔 王 悅 張人仁 何岳義

近年來隨著老齡化程度加重及生活飲食習慣改變，腦卒中發病率呈逐年升高趨勢，卒中后偏癱發生例數亦顯著增加［1］。有研究顯示，卒中后偏癱存活患者中超過50%在發病12 周后仍存在上肢運動功能障礙，嚴重影響患者生活自理能力及康復進程［2］。如何有效促進卒中后偏癱患者上肢功能恢復已成為醫學界關注的熱點問題。虛擬現實（virtual reality，VR）技術通過以計算機和專業軟硬件所構建的三維視聽虛擬化環境，使人類在虛擬環境中與物體交互完成相關活動及操作，并產生接近真實場景的體驗［3］；有研究提示，基于VR技術開展康復運動有助于提高卒中后偏癱患者上肢功能及生活自理能力［4］。磁共振彌散張量成像（diffusion tensor imaging，DTI）技術能夠在活體狀態下完成腦白質纖維束成像技術，更為直觀反映腦內病變對腦白質纖維形態結構的影響，為腦部疾病后肢體功能障礙患者康復干預效果提供依據［5］。基于以上證據，本研究前瞻性分析VR 上肢訓練對卒中后偏癱患者基于磁共振DTI 評估上肢功能及生活自理能力的影響，旨在進一步探索VR 上肢訓練干預潛在作用機制。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選取2021 年1 月至2022 年3 月眉山市中醫醫院和眉山市心腦血管醫院收治卒中后偏癱患者共114 例，男性62 例，女性52 例，年齡51～73 歲，平均年齡為（60.86±7.48）歲；隨機分為對照組和試驗組，每組57 例。納入標準：①符合腦卒中中國診療指南相關標準［6-7］；②經CT、MRI 等影像學檢查證實為腦卒中；③年齡≥18 周歲；④首次發病；⑤病程1～3 個月；⑥患側上肢徒手肌力≥3 級且肌張力≤2 級。排除標準：①簡易精神狀況量表評分≤24 分；②其他精神或神經系統疾病；③卒中發病前上肢關節疼痛或活動受限；④重要臟器功能障礙；⑤無法配合檢查治療；⑥磁共振檢查禁忌癥。研究方案經醫院倫理委員會批準［倫理（研）2022 第45 號］，且患者及家屬簽署知情同意書。兩組患者一般資料，比較差異無統計學意義（P＞0.05）。見表1。

表1 兩組患者一般資料比較

1.2 干預方法 對照組采用常規康復治療，包括患側上肢主要關節的松動手法、主動/輔助/被動運動、作業治療等，上述康復治療每次均20 min，1 次/天。

試驗組則在對照組基礎上聯合VR 上肢訓練，采用荷蘭Silverfit VR 康復訓練系統指導訓練：①顯示器提供虛擬環境和交互場景顯示；②位置追蹤器提供對患者位置及運動變化實時追蹤，并根據變化情況調整交互性；③操作鍵盤作手柄用于訓練或游戲操作；④具體訓練內容包括接雞蛋、擺方塊、射擊及打排球，其中接雞蛋和擺方塊主要用于肩關節前屈后伸、內收外展及旋前旋后訓練；射擊游戲主要用于肘關節屈曲伸展、前臂旋前旋后及腕關節屈伸訓練訓練、打排球游戲主要用于上肢精細協調訓練及手眼協調訓練；由專業康復師根據上肢功能障礙回復情況選擇具體游戲類型及訓練難度，上述訓練每次20 min，1 次/天。兩組患者均干預4 周，對照組失訪3 例，試驗組失訪2 例。。

1.3 觀察指標 分別于干預前和干預后4 周進行療效評估：①生活自理能力評估采用改良Barthel 指數量表，共10 項指標，總分100 分，分值越高提示生活自理能力越佳［6］。②上肢運動功能評估采用Fugl-Meyer 運動功能評定（Fugl-Meyer motor function assessment，FMA）量表上肢部分評分，包括33 項指標，每項0～2分，總分66 分，分值越高提示上肢運動功能越佳［6］。③磁共振彌散張量成像（diffusion tensor imaging，DTI）檢測采用飛利浦Ingenia3.0T 型磁共振儀，選擇標準頭線圈，平臥下完成掃描；平面回波成像參數設置：序列重復時間＝900 ms，回波時間=65 ms，掃描視野=22 cm×22 cm，矩陣=128×128，層厚=3 mm，層間隔=0.1 mm。以胼胝體聯合連線為基線連續獲取33 層圖像，彌散權重分別設置為0，1 000 s/mm2，采集時間每次259 s。獲得原始數據經Functool 軟件構建各向異性分數，分別在大腦腳、內囊后肢及放射冠封面及對側對稱部位勾畫感興趣區，計算雙側各向異性分數，每區連續測量3次取平均值；其中各向異性分數比值為病灶側與對側各向異性分數比值，各向異性分數不對稱性=（健側各向異性分數-患側各向異性分數）/（健側各向異性分數+患側各向異性分數），偏側性越高提示皮質脊髓束損傷程度越高。記錄治療過程中不良反應發生情況。

1.4 統計學方法 選擇SPSS 20.0 軟件處理數據；統計學方法采用t檢驗、秩和檢驗及χ2檢驗；以P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 兩組患者干預前后改良Barthel 指數量表評分和FMA 量表上肢部分評分比較 兩組患者干預前的改良Barthel 指數量表評分、FMA 量表上肢部分評分差異無統計學意義（P＞0.05）。經過干預后，兩組患者的上述評分均增高，且干預前后上述評分差值比較，差異有統計學意義（P＜0.05）。見表2。

表2 兩組患者干預前后改良Barthel指數量表評分和FMA量表上肢部分評分比較（，分）

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2.2 兩組干預前后磁共振DTI評估相關指標比較 兩組干預前后大腦腳和內囊后肢磁共振DTI 評估相關指標差異無統計學意義（P＞0.05）。兩組干預前，放射冠患側各向異性分數、各向異性分數比值、各向異性分數不對稱性差異無統計學意義（P＞0.05）。在干預后，兩組患者的放射冠患側各向異性分數、各向異性分數比值均增高，兩組患者的放射冠各向異性分數不對稱性均降低（P＜0.05）。干預后，試驗組患者的放射冠患側各向異性分數、各向異性分數比值高于對照組（P＜0.05），試驗組患者的放射冠各向異性分數不對稱性低于對照組；兩組的放射冠患側各向異性分數、各向異性分數比值、放射冠各向異性分數不對稱性干預前后差值差異具有統計學意義（P＜0.05）。見表3～5。

表3 兩組干預前后磁共振患側各向異性分數比較（，分）

表3 兩組干預前后磁共振患側各向異性分數比較（，分）

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表4 兩組干預前后磁共振各向異性分數比值比較（）

表4 兩組干預前后磁共振各向異性分數比值比較（）

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表5 兩組干預前后磁共振各向異性分數不對稱性比較（）

表5 兩組干預前后磁共振各向異性分數不對稱性比較（）

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2.3 安全性評估 入選患者治療過程中未觀察到嚴重不良反應，僅試驗組中出現1 例眼部不適，自行緩解，且均順利完成治療。

3 討論

VR 技術近年來已被廣泛用于卒中患者肢體功能康復干預［7］。有學者報道采用VR 游戲系統輔助治療卒中后偏癱患者12 周后FMA 評分較治療前顯著提高［8］。而另一項研究則表明，亞急性期卒中后上肢功能障礙患者采用VR 技術下籃球訓練較傳統上肢功能鍛煉具有更高FMA 上肢運動功能評分［9］；此外通過VR游戲系統動態調整人物運動方向及速度，完成網球、高爾夫球及保齡球等項目，有助于提高卒中后偏癱患者手腕關節及前臂運動功能，明顯優于可傳統作業療法［10］。本次研究中兩組的改良Barthel 指數量表評分和FMA 量表上肢部分評分干預前后差值數據差異具有統計學意義，進一步支持以上觀點。

皮質脊髓束是錐體束中調節運動功能最大且最重要下行纖維束；而卒中發生后較易導致皮質脊髓束損傷及繼發髓鞘變性［11］。磁共振DTI 技術能夠實現對皮質脊髓束定量評估及完整性/方向性動態監測，并可分析卒中病灶與正常組織彌散特征，而這被認為是其用于康復干預效果評估的基礎［12］。磁共振DTI 檢查主要通過各向異性分數反映水分子彌散各向異性成分在彌散張量中所占比例，各向異性分數隨水分子彌散各向異性程度提高而增加，而這亦提示纖維束連接朝向相同方向，不利于軸突發芽及突觸重建；此外各向異性分數還與髓鞘完整性、神經纖維致密性及平行性有關［13］。

以往報道對于皮質脊髓束探索多集中于病灶層面，本研究在此技術上將分析范圍擴大至大腦腳、內囊后肢及放射冠層面。有學者報道提示，腦卒中可造成皮質脊髓束軸突損傷、樹突變性及組織水腫腫脹，嚴重者出現纖維束移位中斷及數量減少［14］。本次研究結果中，兩組的放射冠患側各向異性分數、各向異性分數比值、放射冠各向異性分數不對稱性干預前后差值的數據差異具有統計學意義，證實VR 上肢訓練可促進卒中后偏癱患者皮質脊髓束軸突發芽并重建突觸，實現動態修復或代償，這一修復作用以放射冠最為顯著，且明顯優于常規作業療法。筆者觀察到入選患者治療后大腦腳層面各向異性分數下降，筆者分析這可能是優于神經細胞損傷后軸突生長和髓鞘修復存在由近及遠緩慢變化趨勢有關，大腦腳較病灶相對較遠，故纖維束數量呈一定減少趨勢，而隨時間推移這一層面纖維束數量呈持續增加趨勢，進一步證實上肢功能恢復與皮質脊髓束修復間密切關系，而各向異性分數理論上能夠通過反映患者運動神經傳導通路完整性，指導偏癱上肢運動功能恢復程度評估［15-16］。相關研究提示卒中后偏癱患者接受肢體康復訓練能夠有效增強神經突觸作用，提高運動誘發神經功能可塑性［17-18］；而功能磁共振掃描下亦提示VR 訓練可促進卒中患者神經運動通路皮質重組，激活損傷對側感覺運動皮質區［19-20］。研究不足：①屬于單中心研究，所得結論仍需進一步多中心研究確證；②磁共振DTI 檢查中感興趣區域需手工繪制，盡管本研究均由高年資影像科醫師完成定位勾畫，但仍無法完全避免主觀因素干擾，有待后續更為準確自動勾畫手段應用以提高結論準確性。

綜上所述，VR 上肢訓練輔助治療卒中后偏癱在促進上肢功能恢復和提高生活自理能力方面具有優勢；而磁共振DTI 評估所觀察到以放射冠為代表皮質脊髓束修復可能是這一療法療效更佳關鍵機制所在。