脑卒中患者康复治疗前后皮质脊髓束的磁共振弥散张量成像研究①

凌晴，林丽萍，胡世红，何嫱，许佳

脑卒中患者康复治疗前后皮质脊髓束的磁共振弥散张量成像研究①

凌晴1a，林丽萍1b，胡世红1a，何嫱1a，许佳1a

目的探讨脑卒中患者康复治疗前后皮质脊髓束修复与运动功能改变的相关性。方法选择病程4～8周、病变部位为内囊基底节区，且皮质脊髓束受累的脑卒中偏瘫患者15例，分别于康复前和康复3个月后行磁共振弥散张量成像(DTI)检查，从大脑脚、内囊后肢、放射冠区3个层面，测量病变同侧皮质脊髓束和病变对侧相应脑组织的部分各向异性值(FA)，计算FA比值(rFA)及FA不对称性(FAasy)。同时对偏瘫肢体进行简化Fugl-Meyer运动功能评定(FMA)。治疗前后FA、rFA、FAasy差值与FMA差值进行相关性分析。结果治疗后，患者FMA评分较治疗前明显提高(P＜0.01)。治疗前后病灶侧FA值均较对侧相应脑组织降低。放射冠层面病灶侧FA、rFA、FAasy治疗前后有显著性差异(P＜0.05)；大脑脚和内囊层面各参数治疗前后无显著性差异。治疗前后放射冠层面DTI各参数差值与FMA差值间无明显相关性。结论DTI可用于评估脑卒中后皮质脊髓束损伤及修复，以放射冠层面皮质脊髓束的DTI参数最有意义。

脑卒中；运动功能；弥散张量成像；皮质脊髓束；康复

[本文著录格式]凌晴，林丽萍，胡世红，等.脑卒中患者康复治疗前后皮质脊髓束的磁共振弥散张量成像研究[J].中国康复理论与实践,2015,21(5):509-513.

CITED AS:Ling Q,Lin LP,Hu SH,et al.Corticospinal tract repairment associated with rehabilitation in stroke patients:a diffusion tensor imaging study[J].Zhongguo Kangfu Lilun Yu Shijian,2015,21(5):509-513.

脑卒中为神经系统常见病、多发病，致残率高，常遗留不同程度的运动功能障碍，严重影响患者生活质量。脑卒中后运动功能障碍与病灶的面积、部位以及运动神经传导束的完整性有密切联系。常规CT和 MRI检查在显示病灶与神经纤维束的空间位置关系和受损范围方面有一定局限性，弥散张量成像(diffusion tensor imaging,DTI)技术是唯一可在活体显示脑白质纤维束的无创性成像技术，能从影像学角度对神经纤

维的损害程度进行定量分析，为评估脑卒中后运动功能障碍程度提供较为可靠的可视化依据。

以往多项研究表明，脑卒中后神经纤维束结构的完整性与运动功能损伤密切相关[1-4]。故本研究着重探讨脑卒中偏瘫患者康复治疗前后皮质脊髓束(corticalspinal tract,CST)损伤的DTI应用价值。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选择2013年3月～2014年10月本院康复科收治的脑卒中患者15例。其中男性10例，女性5例；年龄31～69岁，平均(54.1±11.3)岁；脑出血6例，脑梗死9例；病程(34.6±13.5)d。

纳入标准：①病程4～8周；②初次发病；③单侧病灶，病灶位于内囊基底节区，累及CST而无皮层受累；④年龄30～69岁；⑤无认知障碍；⑥无MRI禁忌证。

排除标准：①生命体征不平稳或者重要器官衰竭；②四肢瘫痪；③严重认知功能障碍；④既往曾患其他脑部疾病或有脑部手术史；⑤恶性肿瘤史。

所有患者都接受DTI检查。本研究经复旦大学附属上海市第五人民医院伦理委员会批准，所有受试者在参加课题之前均签署知情同意书。

1.2 方法

所有患者入组后均进行规范康复治疗3个月，每次2～3 h，每天1次，每周5 d。内容综合物理疗法(PT)和作业疗法(OT)，包括偏瘫肢体抗痉挛体位摆放，关节活动度训练，肌力训练，姿势控制和平衡协调功能训练，翻身、卧坐、坐站等体位转移技术训练，步行训练，日常生活活动训练，精细活动训练等，以及神经肌肉电刺激等治疗。运用神经发育促进技术促进偏瘫肢体运动功能恢复，同时注重肌张力变化，防治肌痉挛，改善姿势控制和运动控制，诱发分离运动，促进正常运动模式。

1.3 运动功能评定方法

康复治疗前后对所有受试者偏瘫肢体采用简化Fugl-Meyer评定(simple Fugl-Meyer Assessment,FMA)进行评定。

1.4 DTI检查

受试者在康复治疗前后行磁共振DTI检查。采用GE Signa 1.5 T超导型磁共振成像仪，8通道头颅线圈。常规MR检查包括轴位T1WI、T2WI、FLAIR及轴位、矢状位、冠状位T1WI。DTI参数:SE-EPI序列，TR 8000 ms，TE 97.7～98.3 ms，层厚5.0 mm，层间隔0 mm，矩阵128×130，视野24×24 cm，激励次数1，b=0 s/mm2和1000 s/mm2，15个弥散敏感梯度方向。

采用GE工作站FUNCTOOL软件对DTI数据进行后处理，重建部分各向异性(fractional anisotropy,FA)图，分别在大脑脚、内囊后肢及放射冠3个层面病灶同侧绘出感兴趣区(region of interest,ROI)[5]。ROI面积约为26 mm2。利用FUNCTOOL软件的对称轴，结合手动调节，确定病灶侧和对侧ROI位置，包括病灶同侧大脑脚、内囊后肢、放射冠区(图1)，以及对侧对称部位相应面积区域。测量各区域FA值，每个区域重复测量3次，取平均值。计算得出FA比值(rFA)和FA不对称性(FAasymmetry,FAasy)：

rFA=病灶侧FA/对侧FA

FAasy=(对侧FA-病灶侧FA)/(对侧FA+病灶侧FA)

rFA范围0～1，其值越低，提示CST的损伤程度越高[6]；FAasy范围0～1，其值越大，意味着偏侧性越大，CST的损伤程度越高[7]。

以大脑脚ROI为种子，根据大脑白质纤维束解剖，利用弥散张量纤维束成像(diffusion tensor tractography,DTT)软件，重建双侧CST。

图1 各层面FA图

1.5 统计学分析

实验数据采用SPSS 16.0统计软件进行处理。康复治疗前后FMA评分的比较采用配对t检验，CST不同层面FA、rFA和FAasy的比较均采用配对t检验；放射冠层面治疗前后DTI各参数差值与FMA评分差值之间的相关性采用Pearson相关性分析。显著性水平α=0.05。

2 结果

2.1 FMA

治疗前FMA评分(37.36±24.61)，治疗后(60.93± 25.64)，较治疗前显著改善(t=-6.572,P＜0.001)。

2.2 双侧FA值比较

脑卒中患者治疗前后病灶侧各层面FA值均较对侧相应脑组织显著降低(P＜0.001)。见表1。

表1 治疗前后各层面病灶侧与对侧FA值比较(n=15)

2.3 病灶侧FA值、rFA、FAasy比较

治疗后放射冠层面病灶侧FA值和rFA均较治疗前增加，FAasy较治疗前降低(P＜0.05)；内囊层面、大脑脚层面DTI各参数治疗前后无显著性差异(P＞0.05)。见表2～表4。

表2 治疗前后病灶侧FA值比较(n=15)

图2 治疗前后DTT图像

3 讨论

CST是与运动功能最为相关的神经纤维，是运动功能的主要传导通路，也是影响运动功能预后的主要结构。脑卒中病灶累及CST从而导致不同程度的偏侧肢体运动功能障碍。DTI是目前唯一可在活体显示脑白质纤维束的无创性成像方法，可显示病灶侧CST的损伤程度，纤维束的纡曲、受压、变形，以及病灶与纤维束的关系。

FA值被广泛用于评估脑卒中患者脑白质纤维的完整性。研究表明，FA值的大小与髓鞘的完整性、

表3 治疗前后rFA比较(n=15)

表4 治疗前后FAasy比较(n=15)

2.4 相关性分析

放射冠层面治疗前后FA(r=0.431,P=0.124)、rFA (r=0.429,P=0.126)、FAasy(r=-0.370,P=0.193)差值与FMA差值之间无明显相关性(P＞0.05)。

2.5 DTT

治疗前CST部分或完全中断，治疗后CST的白质纤维较前增加。见图2。

纤维致密性及平行性有密切关系，能够反映白质纤维是否完整；FA值越大，神经传导能力越强，FA值可用于评价神经功能的损伤[8-9]。

以往文献大多通过研究脑卒中病灶局部FA值来评估CST的损伤，不能完整反映CST受损后病变情况。本研究把CST分为放射冠区、内囊后肢、大脑脚3个层面进行研究，结合FMA评分，以期充分了解康复治疗前后不同层面CST损伤修复程度，以及与运动功能恢复之间的相关性。

根据不同层面病灶同侧和对侧FA值，计算rFA和FAasy，是评价神经纤维完整性的重要参数[10]。近年来，国外报道中多采用rFA和FAasy作为指标评价CST的完整性[11-12]。

国内张晓钰等对24例中老年单侧急性脑梗死患者发病初及发病后6周分别进行神经功能缺损评分(NIHSS)和DTI检查，依年龄段分组，研究显示，梗死侧FA值随年龄的增加呈下降趋势；康复6周后，脑梗死患者NIHSS评分与CST级别明显相关[13]。

赵津京等选取17例老年急性脑梗死偏瘫患者，病灶部位为大脑中动脉供血区，分别于入院第1、4、12周完成DTI检查和FMA评估，健患侧FA差值第1周与第4周有显著性差异，且健患侧FA差值与康复治疗前后FMA评分差值呈线性负相关[14]。

赖喜新等选择32例脑卒中患者，于入院时及康复治疗2个月后，行肌力评级及DTI检查。治疗前后病变侧FA值及CST分级与肌力评级均呈正相关[15]。

DTT是DTI技术应用的延伸，可在活体状态下对大脑的白质纤维束进行三维显像和定位[16]。在DTT图中，根据CST与病灶的空间位置关系，将CST受累情况分为3级，即完整、受压移位和中断[17]。本组患者CST损伤程度为部分或完全中断，康复治疗后DTT显示CST白质纤维增加并发生形态结构改变。

张晓钰等应用DTT分析脑卒中偏瘫患者镜像治疗康复后大脑再塑变化，结果显示，治疗后梗死灶纤维数量得以好转[18]。

Kwon等对10例脑瘫儿童进行为期4周的强制性运动疗法，结果显示，治疗后，在运动功能改善的同时，DTT显示CST形态结构的改变[19]。

Wei等对12例亚急性脑卒中患者进行功能性电刺激治疗20 d，研究运动恢复过程中皮层激活与CST完整性之间的相关性，结果表明，病灶同侧内囊后肢和大脑脚层面的FA值治疗后较治疗前降低，且治疗前后病灶同侧内囊后肢FA值均较病灶对侧降低，但大脑脚层面FA值双侧大脑之间无明显相关性[20]。

本研究结果显示，康复治疗后，FMA评分较治疗前改善。在CST不同层面上，病灶侧FA值均较对侧相应脑组织FA值降低，这与以往研究结论一致。康复治疗后放射冠层面CST的DTI参数变化有统计学意义，提示放射冠层面CST结构完整性改善，CST损伤有所修复。内囊和大脑脚层面治疗前后均无显著性差异，其中大脑脚层面DTI参数的变化趋势与放射冠层面相反，提示可能与脑卒中随病程时间推移，病灶远端锥体束不同程度华勒氏变性有关[21-22]。进一步研究显示，放射冠层面CST的FA、rFA、FAasy差值与FMA评分差值之间无明显相关性。考虑CST微结构的修复改变与运动功能改善之间并非完全同步，如果延长康复治疗时间，或延长治疗前后两次DTI检查的间隔时间，可能得出正相关的结论。

以往DTI研究多以CST作为整体进行。近年来有国外文献对正常儿童和成人的CST分为上、下肢进行阐述[23-24]。Radmanesh等以手、足、唇的大脑皮层功能激活区作为种子进行CST纤维追踪成像，更准确了解CST结构与功能变化[25]。由于脑卒中后上肢功能的预后相对较差，笔者认为通过DTI分别对上下肢CST损伤修复机制研究更具有临床前景。

本研究仍存在一定的局限性。样本量相对较少，增加样本量可能得出更为可靠的结论。ROI的绘制在本研究中十分重要，需要一定的先验影像解剖知识。虽然本研究ROI采用手工绘制，但均由经验丰富的放射科医生协助完成其定位标注，且对每个ROI的FA值重复测量，取平均值以减少误差。

总之，应用DTI可直观显示CST缺损与病灶之间的关系，预示脑卒中后偏瘫肢体的运动功能，评价脑卒中后CST的完整性和损伤程度；放射冠层面CST的DTI参数对康复疗效的评价可能具有指导意义；同时，DTI的应用为脑卒中后CST的修复和大脑可塑性研究提供了一定理论依据。

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Corticospinal Tract Repairment Associated with Rehabilitation in Stroke Patients:A Diffusion Tensor Imaging Study

LING Qing1a,LIN Li-ping1b,HU Shi-hong1a,HE Qiang1a,XU Jia1a
1.a.Department of Rehabilitation Medicine;b.Department of Radiology,The Fifth People's Hospital of Shanghai, Fudan University,Shanghai 200240,China

Objective To explore the relationship between corticospinal tract(CST)repairment and motor function recovery after rehabilitation in stroke patients by diffusion tensor imaging(DTI).Methods 15 stroke patients with internal capsule lesions and injured CST,4-8 weeks after onset were included.They were scanned with DTI and assessed with the simple Fugl-Meyer Assessment(FMA)before and after 3-month rehabilitation.The fractional anisotropy(FA),FA ratio(rFA)and FA asymmetry(FAasy)in cerebral peduncle,posterior limb of internal capsule(PLIC)and corona radiate were obtained.The correlation of differences of FA,rFA and FAasy of CST with FMA was analyzed.Results The scores of FMAincreased after treatment(P＜0.01).The FAof the ipsilesional CST were significantly less than that of contralesional ones before and after rehabilitation.There was statistical differences in FA,rFA and FAasy in the corona radiate section of CST after treatment(P＜0.05),but was not in the cerebral peduncle and PLIC section.However,there was no significant correlation of FA,rFA and FAasy of corona radiate section to scores of FMA.Conclusion DTI can respond to the repairment of corticospinal tract after stroke,especially in the corona radiate section.

stroke;motor function;diffusion tensor imaging;corticospinal tract;rehabilitation

10.3969/j.issn.1006-9771.2015.05.004

R743.3

A

1006-9771(2015)05-0509-05

2015-02-27

2015-03-12)

上海市闵行区卫生和计划生育委员会科研课题(No.2013MW07)。

1.复旦大学附属上海市第五人民医院，a.康复医学科；b.放射科，上海市200240。作者简介：凌晴(1981-)，女，汉族，安徽萧县人，主治医师，主要研究方向：神经康复。通讯作者：胡世红，男，硕士，副主任医师。E-mail:hushihong@hotmail.com。