高压氧治疗对脑梗死认知障碍患者功能磁共振成像的影响

任芸 顾旭东 姚云海

[摘要] 目的 研究高壓氧治疗对脑梗死认知功能障碍患者功能磁共振成像的影响。 方法 将60例脑梗死认知功能障碍患者经知情同意并签署知情同意书后随机分为对照组和高压氧组，每组30例，两组均接受基本药物和常规康复训练，高压氧组增加高压氧治疗，分别于治疗前和治疗4周后，采用MoCA和NIHSS量表评定患者的认知功能和神经功能;采用全脑DTI观察两组患者治疗前后的白质神经纤维受损情况，通过软件计算各向异性（FA）和平均弥散率（MD）;采用BOLD-fMRI技术观察两组患者治疗前后脑激活区的变化，并采用国际通用的AFNI软件和相关分析法，计算每个激活区的部位和体积，并进行统计学比较。 结果 治疗后，高压氧组MoCA各项评分均优于对照组（P<0.05）;高压氧组NIHSS评分较对照组明显降低（P<0.05）;高压氧组FA值较对照组明显提高（P<0.05）;高压氧组MD值较对照组明显降低（P<0.05）;高压氧组患侧额叶、顶叶、颞叶、胼胝体、扣带回激活出现率较对照组明显提高（P<0.05）。 结论 从神经心理学量表到影像学定量指标均提示高压氧治疗能有效改善脑梗死认知障碍患者的认知功能。

[关键词] 高压氧;脑梗死;认知功能障碍;功能磁共振成像

[中图分类号] R445.2;R741          [文献标识码] A          [文章编号] 1673-9701（2019）31-0010-05

Effect of hyperbaric oxygen therapy on functional magnetic resonance imaging in the patients with cognitive impairment induced by cerebral infarction

REN Yun   GU Xudong   YAO Yunhai   FU Jianming   WANG Zhongli   ZENG Ming   WU Caihong   SHEN Fang

Rehabilitation Centre， Jiaxing Second Hospital in Zhejiang Province， Jiaxing   314000， China

[Abstract] Objective To study the effect of hyperbaric oxygen therapy on functional magnetic resonance imaging in the patients with cognitive impairment induced by cerebral infarction. Methods A total of 60 patients with cerebral infarction complicated with cognitive impairment who provided informed consent and signed the informed consent agreement were randomly divided into control group and hyperbaric oxygen group， with 30 cases in each group. Two groups of patients were given basic medication and routine rehabilitation training. Hyperbaric oxygen group was further given hyperbaric oxygen therapy. The cognitive function and neurological function of the patients were assessed by MoCA and NIHSS scales before treatment and 4 weeks after treatment; whole brain DTI was used to observe the damage of white matter nerve fibers before and after treatment in the two groups. Anisotropy （FA） and average dispersion rate （MD） were calculated by software; BOLD-fMRI technique was used to observe the changes of brain activation area before and after treatment in the two groups. The international AFNI software and related analysis methods were used to calculate the location and volume of each activation zone， and statistical comparison was performed. Results After treatment， the MoCA scores in the hyperbaric oxygen group were better than those in the control group （P<0.05）; the NIHSS score in the hyperbaric oxygen group was significantly lower than that in the control group（P<0.05）; the FA value in the hyperbaric oxygen group was significantly higher than that in the control group （P<0.05）; the MD value in the hyperbaric oxygen group was significantly lower than that in the control group（P<0.05）; the incidence rates of activation of frontal lobe， parietal lobe， temporal lobe， corpus callosum and cingulate ligament in the hyperbaric oxygen group were significantly higher than those in the control group（P<0.05）. Conclusion Both the neuropsychological scale and the quantitative imaging indicators have indicated that hyperbaric oxygen therapy can effectively improve the cognitive function of patients with cognitive impairment induced by cerebral infarction.

[Key words] Hyperbaric oxygen; Cerebral infarction; Cognitive impairment; Magnetic resonance imaging

脑梗死是中老年人常见病之一，认知障碍是脑梗死患者常见的临床表现之一，据统计有50%～70%的脑梗死患者存在认知障碍，其程度可能不同[1]。经研究证实[2]高压氧可改善脑梗死后患者的认知功能，但仅能从减轻神经缺损情况、改善血流动力学等方面解释相关机制，而无直接的证据，血氧水平依赖功能磁共振成像（BOLD-fMRI）是一种新的研究人脑功能的方法，具有无创性和可追踪性的特点，是一种将活体脑结构与功能相结合的研究方法[3]。本研究旨在分析高压氧对脑梗死后认知障碍的影响及相关功能区域的变化情况，分别采用BOLD-fMRI和DTI观察治疗前后皮层和脑白质的改变情况，探讨高压氧对脑梗死后白质神经纤维完整性和皮层网络功能连接的作用，进一步解释认知功能恢复的相关机制，现报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取2017年1月～2018年10月在我院康复中心治疗的且符合入选标准的患者60例，按随机数字表法分为两组，高压氧组30例，对照组30例，两组患者的性别、年龄、病程、受教育年限经统计学分析，差异无统计学意义（P>0.05），见表1。

入选标准：①病情稳定，意识清楚，无精神疾病病史;②右利手，检查合作，有明确的认知功能障碍;③未进行溶栓治疗;④蒙特利尔认知量表（Mentreal cognitive assessment，MoCA）评分≤26分;⑤首次发病，经头颅CT或MRI检查证实;⑥通过本院伦理评审，患者或其家属同意接受本治疗方式，并签署知情同意书;⑦符合1995年全国第4届脑血管疾病学术会议制订的脑卒中诊断标准[4]。

排除标准：①有意识障碍者;②有严重心肺疾病、精神疾病、感染性疾病等患者;③蒙特利尔认知量表（Mentreal cognitive assessment，MoCA）评分>26分者;④既往无阿尔茨海默病、精神分裂症等精神、神经系统疾病等导致的认知障碍者;⑤孕妇、婴幼儿及不能配合完成高压氧治疗的患者;⑥有高压氧治疗禁忌证者。

1.2 治疗方法

两组患者均接受常规康复训练（针对入选患者的肢体功能障碍进行运动疗法、关节松动训练、作业治疗和偏瘫肢体综合训练等）和基本药物治疗（针对患者的基础疾病进行药物治疗，如抗血小板聚集治疗、控制血糖、控制血压、稳定血脂斑块等），高压氧组在对照组治疗的基础上增加高压氧治疗。在治疗过程中，60例脑梗死患者均未出现明显异常。

对照组：①常规康复训练。②药物治疗。

高压氧组：本研究采用的空气加压氧舱为烟台宏远氧业有限公司制造。治疗参数：治疗压力为0.2 MPa（2ATA），加压时间20 min，减压时间20 min，稳压吸氧时间60 min，中间吸舱内空气时间10 min，总共为110 min，每天治疗次数为1次，治疗10次为1个疗程，连续治疗4个疗程。治疗前、后分别测量患者认知功能（MoCA）、神经功能缺损（NIHSS）、全腦DTI和BOLD-fMRI。

1.3 疗效评定

由同一康复治疗师于双盲状态下对两组患者在治疗前和治疗后进行疗效评定，评定具体内容如下。（1）治疗前后采用MoCA和NIHSS量表评定患者的认知功能和神经功能[5-6]。蒙特利尔认知评估量表（Montreal cognitive assessment，MoCA）：该量表用于评定患者的认知功能，评定内容包括命名、语言流畅、视空间、抽象概括、注意、定向力与延迟记忆等7项，总分30分，分数越高表示认知功能越好，低于26分被认为有认知障碍。美国国立卫生研究院卒中量表（National Institute of Health Stroke Scale，NIHSS）评分用于评估神经功能缺损程度，评分包括意识、眼球活动、视野缺损、语言、感觉缺失、运动功能、协调运动、忽视及构音等方面，评分 0～42分，分数越高，神经受损越严重。（2）采用全脑DTI观察两组患者治疗前后的白质神经纤维受损情况，通过软件计算各向异性（FA）和平均弥散率（MD）[7]。（3）采用BOLD-fMRI技术观察两组患者治疗前后脑激活区的变化，并采用国际通用的AFNI软件和相关分析法，计算每个激活区的部位和体积。

1.4 fMRI扫描

采用美国GE公司1.5 T Signa超导型磁共振扫描系统，先在视听封闭条件下采用快速扰相梯度回波（fast spoiled gradient-recalled echo，FSPGR）序列进行定位扫描。fMRI图像采集：采用血氧水平依赖（blood oxygen level dependent，BOLD）法采集图像，重复时间（repetition time，TR）为1720 ms，回波时间（echo time，TE）为16 ms，层数为29层。

1.5 统计学分析及图像处理

使用SPSS19.0版统计学软件对所有数据进行统计分析，计数资料采用χ2检验，计量资料以（x±s）表示，采用t检验，P<0.05表示差异有统计学意义。

将fMRI图像数据传至工作站进行处理，数据分析采用国际通用的AFNI（Analysis of Functional Neuro Image）软件。将所得数据平均化，通过反卷积计算每个体素信号改变，从而产生脑激活图，将平均脑功能图叠加于经标准化处理过的解剖图上，根据平均脑功能图得出脑激活区并描述大脑不同区域信号改变。

2 结果

2.1 两组患者治疗前、后MoCA各项评分比较

治疗前，两组患者的各项评分组间比较，差异无统计学意义（P>0.05）;治疗后，两组患者的各项评分较组内治疗前均有明显提高（P<0.05）。治疗后组间比较，高压氧组各项评分均优于对照组（P<0.05）。见表2。

2.2 两组患者治疗前、后美国国立卫生研究院卒中量表评分比较

治疗前，两组患者的美国国立卫生研究院卒中量表评分比较，差异无统计学意义（P>0.05）;治疗后，两组患者美国国立卫生研究院卒中量表评分较组内治疗前有降低（P<0.05）;治疗后组间比较，高压氧组NIHSS评分较对照组明显降低（P<0.05）。见表3。

2.3 两组DTI数据分析

治疗前，两组患者的FA值比较，差异无统计学意义（P>0.05）;治疗后，两组患者FA值较组内治疗前提高（P<0.05）;治疗后组间比较，高压氧组FA值较对照组明显提高（P<0.05）。治疗前，两组患者的MD值比较，差异无统计学意义（P>0.05）;治疗后，两组患者MD值较组内治疗前降低（P<0.05）;治疗后组间比较，高压氧组MD值较对照组明显降低（P<0.05）。见表4、5。

2.4 两组患者患侧大脑各区域激活出现率比较

治疗前，两组患者患侧额叶、顶叶、颞叶、胼胝体、扣带回激活出现率较低，两组间差异无统计学意义（P>0.05）;治疗后，两组患者患侧额叶、顶叶、颞叶、胼胝体、扣带回激活出现率较组内治疗前提高（P<0.05）;治疗后组间比较，高压氧组患侧额叶、顶叶、颞叶、胼胝体、扣带回激活出现率较对照组明显提高（P<0.05）。见表6。

3 讨论

本研究结果显示，高压氧组MoCA各项评分均优于对照组（P<0.05）;高压氧组NIHSS评分比对照组有明显降低（P<0.05）;高压氧组FA值比对照组有明显提高（P<0.05）;高压氧组MD值比对照组有明显降低（P<0.05）;高压氧组患侧额叶、顶叶、颞叶、胼胝体、扣带回激活出现率比对照组有明显提高（P<0.05）。从神经心理学量表到影像学定量指标均提示高压氧治疗能有效地改善脑梗死后认知障碍患者的认知功能。既往研究已证明，高压氧治疗能改善脑损伤后脑组织的颅内压水平，改善氧分压，抑制损伤处兴奋氨基酸的产生，减轻损伤后的炎症反应，抑制损伤后细胞凋亡，抑制损伤后的氧自由基产生，促进神经细胞恢复功能、提高内源性神经干细胞增殖与分化，有助于建立侧支循环[8]。经研究证实，高压氧能抑制脑缺血后的炎症反应及细胞凋亡，可提高抗氧化酶活性，调节细胞内一氧化氮的产生，清除自由基，减少再灌注对脑组织的损伤，从而起到保护神经的作用[9]。既往研究也发现高压氧治疗可以通过改善神经胶质原纤维酸性蛋白，促进微管相关蛋白-2生长，增加脑红蛋白的表达，加强细胞树突修复能力，从而增加神经组织的可塑性[10-11]。同时有学者认为，高压氧可通过硫氧还原蛋白还原酶、热休克蛋白70的超表达改善脑损伤患者的认知功能障碍水平[12-13]。

随着我国脑梗死发病患者数量的逐年增高，大量脑梗死患者出现不同程度的认知功能障碍，给脑梗死患者及其家庭造成了严重影响和沉重的生活负担[14-15]，临床上脑梗死患者及其家属多注重于肢体运动功能的康复，忽视了对认知功能的康复，但众多研究证明，脑梗死患者认知障碍的早期预防、评估、治疗对其全面康复及生活质量的提高至关重要。目前认为，白质病变是导致血管性认知障碍的重要原因。以往对认知障碍的定量评价只有神经心理学量表法，缺乏影像学定量指标，认知障碍目前尚缺乏统一的影像诊断标准，近年来功能磁共振成像技术的发展提供了客观的神经影像学标志物，有助于提高认知障碍临床诊断的准确率，为进一步的治疗提供帮助[16-17]。

血氧水平依赖功能磁共振成像（blood oxygen level dependent functional MRI，BOLD-fMRI）主要用于研究脑功能的活动，其原理是运用血氧水平依赖技术，通过对各种刺激或任务时去氧血红蛋白浓度变化监测反映大脑区域活动，从而更好地解释临床症状。弥散张量成像（diffusion tensor imaging，DTI）是在MRI弥散加权成像的基础上发展起来的成像技术，其原理是水分子在不均介质中的弥散有各向异性特征，其最常用的两个指标是分数各向异性（FA）和平均彌散率（MD）。分数各向异性是用来描述脑白质纤维各向异性的主要参数之一，主要反映了纤维束结构的完整性，其范围在0～1之间，1表示最大各向异性，FA值越大，神经传导功能越强;平均弥散率则主要代表自由水弥散的程度。由于弥散张量成像可以无创检测出在结构MRI上正常的脑白质改变：白质损伤时，表现为FA值减低，MD值增高，且能反映白质改变与认知表现存在相关性，对脑血管病所致的损伤具有高敏感性和高特异性，为脑血管病的研究提供了敏感、有效的评价手段[18-20]。

综上所述，高压氧治疗有利于脑梗死后患者认知功能恢复，在临床工作中，可以充分发挥神经影像学成像技术的最佳效果，以探讨高压氧对脑梗死后白质神经纤维完整性和皮层网络功能连接的作用，解释认知功能恢复的相关机制，并为进一步治疗等提供帮助。但还需要进一步指出高压氧治疗的时间窗问题，压力、频率、治疗时间等治疗参数的选择及疗程，相关治疗的机制，相关的评价指标等方面，还需在今后的研究中进一步改善;同时本研究的样本量偏小，需在日后进行更精准化、标准化的大样本研究。

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（收稿日期：2019-06-26）