亚急性脑卒中患者康复过程中优势与非优势脑半球功能变化差异

李晁金子，黄富表，杜晓霞，张豪杰，张通

1.首都医科大学康复医学院，北京市 100068；2.中国康复研究中心北京博爱医院，a.神经康复科；b.作业疗法科，北京市100068

0 引言

大脑具有可塑性，在脑卒中后不同恢复阶段出现相应的重组和代偿[1]。神经症状的改善主要发生在脑卒中后前10 周[2-4]。卒中后运动功能恢复的机制，尤其是上肢和手功能恢复，一直受到关注。采用正电子发射型断层显像、功能核磁共振成像(functional mag‐netic resonance imaging,fMRI)、经颅磁刺激(transcra‐nial magnetic stimulation,TMS)、功能性近红外光谱(functional near-infrared spectroscopy,fNIRS)等方法，可以研究大脑自发恢复或与康复训练相关恢复的脑可塑性变化[5-8]。fNIRS 具有便携、操作相对简单、不受体内金属影响、可在受试者静态或动态下进行监测等多项优势[9-11]。

手运动任务相关的感兴趣区(region of interest,ROI)包括感觉运动皮质(sensorimotor cortex,SMC)、运动前皮质(premotor cortex,PMC)、辅助运动皮质(supplementary motor area,SMA)、小脑和前额叶皮质(prefrontal cortex,PFC)等[12]。这些区域在手主动运动时被激活，不同区域的激活程度因神经损伤的严重程度、损伤位置、运动强度、运动任务复杂度等不同而有差异[13-16]。我们团队前期的研究建立了具有可行性的fNIRS 操作模型，以观察健康人在利手、非利手主动抓握-释放任务下半球激活的差异[17]；并且在病例系列研究中观察到脑卒中亚急性期同侧或对侧半球激活程度与上肢运动功能恢复程度有关[18]。本研究采用fNIRS 探讨亚急性脑卒中患者采用单侧上肢任务导向训练进行康复4周后，不同半球SMC、PMC和PFC激活的差异。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取2019 年9 月至2020 年6 月北京博爱医院神经康复中心住院脑卒中患者30例，诊断均符合世界卫生组织脑卒中诊断标准[19]。

排除标准：①严重失语症；简易精神状态检查评分≤20 分；②其他影响患者康复的疾病，如严重抑郁、焦虑、精神症状、内科疾病等。

母语为汉语的人，右利手者优势半球多为左侧大脑半球[21]。故设定患者的左侧大脑半球为优势半球，右侧大脑半球为非优势大脑半球。右侧偏瘫者为优势半球组，左侧偏瘫者为非优势半球组。

本研究经中国康复研究中心医学伦理委员会批准(No.2019-112-1)，并在医学研究登记备案信息系统登记(No.MR-11-21-009751)。患者在加入前了解研究过程和可能的风险，并自愿签署知情同意书。

1.2 方法

康复医师在患者入组时采用美国国立卫生研究院卒中量表(National Institutes of Health Stroke Scale,NI‐HSS)、简易精神状态检查、Fugl-Meyer评定量表上肢部分(Fugl-Meyer Assessment-Upper Extremities,FMAUE)[22]、上肢动作研究量表(Action Research Arm Test，ARAT)[23]独立评定，采用Jamar 液压握力计测量握力，同日行fNIRS。康复4 周后，复测FMA-UE、ARAT、握力和fNIRS。

所有患者接受相同的单侧上肢任务导向作业治疗，包括患侧粗大运动训练10 min、精细运动训练10 min、强化训练10 min 和日常生活活动训练30 min[24]。每周5 d，共4周。

1.3 fNIRS

1.3.1 运动任务

患者于坐位、闭眼、清醒状态下完成fNIRS 检查，检查时双手放在膝盖上，双上臂和躯干放松，避免头部运动。患者按听觉节拍器的节奏，以稳定的速度在15 s内用患手重复抓握-释放9.06 kg握力器5次。

任务过程由康复医师监测并视频录像记录，要求避免除运动任务外的其他动作。

根据生命周期理论，企业在发展过程中所处的阶段不同，在并购过程中，双方企业所处的经济环境和税收政策也会不同，为了制定出更加适应双方具体情况的筹划方案，需要使得税收筹划方案具有一定的灵活性，可以根据实际情况进行及时的调整，降低风险。

1.3.2 数据采集

采用ETG-4100 近红外脑功能成像仪(日本日立公司)，选择波长695 nm 和830 nm 的近红外光，由光纤束引导至大脑，采样频率10 Hz，测量氧合血红蛋白浓度。两块4×4阵列探头支架，各24通道，覆盖在双侧感兴趣区头皮上，每块探头支架由8 个发射光纤和8 个接收光纤组成，探头间距3 cm，可监测9×9 cm 矩形范围[25]。

探头分布参考脑电国际10-20 系统的Cz、C3、C4、F3和F4解剖位置，确保探头覆盖6个ROI，包括双侧SMC、双侧PMC和双侧PFC[17]。

采用Block 设计，运动任务开始前预扫描10 s，然后休息30 s，不用于统计分析。之后患手重复运动15 s，休息30 s，连续5个周期。

1.3.3 数据处理

采用SPM-HOMER软件进行数据预处理。手动标记明显运动伪影或通道损坏的部分，并进行自动伪迹检测与矫正。应用0.01～0.1 Hz带通滤波消除心跳、呼吸和Meyer 波的干扰[25-26]。将原始光强度数据转换为氧合血红蛋白浓度变化的数据。采用NIRS-SPM 软件进行去线性漂移、一般线性回归模型拟合。基于小波描述长度校正信号失真。根据任务期氧合血红蛋白浓度变化，叠加每个block的平均值，计算运动任务下6个ROI的平均β值。

1.4 统计学分析

采用SPSS 23.0 统计软件进行数据分析。计数资料采用χ2检验。计量资料符合正态分布，以()表示，治疗前后FMA-UE、ARAT 评分和握力采用配对t检验，fNIRS平均β值进行时间(干预前、干预后)、脑区(病灶对侧SMC、同侧SMC、对侧PMC、同侧PMC、对侧PFC、同侧PFC)、组别(非优势半球组、优势半球组)三因素方差分析，两两比较采用Bonfer‐roni调整后的P值。显著性水平α=0.05。

2 结果

2.1 一般资料

共脱落4 例，其中不愿配合自动退出2 例，数据干扰过大或数据不全2 例，最终26 例患者纳入分析，其中左侧偏瘫10 例(非优势半球组)，右侧偏瘫患者16例(优势半球组)。两组一般资料无显著性差异(P>0.05)。见表1。

表1 两组一般资料比较

2.2 临床评定

两组治疗前，FMA-UE 和ARAT 评分，以及握力均无显著性差异(P>0.05)。治疗后，两组3 项指标均改善(P<0.05)，优势半球组ARAT 评分和握力高于非优势半球组(P<0.05)。见表2～表4。

表2 两组治疗前后FMA-UE评分比较

表3 两组治疗前后ARAT评分比较

表4 两组治疗前后握力比较 单位：kg

2.3 fNIRS

时间、脑区、组别主效应均不显著(P>0.05)；时间/组别、脑区/时间、脑区/时间/组别的交互效应均不显著(P>0.05)，脑区/组别交互效应显著(P<0.05)。见表5。对脑区/组别进一步行简单效应分析，非优势半球组各脑区之间β 值无显著性差异(P>0.05)；优势半球组同侧SMC>对侧PFC，同侧PMC>对侧PMC，同侧PMC >对侧PFC，同侧PFC >对侧PFC (P<0.05)。见表6。

表5 两组治疗前后各脑区平均β值比较 单位：mol/L

表6 优势半球组6个ROI两两比较的P值

3 讨论

任务导向训练是一种有效的运动干预措施[27-28]，可实现脑皮质重组，从而改善功能。本研究显示，脑卒中患者经过单侧上肢任务导向训练4 周后，上肢运动功能显著改善，与近年研究结果一致[29]。任务导向训练结合其他技术，如上肢机器人、运动想象疗法、高频重复经颅磁刺激、虚拟现实、A 型肉毒毒素、镜像视觉反馈、传统中医针灸等，均可使患者进一步获益[30-37]。任务导向型训练效果在干预后3～6 个月仍维持，且早期干预效果较为显著[38]。

本研究显示，优势半球组ARAT 评分和握力在治疗后改善更多，但FMA-UE 评分无显著性差异，提示优势半球损伤患者在精细功能获益更多。fNIRS 研究显示，非优势半球组各脑区β 值无显著性差异；而优势半球组，观察到4 组脑区间的显著性差异，可归为两方面：①同名脑区在双侧激活差异，包括PMC 和PFC；②不同脑区激活差异，包括同侧SMC/对侧PFC和同侧PMC/对侧PFC。

PMC通过与脑干、基底节、小脑和脊髓的连接参与有目的的修改和启动运动[39]。PMC 激活可能反映稳定近端肢体的需要，并与改善上肢姿势控制有关[13]。优势半球损伤患者同侧PMC 激活较多，可能对患侧上肢功能改善发挥重要作用[40-41]。

PFC 负责更高水平的处理，如运动的判断、计划、纠错。Leff 等[12]的研究表明，短期运动技能学习可能导致PFC 激活改变。但并非所有新技能学习都能激活PFC，可能因为学习的初始阶段，执行和控制能力相对独立。本研究显示，优势半球损伤患者上肢精细运动功能、握力明显改善，伴同侧PFC 激活较多，同侧PFC 激活可能参与亚急性期上肢和手功能恢复，但非优势半球损伤患者中未发现这一规律。同侧半球激活提示更好的运动功能恢复[42]，而对侧半球激活提示持续性运动功能障碍[43-44]。与本研究结果相似。

近年研究关注脑卒中患者双侧脑区激活或半球间功能连接变化的特点。Vidal 等[45]采用fMRI 分析急性期脑卒中患者执行肩部前屈-维持-放下任务过程中的运动网络激活，发现右侧半球组的脑激活发生在双侧运动皮质，尤其是SMA；而左侧半球组肩部前屈时同侧皮质激活，放下时的双侧皮质激活。Liew 等[46]采用fMRI 分析慢性脑卒中患者运动期间大脑激活，发现右侧半球组右手运动时，左侧缘上回和双侧初级运动区(M1)、顶上小叶和枕叶激活，左侧半球组左侧PMC、双侧M1、顶上小叶和枕叶激活。Yuan 等[47]的fNIRS 研究发现，左右侧半球亚急性脑卒中患者的大脑功能连接有差异，优势半球卒中患者运动功能主要由运动网络代偿对侧半球，而非优势半球卒中患者通过双侧运动网络进行代偿。Lu 等[48]、Arun 等[49]采用fNIRS 比较患者静息状态下功能连接，发现左侧半球卒中患者同侧功能连接减少，对侧功能连接增加；同侧半球M1、SMC和PMC之间的功能连接改善。

本研究显示，优势半球组均为同侧脑区较对侧激活增多，提示增加病灶同侧训练可能有利于上肢和手功能恢复。Harvey 等[50]、Yang 等[51]采用重复经颅磁刺激兴奋同侧运动皮质或抑制对侧半球，均可以改善运动功能。优势或非优势侧激活的差异对指导康复训练的个体化方案具有重要意义。

本研究未发现时间、脑区、组别的主效应，原因可能为，脑卒中后第1 个月是神经可塑性的关键时间[52]，如果患者在卒中后4 周内入组，可能没有充足的上肢运动功能，无法产生差异；4 周观察时间可能不够长；任务的复杂性和运动强度也可能会影响结果[53-54]。

本研究参考以前的相关研究，严格按入组和排除标准筛选合适的患者，以获得更高质量的数据，但样本量较小，一些结果无显著性差异。

利益冲突声明：所有作者声明不存在利益冲突。