弥散张量成像评估脑卒中后吞咽障碍与皮质延髓束的相关性

舒琳睿 孙道东 周 婷 储浩然 程红亮 蒋雷雷 陈幸生

1）安徽中医药大学，安徽 合肥 230000 2）安徽中医药大学第二附属医院，安徽 合肥 230000

脑卒中是一种由于脑血管破裂或阻塞导致局灶性脑组织损害的脑血管病，具有发病率高、病死率高、致残率高的特点，常遗留复杂的并发症［1］。吞咽障碍是脑卒中后的常见并发症之一，最常见的早期临床表现是饮水呛咳、进食困难［2］。严重吞咽障碍的患者需借助鼻饲管进食，部分患者因难以进食导致营养不良，部分患者因进食过程发生误吸而导致吸入性肺炎［3-4］。流行病学调查显示，有脑卒中、神经变性疾病、头颈癌的老年人（＞65 岁）吞咽障碍患病率39.1%，其中脑卒中患者占51.14%［5］，亚洲人群脑卒中后吞咽障碍的发病率为36.3%［6］。

弥散张量成像（diffusion tensor imaging，DTI）可以定量分析脑白质组织，量化病灶区白质的病变程度［7］。弥散张量纤维束成像（diffusion tensor tractography，DTT）可通过重建神经纤维束的三维图像直接观察脑白质，评估患者的病情和预后［8］。本研究旨在通过DTI 评估脑卒中后吞咽障碍与皮质延髓束的相关性。

1 资料与方法

1.1 一般资料选取2022-02—09在安徽中医药大学第二附属医院脑病四科门诊及住院的31例脑卒中后吞咽困难患者。按吞咽困难的洼田饮水试验（water swallowing test，WST）分级将患者分为A组（14例，洼田饮水试验2 级）和B 组（17 例，洼田饮水试验3～5 级）。A 组患者中男11 例，女3 例；年龄44～76（60.64±3.07）岁；病程10～150（35.07±9.75）d。B组患者中男7 例，女10 例；年龄58～84（72.18±2.54）岁；病程14～120（43.24±6.80）d。2 组一般资料比较差异无统计学意义（P＞0.05）。本研究由安徽中医药大学第二附属医院机构审查委员会批准（伦理批号：2022-zj-13）。

1.2 纳入标准（1）符合《中国吞咽障碍评估与治疗专家共识（2017年版）》《中国急性缺血性脑卒中诊治指南（2018 版）》的诊断标准；（2）洼田饮水试验评分≥2 分，表示可能或确定有吞咽障碍的患者；（3）患者在半年内出现急性脑出血或急性脑梗死；（4）生命体征平稳，能配合体格检查，有饮水呛咳、进食困难的患者；（5）NIHSS评分1～15分；（6）病程2周～6个月；（7）年龄30～85岁；（8）患者对本研究有良好依从性，自愿参加并签署知情同意书。

1.3 排除标准（1）意识障碍、认知功能障碍、严重多器官衰竭、凝血功能障碍患者；（2）幽闭恐惧症及体内植入支架、起搏器的患者。

1.4 病例脱落和剔除标准（1）纳入病例后出现新的梗死或出血灶，因而未完成整个疗程；（2）纳入病例后发生病情变化而病重或死亡者；（3）未按方案规定治疗，影响疗效或安全性判定者；（4）不能配合磁共振检查者。

1.5 观察指标及检测方法

1.5.1 洼田饮水试验：嘱患者坐立位喝完30 mL 温水，根据吞咽困难程度分为5级。1级为患者可一口将30 mL水喝完；2级为患者分2次以上将水喝下，无呛咳；3级为患者可一次将水喝完，但有呛咳；4级为患者吞咽2次以上，但有呛咳；5级为患者频繁呛咳，无法将水全部喝下。1 级为正常，2 级为可疑吞咽障碍，3～5级为确定吞咽障碍。

1.5.2 标准吞咽功能评价（standardized swallowing assessment，SSA）：SSA 由3 部分组成，第1 部分：意识、自主咳嗽、软腭运动、呼吸、闭唇、咽反射和头躯干控制；第2部分：嘱患者喝5 mL水，观察喉部运动，是否有饮水呛咳，嘴角是否有水流出；第3部分：如果无上述异常，嘱患者喝完60 mL水，观察是否有饮水呛咳［9］。得分最高46分，最低17分。得分越低，吞咽功能越好。

1.5.3 MRI 采集：采用SIEMENS 1.5T 磁共振扫描仪（德国西门子公司，型号：Avanto），使用32 通道头部线圈采集图像。常规扫描包括：T1加权成像（T1WI）、T2加权成像（T2WI）、T2-tirm-tra-darkfluid 及矢状位T1WI，设定层厚、层间距依次为5.5 mm、1 mm。DTI采集采用单次激发回波平面成像（echo planar imaging，EPI）序列，参数如下：TR/TE=2 200 ms/263 ms，翻转角度=80°，视野=250 mm×250 mm，矩阵=250×250，体素大小=1 mm×1 mm×1 mm，32 个轴向切片，无间隙，采集时间=5＇25″。沿30个非共线方向施加扩散敏感梯度，其值为1 000 s/mm2，以获得加权图像和一个未加权B0图像，其值=0 s/mm2。

1.5.4 图像处理：获得DTI图像后，根据皮质延髓束走行选择感兴趣区域（region of interest，ROI）：半卵圆中心、额叶皮层下部、胼胝体体部、胼胝体膝部、尾状核头部、内囊膝部、丘脑、岛叶、中脑、脑桥和延髓，采用配套软件处理后获得部分各向异性（fractional anisotropy，FA）值，分别测量半卵圆中心、额叶皮层下、胼胝体体部、胼胝体膝部、尾状核头部、内囊膝部、丘脑、岛叶、中脑、脑桥和延髓的FA值。在中脑下部选择左右2个种子点，构建出皮质延髓束的重建图像。

1.6 统计学分析采用SPSS 26.0统计学软件，计量资料2组比较采用两独立样本t检验，计数资料采用卡方检验。Pearson 线性相关分析各ROI 的FA 值与WST 评分的相关性。使用受试者工作特征（receiver operating characteristic，ROC）曲线分析ROI 区的FA值对脑卒中后吞咽障碍的预后价值。以P＜0.05 为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 感兴趣区FA值A组半卵圆中心、额叶皮层下部、胼胝体膝部、胼胝体体部、内囊膝部的FA值高于B组，差异均有统计学意义（P＜0.05）。见表1。

表1 2组患者脑部各ROI的FA值比较 （±s）Table 1 Comparison of FA values in different ROIs of the brain between two groups （±s）

表1 2组患者脑部各ROI的FA值比较 （±s）Table 1 Comparison of FA values in different ROIs of the brain between two groups （±s）

组别A组B组n 14 17半卵圆中心0.35±0.023 0.29±0.019额叶皮层下部0.42±0.041 0.29±0.023胼胝体体部0.42±0.030 0.34±0.028胼胝体膝部0.45±0.030 0.28±0.025尾状核头部0.28±0.021 0.29±0.028内囊膝部0.42±0.021 0.27±0.020丘脑0.37±0.024 0.33±0.022岛叶0.27±0.031 0.25±0.023杏仁体0.19±0.017 0.24±0.018中脑0.39±0.036 0.38±0.036脑桥0.44±0.032 0.41±0.028延髓0.31±0.030 0.28±0.022

2.2 A组和B组病灶部位分布比较A组和B组病灶部位分布比较，差异无统计学意义（P＞0.05）。见表2。

表2 A、B组病变脑血管位置、病灶部位比较Table 2 Comparison of lesion location and lesion location between group A and B

2.3 FA 值与WST 评分的相关性分析Pearson 线性相关分析提示半卵圆中心、额叶皮层下部、胼胝体膝部、胼胝体体部、内囊膝部的FA 值与WST 评分呈负相关（r=—0.531，P＜0.05；r=—0.594，P＜0.05；r=—0.679，P＜0.05；r=—0.387，P＜0.05；r=—0.757，P＜0.05）。见图1～5。

图1 半卵圆中心FA值与WST评分的相关性Figure 1 Correlation between FA value and WST score in the center of semi-oval

图2 额叶皮层下部FA值与WST评分的相关性Figure 2 Correlation between FA value and WST score in lower frontal cortex

图3 胼胝体膝部FA值与WST评分的相关性Figure 3 Correlation between FA value and WST score in knee of corpus callosum

图4 胼胝体体部FA值与WST评分的相关性Figure 4 Correlation between FA value and WST score in corpus callosum

图5 内囊膝部FA值与WST评分的相关性Figure 5 Correlation between internal capsular knee and WST score

2.4 FA值对脑梗死的预测价值ROC曲线提示，额叶皮层下部FA 值、内囊膝部FA 值关于脑卒中后吞咽障碍预后的曲线下面积分别为0.769、0.937，最佳截断值分别为0.357、0.344。见表3、图6～7。

图6 额叶下回FA值预测卒中后吞咽障碍的ROC曲线Figure 6 ROC curve of lower frontal gyrus FA value predicting swallowing disorder after stroke

表3 FA值对卒中后吞咽障碍的预测作用Table 3 Predictive effect of FA value on dysphagia after stroke

2.5 可疑吞咽障碍患者与吞咽障碍患者的DTI重构图像比较可疑吞咽障碍患者比吞咽障碍患者的皮质延髓束更稀疏。见图8。

图8 A：可疑吞咽障碍患者；B：吞咽障碍患者Figure 8 A：Patients with suspected dysphagia; B：Patients with dysphagia

3 讨论

脑卒中具有高发病率、高致残率、高病死率的特点，诊断和治疗脑卒中已成为当今医学重点研究的一个话题［10-11］。在磁共振的基础上加用弥散张量成像技术可直观观察脑卒中后吞咽障碍患者的皮质延髓束的缺损程度［12-13］。DTI 的原理是在磁共振弥散加权信号的基础上进行相应数据处理，利用弥散各向异性效应获得细致的微观结构，可直观观察到脑卒中后吞咽障碍患者的脑白质［14］。本研究通过测量各兴趣区的FA值，客观评估脑卒中后患者的吞咽障碍程度。DTT是在DTI的基础上发展而来，利用神经纤维间水分子的各向异性，将神经纤维束三维可视化，可直观观测神经纤维束的完整性［15］。

脑卒中后吞咽障碍患者的病灶部位多在双侧大脑皮质下、侧脑室旁、基底节区［16］。假性延髓性麻痹的病灶位置与真性延髓性麻痹不同，真性延髓性麻痹的病变位于疑核和舌下神经核，多为单侧病变，而假性延髓性麻痹的病灶位于皮质延髓束，多为双侧病变［17］。目前常用于评估卒中后吞咽障碍的指标是WST和SSA［18-19］。本次研究中，根据洼田饮水试验结果将患者分为可疑吞咽障碍组（A 组）与吞咽障碍组（B 组），对比分析A 组和B 组感兴趣区FA 值，得出A组半卵圆中心、额叶下部、内囊膝部、胼胝体部的FA值高于B组。

大脑动脉主要来自颈内动脉和椎基底动脉［20］。大脑动脉的循环可分为前循环和后循环。大脑前循环系统是颈内动脉系统，其供应范围包括大脑半球的额叶、颞叶、岛叶、顶叶皮质和基底节［21］；大脑后循环系统称为椎基底动脉系统，其供应范围包括延髓、中脑、脑桥、丘脑和小脑［22］。本研究发现脑卒中后假性延髓性麻痹患者的前循环系统皆有病变，病灶部位多在大脑皮质下、侧脑室旁、基底节区，该部位的缺血坏死与患者前循环病变密切相关。前循环系统供血不足引起相应区域发生缺血、缺氧、坏死，进而破坏皮质延髓束的完整性，导致吞咽障碍。

皮质延髓束又称皮质核束、皮质脑干束［23］。皮质延髓束在内囊膝部处走行，其纤维束起于额叶皮质，部分纤维束终止于脑干内的神经核团，部分纤维束继续向下延伸至延髓［24］。假性延髓性麻痹的病灶部位是皮质延髓束，脑卒中后皮质延髓束的脑白质部分缺损，进一步损害脑卒中患者的吞咽功能［25］。皮质延髓束的脑白质纤维束从大脑皮质延伸至基底节、红核、黑质、脑干中的核区，可将大脑运动皮质的信号传递至脑干，调节全身的各种运动［26］。皮质延髓束的一些纤维束也终止于感觉核（延髓的薄束核、楔束核、孤束核和所有三叉神经核）和颅运动核，如延髓的疑核［27］。因此，皮质延髓束是连接大脑皮质和控制吞咽功能的核团纤维束［28］。脑梗死可引起神经元损伤，导致与缺血区相连区域的白质纤维束中断，进而可能导致神经功能丧失［29］。皮质延髓束形态的检测被认为有助于预测卒中后吞咽困难患者的预后［30］。本研究通过测量皮质延髓束走行所过各部位的FA值，发现内囊膝部、半卵圆中心、胼胝体体部、胼胝体膝部、内囊膝部均与WST 有相关性，可用来评估吞咽障碍等级。DTT 可直观地观察皮质延髓束的缺损分级，临床上观察皮质延髓束的缺损可用于评估脑卒中后吞咽障碍患者的预后。

本研究分析了相应脑区FA 值与吞咽障碍等级的相关性，证实DTI 对脑卒中后吞咽障碍有诊断价值，可用于评估患者的预后。本研究也有局限性，用于评估吞咽功能的主观指标是WST 和SSA，可反映患者的饮水能力，但不能评估患者是否能够吞咽食物，由于条件限制，未能使用荧光吞咽造影（video fluoroscopic swallowing study，VFSS）评估患者的吞咽情况。由于研究时间的限制，本研究纳入的样本量小，今后将开展大样本、多中心研究。