康复训练对脑梗死患者运动功能恢复与脑功能重组影响的纵向fMRI研究

来源 :中山大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:luorui2008
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[研究背景] 脑卒中(stroke),又称中风、脑血管意外(cerebral vascular accident,CVA),是指急性起病、迅速出现局限性或弥漫性脑功能缺失征象的脑血管性临床事件。88%脑卒中又为缺血性脑卒中—脑梗死,脑梗死是目前脑卒中研究领域的热点之一。 对于脑卒中患者,BOLD—fMRI能准确判断脑功能区是否消失、移位,病变周围是否存在脑功能区,对康复治疗和预后判定有指导意义。故本实验采用BOLD—fMRI方法研究脑卒中患者运动训练前后大脑运动皮质激活的变化情况。 [研究目标] 1.探讨运动训练对脑梗死患者功能恢复的影响及其相应的脑皮质功能重组规律。 2.探讨脑卒中后运动功能恢复过程中不同时间段脑代偿变化规律,希望有助于将来进一步优化康复治疗方案,促进患者的脑功能重组。 [研究内容] 1.观察脑梗死患者腕关节被动运动时与运动相关大脑皮质激活的规律,如部位、大小、强度、形式和分布,建立本研究统一的fMRI成像方法。 2.应用fMRI成像纵向观察单侧基底节、放射冠区脑梗死患者运动训练前、后大脑皮质激活变化的情况。 3.评估康复训练前、后运动功能变化情况。 [研究对象] 入选标准: 1.符合全国第四届脑血管病学术会议修订的《各类脑血管病的诊断要点1996年》诊断标准的脑梗死患者,均经头颅CT或MRI扫描证实,责任病灶为单侧基底节和/或放射冠区; 2.初发脑梗死病程2周~3个月内; 3.患侧手肌力至少降低到4级以下超过48小时(徒手肌力测试,MMT); 4.入组时上肢运动功能有所恢复,上肢近端肌力≥1-2级; 5.修正的Ashworth痉挛评定量表≤1+级; 6.单纯运动功能障碍; 7.右利手(按中国人的利手分类); 8.无行fMRI检查的禁忌症; 9.未从事过专业的音乐演奏或者键盘操作。 排除标准: 1.病程超过3个月; 2.年龄≥80岁; 3.多发脑梗死病灶,皮层、脑干、小脑、丘脑等部位病灶; 4.既往有脑出血、蛛网膜下腔出血、脑肿瘤、脑外伤及其它神经精神系统病史; 5.合并有认知功能障碍、失语和患侧忽略。 6.各种疾病导致的腕关节疼痛、活动受限。 [研究方法] 1.入组后先采集患者的基本临床信息,包括性别、年龄、病程、头颅CT或MRI检查结果,记录病灶的性质、脑侧、部位和范围。入组后患者分别进行残损和残疾水平的各项康复评定,全部评估都由专人盲法进行。 2.入组评估 右利手评估,右利手者入组,并进行简易智能量表(mini—mental state examination,MMSE)评估,对认知功能进行简单筛选,评分≥27分者入组。同意入组患者签知情同意书。然后进行美国国立卫生研究所卒中量表(the NIH stroke scale,NIHSS)评估了解患者神经功能缺损情况。 3.运动功能评估 ①运动评估表(motor assessment scale,MAS) ②Brunnstrom运动恢复分期(recovery stage of Brunnstrom,RSB) ③Fugl—Meyer量表(Fugl—Meyer motor assessment scale,FMA) ④改良Barthel指数(Modified Barthel index,MBI) 4.分组及康复训练 入组后患者分为康复训练组和对照组。康复训练组接受本康复科病区常规系统的康复训练,对照组仍在神经科病区或回归家庭,未能接受任何正规系统的康复训练。 5.仪器及研究过程 成像仪器:成像设备为GE公司1.5T超导型磁共振扫描仪,采用标准正交头颅线圈。 磁共振分别进行定位结构象和功能BOLD象的采集。 定位结构象:包括自旋回波(Spin echo,SE) T1加权序列横断面(T1-weighted imaging,T1WI),快速自旋回波(FRFSE),T2加权横断面和冠状(T2-weighted imaging,T2WI),FSPGR序列3D象扫描。 BOLD—fMRI成像:采取组块设计(block design),每一任务(刺激)组块持续30s,各组块之间插入30s控制任务(休息),任务组块和控制组块各重复2次。采用GRE—EPI序列,共采集12层,扫描时间为2.06分。 运动模式:采取被动腕关节背伸运动,统一运动频率为1次/秒(1Hz)。每个入组者分别进行相隔4周的2次图像采集。 6.图像后处理 利用GE Viewforum工作站,分别拷贝BOLD—fMRI序列、T1 flair以及T13d的原始DICOM文件,经MRI图像后处理软件MRIcro转化为Analyze格式,即可用SPM2软件进行分析。 7.fMRI图像统计分析 非量化指标:观察双侧感觉运动区(primary sensorimotor cortex,SMC)其中包括第一运动区(primary motor cortex,M1)和第一感觉区(primary sensory cortex,S1)、运动前区(premotor cortex,PMC)、补充运动区(supplementary motor area SMA)、顶下小叶(inferior parietal lobules,IPL)、前额叶皮质(prefrontal cortex,PFC)、扣带回运动区(cingulated motor area,CMA)和小脑(cerebellum,CRB)激活的位置、形态、范围分布和出现率。 量化指标: ①测量患手运动对侧M1的激活体积和激活强度。 ②偏侧化指数计算,公式如下:LI=(C—I)/(C+I)C代表对侧M1激活体积,I代表同侧M1激活体积。 8.数据统计分析 采用EXCEL软件输入数据,应用统计软件SPSS13.0对资料进行统计分析治疗组与对照组各项功能评分: Brunnstrom6阶段评价法、FMA、MAS、改良Barthel指数,分别进行两组间、组内1个月前后纵向统计检验。正态分布数据:配对T检验和两组间T检验。非正态性数据:非参数检验(秩和检验)。康复治疗前、后FMA和MAS评分改善程度分别与M1的LI的改变作相关性分析。 [研究结果] 1.康复训练组患者运动功能改善程度明显高于对照组,康复训练前、后的FMA、RSB、MAS和MBI多项功能评分的配对T检验差异都有统计学意义(P<0.05),而对照组评分的差异无统计学意义。 2.康复训练前第1次fMRI检查时,两组患者都出现双侧大脑皮层广泛的激活、主要运动皮层激活的缺失(M13/9)、双侧非主要运动区(PMC、SMA、CMA、IPL、SPL、CRB)明显激活。 3.1个月规范的康复训练后,随着运动功能的恢复,患手被动运动时激活区域出现正常化趋势,出现更多的患手对侧M1(7/9)区的激活,与健手的激活模式更接近,并且呈现对侧激活为主的趋势。 4.对照组患者前、后两次fMRI检查出现的皮层激活情况改变不大,第2次fMRI检查时,只有第2例患者出现与正常模式接近的激活情况,出现了主要运动区M1区和次要运动区SMA区的激活。 5.LI计算结果显示:第1次fMRI检查康复训练组患者患手被动运动时,M1区的LI值多为负数,两侧或同侧支配为主;第2次fMRI检查康复训练组患者患手被动运动时,M1区的LI值全部为正数,完全对侧支配或对侧支配为主。但S1区仍呈现双侧激活为主,PMC区只有3/9对侧激活。 6.对侧M1区激活体积和强度的前后对比显示,P值都<0.05,证明前后激活体积和强度的差异有统计学意义,第2次fMRI检查患手被动运动时M1的激活体积更大,强度更高。康复训练后患手运动时对侧M1区出现更多更强的激活。 7.康复训练组患者前、后两次FMA和MAS评分改善程度与M1区的LI的改变呈正相关,相关系数分别为r=0.917(P=0.083)和r=0.949(P=0.05)。随 着康复训练后运动功能的改善大脑皮层发生了相应的功能重组。 [研究结论] 1.以被动腕关节背伸运动模式,并以1Hz的频率进行手运动可以得到良好的fMRI图像。 2.各入组患者激活模式呈现出较大的个体化差异,主要运动区激活的缺失、扩大、后移,非主要运动区激活的双侧、散在分布。 3.康复训练可以加速M1区的对侧化趋势,促进脑功能重组。 4.偏瘫患者的运动功能恢复与患手运动时M1区LI的变化呈正相关,即LI变化越大,患手运动功能恢复越好。 5.康复训练促进脑卒中偏瘫患者的运动功能恢复,其机制与大脑发生的功能重组相关。
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