脑卒中后运动性失语的功能磁共振成像研究

李 科，金 真，张 磊，曾亚伟，张小峰，吴 樵

（中国人民解放军第306医院，北京 100101）

失语症（Aphasia）是由于中枢神经系统损伤导致抽象信号思维障碍而丧失口语、文字表达和领悟能力的临床症候群。脑卒中后失语高达21%～38%，其中运动性失语是最常见的类型之一，此类型失语患者的理解力相对较好，远期的语言功能恢复也大多良好，可作为功能磁共振成像了解失语后脑内语言加工模式和语言功能恢复机制的良好对象[1-2]。本文应用BOLD fMRI方法对6例脑卒中后运动性失语患者在语言功能恢复前后的脑激活情况进行了比较分析，以期进一步了解失语后语言功能恢复的机制，并为失语后早期康复治疗提供理论依据。

1 对象与方法

1.1 设计

非随机自身对照研究。

1.2 单位

解放军第306医院磁共振室。

1.3 对象

2008年1月—2010年6月解放军第306医院住院治疗的急性脑卒中合并运动性失语患者6例，男4例，女2例；年龄43～68岁，平均56.8岁，均为右利手。6例患者经头颅MRI检查均诊断为左侧大脑半球急性梗塞，其中1例合并脑出血。采用西方失语症成套测验（WAB）对患者运动性失语进行判定。所有检查者均签署知情同意书。

1.4 实验方法

实验时间：第1次功能成像均在患者发病后2周内完成；患者统一由神经科医师指导进行康复训练，语言功能完全或部分恢复后行第2次功能成像，时间在6～18月内。

刺激任务模式：实验任务为图片命名，采用组块设计，分静息状态期和任务状态期两个过程，30 s静息状态后跟随15 s任务状态，共重复8次。刺激任务呈现通过In vivo临床脑功能成像系统（In vivo Corporation,FL USA）实现，患者通过镶嵌于头线圈之上的反射荧光屏系统获得fMRI指令及任务，任务由基于E-Prime 1.2软件（Psychology software tools,Pittsburgh USA）平台的IFIS Session Manger（MRI Devices,Waukesha,WI USA）程序进行编程产生，IFIS任务启动由fMRI扫描射频脉冲同步触发。图片命名任务要求患者以默读方式命名屏幕所呈现每幅图片，任务状态图片为物品、动物或静态人物的彩色照片，图片库中共38幅。任务状态时间段内图片以假随机方式显示5幅，静息状态为2幅常见物品图片（电源插座及勺子）的交替显示。

数据采集：磁共振功能成像数据采集于3T全身扫描仪（Magnetom Trio,Siemens,Erlangen,Germany）完成，采用12通道相控阵头线圈。每一患者均采集高分辨解剖成像（MPRAGE序列，TI 900 ms，TR 2300 ms，FOV 256×256×160，1 mm 等体素采集）。功能成像采用梯度 EPI扫描（TR 3 000 ms，TE 30 ms， 反转角 90°，FOV 210×210，3 mm 等体素采集，120次激励，扫描时间为360 s，并实时进行数据重建时头动及旋转扭曲矫正[3]。

数据后处理：数据处理应用SPM5（Wellcome Dept.of Cognitive Neurology,London）免费程序，步骤包括标准化、空间平滑，其中数据平滑半高全宽值采用8 mm。每例患者个体数据分析均采用总体线性模型（General linear model,GLM）以产生激活数据，未进行组分析。将产生的激活数据提取，激活区坐标应用免费软件 Talairach Client（www.talairach.org,UTHSCSA USA开发）转换为Talairach坐标并依据坐标系统查询出各激活区的Brodmann（BA）脑区。

主要观察指标：对所有患者在发病后与康复后语言任务状态下的脑内激活区域、大小、强度进行分析与比较。

设计、实施、评估：实验设计为第一作者，实施为第四、五、六作者，评估为第一、二、三作者。

2 结果

2.1 fMRI任务完成情况

所有6例患者均可按照要求完成fMRI检查。刺激序列与实时头动矫正值之间未发现有明显关系，即患者头动与刺激任务无明显关联。

2.2 语言任务激活分析

6例患者共行12次语言任务扫描，将所有患者发病后与康复后进行图片命名任务的激活脑区及范围、强度进行归类统计（表1）。所有患者在发病后双侧视觉皮层区（BA18/19）均可出现激活，但左侧大脑半球 Broca’s区（BA44/45）、Wernicke’s区（BA22/39/40）、运动前区（Premotor area,PMA,BA6）、辅助运动区（Supplementary motor area,SMA,BA6）及语言-运动前区（Language-PMA,BA9）等语言相关脑区仅部分出现激活，其中3例患者右侧大脑半球Broca’s镜像区出现激活。康复后所有患者左侧大脑半球Broca’s区均出现激活，而右侧Broca’s镜像区激活减弱，左侧大脑半球其它语言相关脑区激活也明显增多，各激活区强度及范围均较前增加（图1）。

表1 患者一般资料及fMRI激活区域、范围及强度

3 讨论

失语症作为一种获得性语言障碍，是脑卒中后的一个常见症状，会使患者与外界交流困难，严重影响其日常生活质量。目前临床上尚无治疗失语特别有效的药物，对失语的治疗，主要着眼于早期的病因治疗和恢复期的语言功能康复训练，多数病人的语言功能在康复训练后的一段时间内会有不同程度的恢复[4]。目前对于卒中后失语患者的康复机制、脑功能激活区的变化和语言功能恢复的关系仍不完全明了。而且由于病人的病变部位、大小、病变的严重程度、发病后的成像时间、采用的语言任务、实验设计方案等诸多因素的影响，对失语后语言功能恢复机制的研究结果并不统一。特别是对优势半球与非优势半球语言相关脑区在语言恢复过程中的作用，国内外研究结论差异较大。目前多数研究认为左侧半球病灶周围残存区域在语言功能恢复过程中起着更重要的作用[5-6]。对于右侧大脑半球的作用有研究认为，卒中后失语早期出现的右侧半球激活是由于左侧语言区受损导致胼胝体去抑制所致，并非真正的代偿作用[7]。但也有研究显示右侧半球尤其右侧语言镜像区的激活强度与语言功能恢复程度有关，是一种有效的代偿机制[8]。

本组研究结果显示，患者在发病后左侧大脑半球Broca’s区等语言相关脑区仅部分出现激活，其中3例患者右侧大脑半球Broca’s镜像区出现激活，而在康复后所有患者左侧大脑半球语言相关脑区均出现激活，激活强度及范围均较发病后有所增加，但右侧Broca’s镜像区激活均减弱。研究结果可反映双侧大脑半球均参与脑语言功能的恢复过程，且提示非优势半球的代偿可能在近期恢复中起主要作用，而优势半球未受累语言区的功能重组可能在远期恢复中发挥作用。这一结论与Fernandez等[9]对1例累及左Wernicke’s区、岛叶和缘上回的中风后失语患者的fMRI研究基本一致。

以往多数有关卒中后失语的fMRI研究是都是在卒中失语发生后的某个特定阶段进行的[10]，所获得的脑区激活仅能反映某一特定阶段的语言功能状态。目前认为纵向研究，即在语言功能恢复过程中的不同时间点观察大脑功能激活区的动态变化过程，能更加客观地反映脑部激活区域与患者语言功能恢复状况的相关性[11]。本研究中选取失语发病后以及康复后两个不同的阶段进行自身对照研究，也契合这一趋势，结果能动态显示语言功能恢复过程的变化，从而更好地阐明了语言恢复的神经机制。

本研究中所采用基于血氧水平依赖（BOLD）效应的fMRI技术日趋成熟，其研究领域目前已遍及人脑的各种功能活动和各个功能区，它解决了以往采用Wada实验、损毁病例或神经电生理、PET等技术进行语言学研究时，存在有侵入性、有创伤及精度差等诸多问题[12]，已成为研究语言功能的首选方法。本研究采用的图片命名任务是一种运动性语言任务。常被用来评价运动性语言功能，而且该方法可重复性强，可以避免部分患者因文化程度较低而无法实施的缺陷。Schnur等对一组失语症患者和一组正常人进行命名性任务的fMRI比较研究，发现Broca’s区在词语生成过程中有处理词语选择竞争的重要作用[13]。虽然图片命名可能对语义加工区激活弱于词汇联想等任务，但它一直是语言区定位、失语症评估常用的一种测试手段[14]。本组中所有患者均顺利完成实验任务，同时因为该任务为视觉呈现任务，在结果中所有患者枕叶视皮层均出现激活，其激活范围与强度也与患者语言功能恢复相关，也证明视觉皮层在一定程度上参与了语言功能恢复的过程。

由于本研究是对失语后语言功能恢复的初步研究，选取样本数量有限，而且个体间病变位置、程度等存在差异，无法对结果进行组分析。此外，本研究中选取语言功能恢复过程中的时间点仍显较少，且对语言功能恢复的程度未进行定量评价。这些问题都有待于今后进一步深入的研究。

总之，fMRI技术能显示脑卒中后失语症患者在不同时段脑激活区的变化，并反映大脑语言功能区塑形和重组的情况，为了解失语后语言功能恢复的神经机制以及疗效评估开辟了一条新途径。

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