功能磁共振成像在脑卒中患者康复中的应用进展①

钟吉咪，闻万顺，程瑞动，叶祥明，徐守宇，3

功能磁共振成像在脑卒中患者康复中的应用进展①

钟吉咪1，闻万顺2，程瑞动2，叶祥明2，徐守宇1，3

功能磁共振成像（fMRI）是一项联合功能、解剖、影像，能实时、动态、无创评价脑功能的成像技术。fMRI在脑卒中后运动功能、言语功能、认知及感觉功能康复疗效评估、预后判断等方面均有应用。

功能磁共振成像；脑卒中；康复；综述

［本文著录格式］钟吉咪，闻万顺，程瑞动，等.功能磁共振成像在脑卒中患者康复中的应用进展［J］.中国康复理论与实践，2016，22（9）:1028-1030.

CITED AS:Zhong JM，WenWS，Cheng RD，etal.Application of functionalmagnetic resonance imaging in rehabilitation after stroke（review）［J］.Zhongguo Kangfu Lilun Yu Shijian，2016，22（9）:1028-1030.

脑血管病后存活患者3/4以上伴有不同程度功能障碍，重度致残约占10%［1］。脑卒中患者经过早期、系统的康复可以明显改善其功能，提高其生活能力并重返社会。功能磁共振成像（functionalmagnetic resonance imaging，fMRI）被越来越多地用于评估人类大脑激活与感觉、运动及认知活动的关系，也常应用于神经损伤及康复过程的神经可塑性等研究［2-4］。本文综述fMRI在脑卒中康复的应用。

1　任务态fMRI与静息态fMRI

脑卒中康复中主要应用血氧水平依赖的fMRI（blood oxygenation leve1 dependent fMRI，BOLD-fMRI）。BOLD-fMRI利用不同神经活动状态下大脑局部脱氧血红蛋白含量的不同，显示相应的脑皮层激活区，以此了解局部脑功能情况。局部神经元活动需氧量增加使血氧不成比例增加，激活的大脑区域由于顺磁性去氧血红蛋白相对减少，呈现出增强信号。因此，任务或刺激相关的fMRI、静息态fMRI能直接或间接测量神经元激活和功能性连接，大脑活动可以被形象化地展示。

任务态fMRI是最早采用的研究方法，它指在扫描过程中被试者配合完成一定任务，刺激局部脑组织BOLD信号发生变化，并基于减法原则，通过比较执行和未执行任务时被试者的图像，用数学模型和统计学方法计算出执行任务时的激活脑区。它反映任务状态下神经元活动引起的脑皮层功能区激活情况，包含组块设计、事件相关设计和混合设计。

静息态fMRI指被试者在扫描时保持清醒、闭眼、安静平卧，最大限度减少身体活动，尽量不做任何系统性思维时的状态［5-6］，反映的是一种长程相干的功能模式，是中枢神经系统在基础状态下的自发活动［7］。

2　运动功能康复

脑卒中导致神经功能受损，最常见的就是病灶对侧肢体运动功能障碍，主要表现为速度、力量、协调性及执行功能等方面损伤。在发病后3个月，虽然受损的功能或多或少能得到一定程度恢复，但只有约25%患者能够恢复到日常功能水平［8］。

脑卒中后第1周并不推荐使用BOLD-fMRI。脑卒中早期，缺血使局部脉管系统的扩张达到最大化，扰乱了正常神经血管的耦合反应，导致BOLD信号降低或消失［9］；急性期脑卒中患者多无法正确执行任何运动任务，或在执行时引发连带运动而对结果产生干扰［10］，所以研究对象多为病情稳定、恢复较好的慢性期患者。

根据文献总结，偏瘫手和正常手运动的大脑激活模式不同，在长期康复过程中，损伤和未损伤的半球都发生皮质运动功能的代偿和重组。脑卒中后，80%患者出现上肢偏瘫并伴随精细运动障碍［11］，任务态fMRI最常采用的是手部松握或对指等运动任务。Rehme等分别于急性期（＜72 h）、亚急性期（2周）及慢性期早期（3～6个月）分别对脑卒中患者进行手运动的任务态fMRI，通过动态因果模型评估双侧网络，包括初级感觉运动皮层（primary sensorimotor cortex，S1M 1）、前运动皮层（premotor cortex，PMC）、辅助运动区（supplementary motor area，SMA）间的效率联系改变，结果显示，急性期梗死侧与梗死对侧S1M 1之间抑制化信号减弱；亚急性期梗死对侧S1M 1对梗死侧S1M 1去抑制化信号增加，梗死侧对梗死对侧S1M 1信号逐渐正常化；恢复不佳的患者在慢性期仍显示梗死对侧对梗死侧S1M 1的去抑制化信号仍存在［12］。提示梗死侧效率联系网络的动态恢复对卒中后运动康复发挥着重要作用。Rehme等对急性脑卒中患者在发病后2周内进行扫描，相比健康受试者，患者两侧初级运动区（M 1）、PMC的背侧和腹侧与SMA的激活信号呈逐渐增强趋势，提示早期皮质的功能性重组支持偏瘫手的运动功能，运动功能的控制区域并不只局限于相关的运动功能区［13］。

部分学者着手研究大脑非运动分区对运动功能的影响。刘圣华等研究不同恢复程度的脑卒中患者大脑激活方式之间的差异，提出对侧感觉运动区（sensorimotor cortex，SMC）及SMA对运动功能康复起重要作用，健侧大脑半球的代偿影响患侧肢体运动功能的恢复［14］。Wei等发现，皮质脊髓束损伤越严重，手腕运动时对侧非初级运动区激活越明显［15］，显示脑卒中患者残余的运动系统功能性结构可能与皮质脊髓束的破坏程度相关。Rosso等提出，没有康复的重度患者也可以观察到功能性大脑连接的改变，上肢功能状态受皮质脊髓束破坏程度及同侧皮质-小脑连接的影响［16］。

比较患者相关运动功能区激活的差异，可观察特定康复治疗方式对神经重塑的作用。Deng等［17］和Lin等［18］分别证明着重复杂任务训练的远程康复治疗及强制诱导治疗（constraint-induced therapy，CIT）是可行的，该训练方法对神经重塑起到一定作用。Caria等报道1例经脑机接口（brain computer interface，BCI）训练的慢性脑卒中患者执行运动任务时，同侧SMC的偏侧优势增加，是PMC背侧和SMA的激活增强［19］。

一些研究围绕优势半球与非优势半球脑卒中后运动功能恢复展开。O'Shea等在健康成人中使用经颅磁刺激（transcranial magnetic stimulation，TMS）干扰左侧运动前区皮层，通过fMRI研究右侧运动前区皮层的短期重组，结果证明在右侧运动前区存在代偿激活增强，并且与运动功能恢复存在紧密联系；但干扰右侧运动前区，左侧运动前区却未得到类似结果［20］。Lotze等使用TMS抑制左大脑半球卒中患者右侧半球PMC和S1M 1活动，发现运动功能进一步受损［21］，支持右侧半球运动区域对左侧卒中后患者运动功能恢复有代偿作用。提示优势半球损伤和非优势半球损伤后，功能恢复及双侧运动皮层功能重组过程存在差异，优势半球损伤后肢体运动功能恢复稍差，在急性期及亚急性期对侧运动皮层区有更广泛的激活。

3　言语功能康复

失语症是脑卒中患者最常并发的言语障碍，脑卒中后失语发病率达21%～38%，运动性失语是最常见的类型之一。此类失语患者语言不流利，但理解力相对保留，远期的言语功能恢复也大多良好。fMRI可用于了解失语后脑内语言加工模式和言语功能恢复机制［22-23］。

使用fMRI研究言语障碍存在诸多困难，如受试者可能由于言语和运动双重障碍，无法完成一些需要交流的任务或不能较好地执行运动任务；扫描过程产生的噪音可能对听觉刺激造成影响，而无声fMRI技术又会拖累研究进度［24］。言语功能本身较为复杂，近年对脑卒中后言语功能康复的fMRI研究虽有增多，但仍少于运动障碍。

失语症的任务态fMRI常采用图片识别或命名、词语生成等任务。Szaflarski等发现，慢性失语症患者在执行任务时，脑卒中周围区域显示显著增高的激活信号，提示慢性患者利用脑卒中周围脑功能区域实现言语功能［25-26］；其另一项研究显示，脑卒中发生1年以上的失语症康复患者回到典型的fMRI言语激活模式，而未康复患者的激活向右侧半球区域转移，且言语功能的提升与左侧半球信号的增强相关。右侧半球激活的转移可能对言语功能的康复不起作用。李科等发现，相比于发病初期，失语症患者康复后左半球语言相关脑区的激活增加、范围增多，且右侧Broca镜像区激活减弱，左侧Broca区出现激活［27］。提示失语后优势半球丧失功能的语言区移至对侧镜像区和优势半球未受累语言区的功能重组这两种机制都参与言语功能恢复的过程，且近期以非优势半球代偿为主，远期以优势半球未受累语言区的功能重组发挥更重要作用。A llendorfer等的研究也证实，脑卒中患者言语的流畅度可能更多取决于优势半球的语言网络结构和功能的完整性［28］。Baker等对10例失语症患者使用经颅直流电刺激对左前额叶进行刺激，以增加皮质激活，同时结合命名训练，发现命名正确率明显提高［29］。提示左侧半球皮质的激活可能是治疗失语症的重要基础。

总之，fMRI能显示脑卒中后失语症患者不同阶段脑激活区的变化，反映大脑语言功能区塑形和重组情况，为了解失语后言语功能恢复的神经机制以及疗效评估开辟了一条新途径。

4　认知及感觉功能康复

相较于运动和言语功能，认知与感觉功能障碍更复杂，研究难度也更大。认知功能障碍有时无法通过梗死大小和部位予以解释，可能的原因是控制该功能的远端脑区或某个网络的支配神经元受到损伤。

姜财等发现，脑卒中患者静息状态下海马功能连接性增强，而这些功能连接增强的脑区均与认知功能密切相关［30］。推测海马功能连接模式的改变可能是脑卒中患者认知功能康复的机制之一。结合既往研究，脑卒中患者静息态网络（resting state network，RSN）的改变可以解释脑卒中引起的大脑功能紊乱，当脑卒中患者大脑某些区域受损后，可以通过转变功能连接至未受影响的大脑区域进行代偿，因此脑卒中患者fMRI显示更大的功能连接转变提示更好的认知表现［31-32］。

感觉回馈对运动康复相当重要，尤其是视觉和本体感觉。Hassa等根据双手被动运动的fMRI结果提出，右侧半球卒中导致的忽视症患者，其视觉和躯体感觉在右侧顶叶上回有重叠表现［33］。Tunik等观察到，在伸展过度及伸展不足两种视觉反馈条件下，脑卒中患者同侧运动皮质激活均增强，提示控制自身手运动的视觉反馈可促进特定大脑网络的活动［34］。

大脑后动脉梗死可引起同侧偏盲，对患者日常生活产生严重阻碍。Borstad等对患有触觉分辨力障碍的左侧脑卒中患者进行BOLD-fMRI及弥散张量成像（diffusion tensor imaging，DTI）研究，对照组对侧初级躯体感觉区（S1）、双侧次级躯体感觉区（S2）、双侧中央前回及双侧小脑显著激活；与对照组相比，实验组激活峰位于健侧颞上回、S2及健侧小脑，并发现顶叶皮层和额叶皮层的激活区更加分散，可能提示大脑皮层产生广泛代偿作用［35］。虽然实验结果提示顶叶皮层的激活程度与感觉功能明显相关，但并没有发现触觉分辨力的恢复程度与患侧S1激活程度有相关性。

感觉功能康复的研究目前大多还停留在实验研究阶段，若要发展到临床应用，还需要大样本的临床纵向研究、合理感觉功能评价量表的制定、标准刺激装置的建立等。

5　总结

fMRI临床应用近20年，虽然在脑卒中诊断及治疗过程中不作为常规使用，但随着研究深入，已成为我们解释脑卒中损伤机制、神经重塑过程以及治疗后患者康复原理的工具［36］，也有助于我们提升对脑卒中患者预后的判断，选择更适合的治疗方法，并对其疗效作出评价。相信随着fMRI技术的进一步完善和发展，应用范围将更为广泛。

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Application of FunctionalM agnetic Resonance Imaging in Rehabilitation after Stroke（review）

ZHONG Ji-mi1，WENWan-shun2，CHENG Rui-dong2，YEXiang-ming2，XU Shou-yu1，3
1.Department of Rehabilitation，the 3rd A ffiliated Hospital of Zhejiang Chinese Medical University，Hangzhou，Zhejiang 310005，China；2.Zhejiang Provincial People's Hospital，Hangzhou，Zhejiang 310014，China；3.School of Medcine，Juntendo University，Tokyo 113-8421，Japan

XU Shou-yu.E-mail:overnightjo@msn.com

Functionalmagnetic resonance imaging（fMRI）isa technology combined with function，anatomy and images to evaluate the brain function in real-time，dynamic，non-invasiveways.fMRIhasbeen applied in the rehabilitation after stroke for the assessmentand prognosisofmotor，speech，cognition and sense function，etc.

functionalmagnetic resonance imaging；stroke；rehabilitation；review

10.3969/j.issn.1006-9771.2016.09.009

R743.3

A

1006-9771（2016）09-1028-03

2016-05-12

2016-06-06）

1.浙江省医药卫生科技计划项目（No.2015KYB279）；2.浙江省中医药科技计划项目（No.2016ZA028）；3.浙江省自然科学基金项目（No.LQ16H170001）；4.国家中医药管理局重点学科建设经费资助项目（No.国中医药人教发［2012］32号）。

1.浙江中医药大学附属第三医院康复医学科，浙江杭州市310005；2.浙江省人民医院康复医学中心，浙江杭州市310014；3.日本顺天堂大学医学部，日本东京113-8421。作者简介：钟吉咪（1992-），女，汉族，浙江诸暨市人，硕士研究生，主要研究方向：吞咽、言语障碍康复。通讯作者：徐守宇（1966-），男，汉族，浙江杭州市人，博士，硕士研究生导师，主要研究方向：老年病学。E-mail:overnightjo@msn.com。