康复后周围性面瘫患者初级运动皮层的功能连接变化研究

薛秋菊，杨骏，李传富，徐春生，武红利，朱一芳，刘军平

（1.安徽中医药大学研究生部，安徽 合肥 230031；2.安徽中医药大学第一附属医院a针灸康复科，b影像中心，安徽 合肥 230031）

论著

康复后周围性面瘫患者初级运动皮层的功能连接变化研究

薛秋菊1，杨骏2a，李传富2b，徐春生2b，武红利1，朱一芳2b，刘军平2b

（1.安徽中医药大学研究生部，安徽 合肥 230031；2.安徽中医药大学第一附属医院a针灸康复科，b影像中心，安徽 合肥 230031）

目的：通过分析不同时间康复的周围性面瘫患者初级运动皮层功能连接变化及其与对照组的差异，探讨皮层功能重组在面瘫康复中的作用。方法：选取37例经针灸治疗康复后的左侧周围性面瘫患者作为康复组，根据从发病到康复的时间分为早期康复组（18例，康复时间＜45 d）及晚期康复组（19例，康复时间≥45 d）；另外选取19例健康志愿者作为对照组。选择双侧面部初级运动皮层（LMI和RMI）作为ROI，比较3组双侧MI功能连接变化。结果：各组间双侧MI功能连接均存在显著差异。与对照组相比，康复组双侧MI与相关脑区的功能连接的减弱脑区主要位于后扣带回、楔前叶、额中回、颞上回、小脑，多与运动、记忆、识别、情感功能相关，局部区域呈增强，如枕中回、顶下小叶；与早期康复组相比，晚期康复组的双侧MI功能连接均显示减弱，减弱的脑区多与感觉运动相关，如运动前区（额上回、额中回）。结论：皮层功能重组在周围性面瘫康复中具有重要作用，即使面瘫患者临床痊愈后，这种皮层功能功能重组依然存在，且面瘫康复所需的时间越长，皮层功能重组的程度越大。

周围性面瘫；功能连接；初级运动皮层

周围性面瘫是一种特发性面神经病变引发的面部运动功能障碍的疾病，系外周神经病变，患者大脑解剖结构无明显变化，但其大脑功能及连接状态发生了改变［1］。近年来，fMRI被大量应用于面瘫患者大脑皮层功能重组的研究，结果［2-4］显示皮层功能重组在面瘫康复过程中起到重要作用。周围性面瘫康复率较高，通常患者会在几个月内康复，但前期fMRI研究显示，与健康人比，面瘫康复后部分脑区皮层功能重组仍存在［5］。笔者推测面瘫的康复仅意味着临床症状的消失，而大脑皮层的功能重组并未随着症状消失而完全消失。以往的研究多关注面瘫病理阶段，而对愈后大脑功能状态报道较少。现通过分析不同时间康复的周围性面瘫患者大脑皮层连接变化及其与健康对照组的比较，探讨面瘫患者愈后大脑皮层功能状态的变化，进一步分析大脑皮层功能重组在面瘫康复中的重要作用。

1 资料与方法

1.1 一般资料及纳入标准选取安徽中医药大学第一附属医院37例经针灸治疗康复后的左侧周围性面瘫患者作为康复组，均为右利手，无中枢、神经系统疾病，无精神类及其他严重疾病，并分为早期康复组（45 d内痊愈）18例及晚期康复组（≥45 d痊愈）19例。早期康复组男8例，女10例，年龄19～63岁；晚期康复组男13例，女6例，年龄19～66岁。2组发病时面神经分级标准（House-Brackmann，HBS）分级差异无统计学意义，均接受针刺治疗，痊愈后（HBS分级为1级）无联带运动及面部痉挛等后遗症状，评估面部功能康复后2 d内行MRI检查。另选取安徽中医药大学在校大学生或研究生19例健康志愿者作为对照组，男7例，女12例，年龄19～27岁，右利手，无精神或神经系统疾病史，无精神或神经科药物服用史，无严重心、肝、肾等疾病。受试者均签署知情同意书。

1.2 仪器与方法采用Siemens Symphony 1.5 T超导型MRI扫描机及标准头部线圈进行扫描。扫描序列：①定位像；②T2WI；③静息态MRI；④T1WI 3D解剖像；⑤BOLD序列。EPI-BOLD序列采用与解剖像相同的扫描位置获取脑内血氧水平依赖性信号，TR 4 000 ms，TE 50 ms，层厚3.0 mm，层距0.75 mm，翻转角90°，FOV 192 mm×192 mm，分辨率64×64；3D解剖像：取矢状位，共扫描176层，采用扰相梯度回波序列，TR 2 100 ms，TE 3.93 ms，翻转角13°，FOV 250 mm×250 mm，分辨率256×256。完成一例数据采集约需30 min。受试者更衣、休息，全身放松后进入扫描室。检查时嘱受试者平躺，闭眼，用棉球塞耳，戴上专用隔音耳幔，固定头部，限制头部活动；关灯，减少视觉刺激。整个扫描过程中，受试者尽可能避免心理活动。本试验将采集静息态fMRI数据。

1.3 数据处理数据处理由安徽中医药大学第一附属医院数字化影像技术实验室（国家中医药管理局三级实验室，编号TCM-2009-196）负责。

1.3.1 静息态功能连接分析共选择2个ROI，分别是左侧初级运动皮层（left primary motor cortex，LMI）、右侧初级运动皮层（right primary motor cortex，RMI），以及与面部投射对应的区域，用于分析双侧MI的功能连接状态的变化。

1.3.2 静息态数据处理方法与步骤采用脑功能成像分析（analysis of functional neuroimages，AFNI）程序处理静息态BOLD数据，处理步骤：①数据格式转换，将保存在PACS中的医学数字成像与通讯（DICOM）格式的图像文件转换为AFNI数据处理需要的nii格式。②数据预处理，包括去线性漂移、去前面4个时间点、头动校正、空域滤波及灰度标准化等。③频域滤波，保留频率在0.01～0.08 Hz范围内的时间序列信号，滤除超过该范围的低频或高频信号，右侧面瘫大脑半球均沿y轴镜像翻转。④提取并消除脑白质和脑脊液信号的影响，以脑白质和脑脊液区域的时间序列信号进行线性拟合，将脑白质和脑脊液的信号从总体信号中去除。⑤分别提取2个ROI的时间序列信号。⑥计算个体数据的每一个种子点与全脑脑功能连接的统计参数图，以特定ROI的时间序列信号作为刺激信号，利用线性分析模型计算出每一个个体数据的每一种功能连接的统计参数图，包括LMI、RMI的功能连接基本数据。⑦从个体统计参数图中提取相关系数作为进一步数据分析的对比图。⑧空间标准化，将对比图从原始坐标系转换为标准的TT坐标系。⑨空域滤波，将空间标准化的对比图进行空域滤波。⑩组内分析，将3组各2种功能连接的对比图进行组内分析（3d t-test），得出每一种功能连接的组内分析结果，然后行Monte Carlo阈值校正（P=0.001，α≤0.05），Cluster Size=7得出每一组各2种的脑功能连接分析结果；组间分析，将3组的2种功能连接数据行组间分析（3d t-test），最后对组间分析结果行多重Monte Carlo阈值校正（P=0.001，α≤0.05），得出3组之间静息态脑功能连接存在差异的脑区。

2 结果

早期康复组与对照组组间分析显示（表1，2，图1，2），双侧的MI均表现出多个脑区的功能连接减弱或增强，LMI功能连接减弱的脑区位于右侧的小脑、小脑蚓部、后扣带回、楔前叶、小脑舌回，左侧楔前叶、额中回、中央前回；功能连接增强的脑区位于右侧岛叶、顶上小叶、顶下小叶，左侧枕中回、小脑、后扣带回。RMI功能连接减弱的脑区位于右侧下半月小叶、颞上回、额中回、后扣带回，左侧小脑蚓部、顶下小叶；功能连接增强的脑区位于左侧小脑舌回、后扣带回、小脑、额下回、额上回，右侧楔前叶。

晚期康复组与对照组组间比较（表3，4，图3，4），双侧MI均表现出多个脑区的功能连接减弱，少数脑区的功能连接增强，LMI功能连接减弱的脑区位于右侧小脑、楔前叶、梭状回、颞上回、下半月小叶、后扣带回、额中回、小脑舌回，左侧中央前回、中央后回；功能连接增强的脑区位于左侧扣带回。RMI功能连接减弱的脑区位于右侧中央前回、额上回、颞中回、额下回、小脑、中央后回、下半月小叶，左侧额下回、颞中回、顶下小叶；功能连接增强的脑区位于左侧枕中回。

晚期康复组与早期康复组组间分析显示（表5，6，图5，6），双侧的MI均表现出多个脑区的功能连接减弱。LMI功能连接减弱的脑区位于左侧颞中回、枕中回、右侧后扣带回、额内侧回、额下回；RMI功能连接减弱的脑区位于右侧中央前回、尾状核、额中回，左侧额上回。

表1 早期康复组与对照组的LMI功能连接

表2 早期康复组与对照组的RMI功能连接

表3 晚期康复组与对照组LMI功能连接

表4 晚期康复组与对照组RMI功能连接

表5 晚期康复组与早期康复组LMI功能连接

表6 晚期康复组与早期康复组RMI功能连接

3 讨论

周围性面瘫是脑桥内核性或核下性损害导致的单侧周围性面神经麻痹，临床表现为一侧面部肌肉瘫痪，针灸为主要治疗手段，患者多在数月内恢复面部表情，达到临床痊愈。面瘫虽系外周神经病变，但大脑发生了一系列皮层功能重组［6］。有学者［3］通过PET观察6例面瘫患者，发现手部皮层代表区与健康者相比（与面部代表区毗邻）明显增大。研究［5］报道面瘫患者治疗前后的任务态fMRI发生了变化，在面瘫的发生、发展及康复的过程中发生了皮层功能重组，且这种皮层功能重组在康复中起重要作用。前期研究［7-9］也发现周围性面瘫患者大脑的功能状态发生了改变，且不同病理阶段针刺对大脑功能连接状态的影响不同，如与针刺前比较，针刺后SI的功能连接在疾病早期阶段呈减弱，后期呈增强，康复后与对照组无差异，推测针刺促进了皮质功能重组，从而促进了面瘫的康复。有研究者［5］提出，部分皮层功能重组在临床痊愈后仍存在，因此，笔者推测面瘫患者的临床痊愈只是面部运动功能的恢复，即面部表情的恢复，而疾病发生的大脑皮层代偿仍有部分存在。以往研究多集中于面瘫病理阶段，而对疾病康复后的脑功能状态尚无了解，且关于功能状态与患者康复是否有内在联系的报道较少。文献［11］报道，面瘫患者临床症状消失后，大脑功能连接状态与病理阶段存在差异。如与健康志愿者相比，病理阶段DMN功能连接状态增强的脑区位于扣带回、楔前叶、额叶、后扣带回，而康复后DMN功能连接增强的脑区包括舌回、小脑，说明临床症状消失后患者大脑皮层功能连接状态发生了改变。为进一步探索面瘫康复后大脑皮层功能状态，本研究分析比较了康复组（早期、晚期）和对照组双侧MI功能的连接变化，其中康复组发病前HBS分级差异无统计学意义，排除面瘫不同程度对结果的影响，结果显示，与对照组比较，康复组双侧MI与相关脑区的功能连接强度以减弱为主，局部脑区呈现增强，且晚期康复组与早期康复组相比双侧MI的功能连接均减弱。

从3组分析结果来看，患者康复后双侧MI的功能连接与健康者比较仍有改变，且功能连接的程度以减弱状态为主。本组前期研究面瘫患者的初级运动皮层面部相关网络，发现功能连接呈一致性的增强，与报道［10］一致，这种增强可能是大脑功能代偿性的反应，后随着康复，大脑的代偿性反应逐渐减弱，功能连接强度也随之逐渐减小。与对照组比较，康复组双侧MI的大脑功能连接在后扣带回、楔前叶、额中回、颞上回、中央前回（BA6）、顶下小叶、小脑都有减弱。这些脑区多与运动、记忆、识别、情感功能相关。BA6为主要运动区域，包含“运动小矮人（motor homunculus）”，MI与大脑BA6区域（手部区域）功能连接的变化可能与面瘫患者面部运动功能丧失引起的大脑运动相关脑区的代偿性反应相关。后扣带回、楔前叶是DMN的组成部分，DMN被认为是自发产生的静息网络，在视觉空间想象、情景记忆检索、自处理操作等高度集成任务中起核心作用［11］。双侧MI面部运动代表区是负责面部运动的区域，周围性面瘫意味着没有中枢神经系统病变或损伤，早期运动皮层与DMN的功能连接增加可能是一种代偿性反应。随着面部运动的逐渐恢复，这种异常中断的信号记忆也随之减弱，运动皮层可能不再需要代偿增强联系以执行面部的肌肉运动，而导致其连接强度下降。

本研究显示，晚期康复组的功能连接强度较早期康复组呈一致性减弱，包括左侧的颞中回、额上回、枕中回，右侧后扣带回、额内侧回、额下回、中央前回、尾状核、额中回。这些脑区多与感觉运动功能相关，如运动前区（额上回、额中回）。运动前区是管理躯体运动的高级神经中枢，与复杂运动的协调、随意运动的执行等高级运动功能相关［12］。大脑运动皮层发出运动指令，要求完成面部的运动动作，而面部的肌肉瘫痪后，指令无法正确执行，且没有执行运动的错误指令会反馈到大脑，大脑接收到反馈信息后，会通过调节中枢神经系统的代偿性反应来促进运动指令的执行。运动前区作为周围性面瘫患者脑功能重组及代偿的关键脑区［13］，其与MI功能连接的变化可能是患者康复过程中大脑代偿性机制的体现。随着疾病的康复，这种反应性的代偿也随着减弱，功能连接强度随之下降。本研究显示，与早期康复组比较，这种减弱程度在晚期康复组中表现更为明显，据此推测皮层功能重组程度的增加可能是周围性面瘫患者康复时间较长所致，即面瘫康复所需时间越长，皮层功能重组的程度越大。

综上所述，周围性面瘫患者在康复过程中大脑功能连接发生皮层功能重组，这种重组在面肌运动功能康复后依然存在，且皮层功能重组程度随康复周期的延长而增大，即康复所需的时间越长，皮层功能重组的程度越大。而这种皮层功能的维持时间，尚需长期随访才能证实。本研究不足之处是不排除康复组与对照组年龄的差异、MRI扫描仪SNR限制对结果的影响。

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Research of functional connectivity of primary motor cortex in recovered patients suffered from bell’s palsy

XUE Qi-uju，YANG Jun，LI Chuanfu，XU Chunsheng，WU Hongli，ZHU Yifang，LIU Junping.Anhui TCM University，Hefei，230031，China.

Objective：This article aimed to detect cortical reorganization in patients of recovering from peripheral facial paralysis.Methods：37 cases of recovered patients with left side facial palsy and 19 cases of controls were recruited in this study，and the patients were divided into the early group of recovery（18 cases）and the later group of recovery（19 cases）through recovery time of 45 days.Bilateral primary motor cortex（MI）was extracted as region of interest（ROI）for functional connectivity analysis.Result：Significant differences were found in intergroup analysis between each group.The recovered group mainly showed significant decreased connectivity of the bilateral MI，compared to the controls.Significant decreased connectivity was demonstrated in the bilateral MI between the early group and the later group，after being corrected with Monte-Carlo simulation（P=0.001，α＜0.05）.Conclusion：Cortical reorganization plays an important role in recovery of peripheral facial paralysis，and it still exists after clinical recovery with the longer time of recovery，the higher degree of cortical reorganization.

Peripheral facial paralysis；Functional connectivity；Primary motor cortex

图1～6 依次为早期康复组与对照组、晚期康复组与对照组、晚期康复组与早期康复组的左侧MI（图1，3，5）、右侧MI（图2，4，6）功能连接组间分析结果（横轴位）（注：Monte carlo校正，P=0.001，α≤0.05，Cluster Size=7，红色代表功能连接增强，蓝色表示功能连接减弱；方位标记L：左）

2015-10-29）

10.3969/j.issn.1672-0512.2016.02.001

国家973计划项目（2010CB530505）；国家自然科学基金项目（81202768）；安徽省自然科学基金项目（1208085MH147）；安徽中医药大学青年科学研究项目（2014qn030）；安徽中医药大学青年科学临床基金（2015fy008）。

杨骏，E-mail：yangjunacup@126.com。