镜像神经元动作观察疗法对脑卒中病人fMRI功能成像的影响

缺血性脑卒中是神经内科的重点疾病之一，在急性期病变过程中，脑血管及组织缺血缺氧，往往存在大脑皮层损伤和神经细胞的凋亡、坏死，导致部分机体功能障碍，成为影响预后的重要因素之一[1]。在我国偏瘫是脑卒中后最常见的临床表现之一，大部分病人的生活质量普遍低下，故需要引起足够的重视[2]。目前，临床治疗多以系统康复训练计划为主，诱导病人神经元重建和连接，恢复患肢的基本功能，但传统康复训练效果有限，难以完全重建大脑神经系统功能[3]。随着治疗理论的不断丰富，有学者发现镜像神经元系统是信息传递通路的重要节点[4]，病人在观察与执行某些同一动作时，大脑皮层部分功能区的神经元在动作观察时也会不同程度地激活、兴奋，镜像神经元被广泛应用于脑卒中后康复治疗中。基于这一理论的发现，临床逐渐衍生出多种训练方案，以动作观察疗法为主，有助于改善脑卒中病人肢体功能障碍，提高预后[5]。本研究选用美国国立卫生研究院卒中量表(National Institutes of Health Stroke Scale，NIHSS)评分、Barthel指数(BI)、运动功能评定量表(Fugl-Meyer Assessment，FMA)评分及功能磁共振成像(functional magnetic resonance imaging，fMRI)等检测，探讨基于镜像神经元的动作观察疗法对脑卒中病人的治疗作用。

1 资料与方法

1.1 临床资料 入选2016年4月—2018年4月我院诊治的脑梗死病人42例，且符合入选及排除标准，并完成治疗及检查者，其中男19例，女23例；年龄51～77(62.34±7.14)岁；病程4～42(25.31±8.17)d；病变部位：左侧22例，右侧20例。将病人按照随机数字表法分为两组，各21例，经统计分析，两组临床资料比较差异无统计学意义(P>0.05)，具有可比性。详见表1。

入选标准：经影像学及临床表现，符合脑梗死的诊断规范，单侧发病；告知病人治疗及检查内容，签订知情意向书；观察试验已通过伦理委员会的审查。排除标准：有急性心肌梗死、急性心力衰竭及其他危重疾病；存在昏迷、认知障碍，或脑梗死二次发病者；曾接受手术，或溶栓治疗者；正在参加其他研究过程，或既往曾参与脑病相关的研究者；特殊人群，如妊娠期或哺乳期、精神病者；治疗期间死亡、失随病例；未按疗程服药，或疗效评价不准确者。

表1 两组病人临床资料比较

1.2 治疗方法 入组后两组病人采用相同个体化治疗及护理措施，即二级护理，选择Ⅱ级预防方案，根据病人病情，常规采用抗血小板聚集、营养神经、改善微循环、降低脑水肿等，同时监测血压、血糖，选择血管紧张素转换酶抑制剂(ACEI)、血管紧张素Ⅱ受体拮抗剂(ARB)药物，降糖药治疗，积极预防发病诱导因素。

对照组采用常规康复训练，根据病人身体具体情况，完成运动疗法、肌力训练、运动再学习训练，在治疗师的指导下观看静态图片。

观察组采用基于镜像神经元的动作观察疗法，由我院两名主治医师和3名护士参与本项治疗内容。首先根据正常人的日常生活动作，根据动作难易程度，分为：①1号视频，拍摄腕、肘、肩等关节屈、伸、外展、旋转等基本动作；②2号视频，拍摄屈肘举臂、抓握、握拳、手指对捏等组合动作；③3号视频，拍摄手持筷子、使用牙刷、夹持食物、抓放勺子、手持遥控机、开关门把手、翻书、拧开瓶盖、搬动椅子、撕卫生纸、开关门窗、水杯喝水、拿热水壶、拿钥匙、拉窗帘、拿公交卡、拿手机、抓不同图形物体(立方体、圆柱体、球形体)等20个上肢复杂动作视频，每个动作视频各演示60 s(正面和侧面各30 s)，由同一人完成动作。按动作的难易程度把视频进行编号，按由简至难的顺序将视频放置在病人前方，由专人要求病人尽量模仿视频中动作，直到病人可以自主完成，再继续下一难度动作视频，每次20 min，每周5 d。两组病人均持续治疗8周。

1.3 观察指标

1.3.1 临床疗效 记录神经功能缺损情况，根据日常生活能力变化，将病人分为4个等级。痊愈：病人神经缺损表现基本消失，日常生活可自理，不需要旁人协助；显著进步：病人神经缺损表现较之前改善十分明显，可完成大部分日常生活；进步：病人神经缺损表现较之前有所改善，可完成部分日常生活，需要旁人帮助；无进步：病人神经缺损表现较之前无太大改变，无法完成日常生活[6]。临床疗效以有效率的形式表示，为基本痊愈、显著进步、进步所占比值之和。

1.3.2 fMRI功能测定 治疗前后分别对病人的fMRI功能进行测定，确定病人体内无电子产品、金属制品，且无相关检查禁忌证，详细告知病人具体检测内容及方式，以消除病人的紧张及不适感。 检查方法：病人取仰卧位，休息5 min后，由专业人员应用MAGNETOM Prisma 3.0T超导型MRI扫描仪(德国Siemens公司)进行检测，梯度场强度30 mT/m，梯度切换率150 mT/(m·s)，采用八通道头颅线圈，对病人的头部(由大脑顶叶-颅底)进行血氧水平依赖脑功能成像(BOLD)扫描。fMRI扫描期间通过镜面反射，让病人随机观察视频图像(手抓放小圆柱30 s和空白视频30 s，连续3次)，获得120帧不同时间点的各层功能图像，将各项数据收集并采用SPM分析，计算大脑功能区兴奋改变，主要观察扫描的双侧次级感觉运动区(secondary sensorimotor cortex，SM1、SM2)、运动前区(premotor cortex，PM)、补充运动区(supplementary motor area，SMA)、扣带回运动区(cingulated motor area，CMA)和小脑(erebellum，CB)激活出现频率。

1.3.3 临床相关量表 治疗前后评价临床相关量表，应用NIHSS评价，由11个项目组成，总分52分，数值降低说明神经缺损减轻。采用BI指数评价日常生活，总分100分，数值升高说明日常活动能力升高。 采用Fugl-Meyer运动功能评定量表评价上肢功能，由33个项目组成，总分66分，数值升高说明上肢功能越好。

1.3.4 不良反应 记录比较两组病人不良反应状况。

2 结 果

2.1 两组临床疗效 对照组有效率61.90%，低于观察组的90.48%，两组比较差异具有统计学意义(P<0.05)。详见表2。

注：两组总有效率比较，χ2=4.725，P=0.03。

2.2 两组fMRI功能测定结果 治疗前两组SM1、SM2、PM、SMA、CMA、CB激活频率比较，差异无统计学意义(P>0.05)。与治疗前比较，治疗后观察组SM1、SM2、PM激活频率升高，与对照组比，治疗后观察组SM1、SM2、PM激活频率较高，差异具有统计学意义(P<0.05)。详见表3。

表3 两组治疗前后fMRI功能测定比较 单位：例(%)

与本组治疗前比较，①P<0.05；与对照组治疗后比较，②P<0.05。

2.3 两组临床相关量表评分 治疗前两组NIHSS评分、BI、FMA评分比较，差异无统计学意义(P>0.05)。与治疗前比较，治疗后两组NIHSS评分降低，Bl、FMA评分升高；与对照组比，治疗后观察组NIHSS评分较低，Barthel指数、FMA评分较高，差异具有统计学意义(P<0.05)。详见表4。

表4 两组治疗前后临床相关量表评分比较(±s) 单位：分

与对照组治疗后比较，①P<0.05。

2.4 两组不良反应 治疗期间两组无一例死亡、失访病例，均完成治疗及随访过程，且无不良反应出现。

3 讨 论

随着社会经济的不断进步，城乡居民脑梗死的累积人数逐渐增多，并呈现年轻化趋势，脑梗死可引起不同程度的皮层运动神经元受损[7]。流行病学报道显示，我国有400多万脑卒中病人，幸存者中患有劳动丧失的比例高达75%[8]，肢体尤其是上肢需要完成各项精细、复杂的动作，在日常生活中起着重要作用，一旦功能障碍甚至丧失，给工作、学习及日常生活带来了沉重的负担。目前脑卒中后肢体功能恢复一直是研究热点，脑卒中偏瘫的康复治疗应尽早实施，传统的康复训练以神经促通技术为理论基础[9]，对瘫痪肢体进行按摩、活动及康复锻炼，卒中后大脑有一定神经恢复的能力，但5%～20%病人神经功能的代偿是不完全的[10]，肢体、关节活动有所恢复，治疗效果也非常有限。近年来，随着康复医学的发展，镜像神经元理论成为国内外学者研究的热点，在语言和自闭症等治疗方面广泛应用，成为脑卒中障碍康复的重要方向之一[11]。尤其是基于镜像神经元理论的动作观察疗法，己应用在脑卒中后功能障碍康复治疗中，如动作观察疗法对偏瘫的治疗等[12]。

镜像神经元的理论基础是于20世纪90年代被偶然发现的，有学者在猴子大脑中意外收获发现镜像神经元，这些神经元就像一面镜子，能直接在观察者的脑区映射出别人的动作，被称为是“镜像神经元”[13]。随着临床研究不断深入，逐渐发现，在大脑病理状态下，一旦观察其他人执行某一动作时，脑岛中的部分“镜像神经元”就会活跃起来，镜像神经元之间存在一定相互联系，针对受损的神经网络，产生了与之相同的神经生理反应[14]。由于有镜像神经元这种特性的存在，人们才能学习新知、与人交往，人类的认知能力、模仿能力都建立在镜像神经元的功能之上，刺激镜像神经元有助于脑卒中肢体障碍病人恢复正常能力[15]。Herrera 等[16]让脑卒中病人每天定时观看并模仿日常活动的视频录像，治疗一段时间后发现病人上肢运动功能和日常生活能力均有所提高。曾明等[17]通过fMRI功能检查发现，手动作观察训练有助于脑区运动皮质功能的激活，可以有效提高卒中病人的运动功能障碍康复。因此，本研究将镜像神经元理论与动作观察疗法相结合，可以激活病人的镜像神经元系统，作为脑卒中后运动功能康复的新策略。

FMA运动功能评定是临床上最常应用的量表之一，可有效测评病人近期肢体功能的改善，其可信度与效应度均得到证实[18]。另外，BOLD-fMRI可直观地显示卒中后肢体障碍的受损程度，是一种有效研究脑梗死后运动功能的成像方法。通过fMRI检查客观地反映动作观察疗法可引起缺血性脑卒中病人运动相关皮质改变，提示存在脑功能代偿与重组[19-20]。本研究选择fMRI成像技术，旨在可以连续观察脑功能区的激活信号变化，实时监测全脑的功能活动状态与变化情况，治疗后两组NIHSS评分降低，Barthel指数、FMA评分升高，但观察组改善程度更为显著，且有效率为90.48%，高于对照组的61.90%，证实了基于镜像神经元理论的动作观察疗法能促进卒中病人上肢功能的恢复，提高日常生活能力。另外，本结果显示，治疗后观察组SM1、SM2、PM的激活频率(57.14%、52.38%、61.90%)均高于对照组(23.81%、19.05%、23.81%)，且SMA、CMA、CB也可见部分激活，但这些脑区的激活频率相对较低，说明了动作观察疗法有助于卒中病人相应运动脑区的功能重组，镜像神经元是重要机制之一。