镜像疗法促进脑卒中上肢功能恢复和皮质脊髓束重塑的弥散张量成像研究

凌晴，胡世红，王田尧，周亚飞，林丽萍

1.复旦大学附属上海市第五人民医院，a.康复医学科；b.放射科，上海市200240

脑卒中为神经系统常见病、多发病，致残率高。脑卒中后上肢和手功能恢复是康复领域的难点。基于镜像神经元理论的镜像疗法逐渐应用于脑卒中后功能康复，能促进脑卒中后上肢运动功能恢复[1-3]。功能磁共振成像、经颅磁刺激、脑磁图、脑电图研究观察到镜像疗法对运动和感觉皮质区的激活及其相互作用[4-6]。

大脑重塑理论是脑卒中后功能恢复的主要机制。弥散张量成像(diffusion tensor imaging,DTI)技术，能定量评价大脑白质神经纤维的结构完整性和损伤程度[7-8]，有助于研究镜像疗法的康复机制。皮质脊髓束(corticospinal tract,CST)是大脑最重要的运动传导束，脑卒中后CST 修复对上肢运动功能恢复至关重要。本研究采用DTI 技术探讨镜像疗法对促进皮质下脑卒中患者上肢功能恢复和CST重塑的作用。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选择2017 年3 月至2019 年3 月本院收治的脑卒中患者42 例，均符合中国脑血管疾病分类2015 诊断标准[9]，并经头颅CT或MRI证实。

纳入标准：①首次发病；②年龄35～70 岁；③病程4～8 周；④单侧病灶，病灶位于内囊基底节区，累及CST 而无皮质受累；⑤存在明确上肢运动功能障碍；⑥无MRI禁忌证；⑦依从性好，能配合治疗。

排除标准：①严重认知功能障碍；②四肢瘫痪；③既往曾患其他脑部疾病或有脑部手术史；④其他原因导致的上肢功能障碍；⑤病情不稳或重要器官衰竭、恶性肿瘤；⑥不能配合完成MRI检查。

剔除标准：①纳入后未完成全部治疗和评估，未行动作观察疗法；②依从性差；③中途自行退出。

入组患者随机数字表法分为对照组(n=21)和观察组(n=21)，两组一般资料无显著性差异(P> 0.05)。见表1。

本项研究已经复旦大学附属上海市第五人民医院伦理委员会审批(No.2016伦审第034号)，所有患者和家属均签署知情同意书。

1.2 方法

两组均予常规康复，根据不同恢复阶段，综合运用神经发育促进技术，结合物理治疗和作业治疗，采取规范化的康复治疗方案。每次2 h，每天1次，每周5 d，共12周。

观察组在常规康复治疗基础上增加镜像疗法。将可折叠镜像疗法装置放于治疗台矢状面，患侧手位于镜子背侧，健侧手位于镜子正侧，双上肢完成相同动作[10]。指导患者观察镜中健侧完成的动作，利用视觉反馈，想象成患手在完成动作，在治疗师辅助下最大程度活动患手。动作涉及肩前屈、肘腕屈伸、前臂旋转、手指屈伸抓握，以及对指对掌等；根据患侧功能选择不同任务，如抓放不同尺寸和形状的积木、握球放球、取杯饮水、推磨砂板等。每次30 min，每天1次，每周5 d，共12周。

表1 两组一般资料比较

1.3 运动功能评定

治疗前后，采用Fugl-Meyer 评定量表上肢部分(Fugl-Meyer Assessment-Upper Extremities,FMA-UE)评估患侧上肢运动功能，总分66分[11]。

1.4 DTI

治疗前后，采用3.0 T Skyra磁共振成像仪(德国西门子公司)扫描采集头颅DTI数据。自旋回波平面成像序列，重复时间8600 ms，回旋时间95 ms，层厚2 mm，层数75 层，无层间距，矩阵128×128，视野256×256 mm，弥散梯度方向30个，b=1000 s/mm2。

应用MRIcron (http://www.mccausl and center.sc.edu/mricro/mricron)、FSL (http://fsl.fmrib.ox.ac.uk/fsl/)和PANDA (http://www.nitrc.org/projects/panda)工具包进行DTI数据处理。经格式转换，提取b0图像，剥头皮制作脑组织模板，涡流校正和头动校正，DTI 参数计算，空间配准和高斯平滑，利用霍普金斯大学白质模板计算各脑区平均各向异性分数(fractional anisotropy,FA)，感兴趣区选择内囊后肢和大脑脚区。

1.5 统计学分析

采用SPSS 16.0 统计软件进行分析。计量资料符合正态分布，采用(±s)表示，相关性分析采用Pearson相关性分析，组内和组间比较采用t检验。计数资料比较采用χ2检验。显著性水平α=0.05。

2 结果

2.1 FMA-UE

治疗后，两组FMA-UE 评分均显著提高(P ＜0.001)，观察组治疗前后差值高于对照组(P ＜0.05)。见表2。

2.2 DTI

治疗前，两组病灶侧内囊后肢区FA 均较对侧显著减小(P ＜0.001)。治疗后，观察组病灶侧内囊后肢FA 升高(P ＜0.05)，治疗前后FA 差值高于对照组(P ＜0.05)；对照组健侧内囊后肢FA 明显下降(P ＜0.01)，两组无显著性差异(P ＞0.05)。见表3～表5。

两组病灶侧和健侧大脑脚区FA，治疗前后均无显著性差异。具体数据从略。

FA 图显示，病灶侧内囊层面CST 部分中断和破坏；治疗后，病灶侧CST 白质纤维较前致密，完整性改善(图1)。

表2 两组治疗前后FMA-UE评分比较

表3 两组治疗前双侧内囊后肢区的FA值比较

表4 两组治疗前后病灶侧内囊后肢区的FA比较

表5 两组治疗前后健侧内囊后肢FA比较

2.3 病灶侧内囊后肢FA与FMA-UE的相关性

两组病灶侧内囊后肢FA 与FMA-UE 之间均存在正相关(P ＜0.05)。见表6。

表6 两组病灶侧内囊后肢FA与FMA-UE的相关性分析

3 讨论

镜像疗法又称镜像视觉反馈疗法，最初由Ramachandran 等设计用于治疗幻肢痛[12-13]。近年来镜像疗法逐步应用于脑卒中后的偏瘫肢体功能恢复，并扩展到认知言语康复等领域。镜像疗法基于镜像神经元系统，涉及运动想象、动作观察、动作模仿等环节[14-15]。脑卒中患者在运动想象和动作观察过程中，通过激活镜像神经元系统促使大脑可塑性和功能重组，促进功能恢复。镜像疗法在提高卒中后偏瘫肢体运动功能方面疗效肯定[16-17]。

DTI 是无创的脑白质成像技术。DTI 重要参数FA与卒中后上肢运动功能存在相关性，可作为上肢功能恢复的重要预测指标[18-20]。CST 是大脑最重要的运动神经传导束，下行经放射冠、内囊后肢和大脑脚。内囊后肢和大脑脚是白质纤维较密集的部位，以往研究多选为感兴趣区。本研究显示，病灶侧内囊后肢FA与FMA-UE间存在正相关；脑卒中后，病灶侧CST结构完整性受损，镜像疗法较常规康复治疗更能促进上肢运动功能恢复和CST结构重塑。

本研究发现，治疗后对照组健侧内囊后肢FA 下降，可能由于脑损伤后出现神经纤维Wallerian 变性[21-22]；而观察组健侧内囊后肢FA 无明显改变，可能与镜像疗法延缓Wallerian变性进展有关。脑卒中后患侧肢体功能障碍会导致健侧功能下降[23]，偏瘫肢体功能的改善与健侧肢体协调有关[24]。镜像下双侧肢体协调训练的镜像疗法可以取得更佳疗效[25]。

Michielsen 等[26]将慢性脑卒中患者分为镜像组和对照组，治疗6 周后，仅在镜像组发现初级运动皮质的激活平衡向病变半球转移。Jegatheeswaran等[27]对健康志愿者的研究显示，镜像疗法可激活运动同侧初级运动皮质等脑区。

Hamzei 等[28]对慢性脑卒中患者镜像疗法治疗4周，发现患者Wolf运动功能测试(Wolf Motor Function Test,WMFT)评分改善，但FA 不对称系数与WMFT评分间无明显相关性。与我们的结论不同，可能是由于该组研究对象是病程超过1 年的慢性患者，本研究纳入的是亚急性期患者，病灶累及CST而无皮质受累。

本研究仅采用DTI 技术研究镜像治疗前后CST 的变化。如能同时结合其他神经影像技术，有望更全面了解皮质激活兴奋与皮质下结构完整性的关联。此外，还需要更大样本量验证结论。

综上所述，镜像疗法可以改善脑卒中患者的上肢运功功能，促进CST 重塑。DTI 作为神经纤维束完整性的定量评价工具，对脑卒中后康复方案选择和机制研究有一定应用价值。

利益冲突声明：所有作者声明不存在利益冲突。