创伤性脑损伤患者行早期高压氧治疗对认知功能障碍的影响及神经作用机制

王金枝 付新爱△ 赵建华

1）菏泽市立医院，山东 菏泽274000 2）新乡医学院第一附属医院 河南省老年性痴呆神经修复国际联合实验室南京医科，河南新乡453000

创伤性脑损伤（TBI）是一种由创伤所导致的脑部损伤，也称为脑损伤［1］。每10 万人中近558 人会出现TBI，且约1/4 的患者会终生伴有不同程度的记忆力、注意力、思维力和执行力等认知障碍，影响患者终生，也成为全世界范围内最重要的社会经济和公共卫生问题之一［2］。研究［3］显示人们的认知功能除与大脑皮质活动密切相关外，还与多种脑白质纤维束存在联系，如上纵束、放射冠、胼胝体等，甚至脑白质神经纤维束的完整性关系着TBI 患者认知功能的恢复进程。高压氧（HBO）治疗方式近年来在TBI患者中的运用愈加频繁，属于一种非侵入性、不需配合其他药物治疗的方式，在促醒脑损伤患者、抑制脑损伤病情继续发展、帮助患者神经功能恢复方面具有一定的功效，但在临床使用环节中，因缺乏科学定量的验证工具，导致其实际的作用机制和功效抑制存在争议［4-5］。而随着医疗研究的深入和发展，对于脑损伤患者的诊断和预后评估开始频繁使用扩散张量成像（DTI）技术，且效果显著，但在TBI 伴有认知功能障碍患者使用HBO 治疗方面涉及较少［6-7］。本文选取2017-03—2019-01 菏泽市立医院收治的78例TBI 伴有认知功能障碍患者进行研究，探讨HBO对患者认知功能的影响和神经作用机制。

1 资料和方法

1.1 一般资料选取2017-03—2019-01 菏泽市立医院收治的78 例伴认知功能障碍的患者为研究对象。采用分层抽样法将78 例患者分为对照组和研究组各39例。纳入标准［8］：（1）患者经磁共振（MRI）和颅脑CT检查确诊为TBI；（2）所有患者均为首次发生TBI，且受伤时间＜30 d；（3）患者的病情相对稳定，暂未出现明显的意识障碍；（4）简易智力状况检查量表（MMSE）评分＜26 分；（5）患者及其家属对本研究目的知情并签署知情文书。筛除标准［9］：（1）存在威胁生命安全的慢性疾病或重症损伤需要紧急处理；（2）在受伤前就已存在脑病疾病，如脑肿瘤、多发性硬化、阿尔茨海默病等，且有颅内手术治疗史；（3）有MRI 检查禁忌证；（4）女性正处于妊娠期和哺乳期；（5）精神发育存在异常，有长期的酒精或药物成瘾史。本研究已经医院伦理委员会的批准和审核。2组临床资料比较差异无统计学意义（P＞0.05），具有可比性。见表1。

1.2 方法对照组予以相应的对症治疗和认知康复训练，包括外科手术、降低颅内压、纠正水电解质和酸碱度平衡、控制血压和血糖、改善脑部循环和营养支持等。认知康复训练主要训练患者的记忆力、注意力、思维力和执行力。根据患者病情严重程度和认知障碍程度的不同予以针对性训练，每日训练时间、类型和次数可以根据患者的认知功能的改善情况进行调整，但每次认知康复训练需在相对安静的环境中进行，避免患者受到外界事物的干扰，1次/d，每次训练的时间不宜过长，40 min内最佳，每10次为1个疗程，连续治疗2个疗程。

表1 2组一般资料比较Table 1 Comparison of general information of two groups

研究组在上述基础上给予HBO 治疗，选用烟台冰轮高压氧舱有限公司生产的高压氧舱进行治疗，患者面罩吸氧，压力舱压力设置为2个大气压。治疗过程包括升压15 min、稳定吸氧60 min、休息10 min，最后再降压25 min，1 次/d，每周治疗5 次，以10 次为1个疗程，连续治疗2个疗程。

另从每组中选择16 例患者实施DTI 检查，选用深圳市贝斯达医疗股份有限公司研发的3.0T超导型磁共振成像系统（型号：Bstar-300；国械注准：20183280009）分别于患者治疗前后行T1WI 平扫和DTI扫描。扫描开始前需检查所有患者血压和心率，严防意外现象的发生。数据的采集使用单次激发自旋回波平面成像SEEPI 序列，与正中矢状位行全脑断层面扫描，脉冲重复时间8 300 ms，层厚4 mm，转角90°，回波时间88 ms，矩阵64×64，层数50，视野240 mm×240 mm，扩散敏感系数b 值为0.100 s/mm2，并于64个方向上施加扩散敏感梯度场。

1.3 观察指标分别于患者治疗前和治疗2个疗程后利用蒙特利尔认知功能评估量表MoCA）和MMSE量表评估患者的认知功能［10-11］。两个量表的满分均为30分，分值越高认知功能越好，且评分在26分以上即为认知功能正常。利用MRI Convert软件转换DTI数据的格式，由原先的dicom格式转换为nii格式，然后依次进行头动校正、涡流校正和弥散张量计算，最后形成部分各向的异性分数（FA）数值骨架图，之后再利用FSL软件分析处理DTI的数据，另外选取与认知功能相关的10个感兴趣区（ROI），包括上纵束、放射冠、胼胝体等，比较2组在脑白质区域内FA值的差异［12-13］。

1.4 数据处理所有数据采用SPSS19.0 统计软件进行处理，计量资料以均数±标准差（x±s）表示，行t检验，计数资料以百分比（%）表示，行χ2检验，采用Pearson相关性分析计算脑白质区域内有明显差异的FA 值和量表评分之间的相关性，P＜0.05 表示差异有统计学意义。

2 结果

2.1 2组治疗前后认知功能比较对照组和研究组治疗前MoCA 量表评分和MMSE 量表评分无明显区别（P＞0.05）；治疗后2组MoCA量表和MMSE量表评分均有所改善，与治疗前相比均有显著性差异（P＜0.05），且研究组改善情况优于对照组（P＜0.05）。见表2。

表2 2组治疗前后认知功能比较 （分±s）Table 2 Comparison of cognitive function between two groups before and after treatment （scores±s）

表2 2组治疗前后认知功能比较 （分±s）Table 2 Comparison of cognitive function between two groups before and after treatment （scores±s）

组别对照组研究组t值P值n MoCA MMSE 39 39治疗前16.11±4.32 16.23±3.79 0.130 0.897治疗后19.42±3.57 22.64±3.18 4.206 0.001 t值3.688 8.091 P值0.001 0.001治疗前17.03±5.21 17.32±4.96 0.252 0.802治疗后20.19±4.41 23.12±2.11 3.743 0.001 t值2.891 6.720 P值0.005 0.001

2.2 2组脑白质区域内FA值比较2组胼胝体的膝部、压部和体部、左侧和右侧内囊前肢、左前侧和右前侧放射冠以及左侧上纵束在内的8 个脑白质区域内的FA 值存在显著差异（P＜0.05）；但左侧外囊和外侧外囊两个脑白质区域内的FA 值却无著性差异（P＞0.05）。见表3。

2.3 2 组有明显差异的FA 值和量表评分相关性分析对照组有明显差异的FA 值与MoCA 量表和MMSE 量表评分相关性并不明显，但研究组胼胝体、双侧内囊前肢和左侧上纵束的FA值与MoCA量表和MMSE 量表评分之间为正相关性（P＜0.05），而双侧的放射冠的FA 值虽然与两个量表评分之间存在微弱的相关性，但两者的相关性差异无统计学意义（P＞0.05）。见表4。

表3 2组脑白质区域内FA值比较 （±s）Table 3 Comparison of FA values between the two groups （±s）

表3 2组脑白质区域内FA值比较 （±s）Table 3 Comparison of FA values between the two groups （±s）

组别对照组研究组t值P值组别对照组研究组t值P值n 39 39胼胝体膝部0.781±0.052 0.841±0.058 4.810 0.001外囊左侧0.467±0.052 0.471±0.068 0.291 0.771压部0.801±0.049 0.862±0.071 4.416 0.001右侧0.466±0.051 0.469±0.057 0.245 0.807体部0.742±0.059 0.811±0.087 4.099 0.001放射冠左前侧0.622±0.047 0.675±0.042 5.521 0.001内囊前肢左侧0.515±0.033 0.551±0.035 4.674 0.001右前侧0.591±0.056 0.668±0.057 6.018 0.001右侧0.503±0.055 0.568±0.079 4.217 0.001左侧上纵束0.525±0.064 0.591±0.048 5.152 0.001

表4 2组有明显差异的FA值和量表评分之间的相关性分析Table 4 Correlation Analysis between FA value and scale score with significant difference between the two groups

3 讨论

TBI患者最常见的并发症是认知功能障碍，数据统计［14-15］，轻度的TBI患者在受伤3个月内发生认知功能障碍的概率约50%，而中重度的TBI的患者发生认知功能障碍的概率可高达90%，可致患者出现不同程度的记忆力减退、执行力降低、语言和视觉空间能力下降、推理能力和注意力下降、思维迟缓等症状，严重影响患者的生活、工作和人际交往能力，同时还会加重患者家庭和社会的负担，使患者难以回归正常的家庭和社会生活。

研究［16-17］发现，脑损伤患者发生认知功能障碍的主要原因与脑部继发性缺血缺氧和代谢紊乱密切相关，因此在出现脑损伤时及时予以有效的干预治疗措施对于减缓患者出现继发性缺血缺氧症状、改善认知功能障碍有重要作用。贾起华［18］研究发现，对颅脑损伤患者于入院治疗1周内予以高压氧治疗，可以有效改善患者神经行为认知状况，提高其独立功能量表（FIM）评分，且治疗效果远高于1周之后行高压氧治疗的患者，表明早期接受高压氧治疗可明显缓解或治愈颅脑损伤，最大程度提升认知功能，促使患者早日恢复自主生活能力。本研究对照组和研究组治疗后MoCA评分和MMSE评分均有显著改善，且研究组明显优于对照组，提示高压氧治疗和常规认知功能训练在干预TBI 患者认知功能障碍方面具有显著的协同治疗效果。

DTI 是一种通过三维成像来显示脑白质纤维素走行的成像技术，同时也可以用于研究中枢神经系统纤维束的弥散各向异性情况，另外还可清晰展现受伤后的神经纤维的状态，是否出现受压、位移、变性或断裂等情况，从而客观评价TBI患者脑白质微观的病理结构改变［19］。研究［20］表明，DTI 与常规的CT和MRI 相比对TBI 敏感性较高，能够准确显示脑白质纤维束的损伤情况并使其可视化，具有较高的临床诊断价值。同时DTI 针对不同受损程度的TBI 患者均可以有效检测受伤部位与正常脑白质结构件的差异，并定量判断TBI患者的损伤程度。

在人体的大脑功能中脑白质中的神经纤维占据主导地位，主要负责不同脑区和脊髓之间的信息传递。神经纤维束的完整性和脑白质区FA 值呈正相关性，FA 值的变化也可以清楚反映神经受损情况，有效预测TBI 患者认知功能障碍改善情况［21］。胼胝体是人体大脑最大的联合纤维，也是传递两侧大脑半球信息的主要途径。存在认知功能障碍的患者其胼胝体和上纵束区的FA值较正常人明显降低，且本研究也发现，脑白质区的FA 值与MoCA 和MMSE 评分之间均有一定的相关性，进而提示认知功能障碍与脑白质纤维束损伤之间联系密切［22］。上纵束作为人体大脑最长的联络纤维，具有双向传递信息的特点，而且上纵束的FA值与执行能力的灵活性、注意力和语言功能之间均有密切联系［23］。IVONNE 等［24］研究发现，DTI 检查发现认知功能障碍患者的右侧额叶、左侧颞叶白质和胼胝体膝部的FA 值与正常人相比均存在显著差异，表明认知功能障碍的患者注意与计算力的障碍可能与右侧额叶白质损害有关，而左侧颞叶白质及胼胝体膝部白质的损害可能导致早期的记忆障碍，再一次证实两者之间的密切关系。本研究发现，研究组MoCA 评分、MMSE 评分与对照组相比有显著性差异（P＜0.05）。研究［25］也证实，MoCA和MMSE 在评估TBI 患者治疗后认知功能损伤方面具有较高的应用价值，由此可以证明对TBI患者使用早期HBO治疗可以有效改善其认知功能。

在常规认知功能训练的基础上联合使用早期高压氧治疗，可以通过对大脑胼胝体、双侧内囊前肢和左侧上纵束等脑白质区结构和功能的调节，改善TBI患者的认知功能，临床应用价值较高。