卒中后运动性失语脑微观结构扩散张量成像研究

罗巧雅，韩秉艳，席艳玲，王云玲*

随着生活水平的日益提高，高脂血症、糖尿病等慢性疾病的发病率不断增加，随之并发的脑卒中事件发生率也不断增加［1］，而脑卒中后遗症中的失语症也变成一种普遍性疾病，卒中后失语(post-stroke aphasia，PSA)是指在缺血性或出血性脑卒中后导致的言语功能障碍［2］，失语症约占脑卒中患者后遗症中的30%［3］，这其中最常见的是运动性失语。由于失语症严重影响了患者的日常生活和工作，明显降低患者的生活质量，因此对于失语症的研究日益重要。扩散张量成像(diffusion tensor imaging，DTI)是近几年新研究的MR 影像新技术，通过后处理技术可以显示人体正常生理状态下大脑的实时细微结构变化，即白质纤维束的完整程度，这是目前唯一一种能够直接在活体上显示及观察脑白质纤维束结构的新技术［4］。近年随着功能磁共振成像技术的不断发展与进步，对失语症的研究探索也更加深入，本研究对15例缺血性脑卒中后运动性失语症患者与15例正常健康志愿者进行DTI扫描，研究运动性失语症患者脑微观结构的改变，以期能够对临床治疗康复提供一定帮助及改善患者的生活质量。

1 材料与方法

1.1 研究对象

本研究收集2019 年10 月至2020 年6 月就诊于新疆医科大学第一附属医院经检查发现首次发生缺血性卒中后失语症患者15例，其中男8例，女7例，平均年龄62.4 岁，入组标准：①诊断符合第4 次全国脑血管病会议拟订诊断标准，并经头颅CT 或MRI 证实为缺血性脑卒中患者；②运动性失语；③右利手者；④小学文化程度及以上者；⑤意识清楚，检查合作，定向力完整，无明显认知障碍和智能障碍；⑥初次发病，发病前无语言功能障碍。排除标准：有精神疾病史者；明显视力和听力障碍者；合并其他影响语言功能的疾病者；运动性失语症以外的其他类型失语症者；幽闭恐惧症者。同时选取正常健康对照组15例，其中男6例，女9例，平均年龄59.8岁，经标准中文版利手评价量表进行利手评定，排除癫痫、精神障碍、脑血管疾病、外伤及幽闭恐惧症者。病例组试验前先进行语言功能检查，使用北京大学第一医院汉语失语症检查法评定为运动性失语。本研究属于前瞻性研究，所有受检者均签署了知情同意书，同时该研究得到了医院医学伦理委员会批准同意。

1.2 检查设备

本研究采用GE signa 3.O T超导磁共振仪扫描系统进行病例组及正常对照组的图像采集，并用8通道头线圈接收信号。

1.3 检查方法

病例组于发病后2周内(患者病情稳定后)进行检查，健康者只进行一次检查。采用GE signa 3.O T超导磁共振仪，扫描序列及参数包括：①T1WI 3D容积矢状位扫描，②DTI 扫描：使用SE-EPI 序列进行DTI 扫描，轴位50 层，层厚3 mm，层间距0 mm，平面内矩阵128×128，TR/TE=12000/75 ms，采用25 个扩散梯度编码方向，b值为1000 s/mm2。

1.4 图像后处理

DTI 图像的后处理使用GE signa 3.O T 磁共振仪自带DTI 后处理软件Fiber Trak 软件进行各向异性分数(fractional anisotropy，FA)值、平均扩散率(mean diffusivity，MD)值数据的测定及纤维束走行重建。将所获得DTI图像进行运动校正及阈值调整，选取左侧Broca区、病灶处显示清晰较大层面及对侧镜像区域绘制ROI，正常对照组选取左侧Broca 区绘制ROI，测量所选区域的FA、MD 值，再对所选定的ROI区域点击纤维束追踪按钮进行纤维束走行的重建，以观察双侧纤维束走行变化。

1.5 统计学分析

运用SPSS 23.0软件进行统计学分析，计量资料采用(±s)表示；经过检验所有计量资料满足正态性及方差齐检验，则病例组与对照组Broca 区的FA 值及MD 值比较采用独立样本t 检验方法，P＜0.05 为差异有统计学意义，病例组患侧FA 值及MD 值与对侧镜像区域比较采用配对样本t 检验方法，P＜0.05 为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 临床资料

正常健康者及病例组患者间在性别、年龄等一般资料中，差异无统计学意义(P=0.19)，两组间具有可比性。

2.2 病例组与对照组左侧Broca区比较

病例组Broca 区与正常组FA 值及MD 值数据如表1、2所示，病例组左侧Broca区的FA值较正常对照组减低，两组间FA 值比较差异具有统计学意义(t=-7.22，P=0.00)；而病例组左侧Broca 区的MD 值高于正常对照组，两组的MD 值比较差异具有统计学意义(t=11.61，P=0.00)，见表3。

2.3 病例组患侧与对侧镜像区域对比

病例组共15例，其中梗死区域在经典Broca区共9 例，梗死位于其他脑区患者共6 例。病例组患侧与对侧镜像区域FA 值及MD 值数据如表1、2 所示，病例组患侧的FA值与对侧镜像区域相比，数据明显减低，两组间FA水平比较差异具有统计学意义(t=-9.40，P=0.00)；患侧与对侧镜像区域MD 值水平比较，差异具有统计学意义(t=9.84，P=0.00)，见表4。

表1 病例组、对侧镜像区域及正常组FA值Tab.1 The FA values of case group,contralateral mirror region and normal group

表2 病例组、对侧镜像区域及正常组MD值(×10-3 mm2/s)Tab.2 The MD values of case group,contralateral mirror region and normal group(×10-3 mm2/s)

表3 两组间左侧Broca区FA值和MD值水平比较(±s)Tab. 3 Comparison of the FA value and MD value of Broca area on the left between case group and control group(±s)

表3 两组间左侧Broca区FA值和MD值水平比较(±s)Tab. 3 Comparison of the FA value and MD value of Broca area on the left between case group and control group(±s)

MD值1.091±0.080 0.797±0.050 11.61＜0.01组别病例组对照组t值P值例数15 15 FA值0.357±0.020 0.396±0.010-7.22＜0.01

表4 病例组双侧FA值与MD值水平比较(±s)Tab.4 Comparison of the FA value and the MD value in the case group(±s)

表4 病例组双侧FA值与MD值水平比较(±s)Tab.4 Comparison of the FA value and the MD value in the case group(±s)

病例组患侧对侧镜像区t值P值例数15 15 FA值0.361±0.020 0.406±0.010-9.40＜0.01 MD值1.098±0.100 0.808±0.030 9.84＜0.01

图1 男，56岁，右利手，病灶位于左侧Broca区及放射冠区。A：FA 图中可见局部信号减低，FA 值减低；B：FA伪彩图中Broca区及放射冠区可见局部纤维束稀疏减少 图2 女，58岁，右利手，FA 伪彩图中可见右侧大脑半球纤维束密度较左侧少，红色代表左右走行纤维，绿色代表前后走行纤维，蓝色代表上下走行纤维Fig. 1 Male, 56 years old, right-handed, lesion located at the left Broca area and radiogenic corona area.A: FA map showed decreased local signal and FA value; B: Color-coded axial fractional anisotropy map reveals less-robust anisotropy and sparse reduction of local fiber bundles in the Broca area and radiogenic corona area.Fig. 2 Female, 58 years old, right-handed. Color-coded axial fractional anisotropy map reveals that the right cerebral hemisphere has less fiber bundle density than the left. Red represents left and right walking fibers, green represents forward and backward walking fibers,and blue represents up and down walking fibers.

2.4 弓状纤维束走行分析

病例组纤维束走行伪采图显示，病损区域纤维束走形表现为不同程度的断裂、稀疏、缺失，部分变化较轻，较对侧明显减少，见图1。

健康对照组纤维束走行图显示，各区域纤维束走行完整、密集，双侧大脑半球走行较对称，但总体右侧大脑半球各区域纤维束联系程度较左侧少，见图2。

3 讨论

3.1 运动性失语及DTI技术应用原理

脑卒中是成人死亡率和残疾的主要原因，中国每年约有300 万新发中风病例［5］，2002-2013 年，中国脑卒中的发生率迅速增加，中国也成了世界上中风发病率最高的国家［6］。而脑卒中不仅有高致死率，高致残率也尤为值得关注，后遗症中失语严重降低了患者的生活质量。

研究发现，在卒中后失语中运动性失语症是最常见的类型，也是目前研究最多的一类失语症［7］。运动性失语的临床特点是自主言语能力受损，复述能力降低，但语言理解功能尚完好。目前临床上还没有明确的药物或有效的物理治疗方法，因此对运动性失语症的相关脑功能区研究能够对治疗及预后提供一定临床依据。

随着科技的进步发展，DTI 的技术进步能够显示神经组织的结构完整性，能无创地追踪大脑和脊柱中的神经元束［8］，除了有助于脑部和脊髓肿瘤的外科手术计划的制定，也增加了MRI 在多发性硬化症、阿尔茨海默氏病、脑外伤及缺血性脑卒中等疾病中的诊断潜力。其中最常见的度量指标分数就是FA，它表示的是水分子扩散方向各向异性的程度，数值范围为0～1，FA 越高表示它非常严格地沿着一个方向上定向扩散，神经传导性越强［9］。完整健康的神经纤维应具有较高的FA，而当神经损伤时(如髓鞘和/或轴突损伤)，则FA 降低，因此FA 值被用来评估脑白质损伤。MD代表的是组织含水量，表示的是分子总扩散活动［10］。DTI 已经广泛应用于缺血性脑卒中，可通过检测神经纤维束的完整程度，为卒中后运动性失语症的治疗及预后提供一些依据。

3.2 FA、MD值及纤维束差异的讨论

Lerner 等［8］研究发现在脑缺血发作后数分钟内ADC 值就会明显下降，从而能在症状发作后的最初3～6 h内就勾勒出梗死区域。但是急性卒中后FA值的数据变化是不定的［11］。本研究中发现病例组患侧及左侧Broca 区的FA 值低于对侧镜像区域及正常对照组，而病例组患侧及左侧Broca 区MD 值高于对侧镜像区域及正常组，这与Nael 等［12］、顾娅婷等［13］、Ivanova 等［14］等研究结果一致，这可能是因为在脑缺血早期时，由于水分子是从细胞外转移到细胞内的，随着组织结构的持续损伤和组织扩散屏障的连续破坏，FA 作为一种定向性扩散的度量指标，在一定的延迟下FA 值就逐渐减小［15］，因此由于直接损伤或者继发性的轴突退变，造成了轴突和髓鞘的完整性的丧失，都可能会导致FA 值的减小和MD 值的增加［14］。

DTI 技术在早期卒中中的应用是使用定向编码的彩色各向异性图像和纤维束走行伪彩图来描述功能性重要白质通路相对于急性梗死的位置及变化情况。本研究发现，病例组患者梗死区域的纤维束走行发生不同程度的缺失、断裂，部分病例组患者的缺血性卒中区域虽不位于Broca区域，但是也同样出现了运动性失语的症状。这可能是由于大脑是一个整体机能体，一个功能需要多个相关区域协调整合与参与来共同完成，而当一个区域出现病损后，相关联系区域也可能会出现异常反应［16］。随着对脑功能区研究的不断增多，皮质下纤维通路中的弓状纤维束(arcuate fasciculus，AF)就被人们所熟知，AF 是连接Broca 区域与Wernicke 区域的关键通路，若AF 发生不同程度的损伤时，就可出现运动性失语的表现［3］。Yang 等［17］的研究也发现失语症涉及背侧和腹侧语言通路中的多个连接通路的损伤，并且不同部位的损伤会导致该综合征的核心症状。重复语言功能损伤主要涉及背侧语言通路，理解功能损伤主要涉及腹侧语言通路［18］。

本研究发现正常组受试者的双侧大脑半球语言功能区纤维束走行较为对称，但右侧大脑半球的纤维束走行密度及关联程度较左侧略低，武刚等［19］通过研究发现不同脑组织部位的纤维束数量不同，杜庆等［20］研究发现双侧大脑白质纤维束数量存在不对称性，左侧大脑半球纤维束较对侧增多，这与本研究结果存在一致性。且本研究对照组均选用右利手受检者，而大脑存在偏侧化优势，孙学进等［21］研究发现不同利手受检者双侧大脑半球的纤维束连接数存在差异，左利手脑区的纤维束分布较右利手复杂且双侧大脑半球的联系较右利手增多，这可能也是本研究右侧大脑半球纤维束数量较对侧略少的原因。

4 结论

扩散张量技术是一种先进技术，是现在唯一能够在体外活体中测量脑白质纤维束走行的技术，能够观测脑梗死后运动性失语症的微观结构，进而能够为卒中后运动性失语症患者提供影像学资料，为运动性失语的治疗及预后评估提供临床依据。

作者利益冲突声明：全体作者均声明无利益冲突。