脑卒中后吞咽障碍患者静息态功能磁共振皮层分析的低频振幅和功能连接变化

马静梅 刘虎 曾明 陈栩铤 崔尧 王中莉 谢灵赋 刘芳

脑卒中是导致成人神经功能障碍的常见原因之 一，近年来我国脑卒中发病率和患病率不断上升[1]。一项对中国吞咽障碍患病率的流行病学调查显示，在纳入研究的脑卒中住院患者中有51.14%患有吞咽障碍[2]。吞咽障碍是脑卒中后的一种严重并发症，其与脱水、营养不良、吸入性肺炎和死亡风险增加有关[3]。脑卒中后吞咽障碍是临床脑卒中康复治疗的一个重要任务，经颅磁刺激、经颅直流电治疗等神经调控技术正发挥着越来越大的作用，但治疗靶点选择是临床工作中需要思考的问题。功能性磁共振成像（functional magnetic resonance imaging,fMRI）作为神经元活动的间接测量方法，是非侵入性探索大脑功能的有力工具[4]。人类神经成像研究一直被体空间分析所主导，但这种对大多数人类的皮层来说是不准确的；皮层分析比体空间分析更具优势，有研究指出体空间分析方法的空间定位能力只有皮层分析方法的35%[5]。大脑功能连接（functional connectivity,FC）体现了大脑各脑区之间的相互关系[6]，FC分析可用于判断不同脑区之间功能连接的强弱；低频振幅（amplitude of lowfrequency fluctuations,ALFF）与局部神经活动强度相关，是衡量局部大脑活动的有效方法[7-8]。本研究以脑卒中后吞咽障碍患者为研究对象，检测静息态功能磁共振（resting-state functional magnetic resonance imaging,rs-fMRI）皮层分析ALFF和FC的变化，并与健康志愿者进行比较，以期为临床诊治提供参考。

1 对象和方法

1.1 对象 选取2020年1月至2022年1月嘉兴市第二医院康复医学中心收治的脑卒中患者15例和2020年1月至2021年2月健康志愿者15名。脑卒中患者纳入标准：（1）年龄25～70岁；（2）首次发生脑卒中[9]；（3）单侧脑卒中；（4）经吞咽造影检查确定为吞咽障碍；（5）简易精神状态检查量表≥24分；（6）能够耐受每天的治疗量；（7）视力正常；（8）无颅内金属植入物，无植入心脏起搏器，无明确的癫痫病史或癫痫家族史；（9）病程3～6个月。排除标准：（1）非首次发作的脑卒中；（2）存在其他影响患者吞咽功能的疾病；（3）体内植入电子装置、金属物质；（4）精神心理疾病；（5）存在单侧空间忽略；（6）眼科视力检查异常；（7）不配合治疗；（8）昏迷；（9）严重认知功能障碍；（10）严重的失语症。 健康志愿者纳入标准：（1）年龄25～70岁；（2）无神经、精神疾病史；（3）无脑外伤史；（4）右利手；（5）视力正常；（6）无MRI检查禁忌证；（7）无颅内金属植入物，无植入心脏起搏器，无明确的癫痫病史或癫痫家族史。剔除及脱落标准：（1）治疗过程中并发其他严重疾病；（2）患者治疗依从性差，未完成治疗自动终止者；（3）MRI扫描时头动过大。中止观察标准：（1）出现病情严重加重者应立即中止观察；（2）患者自行退出研究。剔除头部移动＞3 cm的受试者后，最终纳入脑卒中患者14例，男9例，女5例，平均年龄（64.86±8.30）岁；健康志愿者13名，男7名，女6名，平均年龄（61.69±8.45）岁。两组对象性别、年龄比较差异均无统计学意义（均P＞0.05）。本研究经嘉兴市第二医院医学伦理委员会批准，所有受试者均有签署知情同意书。

1.2 方法 受试者仰卧平躺于扫描床上，头部予以佩戴特制无磁耳机降低噪音，且固定头部。嘱其放松、闭眼平静呼吸，避免头部活动，同时尽量不要进行思维活动。采用荷兰Philips公司生产的Ingenia CX 3.0 T超导磁共振成像系统，扫描用线圈为标准32通道相控阵头部线圈，进行rs-fMRI扫描，扫描顺序为：初定位像、用于分割配准的高分辨T1加权结构像、确认病灶位置的常规T2加权像、rs-fMRI数据。扫描参数分别如下：（1）高分辨T1加权结构像：快速梯度回波序列，矢状位170层，层厚1 mm，层间距0 mm，重复时间（TR）=7.9 ms，回波时间（TE）=3.5 ms，视野（FOV）=256 mm×256 mm，采集矩阵为256×256，体素（Voxel）为1 mm×1 mm；扫描时间共5 min 2 s；（2）rs-fMRI：平面回波序列（echo-planar imaging,EPI），横断位 46层，层厚2.5 mm，层间距0.5 mm，TR=2 000 ms，TE=20 ms，倾斜角=90°，FOV=240 mm×240 mm，采集矩阵为96×96，Voxel为2.5 mm×2.5 mm。采集时间共6 min 48 s。比较两组受试者大脑皮层分析ALFF和FC情况。

1.3 数据处理 rs-fMRI数据预处理使用matlab R2018b、spm12和DPABISurf1.7、DPABINet1.1软件。ALFF数据处理的标准化方式选择z，并进行统计。ALFF分析以性别、年龄、头动作为协变量。多重比较校正采用采用蒙特卡洛（MonteCarlo）模拟校正，P=0.001，双侧检验（two-tailed），簇大小（Cluster Size）=155.02。FC数据处理的Network Construction选择DPABISurf1.7生成的感兴趣区域信号（region of interest Signals,ROI Signals）。感兴趣区域指数（ROI indices）选择Nico U F Dosenbach于2010年在Science期刊上发表的论文中的160个ROI[10]。多重比较校正采用基于团簇水平的多重比较校正（NBS），Edge P=0.001，Component P=0.05。

1.4 统计学处理 采用SPSS 17.0统计软件。计量资料以表示，组间比较采用两独立样本t检验。计数资料组间比较采用χ2检验。P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两组受试者大脑皮层ALFF有差异的脑区 结果发现，两组受试者左侧大脑层未见差异，而脑卒中后吞咽障碍患者右侧大脑皮层顶下小叶脑ALFF较健康志愿者减低，见表1和图1。

图1 脑卒中吞咽障碍患者右侧脑皮层ALFF较健康志愿者减低（a：右侧大脑的外侧面；b：右侧大脑的内侧面）

表1 两组受试者大脑皮层ALFF有差异的脑区

2.2 两组受试者大脑皮层FC有差异的脑区 经NBS提示，脑卒中后吞咽障碍患者大脑各脑区之间的FC较健康志愿者降低，主要位于左侧枕叶、颞叶及右侧颞叶、顶叶，见图2。

图2 两组受试者大脑皮层FC有差异的脑区（BrainNet展示模式）

3 讨论

吞咽是一种复杂的感觉运动，涉及到大脑皮质和皮层下的神经之间相互作用，影响脑卒中后患者吞咽障碍的因素主要有两方面：一是大脑损伤的部位，二是吞咽时大脑吞咽相关皮层的神经元激活程度[11]。fMRI提供了良好的对比度分辨率和出色的空间分辨率，可准确确定神经元的位置和激活模式。神经成像技术的快速发展促进了基于任务的fMRI，它可以准确地揭示一个人在执行某项任务时被激活的大脑区域。

本研究对比脑卒中后吞咽障碍患者与健康志愿者的rs-fMRI皮层分析的差异，发现脑卒中患者的顶下小叶较健康志愿者的ALFF减弱。荟萃分析研究表明右侧顶下小叶激活与水的吞咽有关，右侧顶下小叶可能反映了口腔内对水刺激的感觉处理过程[12]。顶叶皮层是一个接收多通道感觉信息的感觉整合区域[13]，并与额叶中的运动区域相互连接[14]。后顶叶皮层的激活可能代表了吞咽水时热、味觉和躯体感觉信息的整合[12]。Jing等[4]认为双侧顶叶下小叶的激活与口腔运动和感觉相关，可能是吞咽等双侧运动的特征，并且顶下小叶与动作观察联系密切，此前的一项脑磁图研究也报道了这一现象[15]。同时，右顶下小叶也在干咽和费力吞咽时候发挥作用[16]。

本研究结果提示脑卒中后吞咽障碍患者较健康志愿者的大脑各脑区之间的FC降低，主要位于左侧枕叶、颞叶及右侧颞叶、顶叶。枕叶在视觉处理中发挥作用，而顶叶的作用已在上文顶下小叶中有所描述。颞叶一直被报道与吞咽有关[17]。有研究表明，颞叶参与人类味觉质量识别[18]。颞叶皮层和前额叶皮层可能在吞咽的调节中起作用[19]。颞中回脑区与食物的味道和意象有关，可能在吞咽和进食的调节中起辅助作用[17，20]。

本研究存在一些局限性。首先，受限于样本量，未对脑卒中患者的类型及损伤部位分类；未对特定脑卒中类型和损伤部位的患者进行fMRI检查，以消除由此导致的误差。其次，本研究只是使用了单一的rs-fMRI来对镜像神经元脑区进行分析，未加入脑电图、动作诱发电位等检查以做更深入的分析。最后，未对已发现的吞咽相关镜像神经元做重复经颅磁磁刺激的干预，以进一步明确其在脑卒中后吞咽障碍患者康复治疗中的作用。因此，笔者将在未来完善以上内容，选择不同的刺激靶点，使用重复经颅磁磁刺激对脑卒中患者的不同位置镜像神经元做不同刺激频率的干预，以进一步分析不同位置镜像神经元的作用。

综上所述，本研究结果提示脑卒中患者的顶下小叶较健康志愿者的ALFF减弱，且脑区之间的FC降低，FC降低主要位于左侧枕叶、颞叶及右侧颞叶、顶叶。笔者推测脑卒中后吞咽障碍患者的顶下小叶功能受损；而依据顶下小叶可以被动作观察激活的特性，提示可通过提高视觉干预的方式，依靠吞咽动作观察来刺激镜顶下小叶，既可以兴奋顶下小叶，也可以刺激枕叶，这可助于脑卒中后吞咽障碍的康复治疗。而且目前也有研究表明可以使用吞咽动作观察来兴奋吞咽功能相关的镜像神经元来达到提高脑卒中后吞咽障碍患者吞咽功能的效果[21-25]。同时右侧顶下小叶可以考虑作为重复经颅磁刺激等神经调控技术的治疗靶点。