脑卒中者及正常人手足运动脑机制的fMRI研究

目的 人类双手及双足可执行不同复杂度的运动，临床上相关运动脑区损害会导致其不同程度的运动功能障碍。BOLD-fMRI作为无损伤的检测方法，具有高空间分辨率和较好的时间分辨率的优点，已广泛用于大脑功能的测定。既往，国内外有关运动功能脑成像的研究较多，大多集中于某单一运动方式，而关于手、足的简单与精细运动的fMRI多参数比较的研究较少，本文目的在于研究健康成年人手、足运动脑功能区激活特点，着重阐述其精细运动与简单运动的共同及相对特异性机制，为分析脑梗死患者功能区重组提供理论依据，对临床康复训练具有指导意义。 方法健康志愿者14名，均为右利手，男7名，女7名，年龄21-25岁，平均年龄23岁。左手及右手分别进行腕关节屈伸、握拳运动和轮指运动，左足与右足进行踝关节屈伸、跖屈运动及足趾运动，采用组块设计，实时进行功能磁共振成像，使用SPM2软件对多组功能数据进行AVOVA分析及多重比较分析。 结果（1）手部运动任务激活特点：双手简单与复杂运动共同激活区：左手及右手3组实验中均可见对侧SM1区、双侧SMA、前额叶及对侧丘脑及豆状核激活。复杂与简单运动相对特异性脑区：应用交互作用法分析发现，左手3种运动条件下双侧SM1、运动前区、扣带回、顶上小叶（BA40）、前额叶皮层（BA9）、顶下小叶及枕叶激活差异具有统计学意义（P＜0.05）；右手3种条件下运动时右侧运动前区、顶上小叶及扣带回区的激活差异具有统计学意义（P＜0.05），三者中均以轮指运动时激活效应最显著；与利手（右手）相比，非利手（左手）精细运动较简单运动时激活脑区明显增多，激活体素数目及范围均较前者增大。 （2）足部运动任务激活特点：踝关节屈伸运动时均未见明确意义激活脑区。左足跖屈运动时可见对侧中央旁小叶、双侧前额叶皮层、扣带回及小脑半球明显激活，左足足趾运动时激活对侧中央旁小叶、同侧顶上小叶（BA7）、扣带回、双侧额叶、小脑半球；右足跖屈运动时激活对侧中央旁小叶、双侧额叶及小脑半球，右足足趾运动时可见对侧中央旁小叶、同侧顶上小叶、双侧额叶、小脑半球。交互作用分析：左足3种运动可见对侧中央旁小叶、双侧扣带回及前额叶皮层激活效应显著（P＜0.05）；右足3种运动在对侧中央旁小叶、对侧前额叶皮层及同侧顶上小叶有明显激活效应（P＜0.05）。 （3）手足运动交互作用显著的脑区：应用交互作用法分析双手及双足交互作用脑区，观察到左手及右手运动在对侧SM1区及同侧小脑半球激活效应显著；左足及右足运动在对侧中央旁小叶及同侧小脑半球激活效应显著（P＜0.05）。 结论 (1)手足运动功能区的分布符合倒立小人理论，手部运动受对侧中央前后回及同侧小脑影响较大，而足部运动则与中央旁小叶及同侧小脑关系密切；初级运动功能区的激活符合经典交叉性支配理论。 （2）简单与精细运动存在共同和相对特异性脑机制。手足的精细运动较简单运动需要更多的脑区参与；非利手较利手运动激活更多功能区，足部随运动复杂度增加，脑区激活效应增加不明显。 （3）小脑半球在控制手足运动区时精细地分出相邻的前、后两部分(3区及4、5区），前部分（3区）控制同侧足部运动，而后部分（4、5区）控制同侧手的运动。 目的脑卒中是中老年常见病、多发病，卒中后约3/4以上的患者遗留不同程度的运动功能障碍，严重影响病人生存质量。近年来基础研究及临床实践证明，卒中后运动功能是有可能或有条件恢复的，脑组织在功能上具有自我修复能力，这种脑可塑性是临床治疗脑损伤的重要基础。fMRI因其无创性、高时间分辨率、较好空间分辨率及对功能区的准确定位，已成为判断卒中偏瘫患者病变周围脑功能区存在与否及研究其功能区重组情况的重要手段。本文利用fMRI研究急性期脑卒中患者手、足运动时激活的脑功能区，分析比较与正常人运动的激活情况间差异性，探讨脑卒中患者功能区的损伤及重组情况，从而指导临床康复治疗以提高脑卒中患者生存质量。 方法本研究中选取急性期脑卒中运动障碍患者12例，男7名，女5名，年龄范围42-72岁，平均年龄约55.3±2.7岁，病程均小于一周，患肢肌力Ⅲ级或Ⅲ级以上，病变部位包括累及单侧侧脑室旁、基底节、丘脑或桥脑。本研究采用组块设计，所有患者均行手部握拳运动及足部跖屈运动。实时进行功能磁共振成像扫描，使用SPM2软件对功能数据进行AVOVA分析及多重比较分析。 结果（1）患手运动脑激活特点：右患手：可见双侧SM1、SMA、PMA、顶上小叶、顶下小叶、扣带回、前额叶皮层、双枕叶、小脑半球激活。左患手：可见双侧SM1区、PMA、SMA、扣带回、前额叶皮层、顶叶、枕叶及双侧小脑半球激活。 (2)患者患手较正常人激活增强脑区：使用配对t检验，以正常人手运动激活图作蒙图，防止假激活，得出功能成像结果：右患手握拳运动时较正常人激活增强脑区：双侧SM1区（右侧为主），双侧SMA、运动前区、顶叶、前额叶、小脑半球。左患手握拳运动时较正常人激活增强脑区：双侧SM1（左侧为主）、SMA、运动前区、顶叶及前额叶皮层、左侧小脑半球。差异具有统计学意义（P＜0.05）。 (3)患足运动时激活脑区：左患足运动时可见对侧中央旁小叶及扣带回激活信号，右患足运动时均可见对侧中央旁小叶及顶上小叶激活信号。 (4)患足与正常人比较其相对特异性差异脑区：利用配对t检验，分析患者与正常人足激活区的不同，患足较正常人激活增强脑区：左足及右足均未见有意义激活脑区（P＞0.05）。正常左足较左患足激活增强脑区：右侧中央旁小叶、右侧PMA（P＜0.05）；正常右足较右患足激活增强脑区：左侧中央旁小叶、右侧顶上小叶（P＜0.05）。 （5）随访一例右侧卒中者，急性期左手运动fMRI脑激活图示：左手运动时双侧SM1、SMA、运动前区及左侧顶下小叶见广泛激活信号；4月后随访结果示：右侧SM1及双侧SMA可见激活信号。急性期足部运动fMRI脑激活图示：左足运动时仅见左侧颞叶及双侧基底节区、小脑半球、小脑蚓部少许激活信号。恢复期：除双侧顶枕叶、基底节区、小脑激活外，右侧中央旁小叶激活信号出现。 结论 (1)脑卒中运动障碍患者健侧功能区及次级功能区功能代偿性增强和重组，不对称性下降。与正常人比较，患手运动广泛激活双侧半球，主要涉及双侧SM1、SMA、扣带回、顶枕叶及双侧小脑半球。 (2)脑卒中偏瘫患者足部运动功能区代偿较差，激活范围明显较患者手运动时小，提示足的功能恢复可能更为困难。