基于静息态fMRI和DTI探讨头针治疗脑卒中偏瘫的机制研究

目的:本研究基于静息态fMRI和DTI的功能影像学手段,从结构和功能两个层面揭示中风偏瘫患者大脑功能连接和白质纤维的异常变化特点,分析头针对中风偏瘫患者脑功能重塑过程的影响,探讨头针疗法促进运动功能恢复的中枢效应机制,为优化中风后康复治疗方案提供思路。方法:本研究纳入脑梗死左侧肢体运动功能障碍患者,随机分为头针组和对照组,并等比例招募与患者年龄、性别、文化程度相匹配的健康人。头针组在常规治疗基础上给予头针右侧顶颞前斜线治疗,对照组仅给予常规治疗。健康受试者进行一次磁共振成像,头针组和对照组患者均在治疗14天后进行第二次磁共振扫描,两次扫描均采集静息态fMRI和DTI成像数据,并采集患者一般资料及治疗前后临床量表信息。运用种子点分析得出全脑功能连接度,运用TBSS分析得到全脑FA值分布情况,评价头针治疗的临床疗效以及对脑功能和结构的影响,并在此基础上对影像学资料和临床资料进行相关分析,探讨头针临床疗效变化的脑功能和机构基础。结果:本研究共纳入脑梗死左侧肢体运动功能障碍患者21例,均来自于北京中医药大学东直门医院病房;招募年龄、性别、文化程度相匹配的健康人20例。1.脑梗死偏瘫患者的健侧和病灶侧皮层都存在与基底节间功能连接的异常增强和减弱,其中异常增强的功能连接主要存在于同侧半球内的皮层与基底节之间,异常减低的功能连接存在于皮层与对侧基底节之间。2.头针组治疗后双侧BA6区功能连接与双侧基底节都得到提高,且双侧基底节核团之间的连接度也有增强,而对照组仅出现单侧(右侧)基底节与对侧BA6区的功能连接增强。两组治疗方法均可改善脑梗死患者皮层-皮层下运动通路的功能连接,但头针治疗的改善作用更强,对双侧皮层运动功能区的功能均有明显改善,使损伤后减弱的双侧半球间功能连接得到更大程度的恢复。相比对照组,头针组治疗后左侧额中回(BA6、9)、颞上回(BA39)及楔前叶(BA7)等健侧多个脑区都出现更大程度的功能连接度下降,头针顶颞前斜线比常规治疗可以更显著地减轻卒中后患者对健侧运动功能代偿的依赖。3.头针治疗提高了双侧额叶皮层与对侧基底节之间的功能连接度,不仅包括双侧BA6区域,还涉及BA9和BA10等前额叶皮层区域和中央后回(BA1、3)、岛叶(BA13)等感觉、认知相关脑区。DTI结果显示,头针治疗后的患者右侧岛叶、左侧扣带回的FA值有明显升高,头针组比对照组FA值高的脑区主要为右侧中央前回、额叶、辅助运动区、中央旁小叶。4.头针治疗前NIHSS量表与BI量表之间存在高度的负相关性(r=-0.898,P<0.01),NIHSS量表和MMSE量表之间存在弱的负相关性(r =-0.159),BI量表和MMSE量表之间存在弱的正相关性(r = 0.384),但二者的相关性P值均>0.05。头针治疗后NIHSS与BI评分之间仍然存在高度的负相关性(r =-0.869,P<0.01),而MMSE量表与NIHSS、BI量表之间的相关性均由治疗前的弱相关提高为中等程度相关(分别为-0.472和0.414),但P值仍>0.05。5.头针治疗后与临床量表评分存在相关性的功能连接改变主要存在于基底节与对侧皮层之间。头针治疗后右侧基底节与左侧BA6区的功能连接度增强,并与NIHSS评分中等负相关,与BI中等正相关,与MMSE弱相关。头针治疗后出现功能连接减弱的脑区中,左侧基底节与左侧BA39区之间的功能连接与NIHSS评分呈高度正相关(P<0.05),与BI中等负相关,与MMSE弱负相关。对临床康复效果有积极作用的功能连接主要存在于左侧皮层与对侧基底节之间,有不良影响的功能连接主要存在于左侧皮层与同侧基底节之间。6.接受头针治疗后FA值与NIHSS评分呈负相关的区域主要位于右侧BA13区及右侧皮质脊髓束白质结构,与BI评分呈正相关的区域主要位于右侧皮质脊髓束白质结构及一部分左侧BA19区,头针顶颞前斜线对卒中后运动功能恢复作用,在白质纤维层面与病灶侧锥体系运动通路的结构完整性关系最为密切。头针治疗后FA值与NIHSS评分呈正相关的区域主要位于左侧BA6、8区及附近白质结构,右侧BA10及附近白质结构。与BI评分呈负相关的区域主要位于左侧BA4、9区,右侧BA6、32区,双侧运动皮层附近白质纤维的重组对患者功能康复造成了一定的负面效应。结论:脑梗死患者皮层与基底节之间的功能连接变化呈现双侧半球间减弱而半球内连接增强的规律,提示卒中后偏瘫的脑功能连接改变可能与基底节核团参与的皮层-皮层下运动通路相关;头针治疗具有双向调节作用,使失衡的异常脑功能状态趋向平衡;头针作用并非局限于运动系统,对脑功能有整体调节的效应,有利于综合运动功能的提高;头针疗法在脑功能和结构层面的中枢效应不完全一致,fMRI和DTI联合运用有利于从不同维度更全面地反映头针治疗卒中后偏瘫的中枢效应。