基于静息态功能磁共振成像的缺血性脑卒中后功能改变的研究进展_张渟婷 (1)

櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒［24］TrostSU，BelkeDD，BluhmWF，etal．Overexpressionofthesarco-plasmicreticulumCa2+-ATPaseimprovesmyocardialcontractilityindiabeticcardiomyopathy［J］．Diabetes，2002，51（4）：1166-1171．［25］贾晓利，陈树，张敏，等．磷酸肌酸钠对糖尿病合并心力衰竭老年

患者的疗效［J］．中华糖尿病杂志，2010，2（5）：325-328．［26］周广朋，张景岚，陈树，等．2型糖尿病患者胰岛β细胞功能衰竭

与脂联素和抵抗素的临床相关研究［J］．中国糖尿病杂志，2014，

22（1）：51-53．［27］张敏，田浩明，陈树，等．2型糖尿病合并心功能不全血清抵抗

素、肿瘤坏死因子-A、白介素-6水平的相关性研究［J］．实用医院临床杂志，2008，5（6）：48-50．［28］贾晓利，陈树．糖尿病合并心力衰竭患者的能量代谢支持治疗

［J］．实用医院临床杂志，2010，9（7）：150-152．（收稿日期：2013-11-20；修回日期：2014-05-25）

基于静息态功能磁共振成像的缺血性脑卒中后功能改变的研究进展Ｒesting-statefMＲIappliedinthepost-stroke张渟婷1综述，余茜2审校ZHANGTing-ting，YUQian（1．泸州医学院，四川泸州646000；2．四川省医学科学院·四川省人民医院康复科，四川成都610072）

【摘要】静息态功能磁共振（Ｒesting-statefunctionalmagneticresonanceimaging，rs-fMＲI）是功能磁共振的一种，近年来已

广泛运用于各类神经、精神类疾病的研究。其采用了局部一致性（regionalhomogeneity，ＲeHo）、低频振幅（amplitudeoflow-fre-quencyfluctuation，ALFF）、功能连接等不同的分析方法进行研究，本文将就近年来rs-fMＲI的分析方法及其，在脑卒中中的研

究进展进行综述。【关键词】功能磁共振；静息态；脑卒中

【中图分类号】Ｒ743.3；Ｒ445【文献标志码】B【文章编号】1672-6170（2014）04-0287-04

脑血管疾病后，存活下来的患者约3/4以上伴有不同程度的功能障碍，它降低了患者的生活质量，给社会及家庭带来了沉重负担。大量临床研究表明，通过早期康复治疗，患者的功能障碍都可得到一定程度改善，但目前对卒中后中枢神经损伤的功能恢复与重塑的生理机制还不完全清楚，能使患者神经功能缺损获得最大限度恢复的方法也没有明确定论。自20世纪90年代发展起来的功能磁共振成像（functionalmagneticresonanceimaging，fMＲI）技术以其高分辨率和无创的优势，成为了临床上直接研究脑功能的重要手段。近年来在fMＲI基础上发展起来的静息态功能磁共振成像（Ｒesting-statefunctionalmagneticresonanceimaging，rs-fMＲI）以其无需被试完成任务、简单易行的特点，更是成为了研究卒中患者脑功能恢复及功能重组机制的新技术［1］。1fMＲI成像原理广义的fMＲI包括弥散加权成像（Diffusionweightedimaging，DWI）、弥散张量成像（Diffusiontensorimaging，DTI）、血氧水平依赖（BloodOxygenLevelDependent，BOLD）成像等，而狭义的fMＲI就是指血氧水平依赖的功能磁共振（BOLD-fMＲI）。1990年Ogawa等［2～5］首先报道了血氧水平依赖的功能磁共振成像（BloodOxygenLevelDependent-functionalmagneticresonanceimaging，BOLD-fMＲI）。研究发现［6］，人脑在进行各种活动时血氧水平会发生变化，局部脑血流量的增加比耗氧量增加更明显，综合效应使氧合血红蛋白/脱氧血红蛋白比例增加，而脱氧血红蛋白是顺磁性物质，缩短T2时间，当氧合血红蛋白/脱氧血红蛋白比例增加，T2时间延长，在T2WI（T2weightedimaging，T2加权成像）上表现为信号增强，而BOLD正是基于这样的对比度对比出了功能活动增强的脑区，并对其进行定位研究［7，8］。

2fMＲI的分类

目前BOLD-fMＲI主要有两类：任务态fMＲI和rs-fMＲI。任务态fMＲI是最早采用的研究方法，它指在扫描过程中被试者配合完成一定任务，刺激局部脑组织BOLD信号发生变化，并基于减法原则通过比较执行和未执行任务时被试者的图像，用数学模型和统计学方法计算出执行任务时的激活脑区。它反映任务状态下神经元活动引起的脑功能皮层区激活情况，并对其进行定位和研究。它包括了组块设计、事件相关设计和混合设计。rs-fMＲI指被试者在扫描时保持清醒、闭眼、安

静平卧，最大限度减少身体运动，尽量不做任何系统性思维时的状态［9，10］。它反映的是一种长程相干的

功能模式，是中枢神经系统在基础状态下的自发活

782实用医院临床杂志2014年7月第11卷第4期动［11］。rs-fMＲI分析方法主要包括局部脑区活动分析和脑区间功能连接分析。局部脑区活动分析主要有：局部一致性（regionalhomogeneity，ＲeHo）分析、低频振幅（amplitudeoflow-frequencyfluctuation，ALFF）分析及分数低频波幅（fractionalamplitudeoffrequencyfluctuation，fALFF）分析。功能连接分析则主要包括，基于种子的相关分析方法（seed-basedcorrelationanalysis），独立成分分析（independentcomponentanalysis，ICA）法、主成分分析（principalcomponentanalysis，PCA）法，有效连接中的动态因果模型（dynamiccausalmodeling，DCM）、Granger因果模型（Grangercausalmodeling，GCM）及图论（Graphtheory）等。3在脑卒中中的应用早期针对卒中的研究多采用任务态fMＲI，即在任务状态下观察患者脑功能激活区及变化情况。但任务态需患者配合，配合度及任务执行程度存在个体差异，对后期数据分析有一定影响。而在临床研究中也发现，卒中患者最易出现运动和认知功能障碍，这部分患者无法配合完成任务，这样就人为地排除了部分研究对象，因此任务态fMＲI在卒中的研究受到了一定限制。相较于任务态fMＲI，rs-fMＲI无需完成任务，只需患者安静、平卧，这样便为卒中的研究提供了一种较为适合的方法。另外，任务态fMＲI主要针对激活脑区进行功能定位，它将各脑区作为一个独立的功能结构单位，而大脑是一个功能活动的整体，全脑范围内各脑区之间活动是相互联系的。因此，基于rs-fMＲI的卒中后的研究逐渐成为近年热点。卒中后引起的功能障碍主要包括运动、感觉和认知等，而运动障碍对患者日常生活产生了很大影响。通常我们所指运动相关脑区主要包括初级运动皮层（primarymotorcortex，M1）、前运动区（premotorcortex，PMC）、辅助运动区（supplementmotorarea，SMA）、扣带运动区（cingulatedmotorareas，CMA）、顶叶区（parietallobule，PAＲ）和双侧小脑半球等［12］。它们在运动的准备、启动、执行和维持中各自扮演不同角色，并以网络连接形式发挥作用［13］。3.1脑卒中后脑局部功能的改变3.1.1ＲeHo值的变化ＲeHo方法是2004年由Zang等［9］提出。它假设某一脑区1个体素与邻近体素之间在时间序列上存在较高相关性，通过计算肯德尔和谐系数（Kendall'scoefficientofcon-cor-dance，KCC）即可评价一个团簇内的这些体素之间在时间序列上变化的同步性。ＲeHo代表神经元活动同步性，而不是其自身活动的强弱。谢西梅等［14］对缺血性卒中患者研究发现，其较正常组基底节区ＲeHo值降低，这表明患者基底节区神经元受到影

响，自发活动同步性降低，这可能是患者出现运动功能障碍的主要原因。研究还显示，康复介入前后皮层ＲeHo值发生着动态变化，治疗前双侧运动区（M1区、PMC区、SMA区）ＲeHo值明显增高，信号

广泛散乱，治疗后同一区域信号降低。这些结果提示，卒中后基底节区受到损伤，运动皮层功能重组形成一个强大的运动网络并参与患者运动功能代偿。而随功能恢复，皮层重组网络的强度逐渐降低接近正常人。Dazhi等［15］对慢性缺血性卒中患者进行研究，根据其手功能恢复程度分为两组，一组为功能恢复良好，一组为完全丧失运动功能。结果发现，功能恢复良好的患者较正常组ＲeHo升高区域主要集中在损伤侧大脑半球，而完全丧失运动功能的患者ＲeHo升高主要在健侧大脑半球。这与Ｒehme等［16］对缺血性卒中患者在任务态BOLD-fMＲI研究结果是相一致的，即损伤侧半球的激活有利于患者运动功能恢复。患者早期以双侧激活为主，随功能恢复激活区偏向患侧半球，而慢性期健侧半球的持续激活则不利于功能恢复。Dazhi等［15］还发现，完全丧失运动功能的患者较恢复良好的患者患侧大脑半球M1区、颞上回等ＲeHo降低，而健侧PMC区和患侧额中回ＲeHo值升高，并且损伤侧半球ＲeHo值升高与上肢运动功能评分成正相关，健侧半球PMC区的ＲeHo值升高则与运动功能评分成负相关。3.1.2fALFF值的变化ALFF值代表磁共振信号

中每个体素自发活动的强弱，它计算所有频率点在一个频段（0.01～0.08Hz）内的平均值，然后通过傅里叶变换将时间序列转换为频率范围得到一个功率谱，最后计算每个功率谱的平方根，即ALFF值。它从能量角度反映单个体素自发活动强弱，可代表神经元自身活动强弱［17］，而fALFF则是改良的ALFF，它除去了脑脊液、脑池等信号的影响。Yao等［18］观察了ALFF在大鼠缺血性卒中模型中的变化，他们分别于6个时间点（30min、60min、2h、6h、12h、24h）进行扫描，结果发现30min时损伤侧半球ALFF显著升高，而随时间推移，ALFF逐渐向基线水平下降。60min开始，增强的ALFF从缺血灶中心向外周扩散，但缺血灶中心ALFF降低幅度没有边缘区明显。Wang等［19］应用fALLF研究缺血性脑卒中患者大脑基线功能变化，发现患者脑功能活动低下，并引起默认网络相关脑区脑网络协调性改变。他们认为卒中后大脑不同皮层区域的fALFF异常可能是因为梗塞直接损伤了白质纤维束或因缺血间接抑制了其功能，导致神经冲动传导到远隔区域减少从而引起fALLF的降低。Van等［20］对卒中后失语患者研究发现，康复介入前后升高的ALFF由右侧颞中