功能磁共振成像對急性腦梗死患者預后判斷的價值☆

潘經銳 袁芳 黃小雄 胡濤 黃穗喬 王藝東

功能磁共振成像(functional magnetic resonance imaging，fMRI)是目前人們所掌握的唯一無創(chuàng)性、可精確定位的人腦高級功能的研究手段，已經被廣泛用于研究各種神經精神疾病，包括血管性癡呆[1]、精神分裂癥[2]等。 既往的研究顯示，簡單手被動運動激活的fMRI也可作為評估急性腦梗死患者腦部功能的一種可行方法[3]。但既往相關的報道多集中于研究腦梗死亞急性期和慢性期患者的腦功能成像與預后的關系。本研究通過觀察簡單手被動運動任務的BOLD(blood oxygenation leveldpendent)效應fMRI成像與患者預后相關的神經功能評分的關系，旨在闡明BOLD-fMRI技術在評估急性腦梗死患者預后中的應用價值，為臨床上判斷患者預后及制定相應的救治措施提供依據(jù)。

1 對象與方法

1.1 研究對象 2006年9月至2009年8月期間我院神經內科收治的53例起病6～72 h、完全或部分前循環(huán)腦梗死患者。患者納入及排除標準參考 Tombari[4]的標準，并略作修改。 具體如下：納入標準：①CT或MRI證實的首次前循環(huán)腦梗死，病灶累及運動皮層或運動傳導通路，出現(xiàn)患側食指運動障礙；②年齡55～80歲之間；③首次fMRI檢查在發(fā)病6～72 h內進行；④美國國立衛(wèi)生院卒中量 表(National Institute of Health Stroke Scale，NIHSS)評分首次評分在7～22分之間；⑤CT或MRI排除腦出血；⑥患者及家屬知情同意。排除標準：①首次NIHSS評分≤6或≥23分；②共存其他神經系統(tǒng)疾病或多器官病變者；③伴有嚴重精神疾病，包括癡呆；④孕婦或哺乳期婦女；⑤左手優(yōu)勢者；⑥從事音樂或計算機等行業(yè)；⑦不適宜進行MRI檢查者，如裝有心臟起搏器患者。

研究結束時，共有9例患者退出，其中4名患者病情加重或死亡，5名患者在進行第二次BOLD-fMRI檢查前失去聯(lián)系。因此，最終共44名患者完成整個試驗，其中男24例，女20例。

1.2 分組與處理方案 所有入選患者在起病6～72 h內接受首次BOLD-fMRI檢查，在起病14 d時接受第二次BOLD-fMRI檢查，根據(jù)感覺運動皮質(sensorimotor cortex，SMC)區(qū)是否激活分為：①6～72 h：SMC激活組和SMC無激活組；②14 d：SMC激活組和無SMC激活組。選擇SMC區(qū)作為研究靶點的原因在于：支配手部運動的主要中樞位于SMC區(qū)，而簡單手運動任務時，主要激活的腦組織為對側的SMC區(qū)[5]。SMC區(qū)主要包括后中央前回和前中央后回，相當于Brodmann分區(qū)的4、3區(qū)。

所有患者在完成首次BOLD-fMRI檢查后2 h內開始藥物治療，包括抗血小板聚集藥物、抗高血壓藥物、他汀類藥物、脫水藥物(合并顱內高壓者)等。病情穩(wěn)定后予針灸和康復治療。

1.3 BOLD-fMRI 采用 Intera Master 1.5T超導型 MR 機(Philips Medical Systems，Intera Master)掃描，相關參數(shù)設定及圖像后處理過程參見我們前期發(fā)表文章[5]。

患者接受BOLD-fMRI檢查時，仰臥、閉眼，頭部和前臂被固定，患側手部掌門向下、平放于硬板上，檢查過程中，患者被囑放松手部肌肉和轉移注意力，由檢查者捏住患者患側食指做上下運動，食指運動頻率為1.0～2.0 Hz，幅度為30～45度。圖像采集以靜止-被動運動的方式交替進行，共80個動態(tài)，1600幅圖。

圖像分析由2名在腦部MRI檢查操作和圖像分析方面擁有超過5年經驗的醫(yī)師完成，該2名醫(yī)師均對試驗設計和執(zhí)行過程不知情。

1.4 腦梗死體積的計算 梗死組織區(qū)域通過MR T2圖像確定。利用ROI技術對發(fā)病14 d的MR結果計算腦梗死體積。在T2加權圖像上，對高信號的梗死組織邊緣進行人工劃分，然后利用ROI技術計算出其中的像素總和；每個層像的梗死體積＝ROI區(qū)內所有像素總和×(層厚+層間隔)，總的梗死體積＝所有層像的梗死體積總和。

1.5 神經功能評分 對所有患者在入院時及起病14 d時均進行患側食指肌力評分和NIHSS評分；在起病30 d和90 d時均進行修正Barthel指數(shù)(modified Barthel index，MBI)評分和修正 Rankin量表(modified Rankin scale，MRS)評分，用于評估患者的預后。其中食指肌力評分采用6級分級法：0級：食指完全癱瘓；1級：肌肉可收縮，但不能產生動作；2級：食指可在水平層面稍擺動，但不能抵抗重力垂直舉起、屈曲；3級：食指可抵抗重力垂直舉起、屈曲，但不能抵抗外來阻力；4級：食指能做抗阻力動作，但較正常差；5級：正常肌力。

1.6 統(tǒng)計學方法 采用SPSS 13.0進行統(tǒng)計分析。對患者基礎資料的統(tǒng)計分析采用卡方檢驗、Fishher精確概率法、t檢驗或秩和檢驗；對MRS評分、食指肌力評分比較采用秩和檢驗(非正態(tài)分布)，對NIHSS評分、MBI評分、腦梗死體積比較采用T檢驗(正態(tài)分布)或秩和檢驗(非正態(tài)分布)；對于SMC激活體積與神經功能評分之間的相關關系分析采用Spearman等級相關(非正態(tài)分布)分析法。正態(tài)分布資料結果以(x±s)表示，非正態(tài)分布資料結果以“中位數(shù)(最小值～最大值)”表示。檢驗水準α＝0.05。

2 結果

2.1 臨床資料 ①按照6～72 h SMC是否激活分組：激活組合并高脂血癥、缺血性心臟病的比例均明顯低于無激活組(高脂血癥：30.4%vs 76.2%，P＝0.002；缺血性心臟病：0.0%vs 33.3%，P＝0.003)；激活組開始首次fMRI檢查的時間(指患者自起病至首次fMRI檢查開始的具體時間)明顯遲于無激活組(中位數(shù)：57 h vs 16 h，P＜0.001)。 而兩組間的年齡、男性比例、高血壓、糖尿病、房顫、吸煙、飲酒比例的比較沒有統(tǒng)計學差異(P＞0.05)。②按照14 d時SMC是否激活分組：激活組合并糖尿病和缺血性心臟病的比例明顯低于無激活組(糖尿病：20.0%vs 55.6%，P ＝ 0.047；缺血性心臟病：11.4%vs 33.3%，P＝0.003)。兩組間其他基礎數(shù)據(jù)的比較沒有統(tǒng)計學意義的差異(P＞0.05)。

另外，fMRI結果顯示SMC激活只出現(xiàn)在梗死灶的同側(圖1)。

2.2 神經功能評分、食指肌力評分與腦梗死體積①按照6～72 h內SMC是否激活分組：激活組72 h內的NIHSS評分明顯低于無激活組，有統(tǒng)計學差異(P＝0.023)；激活組72 h內的食指肌力評分高于無激活組，有統(tǒng)計學差異(P＜0.001)；激活組14 d時的腦梗死體積明顯小于無激活組(P＝0.004)(表1)。 而兩組間 30 d、90 d 的 MBI評分、MRS評分比較均無統(tǒng)計學差異(P＞0.05)。②按照14 d時SMC是否激活分組：激活組14 d的NIHSS評分明顯低于無激活組(P＝0.01)，并且其30 d和90 d的MBI評分均高于無激活組(P＜0.05)，而30 d的MRS評分則明顯低于無激活組(P＝0.026)。此外，激活組的腦梗死體積明顯小于無激活組(P＝0.046)(表2)。而兩組間 90 d MRS評分、14 d食指肌力比較均無統(tǒng)計學差異(P＞0.05)。

2.3 神經功能評分與SMC激活體積的相關分析腦梗死起病14 d的SMC激活體積與14 d的NIHSS評分、30 d和90 d的MRS評分呈負相關關系(P＜0.05)，與 30 d和 90 d的 MBI評分呈正相關關系(P＜0.05)；而6～72 h的SMC激活體積與各個時間點的 NIHSS、MBI、MRS評分均無相關關系(P ＞ 0.05)(表3)。

圖1 1例腦梗死患者治療前后的BOLD-fMRI成像圖。

表1 6～72 h SMC激活組和無激活組的NIHSS評分、食指肌力評分和腦梗死體積

3 討論

腦梗死后神經功能的恢復與腦部的功能重建有關。在腦梗死急性期，局部大腦皮層的激活與患者3個月后的運動功能恢復可能存在相關關系[6]。因此，通過對早期腦梗死的患者進行fMRI顯像和結果分析，可能可以預測患者的預后。

首先，從結果可看出，腦梗死急性期SMC區(qū)的激活與否與患者的基礎疾病有關：6～72 h激活組合并高脂血癥、缺血性心臟病的比例以及14 d激活組合并糖尿病和缺血性心臟病的比例均明顯低于無激活組，說明患者起病前合并的血管危險因素會影響腦梗死后SMC區(qū)的激活。這可能與血管危險因素會影響腦梗死發(fā)病后側枝循環(huán)的建立[7-8]，從而影響SMC區(qū)的血液供應有關。此外，激活組自起病至首次fMRI檢查開始的時間明顯長于無激活組，而且14 d時SMC激活的患者(35例)明顯多于72 h內激活的患者(23例)，提示受損的腦組織隨著時間的延長在逐步恢復。

表2 14 d時SMC激活組和無激活組的神經功能評分和腦梗死體積

表3 SMC激活體積與NIHSS、MBI、MRS評分的Spearman等級相關分析

其次，結果顯示，不管是發(fā)病72 h內還是14 d，SMC激活組的NIHSS評分均明顯低于無激活組，并且激活組的腦梗死體積也明顯小于無激活組，說明SMC激活組的神經功能缺損程度更輕。而在食指肌力評分方面，72 h內SMC激活組的食指肌力評分明顯高于無激活組，這與上述NIHSS評分的結果相一致；但14 d時激活組和無激活組的食指肌力評分則無統(tǒng)計學差異，這可能與腦梗死后續(xù)的缺血級聯(lián)反應[9]以及藥物治療的影響有關。

最后，在預后評分方面，14 d SMC激活組的30 d、90 d MBI評分和30 d MRS評分均明顯優(yōu)于無激活組，并且進一步的相關分析顯示，14 d的SMC激活體積與各時間點的NIHSS、MBI、MRS評分均有相關關系：SMC激活體積越大，NIHSS評分、MRS評分越低，而MBI評分則越高，即預后越好。但72 h內SMC激活組和無激活組比較則未見差異，其SMC激活體積與各預后評分也無相關關系。這些結果說明腦梗死發(fā)病14 d時SMC的激活情況更有助于預測患者的預后。這可能是因為腦梗死發(fā)病14 d后腦部的病理生理過程不同于3 d內，14 d時腦內的缺血損傷級聯(lián)反應已停止，神經網絡的重建和運動功能的代償正在逐漸進行中[9]；因此，此時SMC激活體積越大，說明腦的代償功能越強，從而預后越好。而起病72 h內患者尚處于腦梗死急性期，腦功能處于抑制階段，此時腦功能區(qū)的激活也受到抑制(激活的患者例數(shù)少)，可能影響fMRI的預后評估價值。

綜上所述，BOLD-fMRI對于急性腦梗死患者的病情和預后評估是有實際意義的，尤其是起病第14 d缺血側SMC區(qū)的激活情況與患者預后密切相關。但是，本研究也有不足之處，由于患者例數(shù)較少，導致部分結果無統(tǒng)計學差異，如合并高血壓、房顫等血管危險因素的患者比例在激活組和無激活組之間無明顯差異，14 d時SMC激活組與無激活組的90 dMRS評分也未發(fā)現(xiàn)統(tǒng)計學差異等。

[1]周敬華，張其梅，秦覓，等.血管性認知功能損害患者工作記憶和計算能力的fMRI研究[J].中國神經精神疾病雜志，2011，37(1)：49-51.

[2]任華，張云亭，張權，等.精神分裂癥患者工作記憶與執(zhí)行功能表現(xiàn)關系的功能磁共振研究[J].中國神經精神疾病雜志，2009，35(8)：457-462.

[3]Ward NS，Newton JM，Swayne OB，et al.Motor system activation after subcortical stroke depends on corticospinal system integrity[J].Brain，2006，129(pt3)：809-819.

[4]Tombari D，Loubinoux I，Pariente J，et al.A longitudinal fMRI study：in recovering and then in clinical stable sub-cortical stroke patients[J].Neuroimage，2004，23(3)：827-839.

[5]Wang YD，Lu RY，Huang XX，et al.Human tissue kallikrein promoted activation of the ipsilesional sensorimotor cortex after acute cerebral infarction[J].Eur Neurol，2011，65(4)：208-214.

[6]Marshall MS，Zarahn Z，Alon L，et al.Early Imaging Correlates of Subsequent Motor Recovery after Stroke[J].Ann Neu-rol，2009，65(5)：596-602.

[7]Ruiter MS，van Golde JM，Schaper NC，et al.Diabetes impairs arteriogenesis in the peripheral circulation： review of molecular mechanisms[J].Clin Sci(Lond)，2010，119(6)：225-238.

[8]de Groot D，Pasterkamp G，Hoefer IE.Cardiovascular risk factors and collateral arteral formation [J].Eur J Clin Invest，2009，39(12)：1036-1047.

[9]Grefkes C，F(xiàn)ink GR.Reorganization of cerebral networks after stroke： new insights from neuroimaging with connectivity approaches[J].Brain，2011，134(Pt 5)：1264-1276.