腦卒中后步行功能障礙的臨床評估與彌散張量成像的應用

宋杰+王大明+李永祥+李莉+張夢也

[摘要] 腦卒中后步行功能障礙是常見的卒中后運動障礙，卒中后步行功能的恢復情況直接影響患者的生活能力。隨著神經影像學技術的發展，神經影像學及其相關生物學標志物（如彌散張量成像）已成為預測卒中后運動功能恢復的重要手段。本文通過復習腦卒中患者步行功能臨床評估方法及相關神經功能影像學文獻。總結卒中后患者步行功能障礙的臨床評估方法，主要有足印目測法、錄像法、量表評定法、三維步態分析。并重點討論如何運用彌散張量成像技術預測卒中后步行功能，從而為腦卒中后步行康復計劃制定的合理性提供依據。

[關鍵詞] 腦卒中；步行功能；腦重塑；彌散張量成像

[中圖分類號] R743.33 [文獻標識碼] A [文章編號] 1673-9701（2017）34-0165-04

Clinical evaluation of walking dysfunction and the application of diffusion tensor imaging after stroke

SONG Jie1 WANG Daming2 LI Yongxiang3 LI Li1 ZHANG Mengyi1

1.Zhejiang University of Traditional Chinese Medicine， Hangzhou 310053， China； 2.Department of Rehabilitation Medicine， Jinhua Traditional Chinese Medicine Hospital in Zhejiang Province， Jinhua 321000， China； 3.Department of Rehabilitation Medicine， the Fourth Affiliated Hospital of Zhejiang University School of Medicine， Yiwu 322000， China

[Abstract] Walking dysfunction after stroke is a common post-stroke dyskinesia， and the recovery of walking function after stroke directly affects the patient's life ability. With the development of neuroimaging technology， neuroimaging and its related biological markers（for example， diffusion tensor imaging） have become an important means to predict the recovery of motor function after stroke. In this paper， the clinical assessment methods of walking dysfunction after stroke were summarized， by reviewing the clinical assessment of walking function in stroke patients and related neurological imaging literature. There are footprint visual method， video method， scale evaluation method and three-dimensional gait analysis. And this paper mainly discusses how to use the diffusion tensor imaging technique to predict the walking function after stroke， so as to provide the basis for the rationality of walking rehabilitation plan after stroke.

[Key words] Stroke； Walking function； Brain remodeling； Diffusion tensor imaging

雙足直立步行是人類有別于其他哺乳類動物的典型特征，也是人類進行移動和維持身體健康的重要能力。步行功能障礙是許多卒中患者的主要問題，且常導致日常生活活動困難。因此，如能在腦卒中發病后的早期階段進行評估并預測步行功能，據此制定針對性的康復訓練措施，將有可能改變目前腦卒中疾病的診治效率。

1 腦卒中后步行功能障礙特點

有研究表明卒中后20%～30%患者生活不能獨立，65歲以上50%患者卒中6個月后都存在運動功能障礙，其中步行運動障礙是最常見的障礙之一[1]。早期Copenhagen卒中研究發現發病3個月內63%患者不能獨立步行，其中51%患者沒有步行能力，12%患者需要輔助步行，22%患者在進行康復訓練后仍不具有步行能力[2]。這表明卒中后患者的步行功能恢復需要引起關注，嚴重的步行功能障礙與整個機體功能和生活質量相關。

從運動障礙恢復的時間而言，一般認為腦卒中患者發病后3個月內軀干控制、下肢運動功能和感覺功能迅速恢復，而上肢運動功能和步態的顯著改善發生在發病后的3～6個月內，且運動程度恢復最大程度為發病后近6個月內[3]。說明卒中后半年是卒中患者進行康復訓練恢復肢體功能的最佳時間。從運動功能恢復模式而言，不同的偏癱模式造成不同的運動功能結局。腦卒中后運動障礙分為完全性偏癱（hemiplegia）和輕偏癱（hemiparesis）。完全性偏癱損傷程度較重，上下肢受累程度相同；輕偏癱則是偏側肢體癱瘓程度較輕，上下肢受累程度也不同步。完全性偏癱患者下肢可能恢復到Brunnstrom 1～3期，常停留在3期，最好情況接近4期；輕偏癱患者開始即在Brunnstrom 2期或者3期，多數患者上肢功能比下肢功能好。endprint

2 腦卒中步行功能評估工具

腦卒中步行功能的臨床評估工具近年發展迅速，目前常用的方法有足印目測法、錄像法、量表評定法、三維步態分析法等。

借助卷尺、秒表、石灰粉等工具，讓患者直行三步（step）以上往返3次，或連續行走九步以上，觀察地面足底印記并測量，可獲得步速、步頻、步幅、步長、足偏角等時空參數。借助相機、手機的錄像功能錄制上述步行視頻后，通過反復慢速回放視頻，結合美國加利福尼亞RLA醫學中心步態觀察分析表可以進一步分析卒中患者的運動學改變。該分析表要求自踝關節開始，依次評定膝關節、髖關節、骨盆及軀干。在評定每一個部位時，按步態周期中每一個環節發生順序進行評測，將首次著地作為評定的起點。先觀察矢狀面，再從冠狀面觀察患者的行走特征。

與上述針對步態的直接觀察和測量不同，量表評定更傾向于評估神經功能缺損程度或功能上對移動能力的影響，近年常用的有：①威斯康星步態量表（Wisconsin gait scale，WGS）評定卒中患者的異常步態。評定偏癱側下肢步行周期中足跟著地相、站立相、足趾離地相和邁步相的動作表現，分數的高低與步態異常的嚴重程度呈正相關，可以明確異常步態的原因，是卒中患者步態評價的首選量表[4]。②Fugl-Meyer評定（Fugl-Meyer motor assessment，FMA）（下肢部分）：可定量評估偏癱患者肢體功能，分數高低與下肢運動功能呈正相關。③Motricity指數（Motricity index，MI）和功能性移動能力分級量表（functional ambulation category，FAC）[5]。前者直接測量上下肢運動功能，檢查上下肢6個大關節，其中下肢測量踝背伸、伸膝和屈髖；后者則測試步行15 m內是否需要輔助及其依賴程度作為步行恢復程度的依據。然而在上述步態分析工具中也存在著一定的缺陷，即測量工具本身的局限性，所獲參數在合理解釋腦卒中后失神經支配的對應于步態周期各階段重要關鍵肌群所發生的系統性神經肌肉協調或整合機制（包括感覺傳入）變化導致異常卒中步態方面存在不足，因此，有研究者嘗試將臨床上原用于腦癱兒童矯形圍手術期評估的三維步態分析系統用于卒中后步態分析[6]。

三維步態分析系統是一種客觀、 定量、 準確的分析技術，使用攝像機高速實時捕捉受試者身上的發光標記點，通過獲得的空間坐標，在每一個時間段內構建成三維模型，運用自帶的模型計算系統對受試個體具體步態進行分析。孟殿懷[7]等利用步態分析技術初步測量腓腸肌的長度，判斷出跟腱攣縮的情況，并為足下垂患者康復訓練和矯形手術提供科學依據。岳童等[8]發現，腦卒中偏癱患者步行中的足底壓力峰值較健康人減小，不對稱性增大，雙側足底壓力峰值與步行能力呈正相關，認為通過訓練有目的的適當提高雙足站立相的壓力峰值將有助于改善步行能力。

3 DTI在腦卒中步行功能評估應用

近10年來，神經影像學技術的日益成熟，使得在疾病狀態下對活體大腦進行非侵入性的直接測量成為可能[9]。且彌散張量成像技術（diffusion tensor imaging，DTI）已被證明具有預測患者的步行功能恢復情況的價值[10]。

3.1 DTI在評估步行功能恢復中的應用

DTI作為非侵入性磁共振成像技術，具有生動顯示卒中后體內微觀結構損害和白質纖維束定量改變的潛力。經生理學和結構成像研究表明運動結局與運動纖維束的完整性密切相關，其中CST的損傷程度限制了運動執行和恢復[11]。卒中后殘存的CST保留的越好，患者的預后越好。DTI技術已用于探索步行功能恢復的可能機制，Jang SH等[12]提出卒中后運動恢復機制及白質可塑性變化包括：（1）病灶側皮質脊髓束（corticospinal tract，CST）是否恢復；（2）病灶周圍（皮層和皮層下）腦組織的重塑；（3）病灶對側運動皮質到病灶側運動通路的建立；（4）錐體束旁通路是否形成。這些機制的發現對于深入了解卒中后運動恢復具有重要作用。因此，DTI技術具有預測患者的運動功能恢復的價值。進行腦卒中轉歸時，DTI技術主要通過體素分析（voxel-based analysis，VBA）和感興趣區（region of interest，ROI）分析來獲取定量參數，采用概率性追蹤或確定性追蹤等方法三維重建腦白質纖維束解剖結構圖，進而評估纖維束的完整性，預測腦出血患者運動功能受損程度和轉歸[13]。

3.1.1 通過皮質脊髓束的完整性評估卒中后運動功能預后 皮質脊髓束（corticospinal tract，CST）是肢體運動功能最重要的纖維束，也是主要的運動輸出通路，通過評估CST的受損情況可以對卒中后運動功能進行預測。Cho等[14]對發病30 d內的患者進行研究，將CST的完整性作為預測變量，分為4型：CST完整（A型）；與A型類似，除了CST起源于其他皮質（初級感覺皮質、后頂葉皮質、前運動皮質和前額皮質），而不是初級運動皮質（B型）；CST斷裂（C型）；CST由于變性而未及梗死灶（D型）。結果發現A型運動功能恢復最好，D型運動功能恢復最差。這就說明CST的完整性越好，患者預后運動功能越好。Kwon等[15]依據DTI掃描時間（發病后14 d內和發病后15～28 d）分析CST的完整性，來預測放射冠（corona radiata ，CR）腦梗患者的運動功能預后。根據DTI掃描時間分為。結果發現發病后15～28 d掃描比發病后14 d掃描的預測性更好，且CST完整程度越高運動恢復越好。Puig等[16]觀察橋腦的FA值和半卵圓區、放射冠、內囊后肢等的纖維束與梗死病灶的關系，發現卒中后12 h內內囊后肢纖維的損害程度與患者3個月運動功能恢復程度最為緊密，且與梗死區域大小無關。Kim等[17]采用回顧性研究方法，研究49例首次單側受損的腦卒中患者，結果發現CST存在的患者在早期階段比CST不存在的患者運動功能恢復好。這表明卒中患者的運動恢復與殘留的病灶側CST完整性相關。由此可見，運用DTI技術直觀顯示CST是否完整，可預測患者運動功能恢復的好壞。endprint

3.1.2 通過DTI參數評估卒中后運動功能預后 回顧國內外文獻，常用的DTI參數變量有：FA值（fractional anisotropy，FA）、軸向擴散系數（axial diffusivity，AD）、徑向擴散系數（radial diffusivity，RD）、表面擴散系數（apparent diffusion coefficient，ADC）、平均擴散系數（medial diffusivity，MD），以及上述參數的病灶側與病灶對側的比值、差值和不對稱指數等。

最常用的參數是FA值。Borich等[18]以病灶側FA值為變量，采用2D軸向感興趣區（ROI）方法，以內囊下肢（posterior limb of the internal capsule，PLIC）為感興趣區進行測量。研究結果表明運動訓練后病灶側PLIC的 FA值，可能是腦卒中慢性期運動學習能力變化的重要標志。Wang等[19]研究發現腦出血后早期大腦腳的rFA值改變與起病28天、半年以上的運動結局均顯著相關，且獨立于NIHSS缺損程度分值和昏迷程度。這些發現與最近的Meta分析一致，報道說明FA值是亞急性期卒中后運動恢復的重要預測因子[20]。李捷等[21]利用DTI對26例初次基底節區腦出血患者的中長期運動功能進行評估，認為大腦腳區域CST的FA值在2周時比在3 d時能更有效地預測遠期運動功能恢復。這些說明DTI參數FA值可評價患者運動功能恢復情況。Maeda等[22]研究腦梗死患者2周后大腦腳的rFA值，發現rFA值>0.8者3個月后臨床預后較好，而rFA值<0.8者3個月后臨床預后較差。

對于其他參數的應用也有廣泛研究，Groisser BN等[23]發現急性期（發病后3～7 d）AD值與亞急性和慢性運動能力和敏捷度相關，說明AD可作為預測患者運動功能的重要指標。Gr？覿ssel等[24]研究腦橋中央梗死后錐體束的Wallerian 變性，將病灶側與病灶對側的AD比值、RD值和FA值作為變量，證明了在錐體束（pyramidal tract，PT）變性的時間過程中FA值持續降低，AD值和RD值的增加。并且發現如果FA在錐體束中不同，和/或在退行性PT中第一次和最后一次MRI的rFA顯著不同，則認為Wallerian明顯變性。這些都說明DTI的派生參數可用來進行卒中后步行能力的預測。

綜上，發現卒中后步行功能常用的臨床評估方法使用簡單、方便易行，但評估時主觀性明顯有待標準化。另外，臨床評估僅對某時期的功能狀況進行評估，難以得出患者的長期預后，還存在不足。通過運用DTI技術，使得對卒中后運動功能恢復的病理生理機制了解更加深入，直觀顯示CST缺損與病灶間的關系，定量評估卒中后CST的完整性和損傷程度，使得對卒中后患者運動功能的預測能力提高。這種新技術也具有不足之處，如較高的檢查費用。相信隨著技術的不斷發展，這些問題可以解決。臨床評估與DTI技術應用都具有各自的優缺點，對于卒中患者的運動功能恢復，若將臨床評估與DTI技術相結合取長補短，相信會有廣闊的前景。

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（收稿日期：2017-08-07）endprint