腦皮質梗死慢性期非流利性失語癥灰質體積的改變

戴燕紅，黃嘉英，羅海龍，汪睿清，黃穎安，陳卓銘，王紅,2

1.暨南大學附屬第一醫院，a.康復科；b.影像科，廣東廣州市 510000；2.暨南大學附屬中西醫結合醫院，廣東廣州市 510000

失語癥是腦卒中最常見的后遺癥之一，約21%～38%的腦卒中患者出現失語癥[1-2]。失語癥不僅阻礙個人的基本語言能力，還會導致經濟壓力，降低社會參與度、獨立性和整體生活質量[3]。由于目前對腦卒中后失語癥的神經機制仍不明確，治療效果欠佳[4]。

功能影像學技術推動了失語癥腦機制的研究。既往研究主要關注腦功能網絡和腦白質纖維束的變化，大腦結構是實現腦功能的解剖基礎，皮質損傷的失語癥患者語言環路受到破壞，這些會導致皮質結構發生變化。基于體素的形態學測量(voxel-based morphology,VBM)具有較高的客觀性和準確性，可對全腦皮質體積進行定量分析[5]。本研究從皮質結構形態學角度，評價皮質梗死后慢性期非流利性失語癥患者灰質體積的變化及其與語言功能的關系，為了解失語癥患者腦機制，制定個體化康復治療方案提供參考。

1 資料與方法

1.1 一般資料

2016 年6 月至2019 年6 月，選取在暨南大學附屬第一醫院康復科住院的腦梗死后慢性期失語癥患者19例(患者組)，科研非定向招募健康正常人28 例(對照組)。患者組符合腦梗死的診斷標準[6]。

患者組納入標準：①年齡40～70 歲，病程0.5～2年，小學以上文化程度，右利手；②首次發生腦卒中，頭顱MRI證實病灶僅位于左大腦半球皮質內；③漢語失語成套測驗(Aphasia Battery of Chinese,ABC)為非流利性失語癥；④意識清楚，能接受、配合本研究評估及檢查。

排除標準：①各種器官嚴重損害或遺傳疾病導致的言語和書寫障礙；②伴癲癇、嚴重器官功能障礙、嚴重軀體疾病；③精神-心理疾病史；④體內有金屬或其他電子裝置；⑤重度認知功能障礙和肢體運動功能障礙。

對照組納入標準：①年齡、性別等與患者組匹配，右利手；②言語、認知功能正常；③無器官功能衰竭，無嚴重軀體疾病，無藥物成癮史，無精神心理疾病，無影響大腦結構組織與功能的疾病；④能配合研究檢查。

排除標準：①視覺、聽覺障礙；②存在研究檢查禁忌。

兩組年齡、性別、受教育程度無顯著性差異(P＞0.05)。見表1。

表1 兩組一般資料比較

本研究經暨南大學附屬第一醫院醫學研究倫理委員批準(No.[2014]倫審批科022 號)。所有受試者均自愿參加，受試前均詳細告知試驗內容和方法，并簽署知情同意書。

1.2 方法

1.2.1 語言功能評估

由固定的康復科中級職稱語言治療師采用ABC對患者進行評估。ABC包括談話、聽理解、命名、復述、閱讀、書寫、結構與視空間、運用、計算、檢查總結共10項內容。

1.2.2 結構磁共振

采用3.0 T GE Discovery 750 MRI儀掃描。先行常規T1WI 序列掃描，再行高分辨率3D T1WI 序列掃描。主要參數：TR 2300 ms，TE 2.98 ms，矩陣512×512，視野256×256 mm，層厚1.0 mm，層間無間距，體素大小0.5×0.5×1.0 mm；翻轉角9°，176 層。由本院影像科專業技師完成。

基于MATLAB 平臺進行數據處理。采用平臺SPM 12 工具包的CAT 12 軟件對3D T1WI 數據進行預處理，包括空間分割(分割成白質、灰質和腦脊液)、空間標準化(MNI 空間)、圖像平滑、圖像質量控制、灰質體積數據文件提取。采用SPM 12 進行統計分析，獲得相應簇中t值最大體素的MNI 坐標，將有顯著性差異(P＜0.05，簇數＞5)的結果匹配至標準MNI空間；用XJVIEW 軟件顯示結果。以上操作由影像科診斷醫師完成。

1.3 統計學分析

兩組一般資料采用SPSS 22.0 統計軟件進行數據分析。3D T1WI 數據采用SPM 12 軟件分析，以性別、年齡和受教育年限為協變量，進行雙樣本t檢驗，FWE法校正；采用CAT 12軟件提取差異腦區體積值，采用ORIGIN 軟件與ABC 部分語言亞項(談話、聽理解、復述、命名)評分進行Pearson 相關分析。顯著性水平α=0.05。

2 結果

2.1 VBM

與對照組比較，患者組左島葉、左內側額上回、右額下回三角部、右額下回島蓋部、右角回、右內側額上回體積增加，右蒼白球體積減少。見表2、圖1。

表2 患者組較對照組灰質體積有差異的腦區

圖1 兩組灰質體積有差異的腦區(XJVIEW軟件顯示)

2.2 相關性分析

右額下回三角部、左島葉與ABC 部分項目評分正相關。其中，左島葉體積與復述(r=0.665,P=0.001)和命名(r=0.638,P=0.003)評分相關；右額下回三角部與聽理解(r=0.493,P=0.031)、復述(r=0.576,P=0.009)和命名(r=0.674,P=0.001)評分相關。左島葉和右額下回三角部定位見圖2。

圖2 與ABC部分項目評分有相關性的腦區在MNI標準空間中的位置(MRICron軟件顯示,β2模板)

3 討論

大腦結構是實現神經功能的基礎。腦灰質由大量神經元胞體和樹突構成，分布于腦皮質和皮下，是信息分析、整合、處理、發布的中心，灰質結構的變化對卒中后失語癥的發生發展有重要意義。本研究顯示，與健康人相比，皮質梗死后慢性期非流利性失語癥患者部分腦區體積增加或減少，其中左島葉和右額下回三角部的體積增加與語言功能有密切關系。

島葉是邊緣系統的重要組成部分，位于外側裂溝深面，被額、顳、頂、枕葉覆蓋。左島葉與Broca區、Wernicke 區、緣上回及其他語言相關腦區有聯系[7]，是語言中樞的重要部分，在語音辨別、文字處理、單詞理解、命名、語言流利性等語言任務中，左側腦島被激活[8-10]，表明左島葉對語言的產生和表達發揮重要作用。優勢半球備用語言功能區和病灶附近周圍組織的激活促進卒中后失語癥恢復[4,11-12]。本研究顯示，腦卒中失語癥患者左島葉灰質體積增大，與復述、命名評分呈顯著相關，提示左島葉重塑以恢復語言功能，與以往語言功能恢復理論模型一致。

本研究還發現，右額下回三角部體積與聽理解、復述、命名顯著相關。右半球在卒中后失語癥康復中的作用一直存在爭議。多項功能成像研究報道左半球受損的失語癥患者，右側額下回激活增加[13-16]。右半球的激活是失語癥后的適應性表現，還是左半球病變后大腦半球間去抑制導致的過度激活[17]？有研究認為[18]，這種激活增加可能意味著短期內任務需求的增加以及長期成功的功能重組，對語言功能恢復有積極的貢獻。相反，也有研究認為，右半球的激活對語言能力恢復有害。比如用重復經顱磁刺激(repetitive transcranial magnetic stimulation,rTMS)治療卒中后失語癥，大部分研究采用低頻rTMS 抑制右側額下回，取得良好效果[19-23]。但Heikkinen 等[24]在強制性誘導語言治療的基礎上，對右側額下回行抑制性(1 Hz)低頻率rTMS 沒有改善語言功能。Al-Janabi 等[25]認為，如果右半球的作用是補償性的，那么通過對右半球施加興奮性刺激可能有效，因此用興奮性rTMS 作用于右額下回三角部，發現受試者語言流暢性和短語復述方面有所改善。這兩項研究表明，右腦的活動并不完全阻礙語言恢復，而且可能在很大程度上是補償性的。

目前，關于右半球在卒中后失語恢復中作用的研究不是整體的觀點，他們關注的區域往往是與語言功能區對應的右側同源區域，強調語言同源區對卒中后語言處理和康復的貢獻[17,26]；而且大部分研究基于功能神經影像，顯示任務期間大腦活動，難以避免患者因任務難易程度不同而帶來的誤差，以及患者依從性差等問題。靜息態功能磁共振理論上可以應用于所有患者，但人們無法真正掌握在采集數據過程中的認知加工情況[27]。與功能性神經影像學研究相比，大腦結構變化相對穩定和持久，在慢性期失語癥的研究中可能更有說服力。

一些彌散張量成像研究表明，右腦白質通路的完整性與失語癥預后相關[28-29]。一項關于慢性失語癥自然恢復的縱向研究利用VBM 方法評估右半球灰質密度在隨時間的變化，并與語言功能進行相關分析，結果顯示，命名準確性與右半球顳前回灰質體積增加有關[30]。另一項橫斷面研究則顯示[31]，口語理解能力與右側顳中回和腦島灰質體積相關，口語表達能力與右側輔助運動區、皮質和腦島的灰質體積相關，認為右半球可能支持以前由左半球區執行的語言功能，并對理解卒中后語言結構重組有重要意義。Xing 等[32]進一步控制病變大小和人口統計學等因素后，發現腦卒中后慢性期失語癥患者右側顳頂皮質灰質體積增加，并與自發言語、命名和重復評分相關，作者認為右半球語言功能鏡像區(右側顳頂皮質)可能是補償左半球損傷后語言網絡受損的良好候選區域，獨立參與慢性左半球卒中的言語表達能力；這些區域肥大是慢性期右半球結構代償的證據，對慢性康復階段的失語癥有積極作用。

以上研究雖然在大腦灰質上發現了右半球代償的依據，但未對失語癥患者進行疾病分類。Brodtmann等[33]、Gauthier 等[34]對腦梗死患者研究發現，康復治療后右半球皮質體積增加，認為皮質體積增加的腦區可能促進了語言功能的恢復。本研究進一步對皮質梗死后慢性期非流利性失語癥患者的灰質體積變化進行觀察，發現右額下回三角部體積增加，與聽理解、復述、命名顯著相關，與上述研究結果一致。右半球灰質體積增加的顯微結構基礎尚不清楚，但動物模型中已經觀察到灰質可塑性的潛在機制包括軸突萌發、樹突分支和突觸生成、神經生成以及血管生成[35]。這一區域體積增大的驅動因素可能是右半球補償特定的語言或認知過程，這種補償可能是經驗的結果，如言語治療、自我治療或在家鍛煉。在左半球語言網絡受損后，各種經驗可能推動右半球發生體積增大，這些變化可能支持語言功能恢復。在一定程度上，右半球灰質體積反映與左半球腦損傷恢復相關的神經移位。有研究認為[36]，即使腦卒中數年后，皮質功能的重塑也有可能，且通常發生在左半球備用語言功能區和鏡像語言功能區域。本研究發現，類似的變化也可能發生在右半球灰質形態。本研究不涉及特定的康復措施，右腦灰質結構的代償可能是皮質梗死后慢性期非流利性失語癥患者恢復的一般機制。

由于失語癥患者特定的變量，如病變部位、大小，病情嚴重程度，治療方法等，都可能對研究結果產生影響[37]，因此，右半球確切的作用仍然需要進一步研究。

綜上所述，我們初步探討了全腦灰質體積變化與語言功能的關系，發現皮質梗死后慢性期非流利性失語癥患者左島葉和右額下回三角部體積增加，與部分言語功能相關，這種優勢半球語言區和非優勢半球語言鏡像區灰質形態學的改變可能是皮質梗死后慢性期非流利性失語癥患者語言功能恢復的機制，對深入理解卒中后失語癥的結構重組有重要意義，可能為使用非侵入性腦刺激技術治療皮質梗死后慢性期非流利性失語癥患者的有效刺激靶點提供客觀依據，對臨床診療有一定指導作用。

未來還要控制失語癥患者的變量(病變大小、部位，病程，年齡等)，系統地研究結構、功能和有效連接在康復過程和治療前后的變化，捕捉卒中后失語癥康復的大腦形態變化，以深入理解失語癥的神經機制，揭示并指導發展更有效的治療。

利益沖突聲明：所有作者聲明不存在利益沖突。