田婧，何志杰，楊青，劉玨，賈杰

卒中后常出現(xiàn)上肢運(yùn)動(dòng)功能缺損，其中約1/3的患者上肢運(yùn)動(dòng)障礙可持續(xù)6個(gè)月甚至更長(zhǎng)時(shí)間[1]。超過(guò)一半的日常生活活動(dòng)（如穿衣、進(jìn)食）依賴(lài)于上肢功能[2]，因此上肢運(yùn)動(dòng)障礙是卒中患者重新融入社會(huì)的一個(gè)重要障礙。

單側(cè)上肢訓(xùn)練和雙側(cè)上肢訓(xùn)練均是目前常用的卒中后上肢訓(xùn)練方法。雙側(cè)上肢訓(xùn)練要求患者用雙側(cè)上肢完成運(yùn)動(dòng)任務(wù)，健側(cè)和患側(cè)肢體通過(guò)同時(shí)訓(xùn)練來(lái)促進(jìn)雙側(cè)肢體間的協(xié)調(diào)配合，以促進(jìn)受損肢體的功能恢復(fù)[3]。功能性近紅外光譜技術(shù)（functional near-infrared spectroscopy，fNIRS）是一種新型的無(wú)創(chuàng)腦功能檢測(cè)技術(shù)，可以通過(guò)實(shí)時(shí)檢測(cè)大腦皮質(zhì)中氧合血紅蛋白和脫氧血紅蛋白的含量，間接地反映大腦神經(jīng)活動(dòng)，可用于評(píng)估卒中后功能的恢復(fù)或治療的效果[4-5]。通過(guò)fNIRS檢測(cè)的大腦皮質(zhì)活動(dòng)可在一定程度上反映卒中后皮質(zhì)及皮質(zhì)下大腦功能的重塑[6]。因此，fNIRS配合特定的訓(xùn)練任務(wù)可對(duì)執(zhí)行任務(wù)時(shí)患者的腦功能活動(dòng)進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)檢測(cè)，完整地評(píng)定卒中患者大腦激活模式，反映患者的神經(jīng)重塑情況[7-9]。本研究采用fNIRS實(shí)時(shí)檢測(cè)上肢訓(xùn)練過(guò)程中大腦皮質(zhì)相關(guān)功能區(qū)的激活程度以及氧合血紅蛋白的濃度變化，以探索單側(cè)上肢訓(xùn)練和雙側(cè)上肢訓(xùn)練激活大腦的程度和方式的差異，為臨床選擇更適宜的康復(fù)訓(xùn)練模式提供參考。

1 對(duì)象與方法

1.1 研究對(duì)象 本研究為前瞻性研究，連續(xù)入組2021年1-4月在復(fù)旦大學(xué)附屬華山醫(yī)院、上海市第一康復(fù)醫(yī)院、上海市第三康復(fù)醫(yī)院接受康復(fù)治療的卒中患者。納入標(biāo)準(zhǔn)：①年齡30～80歲；②首次卒中（腦出血、腦梗死）或既往有腔隙性腦梗死但未遺留神經(jīng)功能缺損；③卒中診斷符合1995年全國(guó)第四屆腦血管病學(xué)術(shù)會(huì)議通過(guò)的各類(lèi)腦血管病診斷要點(diǎn)，且經(jīng)頭顱CT或MRI檢查證實(shí)[10]；④發(fā)病時(shí)間≥2周，存在運(yùn)動(dòng)功能障礙；⑤無(wú)認(rèn)知障礙，MMSE≥25分；⑥上肢Brounnstrom分期≥Ⅲ期；⑦頭顱完整，未行開(kāi)顱手術(shù)或顱骨修補(bǔ)術(shù)；⑧患者自行簽署或授權(quán)委托人簽署知情同意書(shū)。排除標(biāo)準(zhǔn)：①發(fā)病在2周內(nèi)；②存在嚴(yán)重認(rèn)知障礙或精神性疾病，無(wú)法配合指令或檢查；③存在顱骨缺損、頭部感染及皮膚破損等情況無(wú)法進(jìn)行近紅外腦功能成像檢測(cè)；④癲癇發(fā)作期。本研究獲得復(fù)旦大學(xué)附屬華山醫(yī)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)，審批號(hào)：（2020）臨審第（677）號(hào)。

1.2 近紅外腦功能成像方法 采用便攜式近紅外腦功能成像設(shè)備（NirSmart，丹陽(yáng)慧創(chuàng)醫(yī)療）對(duì)患者進(jìn)行大腦近紅外觀察。該設(shè)備包含24個(gè)光源探頭、16個(gè)探測(cè)探頭，在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中構(gòu)成40個(gè)有效通道（圖1），通道距離采用3 cm間距，參考國(guó)際10～20系統(tǒng)進(jìn)行定位，覆蓋前額與兩側(cè)運(yùn)動(dòng)區(qū)（圖2）。該設(shè)備全通道采樣率≥11 Hz。光源探頭采用波長(zhǎng)分別為730 nm和850 nm，可在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下同時(shí)檢測(cè)大腦皮質(zhì)相關(guān)區(qū)域氧合血紅蛋白和脫氧血紅蛋白濃度的變化。

圖1 近紅外腦功能成像設(shè)備檢測(cè)通道的顯示圖

圖2 近紅外腦功能成像設(shè)備在大腦上的定位模型

1.3 執(zhí)行任務(wù)方法 單側(cè)任務(wù)為患者在安靜室內(nèi)，獨(dú)立坐位，患側(cè)上肢單獨(dú)上舉至鼻尖水平位置，緩慢放下后再重復(fù)動(dòng)作，每組上舉30 s，休息20 s，重復(fù)9組。雙側(cè)任務(wù)為患者在安靜室內(nèi)，獨(dú)立坐位，健手和患手的手指交叉共同上舉至鼻尖水平位置，然后緩慢放下后再重復(fù)動(dòng)作，每組上舉30 s，休息20 s，重復(fù)9組。

1.4 數(shù)據(jù)處理和比較 采用NirSpark近紅外數(shù)據(jù)處理軟件分析收集的原始光強(qiáng)數(shù)據(jù)。利用低通和高通濾波器對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波，消除脈搏和呼吸等生理波動(dòng)引起的噪聲以及環(huán)境和溫度變化引起的基線(xiàn)漂移；在不改變?nèi)魏卧紨?shù)據(jù)的情況下，對(duì)病灶位于大腦右側(cè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行左右腦反轉(zhuǎn)；通過(guò)使用修正的比爾-朗伯定律，將光密度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成氧合血紅蛋白和脫氧血紅蛋白的濃度；使用廣義線(xiàn)性模型來(lái)擬合和分析血流動(dòng)力學(xué)相應(yīng)函數(shù)，并獲得提示激活程度的β值；通過(guò)對(duì)特征值編輯獲得任務(wù)過(guò)程中的氧合血紅蛋白濃度均值。分別比較單側(cè)上肢訓(xùn)練和雙側(cè)上肢訓(xùn)練時(shí)患側(cè)和健側(cè)大腦各腦區(qū)的β值及氧合血紅蛋白濃度。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 采用SPSS 23軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，計(jì)量資料為非正態(tài)分布，采用M（P25～P75）表示，采用獨(dú)立樣本秩和檢驗(yàn)進(jìn)行組間比較，計(jì)數(shù)資料采用頻數(shù)和率（%）表示。以P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

共入組31例卒中患者，年齡38～80歲，平均63.4±10.5歲；男性24例（77.4%），女性7例（22.6%）；腦梗死29例（93.5%），腦出血2例（6.5%）；左側(cè)上肢功能障礙14例（45.2%），右側(cè)上肢功能障礙17例（54.8%）；平均發(fā)病時(shí)間135.2±106.8 d。17例病灶位于大腦左側(cè)，14例病灶位于大腦右側(cè)，病灶位于右側(cè)的數(shù)據(jù)經(jīng)左右腦反轉(zhuǎn)處理。

在雙側(cè)任務(wù)與單側(cè)任務(wù)β值比較中，40個(gè)通道中有14個(gè)通道（患側(cè)8個(gè)，健側(cè)6個(gè)）的β值差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，單側(cè)任務(wù)時(shí)的β值低于雙側(cè)任務(wù)時(shí)，所代表的腦區(qū)分別為健、患兩側(cè)的初級(jí)運(yùn)動(dòng)皮質(zhì)區(qū)、輔助運(yùn)動(dòng)皮質(zhì)區(qū)、初級(jí)軀體感覺(jué)皮質(zhì)區(qū)及部分前額葉皮質(zhì)區(qū)等（表1）。

表1 單側(cè)和雙側(cè)訓(xùn)練任務(wù)時(shí)β值差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的腦區(qū)數(shù)據(jù)

在雙側(cè)任務(wù)與單側(cè)任務(wù)氧合血紅蛋白濃度比較中，40個(gè)通道中有12個(gè)通道（患側(cè)8個(gè)，健側(cè)4個(gè)）的氧合血紅蛋白濃度差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，單側(cè)任務(wù)時(shí)的氧合血紅蛋白濃度低于雙側(cè)任務(wù)時(shí)，所代表的腦區(qū)分別為健、患兩側(cè)的初級(jí)運(yùn)動(dòng)皮質(zhì)區(qū)、輔助運(yùn)動(dòng)皮質(zhì)區(qū)、初級(jí)軀體感覺(jué)皮質(zhì)區(qū)及部分前額葉皮質(zhì)區(qū)等（表2）。

表2 單側(cè)和雙側(cè)訓(xùn)練任務(wù)時(shí)氧合血紅蛋白濃度差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的腦區(qū)數(shù)據(jù)（單位：mmol·L-1·mm-1）

3 討論

大量證據(jù)表明中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病后功能的恢復(fù)是基于大腦重組和神經(jīng)的可塑性[11-13]。腦損傷后未受損半球的活動(dòng)可能有助于運(yùn)動(dòng)功能的有效恢復(fù)，其機(jī)制可能為其他潛在的腦網(wǎng)絡(luò)活動(dòng)替代了腦損傷區(qū)的功能[12]。Rehme等[13]報(bào)道，雙側(cè)半球初級(jí)運(yùn)動(dòng)皮質(zhì)區(qū)、輔助運(yùn)動(dòng)皮質(zhì)區(qū)活動(dòng)的增加與高級(jí)運(yùn)動(dòng)功能有關(guān)。健側(cè)初級(jí)運(yùn)動(dòng)皮質(zhì)區(qū)和其他區(qū)域的補(bǔ)償性增強(qiáng)反映了卒中后功能網(wǎng)絡(luò)的變化，即重組現(xiàn)象。輕度運(yùn)動(dòng)障礙患者患側(cè)的初級(jí)運(yùn)動(dòng)皮質(zhì)區(qū)中有更多的激活，而重度運(yùn)動(dòng)障礙患者則是健側(cè)初級(jí)運(yùn)動(dòng)皮質(zhì)區(qū)和輔助運(yùn)動(dòng)皮質(zhì)區(qū)中有更強(qiáng)的激活[13]。在本研究中，與單側(cè)上肢訓(xùn)練時(shí)相比，雙側(cè)上肢訓(xùn)練時(shí)健側(cè)和患側(cè)的初級(jí)運(yùn)動(dòng)皮質(zhì)區(qū)和輔助運(yùn)動(dòng)皮質(zhì)區(qū)的激活程度有普遍增高，提示雙側(cè)上肢訓(xùn)練在促進(jìn)卒中后功能網(wǎng)絡(luò)重組方面的作用可能優(yōu)于單側(cè)訓(xùn)練。

大腦的運(yùn)動(dòng)和感覺(jué)由對(duì)側(cè)大腦半球的初級(jí)運(yùn)動(dòng)和感覺(jué)皮質(zhì)控制，雙側(cè)半球同等腦區(qū)間通過(guò)大量的胼胝體纖維聯(lián)系，并且雙側(cè)半球初級(jí)運(yùn)動(dòng)皮質(zhì)區(qū)和感覺(jué)皮質(zhì)間還存在動(dòng)態(tài)的功能聯(lián)系和相互抑制，處在正常制衡狀態(tài)[14]。近年來(lái)的研究發(fā)現(xiàn)，如果患側(cè)腦損傷過(guò)于嚴(yán)重，則患者的功能恢復(fù)可能更多地依賴(lài)對(duì)側(cè)半球的功能代償，這種代償可能存在于雙側(cè)同等腦區(qū)之間或正常情況下有結(jié)構(gòu)和功能連接的腦區(qū)之間，也可能形成雙側(cè)半球間新的結(jié)構(gòu)和功能連接[15]。因此，這時(shí)的臨床治療重點(diǎn)為促進(jìn)健側(cè)腦的有效代償，減少無(wú)意義的病理性異常模式形成。在本研究中，雙側(cè)任務(wù)與單側(cè)任務(wù)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，健側(cè)腦同位腦區(qū)出現(xiàn)了與患側(cè)同等程度的激活和氧合血紅蛋白濃度的增高，說(shuō)明雙側(cè)訓(xùn)練時(shí)健側(cè)腦可能通過(guò)建立新的功能連接來(lái)代償患側(cè)腦損傷的功能。但僅從大腦皮質(zhì)的激活并不能完全說(shuō)明以上問(wèn)題，還需要深入地去研究大腦在執(zhí)行活動(dòng)時(shí)內(nèi)在的網(wǎng)絡(luò)連接或重建。

雙側(cè)上肢訓(xùn)練和單側(cè)上肢訓(xùn)練均是目前常用的卒中后上肢訓(xùn)練方法，一些研究認(rèn)為單側(cè)上肢訓(xùn)練僅適用于肢體功能較好的偏癱患者，患側(cè)上肢訓(xùn)練并不能改善雙手協(xié)調(diào)性[16]。還有一些功能磁共振成像（functional MRI，fMRI）研究顯示，雙側(cè)上肢訓(xùn)練可增加大腦半球間的感覺(jué)和運(yùn)動(dòng)皮質(zhì)區(qū)的功能連接和半球內(nèi)同側(cè)運(yùn)動(dòng)功能區(qū)的功能整合[17]。本研究的結(jié)果同樣顯示對(duì)比單側(cè)任務(wù)，患者在執(zhí)行雙側(cè)任務(wù)時(shí)患側(cè)和健側(cè)大腦的激活均更為明顯，與上述研究的觀點(diǎn)一致。目前國(guó)內(nèi)也有相關(guān)研究認(rèn)為雙側(cè)訓(xùn)練比單側(cè)訓(xùn)練更為有效[18-19]。綜上所述，雙側(cè)上肢訓(xùn)練可能是卒中患者更有效的干預(yù)手段。

本研究的不足在于：僅設(shè)計(jì)了一次任務(wù)的數(shù)據(jù)對(duì)比觀察，反映的是大腦皮質(zhì)激活的即時(shí)效果，對(duì)于兩種訓(xùn)練在腦功能重建方面的證據(jù)尚不足。后續(xù)將進(jìn)行更深入的腦網(wǎng)絡(luò)連接研究來(lái)探索單側(cè)上肢和雙側(cè)上肢訓(xùn)練對(duì)大腦相應(yīng)腦區(qū)的網(wǎng)絡(luò)連接以及腦功能重塑方面的促進(jìn)和影響。

【點(diǎn)睛】卒中后康復(fù)訓(xùn)練中針對(duì)上肢功能的雙側(cè)任務(wù)訓(xùn)練較單側(cè)訓(xùn)練對(duì)腦區(qū)的激活更明顯，主要為大腦初級(jí)運(yùn)動(dòng)、輔助運(yùn)動(dòng)和初級(jí)軀體感覺(jué)等皮質(zhì)區(qū)，提示雙側(cè)任務(wù)訓(xùn)練可能在促進(jìn)腦功能重塑方面有積極的作用。