许永杰 贾晓龙 王燕领 万正国

邯郸市第一医院CT室 (河北 邯郸 056002)

脑卒中是导致严重残疾的主要原因之一，也是缺血性心脏病之后最常见的死亡原因[1]。大多数脑卒中是由于脑血管壁病变导致血管痉挛、狭窄或闭塞，流向大脑的血液减少或中断，少数可能是由于大脑静脉血栓形成所致[2]。脑卒中是一种急症，表现为局灶性神经功能缺损，具有发病率高、致残率高、复发率高、死亡率高的特点。立即评估、确诊和治疗恢复血液流动是改善症状并预防脑损伤的主要措施。然而，急性缺血性卒中的诊断并不总是直接的，发病时的突发性并不总是明显的。此外，已有研究表明，大多数脑卒中患者都会出现一定程度的认知障碍，包括执行功能、信息处理速度、注意力以及记忆力损害等，而轻度认知障碍患者的记忆衰退意识下降与广泛灰质网络的结构或功能变化以及白质网络连接有关[3]。因此在神经影像学方面，如果能在缺血发作后的最初几个小时内做出诊断，则可对急性缺血性卒中患者提供快速、精确的治疗方案。目前，结构磁共振成像对病变位置和大小的详细评估在解释或预测长期恢复的个体间差异方面的价值往往有限，因为只能提供很少的关于未受损大脑区域促进功能恢复的潜力的信息[4]。而功能磁共振成像(functional magnetic resonance imaging，fMRI)提供了一个有价值的工具，其可以通过脑功能连通性的分布变化和神经元激活的区域变化来评估脑网络的功能重塑，以捕捉空间和时间的活动变化响应急性缺血性病变[5]。因此本文主要通过磁共振成像观察脑卒中患者大脑灰质皮层结构及白质纤维束连接的改变，探讨其与认知障碍之间的相关性。

1 资料与方法

1.1 一般资料选择2020年5月至2022年5月我院收治的112例脑卒中患者作为研究对象并纳入实验组，另选同期于我院进行体检的108例健康人群作为对照组。实验组男70例，女42例，年龄60-85岁，平均68.47±8.23岁；对照组男68例，女40例，年龄59-83岁，平均67.15±8.15岁。另将脑卒中伴有认知障碍患者根据是否进行认知训练分为训练组(n=16)和未训练组(n=48)。

纳入标准：符合脑卒中诊断标准；存在缺血性损伤的临床证据；存在与中枢神经系统血管系统的病理和影像学特征相符的缺血性病变；能够配合相关检查和测试。排除标准：进行脑CT扫描患有其他颅内病变(肿瘤、感染)的患者；近期接受血管支架、心脏瓣膜置换和起搏器放置的患者；并发急性心肌梗死或生命体征不稳定的患者；发病前意识障碍、认知障碍、既往有神经病史或有精神问题的患者；无法控制的颅内高压、疼痛、恶心呕吐。

1.2 检查方法使用3.0 T Signa MRI扫描仪(GE Healthcare,Little Chalfont,UK)进行fMRI检查，获得28个连续轴向切片，单发梯度回波平面成像序列(厚度5.0mm；重复时间3000毫秒；回声时间45ms；翻转角度90°；矩阵96×96；视野240×240mm)。利用梯度回波(3D MPRAGE)三维磁化快速采集序列获得了高分辨率的T1加权结构扫描，并获得基线图像(T1加权图像TR：1800,TE：10,TI：600ms)。然后，在进行简单的运动任务时对患者进行扫描，该任务包括三次重复的自我节奏的手指敲击，持续30秒，然后休息45秒。激活图像采用T2＊加权成像(FE-EPI序列，TR：1000 ms TE:40 ms,ETS: 0.8,3 min)。最后，将这些激活的图像映射到T1-加权图像上，以识别激活区域。记录入院时白质纤维束的各向异性分数(fractional anisotropy，FA)和入院时及认知功能训练6周后的功能连通性(functional connectivity，FC)。

1.3 观察指标通过电子病历收集所有入选对象入院时的一般资料，包括性别、年龄，临床资料包括吸烟史、房颤病史以及糖尿病史、饮酒史以及外周血甘油三酯、高密度脂蛋白、低密度脂蛋白、总胆固醇的含量。

美国国立卫生研究院卒中量表(national institutes of health stroke scale，NIHSS)：对其上下肢运动、感觉、构音障碍、语言等多方面进行评分，患者评分越低表示神经受损越小，总分35分[6]。

日常生活活动能力量表(barthel index，BI)：分数越低代表能力越差，小于60分即为中度障碍[7]。

简易智力状态检查量表(mini-mental state examination，MMSE)：通过对患者的定向力、近事记忆力、远事记忆力、语言能力、注意计算力进行评分来评价患者认知功能，评分越高认知功能越好，总分30分，低于24分即认为存在认知功能损害[8]；蒙特利尔认知评估量表(Montreal cognitive assessment，MoCA)：通过多个认知域以及多道题目对患者是否存在认知功能障碍做出评价，总分30分，小于26分即为存在认知功能障碍[8]。

执行功能评估：包括数字广度顺向测验(顺向和逆向)、Stroop色词干扰试验(A～C)、词语流畅性试验、连接试验A和B、朝向一致目标RT、双朝向目标RT、执行网络效率值、注意网络测试正确率[9]。

神经心理学测试[10]：数字符号替换测试(digit-symbol substitution test，DSST)、波士顿命名测试(boston naming Test，BNT)、雷伊听觉语言学习测试(rey auditory verbal learning test，RAVLT)RAVLT延迟回忆及即刻记忆。

1.4 统计学方法数据通过SPSS 20.0进行数据分析，统计分析采用描述性统计计算和频率分布，Pearson相关统计检验、独立t检验和χ2分布检验，如果P＜0.05，则相关性显著。采用SPM8对FC数据进行组间和组内比较，采用Pearson检验分析大脑灰质皮层结构及白质纤维束连接的改变与脑卒中患者认知障碍的相关性。

2 结果

2.1 两组研究对象一般资料的比较比较后发现两组研究对象在饮酒史、房颤病史和低密度脂蛋白含量方面无明显差异(P＞0.05)；实验组在吸烟史、心脏病史、糖尿病史、高血压史、高血脂症以及纤维蛋白原、葡萄糖、甘油三酯、总胆固醇和高密度脂蛋白含量方面均显著高于对照组(P＜0.05)，见表1。

表1 两组研究对象一般资料的比较

表2 两组研究对象各项测试评分的比较

表3 两组研究对象执行功能特征的比较

表4 两组研究对象脑白质纤维束FA值的比较

2.2 两组研究对象各项测试评分的比较实验组的BI评分、MMSE评分、MoCA 评分、BNT、DSST、RAVLT即刻记忆、RAVLT延迟回忆均显著低于对照组，神经受损NIHSS评分显著高于对照组(P＜0.05)。

2.3 两组研究对象执行功能特征的比较实验组的词语流畅性、数字广度顺向显著低于对照组，Stroop C、朝向一致目标RT、执行网络效率值、双朝向目标RT显著高于对照组(P＜0.05)，两组研究对象的Stroop A、Stroop B、数字广度逆向、注意网络测试正确率、连接A、连接B无明显差异(P＞0.05)。

2.4 两组研究对象脑白质纤维束FA值的比较对比两组研究对象的脑白质纤维束FA值发现，实验组的扣带回海马部(L)、下纵束(R)、穹隆(L)的脑白质纤维束FA值显著低于对照组(P＜0.05)，其它指标均无显著性差异(P＞0.05)。

2.5 fMRI扫描显示两组患者海马的静息状态功能连接(FC)的变化通过fMRI扫描显示两组患者海马静息状态功能连接(FC)的变化，红色代表 FC 增强，蓝色代表 FC下降。结果显示，训练组患者左海马-右额下回、左海马-右额中回、右海马-左额中回、右海马-左额下回、右海马-左额上回、右海马-左顶叶FC明显增加(P＜0.005)，见图1；相比之下，未训练组患者左海马-右枕中回、右海马-右小脑后叶、右海马-左颞上回的FC均明显降低(P＜0.005)，见图2。

图1A-图1B fMRI扫描显示训练组静息状态功能连接(FC)的变化；(图1A)左海马-右额下回、左海马-右额中回(图1B)右海马-左额中回、右海马-左额下回、右海马-左额上回、右海马-左顶叶FC，变化用箭头表示。图2A-图2B fMRI扫描显示未训练组静息状态功能连接(FC)的变化；(图2A)左海马-右枕中回和(图2B)右海马-右小脑后叶和右海马-左颞上回的FC，变化用箭头表示。

图3 脑卒中患者大脑灰质皮层结构及白质纤维束连接与认知障碍相关性分析

本研究利用RS功能磁共振成像技术探讨认知训练的中枢机制。经过10周的计算机辅助认知训练，治疗组患者额叶(右下、右中、左中、左下、左上额回)和左顶叶海马区FC较基线增加。此外，神经心理测试成绩的改善与海马、额叶和顶叶的FC显著相关。对照组患者左侧海马-右枕中回、右侧海马-右小脑后叶、右侧海马-左颞上回的FC较基线下降，神经心理测试得分与FC无相关性。

2.6 相关性分析采用Pearson检验分析结果显示，扣带回海马部(L)、下纵束(R)、穹隆(L)的脑白质纤维束FA值以及左海马-右额下回、左海马-右额中回、右海马-左额中回、右海马-左额下回、右海马-左额上回、右海马-左顶叶FC分别与认知障碍均呈明显正相关(P＜0.05)。

3 讨论

脑卒中被认为是导致长期残疾和认知障碍的重要原因，尽管在过去20年中，全球范围内脑卒中死亡率的年龄标准化率有所下降，但每年脑卒中患者的绝对人数、脑卒中幸存者、相关死亡人数都在增加[11-13]。在整个生命周期中，年龄增长是脑卒中的最大危险因素，无论男性还是女性，发病率都随年龄急剧增加[14]。除此之外，高血压是缺血性和出血性脑卒中可治疗的最危险因素，约70%的急性脑梗死患者出现血压升高，具有较高的病发率和死亡率[15-17]。

据报道，约61%的患者在急性缺血性脑卒中1周后出现认知障碍(如执行功能障碍、记忆障碍、注意力或定向障碍)，这是多因素导致的，包括老年、家族史、遗传变异、低教育程度、血管共病、既往短暂性缺血发作或复发性脑卒中和抑郁症[18-19]。而卒中后认知障碍的神经影像学表明，其决定因素包括无症状性脑梗塞、白质改变、腔隙性梗塞和内侧颞叶萎缩[20]。

特定的大脑功能是由特定大脑区域之间的神经处理功能整合来维持的，脑卒中会引起局部性脑损伤，涉及一个或多个专门的大脑区域，以及它们与功能网络剩余节点的相互作用。脑卒中后大脑网络中神经处理的改变可以通过fMRI来研究，它可以揭示网络中区域大脑激活水平的改变，以及剩余网络节点之间功能相互作用的变化。由于fMRI很容易获得，而且不会造成任何不良影响，因此重复的fMRI测量为前瞻性评估脑卒中后功能神经网络重组的时间过程提供了前所未有的可能性，并将系统水平上重组的时空动力学与功能恢复联系起来[21]。运动皮质fMRI信号与运动功能相关的大脑区域同步相关，表明这些区域存在功能连通性。本文通过静息状态 fMRI和神经心理学测试对认知训练前后大脑不同区域的FC进行分析，发现认知训练带来的认知功能改善可能会导致患者认知相关脑区的临床变化。

据以往研究，哺乳动物的新皮质是一个具有层状结构的巨大结构，在早期发育过程中迅速扩大。在灵长类动物的进化过程中，新皮质的大小不断扩大，这与认知功能的改善是平行的。例如，新皮质灰质和邻近的白质的总和仅占食虫动物全脑体积的10%至20%，但占人类全脑容量的80%[22]。灰质在认知过程的信息提取、交换和整合中起着关键作用。皮质厚度的区域特异性以及特定的皮质萎缩(特别是某些额叶和颞叶皮质的灰质萎缩)都是导致认知障碍的关键因素[23]。然而缺血性脑卒中不仅导致灰质损伤，也会引起严重的白质损伤，这是脑卒中发病率较高和神经功能不良的危险因素。大部分白质纤维束通过皮质区域进行通信，其余的通过皮质下结构连接皮质。随着大脑在发育过程中的体积增大，紧邻皮层下方的白质比皮层灰质扩张得更快，以连接遥远的皮层区域。与灰质相似，白质严重依赖于氧气和葡萄糖的持续供应。与灰质相比，白质接受的侧支循环更少，血液供应更少，导致对缺血的极端敏感性。因此，白质极易受到缺血的影响，而且通常比灰质受到更严重的损伤[24]。

综上所述，可以通过fMRI确认脑卒中患者脑功能改变与临床变化之间的相关性，卒中后的认知障碍确实与大脑灰质皮层结构及白质纤维束连接的改变有关，并且这些改变可作为影像学的标志性特征。