大脑脚非对称性比例与非优势半球出血性镜像卒中后语言、运动及日常生活能力变化的相关性研究

杜秀玉，翟晓东，刘志，杨静，任惠敏，陈静，胡鸿鹏，戈蕾，杨金水

一般与语言功能特化相关的大脑半球被称为优势半球。优势半球卒中不仅会引起语言功能障碍，还会出现对侧肢体运动能力下降并影响到日常生活能力[1]。既往研究显示非优势侧半球在优势侧半球卒中后运动及语言功能恢复中起到一定的代偿作用[2-3]，但目前尚无明确的直接临床证据。单侧卒中后卒中侧大脑脚萎缩比较常见，是引起双侧大脑脚非对称性的直接原因，且大脑脚萎缩程度与同侧卒中程度呈正相关[4]。研究显示大脑脚非对称性比例（asymmetry rate of cerebral peduncle，ARCP）既可用于评定一侧半球卒中程度，又可用于研究其与一侧半球病变后健侧半球的运动功能储备能力的相关性[3]。优势半球卒中后运动功能与语言功能的恢复具有协同性[5]，二者会影响患者的日常生活能力。本研究回顾性分析16例非优势半球出血性镜像卒中（hemorrhagic mirror stroke of nondominant hemisphere，HMSNH）患者的临床资料，分析其发病前后语言功能、肢体运动功能、日常生活能力的变化特点，探索其上述功能改变与大脑脚非对称性的相关性。

1 对象与方法

1.1 研究对象 回顾性连续收集2017年9月-2020年6月河北北方学院附属第一医院卒中中心收治的卒中患者的临床资料。入组标准：①年龄18～80岁；②首次卒中为优势半球基底节区或丘脑卒中，二次卒中为非优势半球镜像卒中，两次卒中时间间隔＞1年；③两次卒中均为出血性卒中，诊断符合《高血压性脑出血中国多学科诊治指南》中的诊断标准[6]；④首次卒中后伴有不同程度的语言功能和对侧肢体功能障碍[失语商（aphasia quotient，AQ）＜93.8分、Fugl-Meyer运动功能评估量表（Fugl-Meyer assessment scale，FMA）评分＜100分]；⑤神志清楚，生命体征平稳；⑥定期随访的语言功能、肢体运动功能、日常生活能力的评估资料齐全，影像资料齐全。排除标准：①合并卒中以外的其他颅内病变；②接受任何形式的外科治疗；③多发性卒中；④合并癫痫；⑤除两次卒中外，其他原因导致的语言功能、肢体运动功能及日常生活能力异常。本研究已通过河北北方学院附属第一医院医学伦理委员会审查（批号：K2020263）。

1.2 方法

1.2.1 临床资料收集 通过医院病案室及医学影像中心获取患者的临床病历资料和影像学资料，包括性别、年龄、文化程度、诊断、并发症、饮酒情况（每日饮酒量＞300 mL定义为持续饮酒）、吸烟情况（每日吸烟数量＞20支定义为吸烟）、随访资料及首次卒中后HMSNH后头颅CT、MRI、MRI弥散张量成像（diffusion tensor imaging，DTI）数据，以及HMSNH发生后1周内的MRI数据。

1.2.2 大脑脚面积测量 使用HMSNH发生后1周内的MRI数据在相同的磁共振影像工作站（Ingenia 3.0T）由两名神经影像学专业技师测量双侧大脑脚的面积，每人测量3次，结果取6次测量的平均值。大脑脚的面积采用Warabi等[7]推荐的方法，选择大脑脚内侧的动眼神经沟和外侧的外侧沟为起始点解剖标志分别勾画两侧大脑脚轮廓，内侧边界为外侧沟和动眼神经沟的连线，轮廓面积即为大脑脚的面积（图1）。ARCP计算公式：ARCP=HMSNH侧大脑脚的面积/首次卒中侧大脑脚的面积。

图1 大脑脚的面积测量方法

1.2.3 传导束重建与FA值测量 提取首次卒中后1周内同参数MRI DTI原始DICOM数据（扫描参数：TR/TE=3360.9/94.1 ms；层厚2.5 mm，无间隔扫描；视野：160 mm×160 mm;采集矩阵：128×128；翻转角90°；激励次数1次，b=0和1000 s/mm2，25个弥散敏感梯度方向），使用开源软件3D-Slicer（版本：4.11.20200930）由神经影像医师进行大脑传导束的重建与双侧大脑脚层面传导束各向异性分数（fraction anisotropy，FA）的测量，两名医师分别测量3次，取平均值。

1.2.4 语言功能、肢体运动功能及日常生活能力评估 ①语言功能评估：采用中文版西方失语症成套检验（western aphasia battery，WAB）进行评估，主要从自发言语、理解、复述和命名4个方面对患者进行评分，结果用AQ表示，计算公式为：AQ=2×（自发言语得分+理解得分/20+复述得分/10+命名得分/10）。AQ＜93.8分可诊断为失语症[8]。②肢体运动功能评估：采用简化FMA对非优势侧肢体进行评分并分级[9]。Ⅰ级（严重运动障碍）：FMA评分＜50分；Ⅱ级（明显运动障碍）：FMA评分50～84分；Ⅲ级（中度运动障碍）：FMA评分85～95分；Ⅳ级（轻度运动障碍）：FMA评分96～100分。③日常生活能力评估：采用Barthel指数（Barthel index，BI）评定量表进行评估[10]。重度依赖：BI≤40分；中度依赖：BI 41～60分；轻度依赖：BI 61～99分；无须依赖：BI=100分。选择HMSNH前最近的一次测量数据作为HMSNH前指标，HMSNH后指标取HMSNH发生后1个月内最早的数据。

1.3 统计学方法 采用SPSS 21.0软件对所有数据进行统计分析。计量资料进行Kolmogorov-Smirnov正态性检验，符合正态分布的采用表示，比较采用配对t检验。计数资料以例数（%）表示。ARCP与HMSNH前后AQ、FMA评分、BI及其差值的相关性以及ARCP与首次卒中后同侧大脑脚FA值的相关性采用Pearson相关分析。以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 一般资料 16例患者中，男11例（68.8%），女5例（31.2%）；年龄41～71岁，平均55.31±10.08岁；丘脑卒中3例（18.8%），基底节区卒中13例（81.2%）；所有患者均为右利手，常用语言为普通话，小学以上文化程度；12例（75.0%）患者合并不同程度的高血压，7例（43.8%）患者合并高脂血症，3例（18.8%）患者合并糖尿病，8例（50.0%）患者合并心脏疾病；5例（31.2%）患者在首次卒中后仍持续饮酒，6例（37.5%）患者首次卒中后仍吸烟。

2.2 首次卒中后双侧传导束形态及FA值特点肉眼观察可见首次卒中层面、同侧大脑脚层面、脑桥基底部层面、延髓锥体交叉层面下行传导束明显变细（图2），首次卒中后同侧大脑脚FA值低于对侧（0.35±0.19vs.0.87±0.10；t=9.587，P＜0.001），且与ARCP呈负相关（r=-0.871，P＜0.001）（图3）。

图2 首次优势半球丘脑出血性卒中后不同层面传导束的变化

图3 ARCP与首次卒中初期下行传导束FA值的相关性

2.3 HMSNH前后AQ、非优势半球侧FMA评分、BI变化情况 本组16例患者HMSNH前后AQ分别为77.59±7.00分、39.31±14.46分；非优势半球侧FMA评分分别为90.38±5.16分、58.13±16.08分；BI分别为94.69±4.99分、53.75±14.89分。HMSNH前AQ（t=9.534，P＜0.001）、非优势半球侧FMA评分（t=7.637，P＜0.001）、BI（t=10.430，P＜0.001）均高于HMSNH后，差异有统计学意义（图4）。HMSNH前非优势半球侧肢体运动功能分级Ⅱ级1例（6.2%）、Ⅲ级11例（68.8%）、Ⅳ级4例（25.0%），HMSNH后Ⅰ级6例（37.5%）、Ⅱ级8例（50.0%）、Ⅲ级2例（12.5%）。HMSNH前日常生活能力评估结果显示，16例（100.0%）为轻度依赖或无须依赖；HMSNH后5例（31.2%）为重度依赖，5例（31.2%）为中度依赖，6例（37.5%）为轻度依赖。

图4 HMSNH前后AQ、非优势半球侧FMA评分、BI比较

2.4 ARCP与HMSNH前后AQ、FMA评分、BI及其差值的相关性 ARCP与HMSNH前AQ、FMA评分、BI无相关性（P＞0.05）（图5A～C）；ARCP与HMSNH后AQ（r=-0.739，P=0.001）、FMA（r=-0.807，P＜0.001）、BI（r=-0.757，P＜0.001）呈负相关（图5D～F）；ARCP与HMSNH前后的AQ（r=0.717，P=0.002）、FMA评分（r=0.885，P＜0.001）、BI（r=0.722，P=0.002）差值呈正相关（图5G～I）。

图5 ARCP与HMSNH前后AQ、FMA评分、BI及其差值的相关性

3 讨论

本研究显示非优势半球出现镜像卒中后，患者出现了语言功能的下降、非优势侧肢体运动功能的下降及日常生活能力的降低，且上述各项指标的评分与ARCP具有较强的相关性。在本研究中优势半球基底节及丘脑区域发生首次卒中后不同层面卒中侧传导束被推挤或被破坏，导致FA值显著降低，远期影像学出现了同侧大脑脚萎缩，且统计学分析结果显示代表大脑脚萎缩程度的ARCP与FA值呈显著负相关（r=-0.871，P＜0.001）。

交叉瘫是延髓锥体交叉层面以上运动皮层或皮质脊髓束损伤后的典型临床表现[11]。在本研究中，非优势半球卒中后出现了同侧肢体功能的下降，非优势半球侧FMA评分由90.38±5.16分下降至58.13±16.08分，有力地证明了HMSNH前非优势半球已具备支配同侧肢体运动功能的能力。交叉性失语研究证明，右利手者出现失语症时，90%的损伤位于左侧半球，仅0.1%～1%位于右侧半球[12]，由此基本可排除本组患者非优势半球卒中后语言功能的二次损伤（AQ由77.59±7.00分下降至39.31±14.46分）为交叉性失语，体现了HMSNH后非优势半球损伤而导致的语言功能下降。卒中后运动、语言等功能障碍会影响患者的日常生活能力[1，13]，本组患者在HMSNH后伴随运动及语言功能的下降，日常生活能力也伴随下降（BI由94.69±4.99分降至53.75±14.89分）。综上可得出，HMSNH后上述各项功能的减弱可反向证明非优势半球存在代偿功能。

早期Hu等[14]的失语研究提示，中国汉族人的语言功能区不仅仅限于左脑，可能位于右脑或双侧半球。研究表明，优势半球的基底节区损伤促使了语言区从左侧额叶转移至右侧额叶或颞叶，并使用功能磁共振成像（functional magnetic resonance imaging，fMRI）检查发现在非优势半球出现语言功能激活区[15-17]。Jang等[18]报道优势半球损伤后失语的恢复与弓状束损伤及恢复相关，优势半球卒中后AQ与左侧半球弓状束的体素数目呈中度正相关。但是，Kwon等[19]报道即使优势半球弓状束完全损伤，患者的语言功能仍然可以恢复得很好。而且，优势半球失语后经过康复训练好转的患者，非优势半球额下回通过胼胝体膝部的纤维束增多，且康复训练期间fMRI检查发现两侧半球均有激活区[20]。但是fMRI及DTI技术的不足之处在于，二者均无法对卒中后皮层语言区进行精准定侧定位，不应单独使用[21-22]。本研究通过HMSNH后语言功能下降的临床事实，可以有力地证明非优势半球语言功能的存在，在本研究基础上结合fMRI技术可以提高语言区定位的精准性。

既往的临床研究及动物实验均显示，卒中后患肢经过康复锻炼后fMRI检查显示患肢运动的激活区转移至同侧，受累肢体同侧运动皮层在其功能恢复中起着很大作用[23-25]。Jang等[18]研究发现大脑半球卒中后受累肢体活动增加会促使同侧半球皮质脊髓束纤维数量增加。本研究中ARCP代表了首次卒中后健侧半球双侧大脑脚中传导束的比例，本组病例中HMSNH发生后ARCP与首次卒中下行传导束FA值呈显著负相关（r=-0.871，P＜0.001）。ARCP数值越大说明优势侧大脑脚由于华勒变性导致的萎缩越严重[4]，首次卒中侧运动功能丧失越多，在以后的运动功能恢复中非优势半球表现出更强的代偿能力，且这种非优势半球运动功能代偿能力存在的直接证据就是HMSNH后同侧运动功能的明显下降，本研究中HMSNH后非优势侧FMA评分由90.38±5.16分下降至58.13±16.08分，其HMSNH前后的差值代表了不同运动功能的下降程度，与ARCP呈负相关（P＜0.001）。运动功能神经网络的具体工作方式仍在进一步研究中[26]。

本组病例HMSNH后BI结果显示16例生活轻度依赖或无须依赖患者中5例（31.2%）转变为重度依赖，5例（31.2%）转变为中度依赖，6例（37.5%）转变为轻度依赖。以上10例（62.5%）由轻度依赖或无须依赖的患者转变为重度或中度依赖者其ARCP值均≥1.5。统计学结果显示ARCP与HMSNH后BI（r=-0.757，P＜0.001）呈负相关，与HMSNH前后BI变化（r=0.722，P=0.002）呈正相关。研究显示卒中后日常生活能力的改变与运动功能关系较大[1，13]，在本研究中HMSNH后患者由于双侧运动功能均受到影响，日常生活能力下降更加明显。

本研究的不足之处在于本研究为回顾性研究，无对照组，只能根据患者已经完成的检查结果进行总结分析，且病例数量较少，很难从统计学角度分析吸烟、饮酒等不良习惯对结果的影响。下一步要针对HMSNH患者开展长期的前瞻性研究，并完善HMSNH后fMRI等功能影像检查，增加样本量，分析年龄、病程、不良生活习惯等因素对神经功能恢复的影响，在既往研究的基础上进一步探讨ARCP预测HMSNH后脑功能变化的机制。