康复治疗对脑卒中后不同阶段运动功能恢复作用机制的静息态功能磁共振成像研究

It is well known that motor deficits affect severely daily life activities for stroke patients. At present, few studies have examined the neural mechanisms of rehabilitation interventions in stroke motor recovery, although a lot of clinical efficacy of rehabilitation interventions have been observed. Moreover, little is known concerning the effects of rehabilitation interventions on motor recovery at different stages following stroke. Recently, resting-state fMRI, considered to be more suitable for patient study, has been popularly used to investigate cortical reorganization in stroke patients, however, lacking of longitudinal studies with rehabilitation interventions. In this study, we will perform the resting-state fMRI before and after rehabilitation interventions on patients at different time phases after stroke, and both commonly used methods and our in-house complex network approach will be used to analyze resting-state fMRI data. Furthermore, the correlation analysis between the results of resting-state fMRI and clinical outcome measures of motor recovery will be carried out. This project not only can provide a deep understanding of brain network reorganization induced from rehabilitation therapies (such as conventional rehabilitation therapy and motor imagery training), but also can provide a valuable reference for the clinic to take appropriate rehabilitation intervention method at appropriate time.

运动功能障碍严重影响脑卒中患者的日常生活自理能力。目前关于脑卒中运动康复训练的临床研究较多，但对运动康复训练究竟通过何种机制来发挥作用仍不是很清楚。静息态功能磁共振成像是一种适合探究脑卒中患者运动功能障碍脑作用机制的技术，但采用该技术对脑卒中后康复干预的纵向研究报道并不多见，更缺乏了解不同康复训练方法及其不同实施阶段如何影响卒中脑功能的重组。本课题拟对脑卒中后各阶段康复训练前后进行静息态功能磁共振成像研究，结合常规静息态数据分析方法和当今统计物理学前沿的复杂网络分析方法，探讨大脑局部功能重组模式和脑功能网络拓扑结构，同时对比分析在脑卒中后各阶段康复训练前后脑功能的可塑性变化和临床手功能恢复程度的相关性，揭示康复训练对脑卒中后不同阶段运动功能恢复的作用机制，为常规康复训练和运动想象训练的临床治疗介入的适宜时间点和疗效评价提供更加客观可靠的科学依据，具有重要的理论和临床实践价值。

脑卒中后超过半数以上的病人都会遗留一定程度的运动功能障碍，对患者的日常生活十分不利。静息态功能磁共振成像（resting-state functional magnetic resonance imaging, rs-fMRI）因其简单易行的操作模式和对人脑自发神经活动的有效解读，现已成为研究脑卒中运动功能恢复神经机制的一种有效手段。另一方面，临床实践证明康复干预能够有效促进脑卒中患者运动功能的恢复，但目前关于康复干预的神经作用机制的研究仍然十分匮乏。本项目基于rs-fMRI的多种数据分析方法，围绕脑卒中“手”运动功能障碍，比较系统地研究了脑卒中运动功能恢复及康复干预的神经作用机制。具体如下：1）Granger因果分析证实脑卒中患者病变损伤同侧初级运动皮层（Primary motor cortex, M1）的效应连接存在显著异常，主要涉及大脑运动执行网络和高级额顶运动控制网络，且其异常与临床手运动功能的损伤程度有关。2）ICA分析证实脑卒中运动功能损伤后的脑功能重组不仅局限在感觉运动网络内，也涉及其他静息态网络，包括初级感知觉网络系统和高级认知控制网络内和网络间都出现了功能连接改变。尤其是背侧注意网络的功能明显下降和执行控制网络的过度功能代偿对偏瘫患者手运动功能恢复并非好的征象。3）分频段ReHo研究发现，卒中脑ReHo分频段（slow-5: .01–.027 Hz; slow-4: .027–.08 Hz; typical band: .01–.1 Hz，共三个频段）脑区差异与手运动功能严重程度关系密切，或许可成为监测脑卒中手运动功能转归的潜在参考指标。4）功能连接分析发现，有效的康复干预作用主要是恢复大脑两侧感觉运动区功能连接的对称性，并且增加与运动想象学习相关脑区的功能连接。静息态功能连接的系统性评价可以预测运动功能的恢复，利用静息态功能磁共振成像探测康复干预的恢复机制是一个比较有效的手段。