大脑双侧性重塑与针刺促进偏瘫康复机制的多模态磁共振研究

Hemiplegia caused by cerebrovascular diseases is one of the major types of disability worldwide. Acupuncture treatment is effective for hemiplegia but the underlying functional and structural mechanisms in the brain need to be further investigated. As compared to an impaired limb, which undergoes functional recovery, the injured brain undergoes integrated process of combined functional and structural reorganization. The functional reconstruction after unilateral motor pathway injury depends on the recovery in bilateral functioning of the motor pathways and primary motor cortices. The current study is designed to enroll 24 patients with left hemiplegia resulting from cerebral infarction (right motor pathway impaired) and 24 healthy subjects. Acupuncture at GB34 (Yanglingquan) and passive thumb-to-index movement task will be applied while structural and functional magnetic resonance imaging scanning. Sham acupoint will also be performed as a control. After assessing the baseline motor function and levels of high sensitivity C-reactive protein, we will analyze the imaging differences between patients and healthy subjects undergoing acupuncture at verum and sham GB34, before and after passive movement task. Focused on bilateral functioning of corticospinal tracts and primary motor cortices, the current project aims to explain the mechanisms involved in restoring brain function via acupuncture treatment during rehabilitation in hemiplegia patients.

脑血管病偏瘫是重要的致残原因，针灸是有效疗法，在大脑功能和结构层面的疗效机制有待进一步明确。对应于肢体运动功能的恢复，损伤大脑功能和结构的重塑过程复杂，重塑是整体性的。单侧运动通路损伤后，功能重建需要双侧运动通路（CST）和双侧主运动区（M1-M1）的协同参与。本研究纳入左侧偏瘫（右侧运动通路损伤）的脑梗死患者和健康受试者各24例，以针刺左侧阳陵泉穴及被动对指运动为干预任务，设置针刺假穴作为对照，进行多模态结构（T1、DTI）及功能（静息态、任务态）磁共振成像扫描。结合患者运动功能评价（FMA）、高敏C反应蛋白水平，对比分析偏瘫患者与健康受试者、针刺真穴与假穴、手动任务前后的磁共振图像特征（FC、VMHC、VBM、FA）。以双侧CST及M1-M1的变化为依据，围绕大脑整体性、双侧性调控，表达针刺促进脑功能重塑的机制。

本项目应用核磁共振成像技术，选择发病1.5个月以内脑梗死左侧偏瘫的患者，关注大脑双侧主要运动通路（CST）和双侧运动皮层（M1）在中风后、手动前后及针刺前后大脑功能和结构的变化，并在此基础上，结合运动功能（FMA）评价及高敏C反应蛋白（hs-CRP）检测，建立功能核磁与病情程度相关的整体性认识，多层次、多角度探讨卒中后及恢复过程中大脑双侧性重塑的机制以及针刺的中枢效应机制。研究过程中纳入中风后左侧偏瘫患者29例和匹配的健康受试者30例，分别完成静息态、被动对指运动态、DTI结构像、针刺真/假阳陵泉态与T1结构像的磁共振成像。将采集的功能影像数据应用SPM12等软件包、结构影像数据应用AFNI等软件包进行数据处理和统计分析，多模态分析对比两组受试者结构与功能的表现特征。该项目研究结果主要包括四部分：（1）中风偏瘫患者单侧运动通路损伤后，除病灶区域外，双侧脑白质及全脑主要纤维束出现双侧性、广泛性损伤；（2）中风偏瘫患者双侧运动皮层、脑网络之间功能连接，均呈现双侧性的变化趋势，针刺阳陵泉可以双侧调节中风患者脑功能重塑，且具有穴位特异性；不同运动功能损伤程度、临床病情程度与部分脑功能变化情况存在相关性；（3）基于图论分析中风患者大尺度脑功能网络特征，以及针刺阳陵泉对左右侧半球功能网络具有整合效应与调节作用；（4）中风偏瘫患者被试间相关性的变化在不同亚组之间具有不同的响应模式，且针刺阳陵泉真/假穴、手动任务态的功能连接、动态功能连接的变化特点与时空具有相关性。该项目的研究结论认为中风患者双侧运动皮层及双侧运动通路存在结构和功能的损伤，针刺阳陵泉具有其穴位特应性，并可以通过双侧运动皮层及脑网络协同调控脑功能重塑，为针刺促进中风偏瘫患者的运动功能康复的效应机制提供了影像学证据。该项目的主体研究内容已按照课题计划书完成，研究过程中培养博士研究生3名，硕士研究生3名，发表SCI论文3篇，国内核心期刊8篇。