贝尔氏麻痹恢复期患者的皮层重组:口面和手指运动的任务状态fMRI研究

摘要

目标。目的通过任务状态功能磁共振成像(fMRI)研究Bell’s palsy (BP)恢复期患者手指和口面部运动时的皮层重组情况，为针刺治疗BP的临床提供更多依据。方法。我们收集17例临床完全康复的BP患者(BP组)和20例健康志愿者(对照组)分别接受唇撅运动和手指运动的任务状态fMRI扫描。结果。结果发现，两组患者的脑功能状态存在显著差异。结论。结果显示，针刺治疗后BP患者的大脑皮层存在重组，提示BP患者的手部运动区与面部运动区存在关联。

1.介绍

皮层重组，又称“皮层可塑性”，是指皮层对变化的环境和新信息的适应能力。多项研究表明，功能可塑性发生在各种疾病中，包括脑损伤[1- - - - - -3.]及周围神经损伤[4］.贝尔氏麻痹是一种急性、特发性、单侧面神经麻痹，伴有单纯的周围神经传导阻滞和面神经功能障碍[5，6]，这是一种常见的疾病，每10万人中约有20至35人感染[7］.通常采用药物、外科手术、针灸和其他临床方法治疗[8- - - - - -11］.既往研究表明，皮层重组在贝尔氏麻痹的恢复中起着重要作用。例如，Rijntjes等使用正电子发射断层摄影术(PET)和经颅磁刺激术(TMS)检测面瘫患者的皮层重组，发现面肌运动传导障碍导致皮质手场扩大并延伸至面部区域[12］.颅磁刺激也被用于面瘫与舌头技能的任务。结果显示，面部运动区被相邻的双侧舌运动区侵犯。

功能磁共振成像(fMRI)是研究疾病进展中的病理机制的一种流行的放射学技术[13］.它已被用于检测面瘫患者的恢复。Wu et al. [10]显示急性期功能连通性改变，随后在静息功能mri恢复BP时发生重组。Hu等人[14发现Bell麻痹恢复期前扣带皮层功能连接增强可能与皮层重组有关。

BP是一种周围神经传导阻滞和面神经功能障碍的疾病。这是一种主要的面部运动功能障碍。BP患者面部运动区皮质重组是如何恢复的，与手部运动区有什么关系?为了达到这个目的，我们检测了在两个不同的运动任务，手指和嘴唇撅起的BP恢复期患者的皮层重组。

2.材料和方法

2．1．主题

本研究将所有受试者分为两组，康复组和健康对照组。麻痹恢复组由17例BP恢复患者组成(均为右撇子，女9例，男8例，见表)1)，为安徽中医药大学第一附属医院门诊患者(中医)。经House-Brackmann面部神经分级系统(HBS) (House and Brackmann, 1985)评估为针灸治疗后的临床康复[15］.近年来，HBS已广泛应用于周围性面神经麻痹的研究。这个量表的范围从1到6不等，1代表正常的面部动作，6代表没有动作。对照组为安徽中医药大学健康志愿者20例(女7例，男13例)，医院工作人员均为右撇子。所有受试者均无精神或神经疾病史，无明显异常障碍或药物使用史，脑结构无明显异常。本研究经安徽中医药大学第一附属医院机构审查委员会批准，并在实验前获得每位受试者的书面知情同意。

2．2．数据采集

实验在安徽中医药大学第一附属医院医学影像中心MRI室进行。使用西门子Symphony 1.5 T MRI全身扫描仪(西门子医疗系统，德国)和标准头部线圈。实验前，要求受试者换衣服，休息，全身放松后进入扫描室。他们被要求闭着眼睛躺下，保持清醒。为了避免不必要的视觉刺激，扫描室内的所有灯光都被关闭。我们还应该向参与者阐述两个任务状态操作。在整个扫描过程中，被试被要求尽量避免心理活动。

共扫描5个序列:(1)飞行员图像;(2) t2加权成像，排除任何脑疾病;(3) EPI-BOLD;(4) t1加权三维解剖图像:取矢状位，共扫描176片，覆盖全脑。采用破坏梯度回波序列，TR/TE/FA = 2100 ms/3.93 ms/13°，FOV为250 × 250 mm，层厚/间距为1.0 mm/0.5 mm，分辨率为256 × 256。(5)任务状态fMRI大约需要30分钟完成所有数据的采集。

任务状态功能磁共振成像．选择撅嘴动作和手指动作作为两种任务状态动作。采用EPI-BOLD, TR/TE/FA = 3000 ms/30 ms/90°，切片厚度/间距= 3.0 mm/0.75 mm，视场FOV 192 mm × 192 mm，视场FOV 64 × 64 mm。任务状态扫描数据采用块设计，每块耗时30秒，任务状态fMRI数据全部扫描耗时6分钟，120个基数的功能数据。每次功能数据采集耗时3秒(TR)，如图所示1．

２．３．数据预处理

采用AFNI (http://afni.nimh.nih.gov/afni/)安徽中医药大学第一附属医院数字医学影像实验室。最初，为了避免初始MRI信号的不稳定性，将功能图像的前4个时间点丢弃，其余图像重新对齐至第一体积。然后，图像归一化到标准的Talairach图谱，然后使用6 mm全宽半最大值(FWHM)高斯核进行空间平滑，以减少空间噪声。利用线性最小二乘法去除低频噪声和信号漂移，对每个个体素的时间序列进行去趋势处理。对于每个受试者，预处理后的fMRI数据然后提交使用一般线性模型进行分析系数提取单个分析结果中的值作为对比图像进行进一步分析。在处理前，对右侧面瘫患者的个人数据进行翻转-axis，以便对所有数据进行单方处理。

２.４.组间分析

在组间分析前，将头部运动超过2mm或2°的个体数据排除，以避免头部运动对数据分析结果的可能影响。结果，在瘫痪恢复组中排除4例。采用3dttest++进行组间比较，观察患者与对照组的脑激活变化情况。组间分析结果用蒙特卡罗模拟校正，得到，，群集= 61。为检测面瘫患者的皮层功能重组，从控制组手性任务实验和患者口性任务实验的统计激活图中提取感兴趣的区域，得到交叉区域。

3.结果

３．１．一般信息

BP组17例(平均年龄35.06岁，范围20 - 70岁)和健康对照组20例(平均年龄31.7岁，范围20 - 70岁)在年龄分布和样本量上差异无统计学意义。为说明不同组间皮层重组的显著差异，各组分组分析结果如下。数据分析中没有受试者被删除。在本研究中，我们将右侧BP患者的资料沿y轴翻转，使所有资料均可单方处理。因此，所有患者均可考虑为左侧血压患者。左侧激活区域被认为是对侧的，右侧激活区域被认为是同侧的。

３．２．手指运动任务状态

如表所示2和图2与健康对照组相比，在进行手指运动时，其对侧PCC(后扣带回)、MI(初级运动皮层)、SI(初级躯体感觉皮层)、颞中回和同侧CMA(扣带回运动区)、楔前叶和颞横回的激活增加。对侧海马旁回信号减弱(表)2,图2)．

３．３．任务状态

与健康对照组相比，在做撅唇运动时，同侧丘顶、CMA(后扣带回)、颞横回、SI(初级躯体感觉皮层)、楔前叶和对侧枕上回的激活减少(表)3.,图3.)．

4.讨论

本文报道了运动任务状态功能MRI对BP患者康复后脑功能状态的变化，为临床治疗提供了更多的依据。为此，本研究探讨了康复性瘫痪组与健康对照组大脑功能状态的差异。首先，我们将讨论两个重要的问题，即皮层重组是否存在，以及皮层重组可能意味着什么。

4．1.BP术后患者的皮层重组

从本文的结果来看，在手指运动和撅唇运动时，恢复性麻痹组与健康对照组的皮层功能状态存在显著性差异。因此，我们可以得出结论，BP术后恢复的患者仍存在皮层重组，或者大脑功能状态未恢复到发病前的状态。贝尔氏麻痹患者在HBS为I级时被评估为康复;它只是暗示临床症状消失，但并不意味着皮质重组会恢复到疾病前的状态。事实上，已有研究表明，BP整个病理阶段存在多个相关感觉运动区皮层重组[10，14，16］.本研究提示在早期康复阶段存在皮层重组。一般情况下，患者会在临床症状消失后停止治疗。本研究亦提示患者在临床恢复后，仍应继续治疗，以促进脑功能的彻底恢复。

4．2．康复组与健康对照组的差异

本研究发现，在手指运动时，后扣带皮层(PCC)、初级躯体感觉皮层(SI)、初级运动皮层(MI)和扣带运动区(CMA)的激活显著增加，海马旁回的激活减少。我们还观察到初级躯体感觉皮层(SI)、后扣带皮层(PCC)、楔前叶和喙部在撅唇运动时信号减弱。这些被激活的区域，与手和口-面运动相关，是一个网络的组成部分，控制皮层和皮层下自发性面部运动的表征，这在许多研究中都有报道[15，17，18］.人脑的功能网络相当复杂，尤其是这些区域相互作用的方式[19］.众所周知，后扣带皮层(PCC)、楔前叶和海马旁回与大脑的默认模式网络(DMN)有关，默认模式网络被定义为一组在被动时刻自发活跃的区域[20.与情感处理、记忆和自我投射思维有关[21］.还有一项研究报道，贝尔氏麻痹症会给患者带来负面情绪[22］.这可能是DMN被激活的原因。小脑峰是小脑的一部分，在运动控制中起着重要的作用。它还可能涉及一些认知功能，如注意力和语言，以及调节恐惧和快乐反应[14，23］.有研究报道，短暂性外周运动性麻痹的功能恢复过程中小脑被激活，这与我们的研究结果一致[18］.

该结果的另一个显著特征是fMRI主要在麻痹侧的同侧进行唇撅运动时的激活减少;这可能与脑功能的代偿机制有关。然而，随着手指运动，位于双侧大脑半球的激活增加。对侧SI和MI在手指运动时被激活。一项针对面部和嘴巴运动的任务状态fMRI研究也发现，即使在临床康复后，激活的区域仍在面瘫的对侧[15］.这可以用大脑对面部肌肉运动失败的反应来解释。提示面部功能尚未完全恢复，而临床评估未显示面部运动障碍。

4．3．手部运动区域与面部运动区域的关系

也发现有增加激活在手指运动和减少活化在唇追求运动,这表明面部运动区患者脑血流量恢复英国石油公司减少,脑血流量在手运动区相比提高了病人的健康志愿者。在初级运动皮层中，手和面部表征区的位置是相邻的(图)4)．有许多研究报告这两个相邻区域的皮层重组。例如，Florence等人[24]报告称，在意外前肢截肢后的猴子体感丘脑和皮层中，腹后核中的前肢表征被来自残臂和面部的完整输入完全重新激活。Cohen等人[25[也使用功能磁共振成像研究振动刺激下的大脑活动和病变上下身体部位的自愿运动，发现在初级躯体感觉皮层(SI)手部区域，没有观察到对手部振动刺激的反应，相反地，当舌头运动时，通常只会唤起更多侧脸区域的反应，这表明被激活的手表征区域扩大了面部运动区域。在贝尔氏麻痹的研究中，Rijntjes等人[12研究还发现，用PET和TMS测量，面瘫患者在进行分节手指运动时，比正常志愿者激活了更大一部分的大脑皮层。推断手部表征区延伸至口面区。它与我们的结果基本一致。这可能是针刺治疗中使用远端终点的原因。不仅使用了位于面部的穴位，还使用了位于手部的合谷(L14)等穴位来针灸治疗贝尔氏麻痹。

5.本研究的局限性

我们的结果表明，在BP的早期恢复期存在皮层重组。本研究对皮质重组与针刺治疗的关系提供的证据有限。因此，我们不能排除结果可能只是反映了贝尔氏麻痹的自我恢复的可能性。本研究试图揭示BP恢复的潜在机制，但仍需进一步研究。虽然考虑到急性期BP的严重程度和持续时间可能对皮质重组有影响的可能性，但并没有丰富的数据来分析它们之间的关系。这项有价值的研究将在我们收集到足够的资料之后进行。

6.结论和观点

我们有证据表明Bell麻痹恢复期患者在做手指动作和撅唇动作时，大脑功能状态与健康对照组不同。两组之间的活动变化包括运动联想皮层和小脑。大脑皮层的这些变化可能与大脑功能状态的差异有关。因此，我们认为除了恢复期外，贝尔麻痹患者的皮层重组在不同的病理阶段仍在继续。我们还需要进一步的证据来支持我们的主张。

相互竞争的利益

作者声明本论文的发表不存在利益冲突。

致谢

本文由国家重点基础研究发展计划(973)资助。安徽省科技支撑计划资助项目(2010CB530500);1604 b0602020。

参考文献

1. M. Artzi, S. I. Shiran, M. Weinstein等人，“生命早期损伤后的皮层重组”，神经可塑性文章编号8615872,9页，2016。视图:出版商的网站|谷歌学者
2. 蔡军，季秋生，R. Xin等，“皮质下卒中后皮层结构重组有助于运动恢复:纵向体素形态测量学研究”，人类神经科学前沿， 2016年第10卷第393条。视图:出版商的网站|谷歌学者
3. M. Stropahl, L. C. Chen, S. Debener，“语言失聪人工耳蜗使用者的皮层重组:模态内和跨模态的考虑，”听力的研究,2016年。视图:出版商的网站|谷歌学者
4. K. S. Taylor, D. J. Anastakis和K. D. Davis，“切断你的神经会改变你的大脑，”大脑第132卷第1期11, pp. 3122-3133, 2009。视图:出版商的网站|谷歌学者
5. K. Vakharia和K. Vakharia，《贝尔氏麻痹症》北美面部整形外科诊所，第24卷，第2期1, pp. 1 - 10, 2016。视图:出版商的网站|谷歌学者
6. J. I. Kim, M. S. Lee, t . y。崔，李，和h - j。Kwon，《针灸治疗贝尔氏麻痹:系统回顾和荟萃分析》，中华中西医结合杂志第18卷第2期1，第48-55页，2012。视图:出版商的网站|谷歌学者
7. E. Peitersen，“贝尔氏麻痹:2500种不同病因的周围面神经麻痹的自然过程”，Acta Oto-Laryngologica,补充,没有。549页，第4-30页，2002。视图:谷歌学者
8. R. Garmi, D. Labbé， O. Coskun, j - f。Compère和H. Bénateau，“延长颞肌成形术和大脑可塑性:功能性磁共振成像研究”，整形与美学年鉴，第58卷，第2期4, pp. 271-276, 2013。视图:出版商的网站|谷歌学者
9. T. Bitter, B. Sorger, V. Hesselmann, B. Krug, K. Lackner, O. Guntinas-Lichius，“面部神经重建后模拟运动的皮层表征部位:功能性磁共振成像研究，”的喉镜号，第121卷。4, pp. 699-706, 2011。视图:出版商的网站|谷歌学者
10. 吴红梅，阚红梅，李春梅等，“针刺对不同临床病程的贝尔氏麻痹患者前扣带皮层功能连接的影响”，循证补充和替代医学文章编号646872,7页，2015。视图:出版商的网站|谷歌学者
11. F. N. Yalcindag和C. Alay，“干扰素α 2a治疗白塞葡萄膜炎期间的贝尔麻痹”，F1000Research2013年第2卷第245条视图:出版商的网站|谷歌学者
12. M. Rijntjes, M. Tegenthoff, J. Liepert等人，“面瘫患者的皮层重组”神经病学年鉴号，第41卷。5，第621-630页，1997。视图:出版商的网站|谷歌学者
13. 王明，“针刺对痉挛型脑性瘫痪儿童脑功能影响的功能神经成像研究”，“儿童神经学杂志，第24卷，第2期10, pp. 1324-1325, 2009。视图:出版商的网站|谷歌学者
14. S. Hu, Y. Wu, C. Li et al，“Bell’s麻痹恢复期前扣带皮层功能连接的增强”，Neuroreport第26卷第2期1, pp. 6-12, 2015。视图:出版商的网站|谷歌学者
15. C. M. Klingner, G. F. Volk, A. martin等，“贝尔氏麻痹的皮层重组”，恢复性神经学和神经科学，第29卷，第2期3，页203-214,2011。视图:出版商的网站|谷歌学者
16. “针灸对原发性躯体感觉皮质功能连接的影响随着贝尔氏麻痹病理阶段的不同而变化”，NeuroReport，第25卷，第2期14, pp. 1162-1168, 2014。视图:出版商的网站|谷歌学者
17. V. Hesselmann, R. Girnus, C. Wedekind等人，“使用多个接收线圈的功能性磁共振成像:与标准正交头线圈相比，三维presto和单次脉冲EPI的BOLD信号变化和信噪比，”核磁共振成像杂志，第20卷，第2期。2，页321-326,2004。视图:出版商的网站|谷歌学者
18. A. Smit, J. van der Geest, M. Metselaar, A. van der Lugt, F. VanderWerf, and C. De Zeeuw，“暂时性外周运动瘫痪功能恢复过程中小脑激活的长期变化”，实验神经学第226卷第226期1，页33-39,2010。视图:出版商的网站|谷歌学者
19. M. P. van den Heuvel和H. E. Hulshoff Pol，“探索大脑网络:静息态fMRI功能连通性综述”，欧洲神经精神药理学，第20卷，第2期。8，页519-534,2010。视图:出版商的网站|谷歌学者
20. r·l·巴克纳，《大脑的默认网络:精神病研究的起源和启示》，临床神经科学对话，第15卷，第5期。3, pp. 351-358, 2013。视图:谷歌学者
21. A. Otti和M. Noll-Hussong，“针灸引起的疼痛缓解和人类大脑的默认模式网络——针灸镇痛中枢效应的扩展视图”Forschende Komplementarmedizin第19卷第2期4, pp. 197-201, 2012。视图:出版商的网站|谷歌学者
22. L. Fu, C. Bundy, S. A. Sadiq，“面瘫毁容患者的心理困扰”，眼睛，第25卷，第2期10, pp. 1322-1326, 2011。视图:出版商的网站|谷歌学者
23. C. J. Stoodley, E. M. Valera, J. D. Schmahmann，“小脑运动和认知任务的功能地形:功能磁共振成像研究”，科学杂志，第59卷，第59期2, pp. 1560-1570, 2012。视图:出版商的网站|谷歌学者
24. S. L. Florence, T. A. Hackett，和F. Strata，“截肢后丘脑和皮层对神经可塑性的贡献，”神经生理学杂志，第83卷，第83期5、2000年。视图:谷歌学者
25. L. G. Cohen, P. Celnik, A. Pascual-Leone等人，“盲人跨模态可塑性的功能相关性”，自然，第389卷，第2期。第2 - 3页，1997。视图:出版商的网站|谷歌学者

版权

版权所有©2016 Jaeyoun Lee et al。这是一篇发布在知识共享署名许可协议，允许在任何媒介上不受限制地使用、传播和复制，但必须正确引用原作。