【摘要】：近年來,運動想象(motor imagery,MI)療法已經(jīng)快速發(fā)展成為一種用于腦卒中偏癱患者運動功能康復的新療法。研究證明具有明顯的肢體運動的運動執(zhí)行(motor execution,ME)和沒有明顯肢體運動,精神上對運動執(zhí)行進行排演的運動想象,兩者在運動系統(tǒng)的腦功能區(qū)具有重疊性,同時證實了運動想像對于卒中患者的運動功能康復起著重要的作用。隨著現(xiàn)代科學的發(fā)展,腦功能成像技術應用越來越廣泛。本文采用功能磁共振成像(functional magnetic resonance imaging,f MRI)、彌散張量成像(diffusion tensor imaging,DTI)、功能近紅外光譜成像(functional Near-infrared spectroscopy,f NIRS)技術研究了腦卒中運動想象療法神經(jīng)康復機制。其主要內(nèi)容及研究結(jié)果包括以下四個部分:①比較研究了f MRI、DTI、f NIRS三種成像技術的基本原理,提出了基于多種腦功能成像技術多角度多層面地對運動想象認知過程的神經(jīng)機制進行研究。f MRI能夠從神經(jīng)元活動的角度了解腦運動功能區(qū)的激活及腦區(qū)間的信息整合。DTI像能夠直觀的顯示腦功能區(qū)之間的纖維連接,監(jiān)測腦白質(zhì)微結(jié)構的變化。新技術f NIRS研究腦的皮層活動,可以與f MRI的結(jié)果相印證,對運動想象的腦功能進行更為精確的分析。②融合f MRI、DTI、f NIRS技術研究健康老年人和青年人運動執(zhí)行和運動想象的腦神經(jīng)元活動。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn):1)老年人運動執(zhí)行時,雙側(cè)的運動前區(qū)(premotor cortex,PMC),初級運動區(qū)(primary motor cortex,M1),輔助運動區(qū)(supp motor area,SMA)的激活明顯比青年人更強更大,運動想象激活運動皮層隨著年齡增大越來越困難。2)右手運動執(zhí)行的有效連接網(wǎng)絡,老年人連接強度大于青年人,且均為右側(cè)腦區(qū)流向左側(cè)腦區(qū)。3)運動想象有效連接網(wǎng)絡,老年人的有效連接強于青年人,且有顯著性差異的有效連接都位于對側(cè)腦區(qū)。4)結(jié)構連接網(wǎng)絡中老年人涉及運動、認知的腦組織結(jié)構及結(jié)構環(huán)路連接強度呈現(xiàn)下降的趨勢。這些研究結(jié)果提示我們隨著年齡增大,同側(cè)腦區(qū)的抑制作用在減少,老年人為了完成同等水平的執(zhí)行功能,需要招募更多的同側(cè)腦區(qū)參與活動,因此在有效連接網(wǎng)絡中,老年人的連接強度更強,連接條數(shù)更多。隨著年齡增大,運動想象越來越困難,因此需要更多更強的信息交換才能激活運動皮層。結(jié)構網(wǎng)絡中涉及運動皮層的連接降低,從一定程度上解釋了老年人運動功能退化的原因。利用f NIRS研究了青年人運動執(zhí)行和運動想象的腦功能區(qū)神經(jīng)元的活動,與f MRI結(jié)果相符,為腦功能成像提供了一種新的研究方法。這些研究結(jié)果對于研究運動想象和腦老化的神經(jīng)生理機制,對運動想象療法和延緩老化等問題具有重要參考意義。③聯(lián)合f MRI和DTI技術研究卒中患者運動系統(tǒng)腦功能異常的神經(jīng)生理機制。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn):1)右手偏癱患者患側(cè)手運動執(zhí)行時,對側(cè)M1,PMC,SMA有顯著激活,同側(cè)腦區(qū)激活比較少,偏側(cè)化明顯;運動想象時雙側(cè)的M1,PMC,SMA具有很強的激活,偏側(cè)化不明顯。2)左手偏癱患者患側(cè)手運動執(zhí)行時,運動皮層和非運動區(qū)域有明顯激活;運動想象時運動區(qū)域激活比較少,非運動區(qū)域有明顯激活。卒中患者的運動皮層網(wǎng)絡具有一致性的結(jié)果:1)患側(cè)手運動執(zhí)行時,每個半球運動腦區(qū)之間有信息環(huán)路,但是半球腦區(qū)之間的有效連接很少。2)相較于對照組,偏癱患者運動執(zhí)行和運動想象的有效連接網(wǎng)絡簡單,連接強度弱,運動想象尤為嚴重。3)卒中患者的運動皮層之間,以及運動皮層和皮下核團結(jié)構連接明顯降低。這些結(jié)果提示我們卒中患者患手側(cè)為利手側(cè),運動想象腦功能區(qū)激活模式與健康人相似,激活運動功能區(qū);患手側(cè)為非利手側(cè)時,非運動區(qū)域的激活可能與卒中患者的腦功能重塑有關。卒中患者由于腦部病變,涉及運動的腦組織結(jié)構連接強度明顯降低,從而導致運動腦功能區(qū)激活困難,功能區(qū)之間的有效連接少,信息整合困難,不能很好的進行運動的控制和運動計劃,從而造成了運動功能的障礙。總的來說,盡管卒中患者的運動控制,運動計劃,運動執(zhí)行等異常,但是運動想象可以提供一個有效的方式刺激卒中患者運動皮層的激活,活化原有的運動環(huán)路,促進運動功能的康復。④運動想象療法臨床應用研究。本文設計了與卒中患者日�？祻陀柧殐�(nèi)容一致的運動想象療法指導語,對2例常規(guī)康復治療、6例常規(guī)康復加運動想象療法的右手偏癱患者進行了縱向追蹤,采集了治療前,治療4周后兩次f MRI數(shù)據(jù),同時進行了簡化Fugl-Meyer(FMA)運動功能評定。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)經(jīng)過一段時間的運動想象訓練后,卒中患者通過運動想象更容易激活運動功能區(qū),腦區(qū)激活模式明顯優(yōu)于早期,激活強度和激活的體素數(shù)更接近健康被試,并且功能康復的速度明顯優(yōu)于常規(guī)治療患者。這一結(jié)果從功能影像方面研究了卒中患者康復過程中的運動皮層腦功能的動態(tài)變化,證明了運動想象療法結(jié)合常規(guī)康復治療,可以強化主動運動學習,促進患肢運動功能恢復,為臨床運動想象療法提供了理論依據(jù)。總的來說,本文利用多種腦功能成像技術,從腦功能定位(功能分離),腦功能網(wǎng)絡(功能整合),腦結(jié)構網(wǎng)絡(物質(zhì)基礎)融合分析研究了健康人的運動系統(tǒng)的腦功能神經(jīng)機制。其次在基于健康人研究結(jié)果的基礎上,繼續(xù)對卒中患者的運動系統(tǒng)腦功能成像進行深入研究。最后根據(jù)影像學的研究結(jié)果,設計了卒中患者的運動想象療法方案,進行了臨床應用研究。本研究對運動想象療法提供了影像學依據(jù),并為運動想象療法的效用情況、適應癥選擇提供了客觀的觀測指標,這對腦卒中的臨床康復治療具有十分重要的理論意義和實用價值。
[Abstract]:In recent years, motor imagery (MI) therapy has rapidly developed into a new therapy for motor function rehabilitation in stroke patients with hemiplegia. Studies have shown that there are obvious motor execution (ME) and mental rehearsal of motor execution without obvious physical movement. With the development of modern science, functional magnetic resonance imaging (f MRI) and diffusion tensor imaging (DTI) have been widely used in functional brain imaging. Diffusion tensor imaging (DTI) and functional near-infrared spectroscopy (f NIRS) techniques have been used to study the neural rehabilitation mechanism of motor imagery therapy for stroke. The main contents and results of the study include the following four parts: (1) The basic principles of three imaging techniques, namely, f MRI, DTI and f NIRS, have been compared and studied. Neural mechanisms of motor imagery cognitive processes are studied from multiple perspectives and layers based on various brain functional imaging techniques.f MRI can understand the activation of brain motor functional areas and information integration of brain regions from the perspective of neuronal activity.DTI can visually display the fiber connections between brain functional areas and monitor the changes of white matter microstructure. The new technique f NIRS can be used to study the cortical activity of the brain, which can be confirmed by the results of F MRI, and to analyze the brain function of motor imagery more accurately. The activation of premotor cortex (PMC), primary motor cortex (M1) and supp motor area (SMA) was stronger and stronger than that of young people. The activation of motor cortex by motor imagery became more and more difficult with age. 2) The effective connection network of right-handed motor execution was stronger in the elderly than in the young. 3) The effective connectivity of motor imagery was stronger in the elderly than in the young, and the effective connectivity with significant differences was located in the contralateral brain area. 4) The elderly involved in motor activity in the structural connectivity network, and the cognitive brain structure and the strength of structural loop connectivity showed a downward trend. The results suggest that the inhibition of ipsilateral brain area decreases with age. In order to perform the same level of executive function, the elderly need to recruit more ipsilateral brain areas to participate in activities. Therefore, in an effective connection network, the elderly have stronger connection strength and more connections. More and more information exchange is needed to activate the motor cortex. Decreased connectivity involving the motor cortex in the structural network may explain the deterioration of motor function in the elderly to some extent. Energy imaging provides a new method for studying the neurophysiological mechanism of motor imagery and brain aging, and has important reference value for motor imagery therapy and delaying aging. Now: 1) The contralateral M1, PMC and SMA were significantly activated in the right hand hemiplegic patients, while the ipsilateral brain area was less activated and hemiplegic was obvious; the bilateral M1, PMC and SMA were strongly activated in the motor imagery, but the hemiplegia was not obvious. The motor cortical network of stroke patients showed consistent results: 1) There were information loops between each hemispheric motor cortex, but there were few effective connections between the hemispheric motor cortex. 2) Compared with the control group, hemiplegic patients performed motor and motor activities. These results suggest that the active pattern of motor imagery brain area is similar to that of healthy people, activating motor work. The activation of non-motor areas may be related to the remodeling of brain function in stroke patients when the affected hand side is the disadvantaged hand side. Generally speaking, although there are abnormalities in motor control, motor planning and motor execution in stroke patients, motor imagery can provide an effective way to stimulate the activation of motor cortex, activate the original motor circuit and promote motor function. Rehabilitation. 4. Clinical application of motor imagery therapy. In this paper, we designed the instructions of motor imagery therapy which are consistent with the daily rehabilitation training of stroke patients. Simplified Fugl-Meyer (FMA) motor function assessment was performed. The results showed that after a period of exercise imagery training, stroke patients were more likely to activate motor function areas through motor imagery. The activation patterns of brain regions were significantly better than those in the early stage. The activation intensity and the number of active voxels were closer to the healthy subjects, and the speed of functional rehabilitation was obvious. The results showed that motor imagery therapy combined with routine rehabilitation therapy could strengthen active motor learning and promote the recovery of motor function of affected limbs, which provided a theoretical basis for clinical motor imagery therapy. Generally speaking, this paper uses a variety of brain functional imaging techniques to study the brain functional and neural mechanisms of the motor system in healthy people from the aspects of brain functional localization (functional separation), brain functional network (functional integration) and brain structural network (material basis). Finally, according to the results of the imaging study, a scheme of motor imagery therapy for stroke patients was designed and its clinical application was studied. This study provides the imaging basis for motor imagery therapy, and provides an objective observation index for the effectiveness of motor imagery therapy and the selection of indications. The clinical rehabilitation treatment of stroke is of great theoretical significance and practical value.
【學位授予單位】：重慶大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：R743.3

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