运用fMRI技术对脊髓损伤患者大脑皮层感觉中枢的可塑性研究

Spinal cord injury is one of the world's high incidence diseases,the treatment and assessment of prognosis of spinal cord injury is still a thorny issue.The study found a structural and functional reorganization of sensory cortex in patients with spinal cord injury,that is remodeling,which may be the reasons for pain and touch hallucinations.Therefore,to explore the remodeling changes of the sensory cortex,draw remodeling plans,and establish the link between remodeling changes and clinical symptoms,can provid a scientific basis for the treatment of patients with spinal cord injury.40 cases of spinal cord injury according to the standards set by American Association of ASIA classification and 10 cases as normal controal will be tested by fMRI.Innocunous stimulus(cold stimulation) and harmful stimulus(electrical stimulation) will be carried on the impaired areas(the inside calf,that is L4 dominated areas),after that,remodeling plans of sensory cortex will be recorded by using fMRI to scan the cerebral cortex.The scan will be repeated at different times after spinal cord injury to explore the dynamic changes of the remodeling and provide a theoretical basis for the treatment of patients with spinal cord injury.

脊髓损伤是世界高发疾患之一，目前脊髓损伤的治疗和评估预后仍是全球性的医疗棘手问题。研究发现：脊髓损伤患者的大脑皮层感觉中枢会出现结构和功能的重新排列- - 即重塑变化，并且这种变化有可能是引起脊髓损伤患者幻肢痛和幻触的原因。因此，探索脊髓损伤患者的大脑皮层感觉中枢重塑变化，绘制重塑模型，建立这种变化与脊髓损伤患者幻肢痛及幻触等临床症状的联系，可以为治疗脊髓损伤和评估预后提供科学依据。本研究利用fMRI技术，将规范入组的脊髓损伤患者依据美国ASIA协会制定的标准分级，共选取脊髓损伤患者40例，正常对照组10例。分别以无害性刺激（冷刺激）及有害性刺激（电刺激）于患者功能受损区即小腿内侧（L4支配区）实施刺激，利用fMRI技术扫描大脑皮层，记录大脑皮层感觉中枢重塑图，并在脊髓损伤后的不同时期重复试验，探索重塑性的动态变化规律，期望为脊髓损伤患者的治疗提供理论依据。

脊髓损伤患者的大脑感觉、运动皮层会出现结构和功能的重新排列——即“重塑性”变化。因此，研究脊髓损伤患者的大脑功能区“重塑性”变化规律，对指导脊髓损伤患者的治疗和评估预后具有重要的意义。功能磁共振成像（fMRI)是通过一定的刺激使大脑皮层各功能区在磁共振设备上成像的方法，它结合了影像、解剖和功能三方面的因素，是一种在活体人脑上定位大脑各功能区的有效方法。本研究共对40例脊髓损伤患者以及10例健康受试者进行fMRI扫描并观察大脑皮层激活情况，完成项目计划目标，并建立了一组能在功能磁共振成像（fMRI）上稳定激活大脑运动、感觉功能区的刺激任务和检测方法。刺激任务分别包括上肢任务和下肢任务，即上肢任务（U）——U1：右手拇指依次对压其余四指指腹；U2：在大脑中想象U1任务，但并不真正执行此任务；U3：由试验者用毛刷依次刷受试者右手手指指腹；下肢任务（W）——W1：屈伸右脚脚趾（对于脊髓损伤患者，此任务为试图屈伸右脚脚趾）；W2：想象屈伸右脚脚趾；W3：由试验者用毛刷依次刷受试者右脚脚趾趾腹。研究结果显示脊髓损伤患者在执行不同任务时，大脑的感觉、运动皮层均较正常受试者出现了不同程度的“重塑性”改变。执行U1任务时，健康受试者和脊髓损伤患者的激活区域相同，主要激活区域均位于中央沟和中央前、后回；执行W1任务时，健康受试者激活区域主要位于中央沟和中央旁小叶的脚运动区，而脊髓损伤患者的脚区没有激活；执行U2任务时，健康受试者运动激活区范围明显缩小，而在辅助运动区（SMA）出现激活，而脊髓损伤患者主要激活区为SMA；执行W2任务时，健康受试者主要脑激活区位于对侧SMA和对侧中央旁小叶脚运动区，而脊髓损伤患者的SMA激活范围明显扩大；执行U3任务时，激活区域主要位于中央沟及中央后回，而脊髓损伤患者除初级感觉区激活外，额叶和枕叶也有明显激活；执行W3任务时，健康受试者激活主要位于中央后回初级感觉区，而脊髓损伤患者初级感觉区无激活，激活区域位于丘脑。研究认为大脑具有很强的重塑性，脊髓损伤后在初级运动皮层和初级感觉皮层以及丘脑均有不同程度的扩大和重组。