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第一部分缺血性脑卒中急性期脑功能变化探究目的利用静息态功能磁共振技术探究急性缺血性脑卒中运动障碍患者的功能连接变化,揭示脑卒中急性期的大脑功能改变,为后续制定脑卒中康复治疗策略提供思路和客观依据。方法纳入23例首次发病的单侧大脑中动脉供血区急性缺血性脑卒中患者和40例性别、年龄匹配的健康志愿者,对脑卒中患者在发病7天内、对健康志愿者均进行1次临床常规磁共振序列检查及静息态功能磁共振扫描。病例组选择病灶同侧初级运动皮层(Ml区)、健康对照组选择右侧大脑半球Ml区作为感兴趣区,提取该区域的时间序列,计算其与全脑每一个体素的时间序列之间的相关性,做功能连接分析,得到两组的功能连接图。使用双样本t检验比较脑卒中病例组与健康对照组之间功能连接图的差异。结果与健康对照组相比,急性缺血性脑卒中患者病灶同侧M1区与病灶对侧中央前回、中央后回、中央旁小叶、额中回、辅助运动区、额下回三角部、距状回、枕中回及枕上回,双侧小脑半球,病灶同侧梭状回、中央前回及中央后回功能连接减弱;病灶同侧Ml区与病灶同侧颞上回、颞中回、额中回、额下回及角回,病灶对侧中央前回功能连接增强。结论静息态功能磁共振能够监测到脑卒中急性期导致的大脑功能连接变化:卒中急性期患者的两侧大脑半球运动相关脑区连接减弱、初级运动区与小脑之间的功能联系下降。通过功能磁共振对脑卒中患者急性期的脑功能变化进行直观显示,能够为后续制定个体化治疗方案提供思路和依据。第二部分基于多模态功能磁共振的急性缺血性脑卒中重复经颅磁刺激治疗疗效及机制探究目的利用随机对照试验探究重复经颅磁刺激(repetitive Transcranial Magnetic Stimulation,rTMS)在急性缺血性脑卒中运动康复过程中的治疗效果;利用多模态功能磁共振技术探究rTMS治疗急性缺血性脑卒中功能康复的中枢神经系统机制。方法将纳入本研究的急性缺血性脑卒中运动障碍患者随机分成真性rTMS刺激组和假性rTMS刺激组。真性刺激组患者接受连续10天的高频率高强度rTMS治疗,刺激靶位为病灶同侧Ml区;给以假性刺激组相同参数的假性磁刺激治疗。除了 rTMS治疗外,真rTMS刺激组和假性rTMS刺激组的其它临床常规脑卒中治疗方案相同。在真/假性rTMS治疗前、治疗后第二天、脑卒中发病后1个月、3个月、6个月、1年共6个时间点对两组患者的临床功能进行评估,以明确rTMS的疗效及持续时间。功能评分包括美国国立卫生院神经功能缺损评分(National Institutes of Health Stroke Scale,NIHSS)、日常生活指数(Barthel Index,BI)、上下肢 Fugl-Meyer 评分(Fugl-Meyer Assessment,FMA)、改良 Rankin 量表(Modified Rankin Scale,mRS)及偏瘫侧上肢静息运动阈值(Resting Motor Threshold,RMT)。此外,在真/假性rTMS治疗前后采集患者的多模态功能磁共振影像,主要包括:(1)静息态功能磁共振数据:首先选择患者病灶同侧Ml区作为感兴趣区,提取该区域的时间序列,将其与全脑每一个体素的时间序列之间做相关性分析,得到病灶同侧Ml区的全脑功能连接图。然后用分别用两个组治疗后的功能连接图减去治疗前的功能连接图,得到真性rTMS刺激组的治疗前后功能连接差值图和假性rTMS刺激组治疗前后的功能连接差值图。最后用双样本t检验比较真性rTMS刺激组和假性rTMS刺激组的功能连接差值图的差异。(2)扩散张量成像数据:计算真性rTMS刺激组和假性rTMS刺激组在真/假性rTMS治疗前后的全脑部分各向异性(Fractional Anisotropy,FA)图,分别在治疗前、治疗后利用双样本t检验对两组做基于体素的全脑FA统计分析,比较真性rTMS刺激组和假性rTMS刺激组的FA图差异。结果(1)在基线时,真性rTMS刺激组与假性rTMS刺激组的临床功能评分没有显著的统计学差异。在真/假性rTMS治疗后第二天,两组的功能评分值没有明显的统计学差异,但是功能评分的差值(治疗后第二天功能评分与治疗前基线时功能评分的差值)具有明显的统计学差异,主要表现为真性rTMS刺激组比假性rTMS刺激组的NIHSS、BI、上肢FMA评分差值变化更显著。在急性缺血性脑卒中发病后1个月,两组之间治疗前后NIHSS、BI和上肢FMA评分的差值仍存在显著差异。而到了发病后3个月,两组之间只有上肢FMA评分的变化值存在显著统计学差异,并且这种功能评分的改善情况一直持续至卒中发病后1年。(2)真性rTMS刺激组有7名患者、假性rTMS刺激组有5名患者在入组时和发病后1个月时分别接受了两次静息态功能磁共振检查。与假性rTMS刺激组相比,真性rTMS刺激组病灶同侧Ml区与病灶对侧M1区、辅助运动区、双侧丘脑、病灶对侧中央后回及颞上回的功能连接增强;病灶同侧Ml区与病灶同侧中央后回、Ml区、额中回及顶上回的功能连接下降。(3)真性rTMS刺激组和假性rTMS刺激组各有6名患者在入组时和发病后1个月时分别接受了两次扩散张量成像数据采集。在rTMS治疗前,真性磁刺激组与假性刺激组的FA图没有明显统计学差异。而在rTMS治疗后,与假性刺激组相比,真性刺激组病灶对侧皮质脊髓束、脑桥交叉纤维、小脑中脚、病灶对侧小脑上脚及内侧丘系、病灶同侧小脑下脚的FA值升高。这些FA值升高的区域是皮质-脑桥-小脑-皮质环路的组成部分。此外,真性刺激组比假性刺激组胼胝体体部及病灶对侧扣带回的FA值升高,而经过rTMS治疗后病灶对侧丘脑后辐射及放射冠后部的FA值下降。结论 rTMS治疗能够促进急性缺血性脑卒中患者的功能恢复,该治疗效应可以持续至发病后1个月,其中rTMS对上肢运动功能恢复的促进作用甚至可以持续至发病后1年。通过多模态影像磁共振手段,本研究揭示了 rTMS促进运动功能康复的主要机制可能是增强了病灶对侧运动相关区域的功能与结构重塑。