医学-康复资料-首医研究生论文工作进展表

1、首都医科大学研究生论文工作进展表研究生姓名：张缨学号：04B Y137学位级别：医学博士专业学位导师姓名：纪树荣教授所在单位：中国康复研究中心学科、专业：康复医学与理疗学课题名称：步行训练促进脊髓损伤后脊髓可 塑性的基础与临床研究起止时间：2005.9 2007.2研究生院制2006年1月21日表格一、研究生开题报告书开题报告：时间2006213地点中康教育处参加人员李建军、纪树荣、周红俊、崔泓等 主要研究内容以减重平板步行训练(body weight support treadmill training , BWSTT)为代表，观察 训练前后脊髓损伤(spinal cord injury，S

2、CI)部位以下脊髓功能活动的变化情况，从脊髓 可塑性的角度来评价及诠释步行康复训练的作用机制，从而为临床提供理论基础。分两部 分进行：一、动物实验部分通过神经行为学参数观察 BWSTT对SCI大鼠下肢步行行为恢复的影响；用特殊标志 物显示脊髓内CPG神经元的分布，直观了解训练是否能激活脊髓步行环路的形成；并进 一步观察损伤部位以下脊髓内神经递质的调控作用，以明确训练促进脊髓可塑性变化的重要性。1. 建立SCI动物模型：250g300g雌性 Wister大鼠，10%水合氯醛(0.36ml/100g)腹腔 麻醉，打开胸7椎板，暴露T9脊髓，用锐利刀片造成脊髓完全横断损伤。2. 动物分组及处理：动物

3、随机分为三组，正常对照组：正常大鼠；损伤空白对照组：脊髓损伤大鼠，不干预；损伤后步行训练治疗组：脊髓损伤后5天开始训练，减重25%，用动物treadmill进行8m/min步行，每日1次，每次30分钟。各组动物再随机 分为7天、15天、30天和45天四个时间组进行观察。每组 8只共96只大鼠。3. 行为学观察指标分别于造模前和造模后当天、7天、15天、30天、45天进行。用BBB评分、CBS评 分观察大鼠下肢运动功能的恢复情况，并观察其自发节律运动和反射功能。4. 实验室检测指标按不同时间点分批取材。 取大鼠T9横断部位上下5mm脊髓组织，制备纵向和横向切片，行 HE和甲苯胺蓝染色，观察损伤部

4、位的胶质疤痕内有否神经组织连接，判断是否为完全性SCI。 升主动脉插管，灌注生理盐水和 4%多聚甲醛PBS液(PH7.3, 4C)固定。取大鼠 脊髓腰膨大。a. 4%多聚甲醛后固定，制备石蜡切片，HE染色，观察大体形态；b. 2.5%戊 二醛后固定，制备电镜标本，铀-铅染色，观察微观结构； c. 4%多聚甲醛后固定，制备组 织切片，用EphA4免疫荧光标记，显示CPG神经元在脊髓内的分布情况，并行半定量灰 度分析。 活体取大鼠脊髓腰膨大组织，迅速放入液氮中，80C保存，用 RT-PCR法行BDNFmRNA的定量分析。（包括RNA的提取；反转录；PCR;琼脂糖凝胶电泳等）。二、临床研究部分通过脊

5、髓fMRI观察踝关节屈伸运动时的脊髓激活区，进行功能定位，比较 SCI患者 减重平板步行训练前后的脊髓功能活动情况，以明了康复训练对脊髓可塑性的影响。1研究对象：分健康受试者和 SCI患者两组，样本量各为6例，年龄匹配，排除体 内有心脏起搏器以及体内金属固定物为非进口钛合金材料者。研究采用无创的MRI检查手段，对人体无伤害，符合伦理学。向入选者详细交待研究的具体过程和各项细节，征得本 人及家属同意，签定有关协议书后，方纳入本研究。 SCI患者纳入标准：符合 BWSTT 国际筛选标准（C6-T10的ASIA B患者或C4- T10的ASIA C和D患者）;年龄16 70岁； FIM步行评分w 3

6、;肱三头肌肌力3/5;无严重认知问题（MMSS 26）;体内无心脏起搏 器、无金属固定物或金属固定物为进口钛合金材料。SCI患者排除标准：体位性低血压；骨盆或下肢骨折；慢性疼痛；压疮；严重心肺疾病；合并脑外伤、中风和帕金森病等其他 神经系统疾病。2. 技术路线：健康受试者f进行脊髓fMRI检查f建立常模，制定最佳的扫描程序 和刺激模式。SCI患者f行脊髓fMRI检查和FIM步行能力评分f减重平板步行训练三 月f再次行脊髓fMRI检查和FIM步行能力评分f数据分析和比较得出结论。3. fMRI检查方法：功能刺激方式：GE 1.5T磁共振成像系统，仰卧脊柱线圈上，足置于允许踝作交替等幅节律屈伸运动

7、的特制足踏板上，以1Hz的速度分别完成踝关节主动和被动运动任务（对不能产生踝主动运动的脊髓损伤患者仅进行踝屈伸运动）。刺激 模式：设计6个组块（静息相-动作任务刺激相-静息相-动作任务刺激相-静息相-动作任务刺激相），每组块长1min。扫描方式：对健康受试者分别进行基于 BOLD原理和 SEEP原理的脊髓fMRI，两种扫描方式产生的图像进行定量分析后，比较其优劣，选定最 佳作为常规方法。4. 减重平板步行训练方法：需3名治疗师，其中2名帮助患者摆动下肢，保证足跟首先着地并防止膝关节过伸；另1名帮助其将重心转移到支撑腿上并保持髋关节伸展，躯干挺直。训练参数：使用减重系统减重量为患者体重的 10%

8、-45%之间；活动平板速 度0.681.13m/s,接近普通步行速度；训练时间为每次训练 30min,每周5次，连续进行 12周。三、统计学分析：数据经 SPSS11.5统计软件包处理，结果以均值土标准差表示，采用 方差分析和t检验进行数据统计。取P 0.05表示差异有统计学意义。研究目的、意义和国内外研究现状研究目的和意义：本研究拟通过脊髓fMRI检查，观察BWSTT训练前后，损伤部位以下脊髓功能活动的 变化情况，进而对SCI患者进行客观、准确的治疗随访；同时结合动物实验，观察胸髓横 断大鼠腰段脊髓CPG神经元和神经递质的变化情况，从脊髓可塑性的角度来阐明 BWSTT 的作用机制，为临床提供

9、理论基础。这一先进性和前瞻性的课题，能为制定和评估步行康 复治疗计划提供新的思路和合理的理论依据，具有较大的理论价值和较好的应用前景。国内外研究现状：脊髓损伤(spinal cord injury，SCI)年发病率约为60/ 100万人口，有10%能恢复独 立行走50米，严重影响生活质量，给社会及家庭带来巨大的经济和精神负担1,2。在目前尚无有效治愈方法的前提下，如何改善SCI后步行功能障碍，实现生活自理，回归社会，成为国内外研究的热点。脊髓步行中枢模式发生器( central pattern generato，CPG)的理 论发现以来3,4，人们开始关注损伤部位以下未受损脊髓环路产生的运动恢

10、复，试图找到一条促进SCI后功能恢复的新的治疗途径5,6,7。BWSTT起源于胸髓完全横断猫在活动平板上训练后重又学会了步行的发现，是经循证医学多中心论证，能有效提高SCI后步行功能的康复训练方法9,10。由于训练时能在下肢 伸屈肌中产生与步行周期时相同步的肌电活动，提示脊髓具有运动学习能力，可通过脊髓 可塑性诱导CPG产生治疗效果11-13。但上述机理仅是从动物实验结果而推断的，在人类尚 无可靠证据。如能通过临床检查SCI状态下复杂的脊髓功能活动变化，来验证 BWSTT与疗 效之间的相关性，将有力推动对脊髓可塑性的研究。功能磁共振成像(functional magnetic resonanc

11、e imaging fMRI )是一种反映功能活动，具有高时间分辨率的无创检查手段。自1996年首次被应用以来，脊髓fMRI作为脊髓损伤 研究领域的新进展，有望在功能定位、疗效监测、治疗指导等方面提供有力的帮助和支持， 对脊髓损伤疾病(如截瘫等)的认识和研究将发挥重要的作用14-16。国外以Stroman教授为代表已发表了数十篇系列脊髓功能磁共振成像的有关报道14,16-30，但尚无SCI患者治疗前后脊髓fMRI变化的研究。而国内仅有一篇健康受试者脊髓 fMRI的相关研究报道31.。目前国外关于脊髓可塑性和 BWSTT影响CPG的相关动物实验较多，但国内尚未开展 该方面的研究。临床针对SCI患

12、者BWSTT的研究都仅观察了肌电图和步行能力的变化， 从脊髓功能活动的MRI变化角度来观察SCI后康复训练对脊髓可塑性影响的研究，迄今 在国内外仍为空白。参考文献1. Dietz V, Colombo G, Jensen L, Baumgartner L. Locomotor capacity of spinal cord in paraplegic patie nts. Ann Neurol,1995,37:57482.2. Fouad K, Pears on K. Restori ng walki ng after spinal cord injury. Progress in Neuro

13、biology, 2004,73:107-26.3. Dietz V. Spinal cord pattern generators for locomotion. Clinical Neurophysiology,2003, 114:1379-1389.4. Marder E, Rehm KJ. Developme nt of cen tral pattern gen erat ing circuits. Curre nt Opi nion in Neurobiology, 2005,15(1),86-93.5. Rossignol S: Locomotion and its recover

14、y after spinal injury. Curr Opin Neurobiol, 2000, 10:708-716.6. Edgerton VR, Leon RD, Harkema SJ, et al. Retraining the injured spinal cord. J Physiol, 2001,533:15-22.7. Rossignol S, Bouyer L, Barthelemy D, et al. Recovery of locomotion in the cat followingspi nal cord lesio ns. Brain Research Revie

15、ws, 2002,40(1-3): 257-266.8. Barbeau H, Rossignol S. Recovery of locomotion after chronic spinalization in the adult cat. Brain Res 1987;412:84-95.9. Dobkin BH,Apple D,Barbeau H,et al.Methods for a randomized trial of weight- supported treadmill training versus conventional training for walking duri

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17、habil 2005,86:672-80.11. Dobkin BH, Harkema S, Requejo P, et al. Modulation of locomotor-like EMG activity in subjects with complete and in complete spinal cord injuryJ. J Neurol Rehabil 1995,9(4):183-190.12. Kawashima N,Nozaki D,Abe MO, et al.Alternate leg moveme nt amplifies locomotor -like muscle

18、 activity in spi nal cord. J Neurophysiol 2005, 93 (2): 777-785.13. Grasso R,Iva nenko YP,Zago M,et al.Distributed plasticity of locomotor pattern generators in spinal cord injuryed patients.Brain 2004,127:1019-1034.14. Stroma n PW,Toma nek B,Krause V,et al.Mapp ing of n euro nal fun cti on in the h

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20、e human lumbar spinal cord J Magn Reson Imaging 2005,21 (5):527-535.17. Stroma n PW. Magn etic res onance imagi ng of n euro nal fun cti on in the spinal cord: spinal FMRI.Clin Med Res 2005,3(3):146-156.18. Yoshizawa T, Nose T, Moore GJet al.F un cti onal mag netic res onance imagi ng of motor activ

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23、d.Mag n Reson Imagi ng 2001,19:27-32.23. Stroma n PW,Toma nek B,Krause Vet al.Mapp ing of neuronal fun ctio n in the healthy and injured human spi nal cord with spi nal fMRI.Neuroimage 2002,17：1854-1860.24. Stroma n PW,Krause Walisza KL, et al.Extravascular proto n-de nsity cha nges as a non-BOLD co

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25、roma n PW,Kor nelse n J,Bergma n A,et al.N on-i nv asive assessme nt of the injured huma n spinal cord by means of functional magn etic res onance imag in g.Sp inal Cord 2004,42(2):59-66.27. Korn else n J,Stroma n PW.fMRI of the lumbar spinal cord duri ng a lower limb motor task.Mag netic Reso nance

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27、tion at 0.2 T.Neuroimage. 2005 Sep 2; Epub ahead of print30. Stroma n PW, Korn else n J, Lawre nee J.A n Improved method for spinal functional MRI with large volume coverage of the spinal cord. J Magn Reson Imag ing 2005,21 (5):520-526.31. 张劲松,葛雅丽,宦怡,等.单次激发EPI序列行颈髓磁共振功能成像的初步研究.实用放射学杂志2003,19(1)20-24

28、.开题依据和已有工作基础开题依据：1 查阅大量国内外文献，掌握前沿的信息资源，完成课题综述。2本课题目标明确，研究内容具体，临床试验与动物实验结合，样本量估算合理， 试验设计良好，技术路线清晰，有较强实用性和可行性。已有工作基础：1 动物实验部分 SCI模型成熟均一，有丰富的SCI术后处理经验；已完成部分动物实验，SCI大鼠 死亡率降至10%左右。 备有参考国外先进经验，定制的动物 treadmill。课题组运用该装置完成行 BWSTT 课题，效果良好。 已对部分取材脊髓行HE染色，观察大体形态；已联系天坛医院电镜中心孙异临主 任有关电镜事宜。 正着手与经验丰富的实验室联系，RT-PCR和免疫

29、荧光检测。2.临床研究部分 我院具有国内规模最大、实力最强、床位最多的脊髓损伤康复治疗中心，收治全 国各地及海外大量脊髓损伤的患者，病源多，临床经验丰富。 我院康复实力雄厚，康复设备齐全，配备国际标准BWSTT装置，能提供系统的康 复训练。 我院影像科03年从GE公司引进型号为Twin speed的1.5T核磁共振仪，设备运行 良好，可完成功能磁共振检查。 已着手进行预实验，与国际脊髓 fMRI研究权威Stroman教授和天坛神放所魏新 华博士取得联系，提供图像分析软件和相关的技术咨询指导。课题进度安排及预期成果课题安排：2005.92006.2课题准备，查阅文献资料，书写综述，预实验。200

30、6.32006.12进行临床和动物实验各项指标的检测。2007.12007.2分析结果，总结发表论文，结题。预期成果：1 可通过SCI大鼠动物实验，证实CPG的存在，并在SCI患者身上观察到脊髓可塑 性的作用。率先在国内发表 CPG的研究成果，为SCI患者提供步行训练的理论依据。能 更好地服务于广大SCI患者，进而惠及各类步行功能障碍的患者，改善康复技术，提高步 行效果。2临床实践和动物实验研究的相关资料总结后，预计可在国内核心刊物上发表高质 量的论著23篇，并争取在SCI系列杂志上发表论文1篇。研究生签字弓长缨2006年1月 20日导师意见：SCI患者双下肢瘫痪站立行走训练有无价值？如有效，

31、原因又在何处？其次，随着康复医学发展，可为SCI患者定制截瘫步行器，患者可行走；利用多极功能电刺激，SCI患者也可以行走，其理论基础又在哪里？作者从康复医学临床实际出发，选择了研究脊髓功 能可塑性这一课题，目前国内尚无报告，国外也是近期研究的新课题，报告也较少，但意 义较大。大脑可塑性是国内外研究热点，进而也推动了脊髓功能可塑性的提出。脊髓功能 可塑性研究关键问题是研究 CPG。作者对此领域的国内外研究现状有较清楚的了解。研究分动物实验及临床两部分，研究设计较为严谨、科学，具体实验方法设计可行，预期结果 较明确，具有完成课题研究的条件和一定把握。但此课题包括动物实验及临床两部分，任 务量较大，且课题较新，存在未知领域