0 引言

       脑性瘫痪（cerebral palsy, CP），简称脑瘫，是一组持续且终身存在的中枢性运动和姿势发育障碍、活动受限综合征^[1]，常伴有感觉、知觉、认知、交流、行为障碍以及癫痫和继发性肌肉、骨骼等问题^[2]。目前，我国儿童和青少年CP患病率达到2.07‰，且呈上升趋势^[3]。在欧洲脑瘫监测联盟的CP临床分型中，最常见的是痉挛型CP（spastic cerebral palsy, SCP）（约80%），其次是运动障碍型CP（约15%）^[4]。SCP患者表现为肢体肌张力增高、肌肉痉挛和姿势运动障碍等，常分为偏瘫和双瘫等亚型。运动障碍型CP主要表现为不自主、缓慢、扭曲的运动（缓动性运动），有时也会出现突然、急促、大幅度的动作（舞蹈病型）。CP患儿的临床功能障碍严重影响患儿的发育、学习和生活质量^{[5, 6, 7]}，早期诊断、干预有助于患儿康复治疗及改善预后。CP常存在脑损伤^[8]，如脑结构连接、功能连接及脑网络改变，然而，由于CP的病因复杂且多因素^[9]，其脑损伤机制尚未完全阐明。磁共振成像（magnetic resonance imaging, MRI）作为无辐射、无创辅助CP诊断的放射学方法^[10]，有助于探索CP的损伤机制^[11]，加深对临床功能障碍的理解，如扩散张量成像（diffusion tensor imaging, DTI）、静息态功能MRI（resting state functional magnetic resonance imaging, rs-fMRI）可用于检查脑结构连接、功能连接，并进一步理解CP患儿脑损伤机制与临床功能的联系^{[12, 13, 14]}。CP不局限于单一纤维束、脑区的损伤，存在更加广泛的脑连接及脑网络改变，然既往研究视野主要聚焦在局部脑区或单一网络，尚未从脑结构连接、功能连接及脑网络全方位多层次地进行综述。因此本文就CP脑结构连接、功能连接及脑网络研究现状进行综述，旨在进一步理解CP脑损伤机制，为CP的早期临床识别、早期干预及未来研究提供参考。

1 CP脑结构连接影像学研究进展

       DTI技术通过测量大脑内水分子的弥散模式，定量分析出多个描述白质纤维微观结构的参数，构建中枢神经系统白质微观结构的宏观视图^[15]，已在神经精神疾病的临床治疗及研究中得到了广泛应用，并成为研究脑结构连接的首选成像手段^[16]。各向异性分数（fractional anisotropy, FA）是DTI衍生的最常见测量指标，反映了平行于主要扩散方向（“沿着白质束”）的轴向扩散率和垂直于主要扩散方向的径向扩散率之间的复杂关系。

1.1 SCP脑结构连接影像学研究

       AZIZI等^[17]基于26例痉挛型偏瘫患者的DTI数据证实痉挛型偏瘫患者运动传导束（皮质脊髓束）FA低于正常对照。多项研究也支持这一发现，即痉挛型偏瘫患者的皮质脊髓束存在损伤^{[18, 19]}。MAILLEUX等^[20]对24名常规MRI表现为脑室周围白质损伤、10名常规MRI表现为脑皮层和深部灰质损伤的痉挛型偏瘫患者进行扩散加权成像相关分析发现，相较于痉挛型偏瘫常规MRI表现为脑室周围白质损伤组，皮质及深部灰质损伤组的皮质脊髓束损伤更严重，表明大脑不同区域损伤的SCP患者其皮质脊髓束受损程度存在显著差异。该研究还评估皮质脊髓束连接模式类型（对侧、双侧、同侧）对痉挛型偏瘫儿童皮质脊髓束白质特征的影响，发现与对侧皮质脊髓束相比，同侧皮质脊髓束痉挛型偏瘫患者的皮质脊髓束损伤更严重，一定程度上反映了同侧皮质脊髓束连接模式的形成是由于对侧皮质脊髓束投射的逐渐减弱和同侧皮质脊髓束投射的加强所致。EYRE等^[21]也发现了类似的结果。此外相关研究表明，痉挛型偏瘫患者皮质脊髓束体积呈现出减少的趋势^[22]。MAILLEUX等还发现痉挛型偏瘫患者大脑半球间皮质脊髓束FA的不对称性增加，并且有74%的双手能力表现存在差异，暗示了双上肢功能障碍程度可能与皮质脊髓束不对称性损伤相关联。在痉挛型双瘫患者中，皮质脊髓束FA结果表现出不一致性。部分研究指出痉挛型双瘫患者双侧皮质脊髓束FA降低^{[17, 23]}。然而，TRIVEDI等^[24]基于定量弥散张量纤维束成像研究39名痉挛型双瘫患者及14例正常对照显示，仅有左半球的皮质脊髓束FA降低。YOSHIDA等^[25]回顾性分析26名痉挛型双瘫患者和31名健康对照受试者的DTI数据，表明痉挛型双瘫患者与正常对照之间皮质脊髓束FA没有显著差异。这些结果的不一致性可能归因于研究参与者的数量不同或SCP患者脑损伤严重程度不同。此外，双侧半球的皮质脊髓束体积均有减小^[22]。同时，皮质脊髓束的白质完整性及躯体感觉通路与上肢感觉运动功能之间存在一致的关系^[26]。然而目前没有研究调查痉挛型双瘫皮质脊髓束损伤的对称性。目前针对痉挛型双瘫运动传导束（皮质脊髓束）的研究多是单中心、小样本量，未来可进行多中心、大样本量的队列研究探讨皮质脊髓束的改变及其对称性。

       对于感觉传导束，ARRIGONI等^[27]基于体素水平和感兴趣区分析25名SCP患者和25名健康儿童的DTI数据发现丘脑后辐射FA降低，同时，JIANG等^[28]通过Meta分析研究SCP患者感觉运动通路DTI特性与运动功能的相关性，结果显示丘脑辐射的FA与运动功能障碍密切相关。MAILLEUX等^[20]研究还显示，感觉传导束不对称性指数存在显著差异，并与上肢运动障碍中度至高度相关。这些研究结果显示，在SCP患者中，感觉传导束（丘脑后辐射）受到了损害，这种损害呈现出非对称性，并与运动功能受损紧密相关，这对于理解SCP的神经机制、临床症状和开发潜在的治疗方法具有重要意义。

       在联合纤维方面，SCHECK等^[29]研究46例SCP患者和18例正常对照的DTI数据表明SCP患者胼胝体FA显著降低，并且伴随着胼胝体体积的减少^[30]，表明SCP患者的胼胝体结构完整性受损，可能影响大脑半球间的信息传递和协调功能。然而，在不同SCP临床亚型中胼胝体组成结构变化并不一致。在痉挛型偏瘫中，胼胝体膝部、压部FA未见明显变化^{[29, 30]}，而在痉挛型双瘫患者中，胼胝体的膝部、体部和压部FA值均有所降低^[27]。这些研究揭示了SCP的不同亚型可能涉及胼胝体不同区域的损伤，反映了SCP的异质性。WEINSTEIN等^[30]研究揭示了胼胝体的完整性与双手功能及协调作用相关，表明胼胝体损伤对SCP患者肢体不协调、执行功能损伤起着关键作用。

       在联络纤维中，与正常对照相比，SCP扣带回FA降低^[29]，上纵束FA降低^[27]，而下纵束FA值保持不变^[27]，表明SCP患者局部脑区间的信息传递和协调功能可能受到影响。同时上纵束的体积减小^[31]，这可能是由于轴突损失、髓鞘损伤或其他微观结构变化导致的，反映出SCP患者存在神经退行性变化。蒋昊翔等^[32]分析多模态MRI研究显示，SCP患儿的运动传导束、感觉传导束、联合纤维及联络纤维均出现改变，并且这些改变与患儿的临床功能表现（如粗大运动功能、手功能等）具有相关性。

1.2 运动障碍型CP脑结构连接影像学研究

       LAPORTA-HOYOS等^[33]使用基于体素的全脑组间分析比较33名运动障碍型CP与33名正常对照的DTI数据，与正常对照组相比，运动障碍型CP患者皮质脊髓束FA值降低，且体积减小，表明皮质脊髓束完整性受损的同时纤维数量也在减少。在其他纤维束中存在类似的改变，在感觉传导束中，运动障碍型CP患者丘脑后辐射FA值呈现降低^[22]。同时，胼胝体膝部^[33]、胼胝体压部^[22]FA值亦呈现降低。尽管在CP患者与正常对照之间，弓状束FA值未见明显差异，但CP患者的弓状束体积有所减少^[34]。此外，上纵束、下纵束及扣带回FA值均出现减低^[22]。LAPORTA-HOYOS等^[33]还探索白质微观结构与认知之间的关系，结果显示丘脑后辐射、胼胝体、上纵束和扣带回FA与认知灵活性相关。这些研究揭示了运动障碍型CP与多个特定脑区白质微观结构的损伤密切相关，这种损伤不仅损害了白质的完整性，还影响了认知灵活性，从而为理解运动障碍型CP的损伤机制奠定了神经病理学基础。

       结构连接研究揭示SCP、运动障碍型CP患者运动传导束（皮质脊髓束）、感觉传导束（丘脑辐射）、联合纤维（胼胝体）及联络纤维（扣带回、下纵束、上纵束、弓状束）的结构、纤维束数量发生了变化，可能是影响其运动、感觉等临床功能的主要原因，这些发现对于理解CP患者的神经生物学基础和开发针对性的康复策略具有重要意义。然而，在当前的神经影像学研究领域，结构连接研究主要集中在SCP上，针对运动障碍型CP的研究相对较少。鉴于此，未来的研究应增加对运动障碍型CP的探讨、扩展对运动障碍型CP的研究范围，以深入理解其潜在的神经损伤机制，为该疾病群体提供更精确的诊断工具和治疗策略，从而改善患者的临床预后。

2 CP脑功能连接影像学研究进展

       rs-fMRI通过检测血氧水平依赖信号的变化研究无特定任务状态下大脑功能状态和自发的神经活动，已广泛应用于神经功能成像研究^{[35, 36]}。功能连接常使用基于模型的方法进行研究（例如基于种子点的分析），以及数据驱动的方法（例如独立成分分析等^[37]）。

2.1 SCP脑功能连接影像学研究

       SCP患者与正常对照的功能连接有明显差异^{[22, 38]}。多项基于rs-fMRI的研究揭示，以SCP患者不同大脑区域为“种子”点时，其连接会降低。例如，WOODWARD等^[39]分析15例伴脑室周围静脉梗死的痉挛型偏瘫患者和21例正常对照的rs-fMRI数据以了解半球间丘脑的功能连接，结果显示，与正常对照相比，痉挛型偏瘫患者丘脑半球间连接降低。SAUNDERS等^[40]基于种子点的功能连接分析围产期卒中所致痉挛型偏瘫患者的功能连接，发现以初级运动皮层为种子点时，初级运动皮层和对侧辅助运动区之间的连接降低。这些研究反映了脑室周围静脉梗死、卒中对SCP脑网络结构和功能的影响，特别是在运动控制网络中，为更好地了解rs-fMRI如何评估功能连接并可能应用于探索围产期中风后介入治疗机制奠定了基础。然而，TAJIK-PARVINCHI等^[41]将运动区和丘脑作为“种子”点分析9例痉挛型偏瘫患者后发现，SCP患者的感兴趣区间功能连接增强。还发现内侧前额叶皮层和右外侧顶叶区域之间的功能连接增强与较高的幸福感得分相关，表明特定脑区间的功能连接强度可能影响痉挛型偏瘫患者的情绪状态，特别是幸福感有关。同时，VALLINOJA等^[38]联合静息态脑磁图包络信号和rs-fMRI评估儿童和青少年SCP相关病变对功能连接的影响，显示感觉运动区和后顶叶区之间的半球间功能连接增强。此外，SCP患者顶叶区域内群集间连接增强；在脑磁图中，SCP患者半球间连接加强，同时顶叶区域的连接性也增强了。但是，SCP这种功能连接增强与手部协调性能并无明显关联，表明SCP患者中观察到的功能连接变化可能并不直接反映在运动功能的改善上。这些研究结果的差异可能揭示了大脑在损伤后功能连接的重组和代偿机制的存在。赵纯风等^[42]运用rs-fMRI研究28例SCP患儿的网络内和网络间功能连接差异，结果显示默认模式网络、腹侧注意网络功能连接减低。独立成分分析进一步表明，SCP患者的小脑网络、感觉运动网络和左侧额顶叶控制网络连接降低^[43]。此外，在视觉网络与感觉运动、听觉区域之间的某些区域，痉挛型双瘫患者的功能连接降低^[13]。这些研究结果表明，SCP患者网络间也存在广泛的功能性连接改变，这些改变可能对其高级认知功能、运动协调与平衡能力、感觉与运动信息处理能力产生影响，并且可能干扰跨模态信息的整合与处理过程。BAUER等^[31]研究伴有脑室周围白质软化症的痉挛型双瘫患者发现，视觉网络内部的连接差异并不显著，这可能意味着视觉处理的基本功能在痉挛型双瘫患儿中相对保留。在CP的诊断中，若常规MRI显示无明显异常，此类脑瘫患者被归类为隐匿型CP。MU等^[44]研究显示以丘脑为感兴趣区时，隐匿型SCP患者扣带回连接性减少。

2.2 运动障碍型CP脑功能连接影像学研究

       QIN等^[45]利用体素镜像同伦连接分析24例运动障碍型CP患儿和20例健康对照的rs-fMRI以检测半球间功能连接，发现在运动障碍型CP中，运动、感觉运动、运动前区相关脑区以及部分额叶、距状核区半球间的连接减少，这表明运动障碍型CP在关键脑区的半球间同步活动减弱。QIN等^[43]基于独立成分分析16例运动障碍型CP和18例正常对照儿童的rs-fMRI数据显示，CP患者小脑网络、感觉运动网络以及左外侧额-顶叶网络的连接降低。此外，还观察到CP患儿中显著性网络的功能连接呈现双向变化，即在某些区域功能连接增强的同时，其他区域则表现出功能连接的减弱。这些研究结果揭示了运动障碍型CP在多个脑网络中的功能连接异常，这些异常可能影响运动障碍型CP的运动功能、感觉处理、认知功能，这有助于理解运动障碍型CP的神经病理机制。

       SCP、运动障碍型CP不仅在脑区间的功能连接上存在改变，而且在不同网络间以及网络内的功能连接上也表现出异常，且功能连接改变的区域包括与运动控制、感觉整合和认知相关的区域。目前的研究趋势显示，CP功能连接研究较少，而对运动障碍型CP的探讨则更加稀缺。因此，为了弥补这一研究空缺，未来的研究方向应当着重于增加CP功能连接的深入研究，以期揭示其背后的神经损伤机制，可以更精确地识别诊断标志和制订治疗策略，进而优化患者的临床治疗效果。

3 CP脑网络影像学研究进展

       脑网络是大脑中神经元连接形成的复杂网络，对理解大脑如何处理信息、执行任务和维持认知功能至关重要，已广泛用于精神神经疾病研究^{[46, 47, 48]}。“脑网络”常指全脑大规模的结构或功能脑连接，有时指明确的网络（例如“运动网络”）^[49]，通常是基于图论重建的，常用指标包括效率、聚类系数和小世界属性，常用节点定义特定的神经元或大脑感兴趣的区域^[50]。

3.1 SCP脑网络影像学研究

       杨艳丽等^[51]为了探讨SCP患者脑网络属性，基于图论法分析21例SCP患者及32名正常对照组的DTI数据，结果显示SCP患者具有小世界属性，表明SCP患者脑区之间或神经元之间紧密连接、高度互连。JIANG等^[12]纳入20例伴脑室周围白质损伤的SCP和33例正常对照组，发现SCP患者全局效率和局部效率下降，最短路径长度增加，节点效率降低，反映出SCP患者全局、局部信息整合能力及传递效率的减弱。与先前的研究结果相矛盾，CRAIG等^[52]研究围产期动脉卒中、围产期静脉卒中所致SCP患者则发现SCP患者全局及局部效率、分层回归系数增高。这些结果的差异性可能由SCP患者的病因不一致导致的。与JIANG等^[12]研究结果相符，杨艳丽等^[51]研究显示SCP患者特征路径长度、标准化聚类系数增加，提示SCP患者脑区间信息传播效率降低、脑网络紧密度下降。同时，RADWAN等^[53]观察到，在SCP患者中，MRI显示脑皮层和深部灰质病变相较于脑室周围白质病变，具有更高的聚类系数、特征路径长度和局部效率，且全局效率随着年龄的增长而降低，提示脑病变部位及SCP病程影响大脑网络结构和功能。杨艳丽等研究还显示右侧额下回后部、右侧中央前回、右侧中央后回和左侧中央旁小叶的节点属性改变与认知功能损伤相关，揭示了特定脑区的网络属性变化与认知功能障碍之间的关联，为理解脑网络如何影响认知功能提供了证据。LEE等^[54]研究全脑结构和功能网络发现，SCP患者结构网络的整体效率和局部效率降低，而功能网络则未显示相同的趋势，这表明功能连接可能在某种程度上保持了一定的稳定性或适应性；还发现在运动子网络中，功能连接相较于结构连接呈现出更低的网络效率和更弱的结构-功能耦合性，揭示SCP患者大脑中结构网络和功能网络之间的对应关系或协同作用减弱，为SCP患者大脑网络改变的新见解。在常规MRI检查阴性的SCP患者中，脑结构网络有多种变化，例如脑区节点的聚类系数降低和节点路径长度增加^[55]，反映了SCP患者可能存在潜在的脑网络重组。

3.2 运动障碍型CP脑网络影像学研究

       BALLESTER-PLANÉ等^[56]基于25名运动障碍型CP和24名正常对照者的扩散加权成像数据分析图论指标，结果发现，与对照组相比，运动障碍型CP患者脑网络的总体连接数量减少，尤其在颞叶和枕叶区域最为显著，表明运动障碍型CP患者的脑网络连接性受损。颞叶与听觉处理、记忆和情感调节等功能相关，而枕叶主要负责视觉信息的处理，这些区域的连接减少可能与运动障碍型CP患者的认知和感觉处理障碍有关。

       SCP及运动障碍型CP患者脑网络存在破坏，为其临床症状如运动功能障碍、认知损伤及视觉异常等提供了见解。然而，CP脑网络研究较少、运动障碍型CP研究更为稀缺，而且大部分研究模态单一，这局限了对CP大脑状态的全局、动态模式的了解，未来可加强多模态及动态脑网络研究，为CP脑发育及脑损伤提供新的见解。

4 总结与展望

       CP作为一种终身性疾病，了解其脑损伤机制对于理解该疾病的临床功能障碍和制订治疗策略具有重要意义。本文基于多模态MRI，探讨CP脑结构连接、功能连接及脑网络改变，发现SCP和运动障碍型CP在结构连接、功能连接以及脑网络上表现出改变，并影响认知功能、运动障碍功能、交流功能以及视觉功能，加深了对CP神经机制的理解。然而，部分研究结果相对不一致，这可能与样本量、损伤程度以及病因不同等有关。目前的研究主要集中于SCP及结构连接，而其他CP亚型、功能连接及脑网络研究稀缺。未来可扩大样本量，实施多中心、多模态影像学研究，以便更深入地探究CP患者的脑损伤机制，以进一步了解CP患者脑损伤机制，为CP早期诊断、临床及时有效干预提供有力支撑。