世界卒中日：fNIRS脑卒中领域研究集锦

2024年10月29日是第19个“世界卒中日”，中国卒中学会发布今年的宣传主题是“体医融合，战胜卒中”，倡导通过运动与医学结合来预防和战胜卒中，强调通过科学合理的运动促进健康，预防和治疗疾病。

脑卒中俗称“中风”，一种急性脑血管疾病，是由于脑部血管突然破裂或因血管阻塞导致脑组织损伤的一组疾病。近红外脑功能成像技术（fNIRS）是一种无创光学成像方法，通过检测大脑表层氧合血红蛋白(HbO)和脱氧血红蛋白(HbR)的浓度变化，从而反映大脑代谢情况。

值此世界卒中日到来之际，小磁精心整理了部分fNIRS在脑卒中领域应用的文献以供广大医师们日常学习、查阅！

fNIRS和TMS在缺血性脑卒中后执行功能障碍中的应用

中山大学附属第三医院胡昔权教授团队的这项研究采用单盲、随机对照设计，通过fNIRS技术，比较了16名缺血性脑卒中后执行功能障碍（PISEI）患者和16名健康受试者在静息状态和执行Stroop任务时的血流动力学差异。研究流程包括在干预前后进行fNIRS检测，以及在单次经颅磁刺激（TMS）干预后进行Stroop任务测试。

fNIRS静息状态检测300s，休息60s，Stroop任务状态检测300s；

3天后，TMS干预前Stroop任务状态检测300s，TMS干预600s，

TMS干预3天后Stroop任务状态检测300s。

TMS干预使用高频刺激左侧DLPFC区域，每个受试者接受一次干预。结果显示，两组受试者在基线特征上无显著差异。PISEI患者在Stroop任务中，左侧DLPFC、右侧PMC和右侧SM1的血红蛋白氧合（HbO）值变化量较健康受试者低。TMS干预后，PISEI患者在这些区域的激活、脑功能连接强度和脑网络连接显著提高。

两组受试者在静息状态和Stroop任务中HbO变化的大脑平均激活图

所有受试者在rTMS治疗前后HbO浓度变化的大脑平均激活图

研究还发现，TMS干预后，PISEI患者和健康受试者在Stroop任务的表现均有显著改善，尤其是PISEI患者在准确率上的提升更为显著，也就是说fNIRS有助于PISEI的筛查和诊断，而单次TMS治疗对PISEI患者有益，可能是由于激活了特定的脑区。

健康和偏瘫个体行走过程中的皮质激活对比

厦门市第五医院康复科何晓阔教授团队这项研究招募了75名健康受试者和44名中风后右侧偏瘫患者，使用37通道的fNIRS设备来监测他们在执行步行任务时的脑激活情况。研究关注的脑区包括前运动皮层（PMC）、辅助运动区（SMA）、初级运动皮层（M1）和初级躯体感觉皮层（S1），统称为感觉运动皮层（SMC）。

带有大脑区域的fNIRS通道配准示意图

实验流程包括准备期、任务期和休息期。受试者在准备期站立休息10秒，任务期听到“走”的命令后开始交替行走30秒，然后听到“停止”命令后停止行走并站立休息30秒。这一过程重复五次。实验分为三组：健康组在跑步机上行走，偏瘫跑步机组在跑步机上行走，偏瘫有FES辅助跑步机组在FES辅助下行走。

实验分组示意

数据处理使用Homer2软件，根据比尔-朗伯定律将光强数据转换为HbO和HbR浓度变化，并进行统计分析。结果显示，偏瘫患者在行走时的SMC-PMC-SMA运动网络激活比健康受试者更多。使用FES辅助的偏瘫患者在行走任务中受累半球的SMA和PMC激活比非FES辅助时更多。偏侧度指数显示，偏瘫患者在行走时皮质激活不对称，未受影响的右半球激活相对更大。在偏瘫行走期间，SMC和SMA主要在未受影响的半球激活，而PMC主要在受影响的半球激活。

步态任务中通道激活t-map的组间方差（p < 0.05）

(A)健康被试和偏瘫患者在跑步机上行走的差异‍

(B)有或没有FES辅助的偏瘫患者在跑步机行走的差异

研究结论指出，中风后患者在步行过程中表现出不对称的皮质激活，即SMC-SMA-PMC比健康个体激活更多。有趣的是，在FES的帮助下，偏瘫患者在行走时没有明显的偏侧激活，这表明FES可能有助于恢复皮质激活的平衡。fNIRS被证明可以有效反映脑激活情况。

利用近红外光谱研究八段锦训练对脑卒中后认知障碍患者注意功能的影响

研究方法

招募72名PSCI患者，随机分配到三个组别：八段锦训练组、左半球中风组和右半球中风组，以及常规治疗组。

纳入、评估、干预时间表

八段锦训练组将接受为期12周，每周五次，每次40分钟的八段锦训练，而常规治疗组则接受标准康复疗程。

使用fNIRS技术在干预前后对参与者的大脑活动进行监测，主要监测区域包括前运动皮层（PMC）、辅助运动区（SMA）、初级运动皮层（M1）和感觉运动皮层（SMC）。

通过蒙特利尔认知评估量表（MoCA）和注意力侧化指数（ALI）评估认知功能和注意力侧化，分别在干预前、第6周和第12周进行。

次要结果指标包括牛津认知筛查量表（OCS-P）、Fugl-Meyer运动功能评估量表（FMA）、匹兹堡康复参与量表（PRPS）和日常生活活动量表（ADL）。

研究结果

文档中并未提供具体的研究结果数据，因为该文档是研究协议，所以结果尚未得出。文档详细描述了如何收集和分析数据，包括使用fNIRS数据分析方法、注意力网络测试、以及如何进行统计分析。

结论

研究旨在探讨八段锦训练对PSCI患者注意力侧化的影响，并使用fNIRS技术来研究八段锦如何影响大脑区域或网络的结构和功能连接。

研究的结论将基于12周干预后收集的数据，预计这些数据将有助于理解八段锦训练对PSCI患者注意力的潜在益处，并揭示其背后的机制。

展望

近红外脑功能成像技术(fNIRS)以其非侵入性、灵活检测和高生态效度等特性而著称，被认为是评估大脑活动最有潜力的工具之一。

在世界卒中日这个特殊的日子，我们聚焦于功能性近红外光谱技术（fNIRS）在脑卒中领域的广泛应用。通过分析脑活动模式，fNIRS能够有效预测患者的康复潜力，识别需要额外关注的个案，并评估其认知功能，包括注意力、记忆力和执行功能。此外，fNIRS对大脑可塑性的研究有助于深化我们对大脑适应和重组以恢复功能的理解。同时，它也可以用于研究疼痛反应，为疼痛管理提供新的策略。

结合无线技术，fNIRS能够实现远程监测，使患者在家中进行康复训练成为可能。与其他神经成像技术，如功能性磁共振成像（fMRI）和脑电图（EEG）相结合，fNIRS能够提供更全面的大脑活动信息。由于其成本效益高，fNIRS特别适用于资源有限的环境。此外，fNIRS可以与康复机器人集成，实时调整训练难度，同时评估患者的情绪变化，为心理社会支持提供重要依据。

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☞ 参考文献：

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