世界卒中日：fNIRS腦卒中領域研究集錦

2024年10月29日是第19個“世界卒中日”，中國卒中學會發布今年的宣傳主題是“體醫融合，戰勝卒中”，倡導通過運動與醫學結合來預防和戰勝卒中，強調通過科學合理的運動促進健康，預防和治療疾病。

腦卒中俗稱“中風”，一種急性腦血管疾病，是由于腦部血管突然破裂或因血管阻塞導致腦組織損傷的一組疾病。近紅外腦功能成像技術（fNIRS）是一種無創光學成像方法，通過檢測大腦表層氧合血紅蛋白(HbO)和脫氧血紅蛋白(HbR)的濃度變化，從而反映大腦代謝情況。

值此世界卒中日到來之際，小磁精心整理了部分fNIRS在腦卒中領域應用的文獻以供廣大醫師們日常學習、查閱！

fNIRS和TMS在缺血性腦卒中后執行功能障礙中的應用

中山大學附屬第三醫院胡昔權教授團隊的這項研究采用單盲、隨機對照設計，通過fNIRS技術，比較了16名缺血性腦卒中后執行功能障礙（PISEI）患者和16名健康受試者在靜息狀態和執行Stroop任務時的血流動力學差異。研究流程包括在干預前后進行fNIRS檢測，以及在單次經顱磁刺激（TMS）干預后進行Stroop任務測試。

fNIRS靜息狀態檢測300s，休息60s，Stroop任務狀態檢測300s；

3天后，TMS干預前Stroop任務狀態檢測300s，TMS干預600s，

TMS干預3天后Stroop任務狀態檢測300s。

TMS干預使用高頻刺激左側DLPFC區域，每個受試者接受一次干預。結果顯示，兩組受試者在基線特征上無顯著差異。PISEI患者在Stroop任務中，左側DLPFC、右側PMC和右側SM1的血紅蛋白氧合（HbO）值變化量較健康受試者低。TMS干預后，PISEI患者在這些區域的激活、腦功能連接強度和腦網絡連接顯著提高。

兩組受試者在靜息狀態和Stroop任務中HbO變化的大腦平均激活圖

所有受試者在rTMS治療前后HbO濃度變化的大腦平均激活圖

研究還發現，TMS干預后，PISEI患者和健康受試者在Stroop任務的表現均有顯著改善，尤其是PISEI患者在準確率上的提升更為顯著，也就是說fNIRS有助于PISEI的篩查和診斷，而單次TMS治療對PISEI患者有益，可能是由于激活了特定的腦區。

健康和偏癱個體行走過程中的皮質激活對比

廈門市第五醫院康復科何曉闊教授團隊這項研究招募了75名健康受試者和44名中風后右側偏癱患者，使用37通道的fNIRS設備來監測他們在執行步行任務時的腦激活情況。研究關注的腦區包括前運動皮層（PMC）、輔助運動區（SMA）、初級運動皮層（M1）和初級軀體感覺皮層（S1），統稱為感覺運動皮層（SMC）。

帶有大腦區域的fNIRS通道配準示意圖

實驗流程包括準備期、任務期和休息期。受試者在準備期站立休息10秒，任務期聽到“走”的命令后開始交替行走30秒，然后聽到“停止”命令后停止行走并站立休息30秒。這一過程重復五次。實驗分為三組：健康組在跑步機上行走，偏癱跑步機組在跑步機上行走，偏癱有FES輔助跑步機組在FES輔助下行走。

實驗分組示意

數據處理使用Homer2軟件，根據比爾-朗伯定律將光強數據轉換為HbO和HbR濃度變化，并進行統計分析。結果顯示，偏癱患者在行走時的SMC-PMC-SMA運動網絡激活比健康受試者更多。使用FES輔助的偏癱患者在行走任務中受累半球的SMA和PMC激活比非FES輔助時更多。偏側度指數顯示，偏癱患者在行走時皮質激活不對稱，未受影響的右半球激活相對更大。在偏癱行走期間，SMC和SMA主要在未受影響的半球激活，而PMC主要在受影響的半球激活。

步態任務中通道激活t-map的組間方差（p < 0.05）

(A)健康被試和偏癱患者在跑步機上行走的差異?

(B)有或沒有FES輔助的偏癱患者在跑步機行走的差異

研究結論指出，中風后患者在步行過程中表現出不對稱的皮質激活，即SMC-SMA-PMC比健康個體激活更多。有趣的是，在FES的幫助下，偏癱患者在行走時沒有明顯的偏側激活，這表明FES可能有助于恢復皮質激活的平衡。fNIRS被證明可以有效反映腦激活情況。

利用近紅外光譜研究八段錦訓練對腦卒中后認知障礙患者注意功能的影響

研究方法

招募72名PSCI患者，隨機分配到三個組別：八段錦訓練組、左半球中風組和右半球中風組，以及常規治療組。

納入、評估、干預時間表

八段錦訓練組將接受為期12周，每周五次，每次40分鐘的八段錦訓練，而常規治療組則接受標準康復療程。

使用fNIRS技術在干預前后對參與者的大腦活動進行監測，主要監測區域包括前運動皮層（PMC）、輔助運動區（SMA）、初級運動皮層（M1）和感覺運動皮層（SMC）。

通過蒙特利爾認知評估量表（MoCA）和注意力側化指數（ALI）評估認知功能和注意力側化，分別在干預前、第6周和第12周進行。

次要結果指標包括牛津認知篩查量表（OCS-P）、Fugl-Meyer運動功能評估量表（FMA）、匹茲堡康復參與量表（PRPS）和日常生活活動量表（ADL）。

研究結果

文檔中并未提供具體的研究結果數據，因為該文檔是研究協議，所以結果尚未得出。文檔詳細描述了如何收集和分析數據，包括使用fNIRS數據分析方法、注意力網絡測試、以及如何進行統計分析。

結論

研究旨在探討八段錦訓練對PSCI患者注意力側化的影響，并使用fNIRS技術來研究八段錦如何影響大腦區域或網絡的結構和功能連接。

研究的結論將基于12周干預后收集的數據，預計這些數據將有助于理解八段錦訓練對PSCI患者注意力的潛在益處，并揭示其背后的機制。

展望

近紅外腦功能成像技術(fNIRS)以其非侵入性、靈活檢測和高生態效度等特性而著稱，被認為是評估大腦活動最有潛力的工具之一。

在世界卒中日這個特殊的日子，我們聚焦于功能性近紅外光譜技術（fNIRS）在腦卒中領域的廣泛應用。通過分析腦活動模式，fNIRS能夠有效預測患者的康復潛力，識別需要額外關注的個案，并評估其認知功能，包括注意力、記憶力和執行功能。此外，fNIRS對大腦可塑性的研究有助于深化我們對大腦適應和重組以恢復功能的理解。同時，它也可以用于研究疼痛反應，為疼痛管理提供新的策略。

結合無線技術，fNIRS能夠實現遠程監測，使患者在家中進行康復訓練成為可能。與其他神經成像技術，如功能性磁共振成像（fMRI）和腦電圖（EEG）相結合，fNIRS能夠提供更全面的大腦活動信息。由于其成本效益高，fNIRS特別適用于資源有限的環境。此外，fNIRS可以與康復機器人集成，實時調整訓練難度，同時評估患者的情緒變化，為心理社會支持提供重要依據。

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? 參考文獻：

[1]. Liu Yuanwen,Luo Jing,Fang Jie et al. Screening diagnosis of executive dysfunction after ischemic stroke and the effects of transcranial magnetic stimulation: A prospective functional near-infrared spectroscopy study.[J] .CNS Neurosci Ther, 2023.

[2]. He X, Lei L, Yu G, Lin X, Sun Q, Chen S. Asymmetric cortical activation in healthy and hemiplegic individuals during walking: A functional near-infrared spectroscopy neuroimaging study. Front Neurol. 2023.

[3]. Zhou X, Wan Y, Xu Z, Yu C, Wu Z, Zhuang Z, Xia R, Wang H, Chen S. Utilizing fNIRS to investigate the impact of Baduanjin training on attentional function in post-stroke cognitive impairment patients: a study protocol for a randomized controlled trial. BMC Complement Med Ther. 2024 Jan 11;24(1):30. doi: 10.1186/s12906-023-04284-2. PMID: 38212808; PMCID: PMC10782756.