fnirs研究：健康和偏瘫个体行走过程中的皮质激活对比-新全讯平台

中风是全世界造成成人残疾的主要原因之一，虽然部分患者在康复治疗后可以恢复行走能力，但社区中超过50%的中风后偏瘫患者不能独立行走。迄今为止，中风偏瘫患者和健康个体在动态行走过程中运动控制的皮质激活机制尚未完全阐明。

2023年，厦门市第五医院康复科何晓阔教授团队在《frontiers in neurology》上(if=3.4)发表了一篇文章，该文利用近红外脑功能成像技术(fnirs)调查了健康和偏瘫行走过程中运动控制的皮质激活机制。

一、研究详情

1. 受试者：该研究共招募了75名右腿优势侧健康受试者和44名符合纳入排除标准的中风后右侧偏瘫患者。

2. 试验设备：利用武汉资联虹康37通道的fnirs设备采集基线期和任务期被试前运动皮层(pmc)、辅助运动区(sma)、初级运动皮层(m1)和初级躯体感觉皮层(s1)的脑激活情况，其中m1和s1统称为感觉运动皮层(smc)。

fnirs通道排布如下图：

图1：带有大脑区域的fnirs通道配准示意图

二、任务流程

测试分为准备期、任务期、休息期。

此过程重复了五个循环。流程如图所示：

图a：任务设计流程

图b：实验分组示意

group a: 健康组，在跑步机上以2公里/小时的速度行走

group b: 偏瘫跑步机组，在跑步机上以2公里/小时的速度行走

group c: 偏瘫有fes辅助跑步机组，fes辅助下在跑步机上以2公里/小时的速度行走

三、数据采集与处理

使用基于matlab的homer2软件对fnirs数据进行处理。根据修正后的比尔-朗伯定律将光强数据转换为hbo和hbr浓度的变化，并使用内置函数进行分析。在组水平分析中，使用单样本t检验来检验健康组和患者组之间的β指数是否存在统计学差异。双样本t检验检验健康组和患者组β指数是否存在统计学差异。配对t检验用于确定跑步机组和fes辅助组的β指数是否存在统计学差异。

四、实验结果

偏瘫行走期间的smc-pmc-sma运动网络激活比健康步态期间更多。此外，在fes辅助的偏瘫行走任务中观察到的受累半球的sma和pmc激活比在非fes辅助任务期间更多。

偏侧度指数表明偏瘫行走期间皮质激活不对称，偏瘫行走期间未受影响的右半球激活相对大于健康行走期间。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被激活。

图2：基线期和任务期血流动力学反映

(a)健康组；(b)偏瘫跑步机组；(c)偏瘫有fes辅助跑步机组

红线：hbo浓度，蓝线：hbr浓度。

图3：步态任务中的组水平通道激活t-map（p<0.05，未校正）

(a)健康组；(b)偏瘫跑步机组；(c)偏瘫有fes辅助跑步机组。

图4：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

五、结论

在步行过程中，发现了中风后患者不对称皮质激活这个重要特征，即比健康个体更多的smc-sma-pmc激活。

有趣的是，在fes的帮助下，偏瘫患者行走期间没有明显的偏侧激活。这似乎表明fes可能有助于偏瘫行走恢复皮质激活的平衡，而fnirs可以有效反应脑激活情况。

参考文献：[1]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.

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