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中風(fēng)是全世界造成成人殘疾的主要原因之一，雖然部分患者在康復(fù)治療后可以恢復(fù)行走能力，但社區(qū)中超過50%的中風(fēng)后偏癱患者不能獨(dú)立行走。迄今為止，中風(fēng)偏癱患者和健康個(gè)體在動(dòng)態(tài)行走過程中運(yùn)動(dòng)控制的皮質(zhì)激活機(jī)制尚未完全闡明。

2023年，廈門市第五醫(yī)院康復(fù)科何曉闊教授團(tuán)隊(duì)在《Frontiers in Neurology》上(IF=3.4)發(fā)表了一篇文章，該文利用近紅外腦功能成像技術(shù)(fNIRS)調(diào)查了健康和偏癱行走過程中運(yùn)動(dòng)控制的皮質(zhì)激活機(jī)制。

一、研究詳情

1. 受試者：該研究共招募了75名右腿優(yōu)勢(shì)側(cè)健康受試者和44名符合納入排除標(biāo)準(zhǔn)的中風(fēng)后右側(cè)偏癱患者。

2. 試驗(yàn)設(shè)備：利用武漢資聯(lián)虹康37通道的fNIRS設(shè)備采集基線期和任務(wù)期被試前運(yùn)動(dòng)皮層(PMC)、輔助運(yùn)動(dòng)區(qū)(SMA)、初級(jí)運(yùn)動(dòng)皮層(M1)和初級(jí)軀體感覺皮層(S1)的腦激活情況，其中M1和S1統(tǒng)稱為感覺運(yùn)動(dòng)皮層(SMC)。

fNIRS通道排布如下圖：

圖1：帶有大腦區(qū)域的fNIRS通道配準(zhǔn)示意圖

二、任務(wù)流程

測(cè)試分為準(zhǔn)備期、任務(wù)期、休息期。

此過程重復(fù)了五個(gè)循環(huán)。流程如圖所示：

圖A：任務(wù)設(shè)計(jì)流程

圖B：實(shí)驗(yàn)分組示意

Group A: 健康組，在跑步機(jī)上以2公里/小時(shí)的速度行走

Group B: 偏癱跑步機(jī)組，在跑步機(jī)上以2公里/小時(shí)的速度行走

Group C: 偏癱有FES輔助跑步機(jī)組，F(xiàn)ES輔助下在跑步機(jī)上以2公里/小時(shí)的速度行走

三、數(shù)據(jù)采集與處理

使用基于Matlab的Homer2軟件對(duì)fNIRS數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。根據(jù)修正后的比爾-朗伯定律將光強(qiáng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為HbO和HbR濃度的變化，并使用內(nèi)置函數(shù)進(jìn)行分析。在組水平分析中，使用單樣本t檢驗(yàn)來檢驗(yàn)健康組和患者組之間的β指數(shù)是否存在統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。雙樣本t檢驗(yàn)檢驗(yàn)健康組和患者組β指數(shù)是否存在統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。配對(duì)t檢驗(yàn)用于確定跑步機(jī)組和FES輔助組的β指數(shù)是否存在統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。

四、實(shí)驗(yàn)結(jié)果

偏癱行走期間的SMC-PMC-SMA運(yùn)動(dòng)網(wǎng)絡(luò)激活比健康步態(tài)期間更多。此外，在FES輔助的偏癱行走任務(wù)中觀察到的受累半球的SMA和PMC激活比在非FES輔助任務(wù)期間更多。

偏側(cè)度指數(shù)表明偏癱行走期間皮質(zhì)激活不對(duì)稱，偏癱行走期間未受影響的右半球激活相對(duì)大于健康行走期間。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被激活。

圖2：基線期和任務(wù)期血流動(dòng)力學(xué)反映

(A)健康組；(B)偏癱跑步機(jī)組；(C)偏癱有FES輔助跑步機(jī)組

紅線：HbO濃度，藍(lán)線：HbR濃度。

圖3：步態(tài)任務(wù)中的組水平通道激活t-map（p<0.05，未校正）

(A)健康組；(B)偏癱跑步機(jī)組；(C)偏癱有FES輔助跑步機(jī)組。

圖4：步態(tài)任務(wù)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(jī)上行走的差異

(B)有或沒有FES輔助的偏癱患者在跑步機(jī)行走的差異

五、結(jié)論

在步行過程中，發(fā)現(xiàn)了中風(fēng)后患者不對(duì)稱皮質(zhì)激活這個(gè)重要特征，即比健康個(gè)體更多的SMC-SMA-PMC激活。

有趣的是，在FES的幫助下，偏癱患者行走期間沒有明顯的偏側(cè)激活。這似乎表明FES可能有助于偏癱行走恢復(fù)皮質(zhì)激活的平衡，而fNIRS可以有效反應(yīng)腦激活情況。

參考文獻(xiàn)：[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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