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中風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治療后可以恢復行走能力，但社區(qū)中超過50%的中風后偏癱患者不能獨立行走。迄今為止，中風偏癱患者和健康個體在動態(tài)行走過程中運動控制的皮質激活機制尚未完全闡明。

2023年，廈門市第五醫(yī)院康復科何曉闊教授團隊在《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(fNIRS)調查了健康和偏癱行走過程中運動控制的皮質激活機制。

一、研究詳情

1. 受試者：該研究共招募了75名右腿優(yōu)勢側健康受試者和44名符合納入排除標準的中風后右側偏癱患者。

2. 試驗設備：利用武漢資聯(lián)虹康37通道的fNIRS設備采集基線期和任務期被試前運動皮層(PMC)、輔助運動區(qū)(SMA)、初級運動皮層(M1)和初級軀體感覺皮層(S1)的腦激活情況，其中M1和S1統(tǒng)稱為感覺運動皮層(SMC)。

fNIRS通道排布如下圖：

圖1：帶有大腦區(qū)域的fNIRS通道配準示意圖

二、任務流程

測試分為準備期、任務期、休息期。

此過程重復了五個循環(huán)。流程如圖所示：

圖A：任務設計流程

圖B：實驗分組示意

Group A: 健康組，在跑步機上以2公里/小時的速度行走

Group B: 偏癱跑步機組，在跑步機上以2公里/小時的速度行走

Group C: 偏癱有FES輔助跑步機組，FES輔助下在跑步機上以2公里/小時的速度行走

三、數據采集與處理

使用基于Matlab的Homer2軟件對fNIRS數據進行處理。根據修正后的比爾-朗伯定律將光強數據轉換為HbO和HbR濃度的變化，并使用內置函數進行分析。在組水平分析中，使用單樣本t檢驗來檢驗健康組和患者組之間的β指數是否存在統(tǒng)計學差異。雙樣本t檢驗檢驗健康組和患者組β指數是否存在統(tǒng)計學差異。配對t檢驗用于確定跑步機組和FES輔助組的β指數是否存在統(tǒng)計學差異。

四、實驗結果

偏癱行走期間的SMC-PMC-SMA運動網絡激活比健康步態(tài)期間更多。此外，在FES輔助的偏癱行走任務中觀察到的受累半球的SMA和PMC激活比在非FES輔助任務期間更多。

偏側度指數表明偏癱行走期間皮質激活不對稱，偏癱行走期間未受影響的右半球激活相對大于健康行走期間。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：基線期和任務期血流動力學反映

(A)健康組；(B)偏癱跑步機組；(C)偏癱有FES輔助跑步機組

紅線：HbO濃度，藍線：HbR濃度。

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

(A)健康組；(B)偏癱跑步機組；(C)偏癱有FES輔助跑步機組。

圖4：步態(tài)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

五、結論

在步行過程中，發(fā)現了中風后患者不對稱皮質激活這個重要特征，即比健康個體更多的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激活。這似乎表明FES可能有助于偏癱行走恢復皮質激活的平衡，而fNIRS可以有效反應腦激活情況。

參考文獻：[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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