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广医五院联合慧创近红外发表康复领域高水平SCI文章

发表时间: 2022-04-06 11:43:36

作者: 丹阳慧创医疗设备有限公司

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近日,广州医科大学附属第五医院康复医学科欧海宁主任课题组在《Frontiers in neuroscience》发表了题为《Synergistic Immediate Cortical Activation on Mirror Visual Feedback Combined With a Soft Robotic Bilateral Hand Rehabilitation System:A Functional Near Infrared Spectroscopy Study》的SCI论文,该研究通过慧创医疗自主研发的全球首款获批中国医疗器械注册证的便携式近红外脑功能成像设备NirSmart利用fNIRS技术完成。

镜像疗法(MT)又称镜像视觉反馈疗法(MVF),是一种基于视觉刺激,利用平面镜成像原理,将健侧活动的画面复制到患侧,让患者想象患侧运动,通过视错觉、视觉反馈以及虚拟现实,结合康复训练项目而成的治疗手段。MVF被广泛应用于神经康复领域,有助于改善运动功能障碍和日常生活活动。

基于MVF的中枢神经调节研究主要使用功能磁共振成像(fMRI)、脑电图(EEG)和功能近红外光谱(fNIRS),但这些研究受到fMRI检测成本高、空间局限性和EEG空间分辨率低的限制。而fNIRS是便携式的、环境友好的,并且具有相对较高的空间分辨率。功能性近红外脑功能成像技术(fNIRS)是近些年发展起来的一种动态检测神经细胞活动、实现脑功能监测的神经成像新技术。因其非侵入性、无创性、可持续监测性等特点,被称为“戴在头上的功能磁共振”,在临床上具有重要的应用前景,如阿尔茨海默病、精神分裂症、诵读困难症、帕金森氏病、儿童疾病、神经外科手术后功能障碍、注意力、功能连接以及其他辅助诊断,为临床提供了一种简单、易用、快速的辅助诊断及评估手段。

本研究运用fNIRS技术验证MVF联合双侧手部康复机器人对皮层激活的协同增益效应。研究招募了20名健康受试者入组,要求他们执行四种不同的视觉反馈任务,包括RVF(真实视觉反馈任务)、MVF(镜像视觉反馈任务)、BRM(双侧机器人运动任务)和MVF+BRM(镜像视觉反馈与双侧机器人运动任务相结合),同时利用慧创全球首款获批中国医疗器械注册证便携式近红外脑成像设备NirSmart对受试者的双侧初级感觉运动皮层(SM1)、前运动皮层(PMC)和背外侧前额叶皮层(DLPFC)的激活程度及HbO2浓度变化进行监测,并使用慧创自主研发的一站式数据分析软件NirSpark进行近红外脑成像数据分析。

视觉反馈任务图。(A) RVF(真实视觉反馈任务);(B)MVF(镜像视觉反馈任务);(C)BRM(双侧机器人运动任务);(D)MVF+BRM(镜像视觉反馈与双侧机器人运动任务相结合) 

结果发现MVF激活了镜侧的PMC。PMC网络的潜在作用可能与其镜像神经元的机制有关。其次,MVF+BRM任务在镜像侧SM1区的激活程度高于MVF任务。与BRM任务相比,MVF+BRM任务可以显著激活双侧SM1、PMC和DLPFC区域。这表明MVF联合BRM比单纯MVF或BRM更有利于脑功能区的激活。最后,机器人双侧手的运动减少了左侧SM1的激活。临床实验也证实了双侧训练在改善上肢运动功能方面的有效性。

四个视觉反馈任务的fNIRS激活图。(A)RVF任务;(B)MVF任务;(C)BRM任务;(D)RVF+MVF任务

比较四种视觉反馈任务中ROI的平均β值。(A)右-SM1;(B)左-SM1;(C)右PMC;(D)左PMC;(E)右DLPFC;(F)左DLPFC


该研究使用同步fNIRS来比较健康受试者四种视觉反馈任务的即时血流动力学皮质激活。研究结果首次表明,MVF与软机器人双侧手康复系统相结合对皮层激活具有协同增益效应,可用于指导临床应用和未来的研究。

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