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慧创fNIRS独树一帜【运动区检测】又一重磅SCI论文发表!

发表时间: 2022-08-10 17:23:03

作者: 丹阳慧创医疗设备有限公司

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近期,西安交通大学第一附属医院康复医学科乔晋主任团队联合生命学院王刚教授团队在高水平期刊《Frontiers in Aging Neuroscience》(IF

近期,西安交通大学第一附属医院康复医学科乔晋主任团队联合生命学院王刚教授团队在高水平期刊《Frontiers in Aging Neuroscience》(IF:5.702)联合发表了题为“Task-State Cortical Motor Network Characteristics by Functional Near-Infrared Spectroscopy in Subacute Stroke Show Hemispheric Dominance”的研究论文,这一研究通过慧创医疗自主研发的首个获得中国医疗器械注册证的便携式近红外脑功能成像装置NirSmart,利用该装置独树一帜的运动区检测能力为急性卒中患者在任务状态下运动网络特性的半球优势差异提供了功能性神经影像学证据。以下是研究的详细介绍。

01研究背景

大脑具有可塑性,在中风后大脑会进行适应性改变,并导致神经网络的重组和补偿。基于上述生理机制,神经调节技术,如重复经颅磁刺激(rTMS)已被广泛用于促进脑卒中后的脑网络重构。目前,最常用的策略是同侧运动皮层的兴奋性rTMS和/或对侧半球的抑制性rTMS。


然而,一些患者的治疗效果较差,这可能与卒中严重程度、病程、病变部位和卒中类型的异质性有关,具有不同特征的卒中患者对刺激的反应可能不同。另一方面,近年来的研究发现,病变是否位于优势半球也影响rTMS治疗的效果。Ludemann-Podubecka等人发现对侧皮层的低频rTMS只有优势半球病变患者的手功能得到改善。


因此,有必要分析优势或非优势半球脑卒中的脑网络特征,以指导康复治疗。


02 研究方法

招募在发病后1-3个月内首次发生基底节缺血性卒中的在左半球中风 (LHS)、右半球中风 (RHS) 和健康被试 HS组中各17名被试患者。


使用29个通道的fNIRS(如图1)来检测执行手抓握任务时的氧合血红蛋白浓度变化。比较优势半球和非优势半球卒中患者运动皮层的激活模式以及基于图论的两个宏观尺度和两个中观尺度脑网络指标。

图1 探头排布

03 研究结果

LHS和RHS患者均表现出双侧大脑半球激活,患者的平均加权聚类系数和全局效率低于健康人,间密度高于HS组,但LHS和RHS组间显著性不同。RHS组内密度变化与LHS组相反。


中尺度指标和运动功能之间的相关性在优势和非优势半球卒中之间存在差异。

图2 大脑皮层激活图 (A) 健康被试(HS)的右手任务;(B) HS的左手任务;(C)左半球卒中(LHS)患者的右手任务;(D) 右半球卒中(RHS)患者的左手任务

图3 患者和健康被试 (HS)在10–50%稀疏度下的宏观脑网络指标及其曲线下面积(AUC)(A)HS(右手任务)和LHS组在10%-50%稀疏度下的平均加权聚类系数;(B)HS(左手任务)和RHS组在10%-50%稀疏度下的平均加权聚类系数;(C)HS、LHS和RHS组中平均加权聚类系数在整个稀疏度范围内的AUC。(D–F)为指标整体效率


图4患者和健康受试者(HS)在10%-50%稀疏度下的中尺度脑网络指标及其曲线下面积(AUC)。(A)HS组(右手作业)和LHS组在10%-50%稀疏度下的区间密度;(B)HS组(左手作业)和RHS组在10%-50%稀疏度下的区间密度;(C)HS、LHS和RHS组区间密度在整个稀疏范围内的AUC。(D-F)为左半球指标内密度;(G-I)为右半球指标内密度。*p<0.05。


04 研究结论

本研究是第一个基于fNIRS的,旨在比较优势半球和非优势半球卒中患者的宏观和中观脑网络特征的研究。


研究结果显示,LHS患者的运动功能执行主要由对侧半球的运动网络代偿,而RHS患者的运动功能执行主要由双侧运动网络代偿。此外,在LHS和RHS患者中,中尺度脑网络特征在不同程度上受到功能障碍严重程度的影响。


本研究结果可能有助于根据患者的卒中部位和严重程度制定个体化的神经调节策略。


文献链接

●Yuan, Z., Xu, W., Bao, J., Gao, H., Li, W., Peng, Y., ... & Wang, G. (2022). Task-State Cortical Motor Network Characteristics by Functional Near-Infrared Spectroscopy in Subacute Stroke Show Hemispheric Dominance. Frontiers in Aging Neuroscience, 664.

●https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fnagi.2022.932318/full

●DOI:10.3389/fnagi.2022.932318







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