近红外脑功能成像(fNIRS)可作为偏瘫病人重复经颅磁刺激(rTMS)靶点选择方法:一项随机对照实验

研究背景

重复经颅磁刺激治疗(repetitive transcranial magnetic stimulation, rTMS)在偏瘫病人的运动功能康复中具有很好的疗效,但刺激靶点的准确定位仍是一个挑战。目前临床中常采用运动诱发电位法(motor evoked-potential,MEP)进行运动区靶点定位,但在中风患者的受累半球中由于支配上肢运动的大脑皮层受损,磁刺激无法产生运动诱发电位,故采用MEP法经常无法定位刺激靶点,近红外脑功能成像技术(functional near-infrared spectroscopy, fNIRS)因其对大脑皮层激活程度的高敏感性在偏瘫患者受累半球的刺激靶点确定中具有可行性。本研究通过比较MEP和fNIRS刺激靶点定位效果,评估了fNIRS技术在中风病人运动康复中作为rTMS刺激靶点定位工具的可行性。


研究方法

被试招募时间为2018年11月-2020年4月,年龄、性别、中风类型、病变侧和偏瘫持续时间的数据来自访谈和病历;

纳入51名中风被试随机分为3组,fNIRS导航组(使用fNIRS技术进行靶点定位+iTBS,n=20),MEP导航组(使用MEP法进行靶点定位+iTBS,n=16)和对照组(使用MEP法进行靶点定位+sham iTBS,n=15);


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rTMS刺激方案:iTBS模式(3个50Hz脉冲为一簇,簇间频率为5Hz,连续刺激2s,间歇8s,循环20次,共600脉冲)刺激患侧M1区,5次/周,共2周;

fNIRS靶点确定方法:使用NIRSport 8*8(深圳市瀚翔生物医疗电子股份有限公司)进行脑功能定位,被试进行手指屈伸任务(握紧、放松、休息各20s,共5个循环,若被试无法进行该测试,改为拿勺子喝水或梳子梳头的任务想象),对数据进行分析后,选择含氧血红蛋白变化最大的通道区域作为刺激靶点(此区域即为支配上肢运动的大脑皮质反应区);


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临床评价:在rTMS治疗前和后进行肢体运动功能评分(Fugl-Meyer assessment,FMA)、Wolf运动功能测试(Wolf motor function test,WMFT)、肌张力量表评估。


研究结果

每个患者均可获得了fNIRS检测靶点(fNIRS-HS),即使是那些MEP靶点无法检测到的患者。与对照组相比,两个干预组在肌力、FMA和WMFT评分方面均有显著改善(P<0.001)。与MEP导航组相比,fNIRS导航组肘关节功能改善更显著(P=0.001)。


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Fig.1 fNIRS获得靶点与传统MEP法获得靶点位置相近(平均位置x轴相差2.5mm,y轴相差3mm)。在无法获得MEP-HS的双侧运动皮层中,fNIRS靶点定位获得了极好的灵敏度和地形分辨率,这弥补了传统方法的不足。


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Fig.2 与MEP导航组相比,fNIRS导航组肘关节功能改善更显著(P=0.001)。


研究结论

fNIRS可以作为中风患者运动康复治疗中治疗靶点选择的可靠方法。因其对皮质血氧变化的高敏感性,fNIRS作为靶点导航工具相较传统MEP方法获得更精准的结果。此外,fNIRS数据还可结合机器学习算法应用,使得神经调控技术具有成为精准医学的可能。


参考文献:Chang PW, Lu CF, Chang ST, etc. Functional Near-Infrared Spectroscopy as a Target Navigator for rTMS Modulation in Patients with Hemiplegia: A Randomized Control Study[J]. Neurol Ther, 2022, 11(1):103-121.  IF=5.814

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