基于功能性近紅外光譜技術的腦卒中后上肢運動功能障礙患者單側上肢訓練和雙側上肢訓練腦網絡功能連接對比研究

田婧，劉玨，何志杰，范晨雨，李浩正，楊青，吳毅，余克威

復旦大學附屬華山醫院康復醫學科，上海市200040

0 引言

超過80%腦卒中患者早期會出現單側上下肢活動障礙，而40%以上患者會長期遺留運動功能障礙[1]。1/3患者上肢嚴重運動障礙持續6個月或更長時間[2]。

單側上肢訓練(unilateral upper limb training,UULT)和雙側上肢訓練(bilateral upper limb training,BULT)均是目前常用的卒中后上肢訓練方法。UULT主要包括任務導向性訓練[3-4]、強制性運動療法[5-7]以及一些傳統的神經發育療法技術；BULT 要求患者用雙側上肢完成運動任務，以促進肢體間的協調配合[8]，包括雙側功能性任務訓練[9-11]、雙側機器人輔助訓練[12-13]和帶節奏提示的雙側手臂訓練[14-15]。

功能性近紅外光譜(functional near-infrared spectroscopy,fNIRS)是一種無創光學成像技術，通過近紅外光測量組織中氧合和脫氧血紅蛋白的變化，間接評估大腦神經活動[16]。fNIRS 與功能磁共振成像之間有良好相關性[17]；fNIRS 靜息態數據分析大腦靜息態語言網絡功能連接具有可行性和準確性[18-19]。由于其安全性、安靜性、抗運動偽影性和便攜性，fNIRS 已成為腦科學研究中頗具潛力的研究工具[20]，在腦卒中康復臨床研究中的應用得到快速發展。

本研究采用fNIRS 探索UULT 和BULT 后，腦卒中患者運動皮質等腦區功能連接改變，為臨床選擇訓練方案提供參考。

1 資料與方法

1.1 一般資料

2021 年4 月至6 月，選擇在華山醫院康復醫學科就診的腦卒中患者40例，診斷符合《中國各類主要腦血管病診斷要點2019》標準[21]，并經頭顱CT 或MRI檢查證實。

受試者舒適坐位，安靜5 min 后佩戴頭帽。掃描期間，患者閉上眼睛并保持放松，但不能入睡，采集任務前靜息態數據8 min[22]；隨后馬上進行任務訓練，訓練后再采集任務后靜息態數據8 min。

紫花鶴頂蘭屬鶴頂蘭屬(Phaius Lour.)，該屬植物在我國有8種，在貴州有記錄且分布廣泛的是仙筆鶴頂蘭(Phaius columnaris C. Z. Tang et S. J.Cheng)和黃花鶴頂蘭(Phaius flavus (Bl.) Lindl.)。紫花鶴頂蘭區別于其他種的特征是：假鱗莖細長，粗2 cm左右；花葶側生于莖中部以上的葉腋，長38 cm左右，超出葉面之上；花苞片早落(封三,圖Ⅵ)。模式標本采自印度，在我國臺灣、云南、廣東、廣西、云南亦有分布。

臨分別，王祥向老道討了個冥器留作紀念，雙方各奔東西，既沒有分贓不均，內訌火拼。也沒有見財心起，大打出手。雙方是好聚好散，分了手還是好朋友。

L-H 單側任務前后功能強度差值高于雙側任務前后差值(P＜0.05)，其余ROI功能強度差值以及功能連接強度差值無顯著性差異(P＞0.05)。見表5。

排除標準：①頭部皮膚感染或破損；②控制不佳的癲癇。

本研究經復旦大學附屬華山醫院倫理委員會批準〔No.(2019)臨審第(365)號〕。

1.2 靜息態fNIRS采集

單側任務和雙側任務不在同一天進行。

納入標準：①年齡40～80 歲；②首次發生腦卒中或既往發生過腔隙性腦梗死而無后遺癥；③病程≥2周，存在單側上肢運動功能障礙，上肢Burunnstrom分期≥3 期，右利手；④無認知障礙，簡易精神狀態檢查評分≥25分；⑤顱骨完整，未行開顱手術和/或顱骨修補術；⑥患者本人或授權委托人簽署知情同意書。

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根據坐標信息，將40個通道中部分通道歸為左右大腦各3 個感興趣區(regions of interest,ROI)，即前額葉(prefrontal cortex,PFC)、上肢與手功能區(H)以及初級軀體感覺區(primary sensory cortex,S1)(圖1)。其中H為初級軀體運動區中上肢和手的投射位置。

圖1 fNIRS采集頭帽與感興趣區對應關系

1.3 任務

單側任務后，L-H 功能強度增強(P＜0.05)；其他ROI 任務前后無顯著性差異(P＞0.05)。見表1。單側任務后，L-H 與L-S1 間、L-H 與R-S1 間、L-S1 與RS1間的功能連接強度增加(P＜0.05)，其他ROI間的功能強度無明顯變化(P＞0.05)。見表2。

綜上所述:對急性輕度腦梗死患者實施氯吡格雷聯合阿司匹林治療具有顯著的臨床效果,用藥后可有效改善患者神經功能,患者預后更好。

雙側任務：安靜環境下患者坐位，雙手交叉將雙上肢同時上舉超過鼻尖后緩慢放下，重復30 s，休息20 s，共9組。

使用40 通道NirSmart fNIRS 成像設備(丹陽慧創醫療設備有限公司)，探頭基于10/20 國際標準導聯系統設計，包含24 個光源探頭、16 個探測探頭，構成40 個有效通道，通道間隔30 mm，覆蓋前額和兩側運動區。頭帽探頭與光源間距離29～31 mm，通道中點(即發射器和探測器連線中點)下方腦區為該通道主要探測區域，參考Brodmann 大腦皮質分區進行通道腦區標定。連續記錄760 nm、850 nm 兩種波長近紅外光信號，采樣頻率11 Hz。

1.4 數據分析

采用NirSpark 近紅外數據處理軟件分析數據。消除運動偽影；將原始光強信號轉換成光密度曲線；利用帶通濾波器濾波，消除脈搏、呼吸等生理波動噪聲以及環境和溫度變化引起的基線漂移；對病灶在右側的數據進行左右腦反轉[23]，即統一以左側代表患側；使用修正的比爾-朗伯定律，將光密度數據轉換成氧合血紅蛋白(oxyhemoglobin,HbO2)和脫氧血紅蛋白的濃度；采用NirSpark 軟件的Network 模塊提取各時間點HbO2濃度變化，分析各通道HbO2濃度在時間序列上的Pearson 相關系數，經Fisher-Z轉換，定義為通道間的功能連接強度。

1.5 統計學分析

采用SPSS 23.0 軟件進行統計學分析。功能連接強度經檢驗符合正態分布且方差齊，以()表示，運動前后比較采用配對t檢驗；單側任務前后功能連接強度差值與雙側任務前后功能連接強度差值比較采用獨立樣本t檢驗。顯著性水平α=0.05。

由于市轄的縣（區）數量并不多，因此對所有縣（區）的數據均進行現場復核。由市級水利普查辦成立數個復核小組，每個小組負責3～4個縣（區）的復核。

2 結果

2.1 單側任務

單側(患側)任務：安靜環境下患者坐位，獨立將患手上舉超過鼻尖后緩慢放下，重復30 s，休息20 s，共9組。

表1 單側任務前后各ROI功能強度比較

表2 單側任務前后ROI間功能連接強度比較

2.2 雙側任務

所有ROI 雙側任務前后功能強度無顯著性差異(P＞0.05)。見表3。雙側任務后，各ROI 間的功能連接強度無明顯變化(P＞0.05)。見表4。

總之，鑒于現階段不斷變化的教育教學環境，為了促使自身數學綜合能力全面提升，作為高中生的我們也需要跟上時代的步伐，持續根據實際情況進行學習策略創新活動，最終在實現高效學習的基礎上益于自身數學綜合素養全面養成。

表3 雙側任務前后各ROI功能強度比較

表4 雙側任務前后ROI間功能連接強度比較

2.3 單雙側任務前后差值比較

納入的患者中，男性28 例，女性12 例；平均年齡(62.60±9.34)歲；腦梗死32例，腦出血8例；平均病程(6.95±8.52)個月；左側卒中19 例，右側卒中21 例；Fulg-Meyer評定量表上肢部分評分(29.45±10.12)分。

夾具在Y方向上左右對稱，左安裝座和右安裝座在Y方向的緊固螺釘支反力產生的力矩大小相等，旋轉方向相反。不會對整個夾具產生較強破壞。故本文只討論空間力系在X軸方向產生的力矩和反力。

表5 單側任務與雙側任務前后功能連接差值比較

3 討論

Chen 等[24]的Meta 分析顯示，BULT 和UULT 均有助于改善腦卒中后運動障礙和功能表現，BULT 改善腦卒中后Fugl-Meyer 評定量表-上肢部分評分優于UULT，其他如Wolf 運動功能測試、上肢動作研究量表等，兩者效果相似。

在神經機制方面，UULT 通過對癱瘓肢體訓練激活患側半球[25]；限制使用健側上肢、鼓勵使用偏癱上肢可以減少半球間抑制，從而改善偏癱[26-27]。BULT通過招募更多神經通路激活病灶半球[6]，可能更大程度改善運動損傷[28]。雙側對稱運動增加同側通路的使用，特別是病變較大時，同側通路使用更多[29]。

本研究顯示，UULT 對腦網絡連接有即時效果，主要表現在手功能區，雙側腦區間功能連接也有增強；BULT 則效果不明顯；UULT 增強手功能區功能的即時效果優于BULT。

本研究僅為單次任務后的即時效應，功能連接基于特定ROI的時域信號，可能會忽略其他腦區間的次要連接；病灶區翻轉雖然在相關研究中廣泛采用，但其偏差仍然需要注意。

總之，本研究采用fNIRS 進行靜息態腦功能連接研究發現，UULT 對增強腦卒中患者大腦相應腦區功能連接的即時效果更好，對腦功能連接產生更明顯的調控效應。但仍需進一步研究驗證該效果的持續或累積效應。

利益沖突聲明：所有作者聲明不存在利益沖突。