fNIRS和TMS在缺血性脑卒中后执行功能障碍中的应用

  • 发布日期:2023-09-15
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  • 来源:依瑞德集团

缺血性脑卒中是典型的脑卒中类型,约2/3的缺血性脑卒中患者有认知功能障碍。而认知功能障碍的主要表现之一则为缺血性卒中后执行功能障碍(PISEI),通常的特征是解决问题的能力下降或丧失,严重影响患者的工作、学习和生活。目前,PISEI的早期诊断比较困难,且缺乏有效的干预措施。因此,解决PISEI的初步评估和筛查困难、临床疗效不佳的问题是PISEI康复的迫切需求。


2023年中山大学附属第三医院胡昔权教授团队《CNS Neuroscience and Therapeutics》上发表了一篇文章,探索了近红外脑功能成像(fNIRS)是否可以成为PISEI的及时诊断和经颅磁刺激(TMS)治疗该病的疗效评价工具。



以下为研究详情:


一、实验方法

研究采用单盲、随机对照设计,分别采用fNIRS检测16名PISEI患者和16名健康受试者在静息状态和Stroop任务下的血流动力学差异。3天后,所有受试者均接受单次TMS干预,并在TMS干预前和干预后3天进行Stroop任务的fNIRS测试。fNIRS检测流程如图:


图A 任务流程

fNIRS静息状态检测300s,休息60s,Stroop任务状态检测300s;

3天后,TMS干预前Stroop任务状态检测300s,TMS干预600s,TMS干预3天后Stroop任务状态检测300s。


 

图B  fNIRS光纤排布图

红色为光源,蓝色为接收器,

48通道覆盖背外侧前额叶皮层(DLPFC),

前运动皮层(PMC)和初级感觉运动皮层(SM1)



二、Stroop任务

Stroop颜色单词任务测试由卡片A、B和C组成。卡片A用黑色字母写着“红、黄、蓝、绿”,并要求参与者尽可能快、准确地阅读单词。卡片B上印着黄、蓝、红、绿的圆圈,并要求参与者尽快、正确地阅读这些颜色的名称。卡片C用黄、蓝、绿和红写成,上面有“绿、红、蓝、黄”四个字,颜色和单词不匹配,要求被试尽可能快速、准确地阅读颜色的名称。时间越短,错误的次数越少,执行功能就越好。TMS干预后,PISEI患者左DLPFC、右PMC、右SM1的激活、脑功能连接强度以及脑网络连接显著高于TMS干预前。


三、TMS治疗

利用武汉依瑞德生产的CCY-IA磁场刺激仪配合导航精准定位进行高频TMS干预,每个受试者只接受一次TMS干预,刺激部位为左DLPFC,其强度90%静息运动阈值,频率为10Hz,700次脉冲,刺激持续时间为10min。


四、结果

两组间在年龄、性别、受教育程度等基线特征上无统计学差异。与静息状态相比,在PISEI患者的Stroop任务中,左侧DLPFC、右侧PMC和右侧SM1的HbO值变化量明显更大。此外,PISEI患者在Stroop任务中,患者双侧DLPFC、右侧PMC和右侧SM1的HbO值变化量显著低于健康受试者。


图(A) 两组受试者在静息状态和Stroop任务HbO变化的大脑平均激活图


TMS干预后,PISEI患者左DLPFC、右PMC、右SM1的激活、脑功能连接强度以及脑网络连接显著高于TMS干预前。


图(B) 所有受试者在rTMS治疗前后HbO浓度变化的大脑平均激活图


图(E) 比较所有受试者的平均HbO值、功能连接系数和脑网络连接系数阈值。

FC: 功能连接

红线:健康被试静息态TMS刺激前

绿线:健康被试任务态TMS刺激后

黑线:PISEI患者静息态TMS刺激前

蓝线:PISEI患者任务态TMS刺激后


与TMS干预前相比,TMS干预后PISEI患者和健康受试者进行Stroop试验的时间准确率均有显著改善,PISEI患者在Stroop试验的准确率改善优于健康受试者。


五、结论

fNIRS有助于PISEI的筛查和诊断。单次TMS治疗使PISEI患者受益,这可能是由于左侧DLPFC、右侧PMC和右侧SM1脑区的激活所致。

☞ 参考文献:Liu Yuanwen,Luo Jing,Fang Jie et al. Screening diagnosis of executive dysfunction after ischemic stroke and the effects of transcranial magnetic stimulation: A prospective functional near-infrared spectroscopy study.[J] .CNS Neurosci Ther, 2023.
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