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fNIRS研究:意識(shí)障礙患者接收不同聽(tīng)覺(jué)刺激時(shí)的血流動(dòng)力學(xué)變化

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研究目的

本研究旨在評(píng)估長(zhǎng)期意識(shí)障礙(pDoC)患者的殘留意識(shí)水平,通過(guò)測(cè)量大腦對(duì)不同刺激的反應(yīng)。研究使用近紅外腦功能成像(fNIRS)技術(shù)來(lái)檢測(cè)大腦活動(dòng),通過(guò)氧合血紅蛋白(HbO)和脫氧血紅蛋白(HbR)濃度的變化來(lái)評(píng)估pDoC患者的殘留意識(shí)。

研究方法

受試者

pDoC患者:共18人,包括植物狀態(tài)(VS)14人和最小意識(shí)狀態(tài)(MCS)4人。健康對(duì)照組(HC):15人。

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

刺激類(lèi)型包括主動(dòng)刺激(運(yùn)動(dòng)想象,MI)和被動(dòng)刺激(被試自己的名字,SON)。

實(shí)驗(yàn)流程:每個(gè)被試接受兩種類(lèi)型的刺激,通過(guò)耳機(jī)傳遞聽(tīng)覺(jué)命令。實(shí)驗(yàn)包括一個(gè)初始基線期(60秒),隨后是8個(gè)區(qū)塊,每個(gè)區(qū)塊包括任務(wù)期(30秒)和恢復(fù)期(40秒)(圖1)。

采用雙波長(zhǎng)fNIRS設(shè)備,發(fā)射探頭和接收探頭相隔3cm,以腦電10-20系統(tǒng)定位法將探頭置于前額葉,在任務(wù)期間采集相應(yīng)腦區(qū)的氧合血紅蛋白(HbO)和脫氧血紅蛋白(HbR)濃度。

圖1 實(shí)驗(yàn)方案:組塊(BLOCK)刺激持續(xù)進(jìn)行30秒,間隔40秒,重復(fù)8次。這兩種刺激以60秒的間隔隨機(jī)呈現(xiàn)。

圖2 光源和探測(cè)器在頭皮上位置分布的示意圖

研究結(jié)果

1、血流動(dòng)力學(xué)反應(yīng):

健康對(duì)照組在SON和MI任務(wù)中表現(xiàn)出負(fù)向血流動(dòng)力學(xué)反應(yīng),HbO和HbR濃度在任務(wù)開(kāi)始時(shí)下降。pDoC患者在SON任務(wù)中表現(xiàn)出正向反應(yīng),而在MI任務(wù)中則表現(xiàn)出輕微的正向反應(yīng)。

圖3 健康對(duì)照組和pDoC患者在SON和MI任務(wù)期間的群體平均血流動(dòng)力學(xué)反應(yīng)的時(shí)間過(guò)程

2、HbO、HbR濃度比較:

健康對(duì)照組在MI條件下的HbO、HbR濃度顯著高于SON刺激。pDoC患者在SON刺激下的HbO、HbR濃度顯著高于健康對(duì)照組。

3、不同意識(shí)狀態(tài)的比較:

VS患者的HbO、HbR濃度高于MCS患者,而MCS患者的HbO、HbR濃度高于健康對(duì)照組。

圖4 健康對(duì)照組(HC)、最小意識(shí)狀態(tài)(MCS)患者和植物狀態(tài)(VS)患者在運(yùn)動(dòng)想象(MI)和運(yùn)動(dòng)執(zhí)行(SON)任務(wù)期間血流動(dòng)力學(xué)變化的比較。健康對(duì)照組和慢性意識(shí)障礙(pDoC)患者按要求接受了運(yùn)動(dòng)執(zhí)行 / 運(yùn)動(dòng)想象刺激。記錄了運(yùn)動(dòng)執(zhí)行(圖A和B)及運(yùn)動(dòng)想象(圖C和D)過(guò)程中氧合血紅蛋白(HbO)/ 脫氧血紅蛋白(HbR)的濃度。呈現(xiàn)了運(yùn)動(dòng)執(zhí)行(圖E和F)及運(yùn)動(dòng)想象(圖G和H)過(guò)程中氧合血紅蛋白 / 還原血紅蛋白的擬合斜率。**p<0.01,***p<0.001,****p<0.0001

結(jié)論

研究結(jié)果表明,通過(guò)fNIRS測(cè)量大腦對(duì)不同刺激的反應(yīng),可以評(píng)估pDoC患者的殘留意識(shí)水平。研究進(jìn)一步證明了fNIRS在評(píng)估pDoC患者殘留意識(shí)方面的可行性和可靠性,為fNIRS技術(shù)在臨床的擴(kuò)展應(yīng)用提供了研究基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn):

[1] Lu H, Jiang J, Si J, Wang Y, Huang F. A functional near-infrared spectroscopy study on hemodynamic changes of patients with prolonged disorders of consciousness responding to different auditory stimuli. BMC Neurol. 2023 Jun 23;23(1):242. doi: 10.1186/s12883-023-03292-6. PMID: 37353754; PMCID: PMC10288743.

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發(fā)消息“062”獲取文獻(xiàn)原文

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