如何科学评估HD-tES对上肢功能的改善（fNIRS）

 

HD-tDCS 对卒中后上肢运动功能障碍的解决机理

HD-tDCS 采用 4 X 1 环形电极配置，阳极置于患侧半球C3或C4，周围四个阴极，以聚焦电流于手部运动皮层区域。这种配置能更精确地调节目标皮层的兴奋性，促进神经可塑性（图1）。

重新平衡半球间抑制：卒中后，患侧半球兴奋性下降，健侧半球过度活跃，导致半球间抑制失衡。HD-tDCS通过阳极兴奋患侧皮层，阴极抑制周围区域，有助于重建正常的半球间抑制平衡。

降低神经资源负担：研究显示，HD-tDCS后患者在执行手部任务时，患侧半球激活更集中，激活强度降低，表明神经效率提高，所需血流动力学负担减少。

 

图1 HD-tDCS改善中风患者运动通路功能和上肢恢复示意图

 

 

HUIYING

 临床研究

研究方法：

受试者：26名慢性期（>6个月）卒中患者。

干预方案（图2）：

阳极（Anode）：1个中心电极，电流为 +1.0 mA。

阴极（Cathode）：4个环绕电极，每个电极电流为 -0.25 mA （4个阴极总和为-1.0 mA，形成回路）。

设备与蒙太奇：使用Starstim 8系统，采用 4×1 环状HD-tDCS蒙太奇。

靶点位置：中心阳极置于患侧半球的C3或C4（根据国际10-20系统）。

电流参数：

刺激时长：20分钟，包括30秒的淡入/淡出时间。

疗程：连续4天，每天1次。

 

图2 研究设计与实验设置示意图

 

评估时间点：干预前（T0）和干预后立即（T1）。

评估工具：

fNIRS：测量 FTT 任务中 氧合血红蛋白oxyHb/脱氧血红蛋白deoxyHb 变化。

TMS：测量 rMT（静息运动阈值）和 MEP（运动诱发电位）振幅。

行为评估：

FMA-UE：Fugl-Meyer 上肢评分，评估运动功能恢复。

BBT：Box and Block Test，评估手部粗大运动灵活性。

FTT：手指敲击任务，评估准确性与反应时间。

 

研究结果：

fNIRS结果（图3）：

组水平（SPM统计参数映射）分析：干预前（T0），患者执行FTT时双侧半球均被激活。干预后（T1），激活主要集中于患侧半球，整体激活范围减小。这表明半球间平衡得到改善。

 

  图3 fNIRS-SPM 皮层激活图

 

时间序列分析（图4）：在患侧半球靠近刺激位点的通道（特别是Channel 32），执行手指敲击任务FTT时的氧合血红蛋白oxyHb浓度在T1干预后显著低于干预前T0（均值与积分值均显著下降）。这表明完成任务所需的神经资源减少，效率提高。
 

 

  图4 fNIRS通道与HD-tDCS电极布局及时间序列数据   

    

TMS结果（见表1）：

rMT（静息运动阈值）：患侧半球的rMT有轻微下降，但无统计学显著性（p > 0.05）。

MEP（运动诱发电位）振幅：患侧半球的MEP振幅有轻微增加，但无统计学显著性（p > 0.05）。

说明：虽然变化趋势积极（r降低预示兴奋性提高，MEP增大预示通路完整性改善），但短期干预未能引起显著的神经生理学变化。
 

 

表1 行为与神经生理评估结果（T0干预前；T1干预后）

 

行为评估结果（见表1）：
 

FMA-UE（Fugl-Meyer Assessment-Upper Extremity）：显著提高（p < 0.001）。FMA-UE是评估卒中患者上肢运动功能（包括反射、协调、速度等）的标准化量表，分数越高功能越好。

BBT（Box and Block Test）：显著提高（p = 0.001）。BBT评估手部粗大运动灵巧性，计算60秒内单手将木块从一个盒子转移到另一个盒子的数量，数量越多功能越好。

FTT（Finger Tapping Test）：

准确性（Accuracy）：显著提高（p = 0.001）。

反应时间（Response Time）：有减少趋势，但无统计学显著性（p > 0.062）。

 

 

HUIYING

总结

HD-tDCS 通过聚焦刺激患侧运动皮层，有助于重建半球间抑制平衡，提高神经效率；

fNIRS 显示干预后oxyHb浓度下降，表明神经资源需求减少，血流动力学负担降低；

行为学结果（FMA-UE、BBT、FTT）显著改善，证实HD-tDCS对上肢功能有积极影响；

hMHS 是个体化刺激的关键靶点，未来需结合神经导航实现个性化电极放置；

本研究为初步探索，需进一步开展随机对照试验验证其疗效。