慧创fNIRS基于全脑检测、超灵敏检测、高便携性、高运动兼容性等众多优势在脑瘫领域应用广泛。可以评估训练范式对CP患儿脑功能调节的实时影响，指导临床选择适当的康复策略。

脑瘫是导致小儿残疾的主要疾病之一，中国新生儿患病率约为2%-3.5%，并以每年4.6万的速度递增。脑瘫儿童肢体活动受限主要是由于大脑功能发育障碍引起的，认识脑瘫儿童运动训练过程中的脑功能重塑规律对提高康复疗效十分重要。

fNIRS利用其安全、无创、易操作性及抗运动干扰能力强特点，在儿科领域具有独特的技术优势，在临床上特别适用于是脑功能发育障碍儿童（如脑性瘫痪）等特殊群体。作为探索儿童脑功能的最理想神经成像技术之一，fNIRS近年来越来越多地被用于描述儿童脑皮质活动、脑功能连接和网络拓扑特征的发展，为脑性瘫痪提供定量的脑功能检测指标，对于疾病的识别、评价、疗效评估、疗效预测具有重要的临床价值。

01. 上肢双侧运动训练期间脑瘫儿童的皮层血液动力学反应和网络

研 究 团 队

国家康复辅具研究中心 李增勇团队

滨州医学院 李伟团队

使 用 设 备

慧创NirSmart

背 景

脑瘫(CP)患儿在发育和康复过程中的大脑皮层重构是复杂的，随后的神经系统发育模式与运动皮层的早期损伤及干预策略有关。了解脑功能活动的特征对CP患儿的运动康复具有重要意义。

方 法

研究招募了15例CP患儿以及20例正常儿童对照组。利用功能性近红外光谱(fNIRS)技术，分析了CP和典型发育(CTD)儿童的前额叶(PFC)和运动皮质(MC)的皮质反应和网络。

结 果

与CTD相比，CP患儿优势MC的静息皮质反应增加，脑区间功能连通性降低。与静息态相比，运动状态下CP患儿MC开始的耦合强度显著增加，优势MC的半球自主指数（HAI）高于CTD，这反映了优势MC在大脑调节的主导作用。双侧MC间的功能连接与运动表现呈正相关。

结 论

耦合强度和HAI可以反映不同运动训练范式下脑调节和神经网络的变化。研究为评价运动功能和运动对脑网络的实时影响提供了有效的指标。

关 键 词

脑瘫、皮质血流动力学反应、有效连通性、功能连通性、功能近红外光谱、半球自主指数

参 考 文 献

Zhang, Tengyu, et al. "Cortical hemodynamic response and networks in children with cerebral palsy during upper limb bilateral motor training." Journal of Biophotonics 16.5 (2023): e202200326.

2 基于FNIRS的脑瘫儿童双侧下肢运动时脑网络特征研究

研 究 团 队

国家康复辅具研究中心 张腾宇团队

使 用 设 备

慧创NirSmart

背 景

脑瘫(CP)患儿的运动功能障碍是由非进行性脑损伤引起的。了解大脑的功能特征对康复有重要意义。

目 的

研究旨在利用功能性近红外光谱技术(fNIRS)研究CP儿童双下肢运动时的脑网络，并探讨反映功能脑活动的有效fNIRS指标。

方 法

采用fNIRS方法记录静息状态下15例痉挛性CP患儿和17例脑典型发育(CTDs)儿童的双侧前额叶皮层(LPFC/RPFC)和运动皮层(LMC/RMC)的脑氧合信号。使用希尔伯特变换计算基于锁相值(plv)的功能连通性矩阵，并在不同的稀疏度水平上构建了二值网络。计算了聚类系数、全局效率、局部效率和传递性等网络指标。此外，通过分配时间窗口并使用稀疏逆协方差矩阵来获得移动过程中网络度量的时间变化曲线。最后，利用条件格兰杰因果关系(GC)来探讨不同脑区之间的因果关系。

结 果

与CTDs相比，CP患儿脑网络中RMC-RPFC (p = 0.017)和RMC-LMC (p = 0.002)的连通性降低，聚类系数(p = 0.003)，全局效率(p = 0.034)，局部效率(p = 0.015)，和传递性(p = 0.009)显著降低。运动期间CP儿童的全局效率变化的标准偏差也大于CTDs。使用GC，发现在运动期间CP患儿中，从RMC到RPFC (p = 0.04)以及从RMC到LMC (p = 0.042)的因果强度显著增加。此外，在LMC-RMC的PLV (p = 0.002)和粗大运动功能分级系统(GMFCS)之间以及GMFCS和聚类系数 (p = 0.01) 之间均呈显著负相关。

结 论

在下肢康复训练过程中，CP和CTDs的脑网络指标存在显著差异。研究提出的指标在评估运动功能和康复训练对脑网络的实时影响方面是有效的，在指导临床运动功能评估和制定康复策略方面具有很大的应用潜力。

关 键 词

脑网络、脑性瘫痪、fNIRS、功能连接、格兰杰因果关系

参 考 文 献

Xie, P., Nie, Z., Zhang, T., Xu, G., Sun, A., Chen, T., & Lv, Y. (2024). FNIRS based study of brain network characteristics in children with cerebral palsy during bilateral lower limb movement. Medical Physics, 51(6), 4434-4446.