使用功能性近红外光谱仪评估下肢烧伤患者在正常行走过程中的额叶含氧血红蛋白水平：一项初步研究

1.研究背景

由于烧伤患者生存率的提高，烧伤研究的兴趣已经转向烧伤幸存者的长期结果。本研究旨在使用功能性近红外光谱仪（fNIRS）评估日常行走过程中由于下肢烧伤而造成神经损伤的患者的前额皮层（PFC）激活模式，并与上肢烧伤组和健康控制组的前额激活模式做对比。

2.研究方法

2.1被试

本研究包括15名下肢烧伤患者（第1组）、10名上肢烧伤患者（第2组）和11名健康对照者（第3组），所有被试均能独立行走至少5分钟。

2.2实验流程

该研究使用fNIRS设备（NIRSITVR; OBELAB Inc., Seoul, Korea）（图1）评估在休息阶段和行走阶段与行走相关的皮层活动。每一轮都由两个部分组成（休息±正常行走），每个被试重复5轮。正常行走要求被试以舒服的速度行走。每一轮以20秒的休息为开始，休息阶段要求被试静默站立，保持头部不动。休息环节过后，给出“开始”指令。被试在30米长的人行道上来回行走30秒。每次正常行走前的静息期作为PFC中含氧血红蛋白（HbO2）的基线参考。

图1.（A）可无线连接采集设备的穿戴式近红外设备（NIRST）前视图，（B）可无线连接采集设备的穿戴式近红外设备（NIRST）侧面图，（C）佩戴NIRST的被试进行行走。

本研究处理了整个静息和行走期间的fNIRS信号，包括任务与血液动力学反应之间的时间延迟时间(4-7秒)。计算每个通道的HbO2和HbR变化，作为统计分析的测试指标。

3.结果

相较于第3组，在正常行走过程中观察到第1组显著的行走相关PFC激活。但这种在正常行走过程中HbO2的显著差异并没有在第2组与第3组以及第1组与第2组之间观察到。与第2组和第3组相比，在正常行走时，第1组的皮层活动增加（表1、图2）。

表1.被试的HbO2值

图2.（A）下肢烧伤组数据，（B）上肢烧伤组数据，（C）健康控制组数据。

4.结论

在下肢烧伤患者的正常行走过程中，PFC被激活。这表明PFC很可能涉及到在行走及准备适当腿部运动时保持注意力以维持姿势。这可能在筛查由外周神经障碍引起的行走障碍患者时是十分重要的。与行走相关的皮质活动增加可能对功能恢复很重要。

5.文献名称及DOI号

Joo, S. Y., Cho, Y. S., Lee, K. J., Lee, S. Y., & Seo, C. H. . Frontal lobe oxyhemoglobin levels in patients with lower extremity burns assessed using a functional near-infrared spectroscopy device during usual walking: a pilot study. Computer methods in biomechanics and biomedical engineering, 24(2), 115-121.

doi：10.1080/10255842.2020.1812583