脑电图可探测卒中患者运动康复的主动参与

2015-07-08 19:43 来源:丁香园 作者:dy
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卒中患者在康复训练中的主动参与对改善训练计划及预测恢复非常重要。主动参与可以通过观察大脑活动得以发现。近年来兴起使用神经影像学方法来观察大脑活动,包括脑电图(EEG)、功能磁共振(fMRI)和功能性近红外光谱技术(fNIRS)。

为了创建基于大脑活动主动参与的监测系统,并将基于脑电图的脑机接口(brain-computer interface,BCI)用于康复训练时探测患者的参与,来自韩国科学技术研究院生物机械中心的 Wanjoo Park 等设计了相关研究,并将研究结果发表在 IEEE Trans Neural Syst Rehabil Eng 2015 年 5 月的杂志上。

研究纳入了 11 例慢性卒中患者,其中男性 8 人,女性 3 人,平均年龄 55.5 岁。受试者均为首次卒中患者,卒中后 3 个月仍存在单侧上肢的运动问题,FMA 评分为轻中度障碍。认知障碍者不能入选。

研究选取了手的抓握和旋后两个动作,因为这两个动作是上肢康复中最难恢复的。

患者按照指令完成任务。每组任务包括三个动作:依靠机器进行被动活动,带动机器进行主动活动,运动想象。每组任务中每个动作均完成 14 次,共 42 个动作,动作之间的顺序进行随机调整。抓握和旋后各需完成 9 组任务,每组持续时间约 2 分钟。每组任务之间有 10 秒的休息时间。

每组任务开始的时候,屏幕上会出现提示,接着显示一个固定的十字图标,受试者被要求保持头部固定盯着这个图标,等待任务提示。当十字变成随嘟嘟声出现的圆形时,受试者开始做动作,动作持续 2 秒。动作结束后间隔 1 秒圆形图标再次变成十字,接着 2 秒内仪器回到初始状态。这段时间内受试者不能操控仪器,上述过程不断重复直至任务完成。

被动活动时由仪器主导运动,受试者不能用力。主动活动时受试者在没有仪器的帮助下自行完成动作。对部分卒中患者来说,2 秒内完成动作可能存在难度,所以对运动幅度不做要求。抓握动作的起始姿势并不是完全张开手掌而是处于半握状态。旋后动作的角度要求为-18°到 60°。

受试者在完成任务过程中佩戴 64 通道的脑电图描记器以获取脑电信号。选取两个常用的能反应感觉运动节律(sensorimotor rhythms,SMRs)的频带,即 8-13 Hz 的μ频带和 13-32 Hz 的β频带。

研究结果发现与被动活动相比,主动运动在双侧的运动皮质和辅助运动区(supplementary motor area,SMA)可以引出更明显的事件相关去同步化(event-related desynchronization,ERD)。在运动初期和运动结束后不同任务之间均可观察到 ERD 差异。此外,β带活动的差异比μ带活动更明显。使用脑电图数据可将运动任务按照主动或被动进行分类。抓握动作的分类准确率为 80.7%,旋后动作的分类准确率为 82.8%。将运动及运动后数据相结合可以提高分类准确率。

上述研究结果表明,卒中患者在运动康复训练过程中进行在线监测主动参与是可行的。

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编辑: 董燕

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