【脑电&BCI】基于脑电分析在脑卒中手功能康复中的应用

2015-11-16 10:04:53 | 原作者: admin

      

近几年来,康复医学科、认知神经科学、神经内科、神经外科、手外科等领域的医师及专家开始进一步开发运用脑电信号与执行手功能时的深层联系,逐渐开始通过将脑电分析参与对脑卒中手功能康复中的治疗,以期通过进一步结合并匹配脑高级功能区与肢体肌群的协同控制作用,达到寻找出更为安全有效的治疗方法的目的。

单独用脑电信号观察监控手功能康复治疗,如Stępień M等调查直接神经测量的次秒级振幅动态,即急性大脑皮层和大脑皮层下中风患者手指运动期间与事件相关去同步(ERD)的脑电图振荡情况。与对照组相比,急性大脑皮层中风患者受影响的中心周围的感觉运动区域α振荡的ERD明显下降。在急性大脑皮层中风组内,在执行患手运动任务时,受损半球的α-ERD较未受损半球的小。并且,当患者移动患手时,身体同侧(即大脑病灶半球对侧)的α-ERD较对侧(即大脑病灶半球)的强。有趣的是,与患者大脑病灶半球的α-ERD波幅相较,在大脑无病灶半球的α-ERD波幅被很好保存。这个发现提供了一个新的视角来评估康复潜力,即仍可以利用通过训练的大脑皮层反应网络,如通过强制使用轻瘫的患手。




另外,采用基于脑电信号分析的脑机接口(BCI)参与手功能康复治疗,Ang KK等研究调查tDCS结合MI-BCI和反馈式机器人在脑卒中后上肢康复治疗中的效果与伪tDCS治疗结合MI-BCI和反馈式机器人的治疗效果之间的比较。招募到的中风患者被随机分配,先接受20分钟的tDCS治疗或伪tDCS治疗,再接受1小时的MI-BCI和反馈式机器人相结合的治疗,治疗持续2星期,共治疗10次。分别对10次治疗中,评估、治疗部分的脑电信号进行分析,对在线精度检测怠速工况状态下运动想象进行评估,并离线精度分类背景静息状态下运动想象进行评估。结果显示从在线精度评价的部分看,两组没有明显的差异,但从离线分析的部分看,tDCS治疗比伪tDCS治疗产生更高的平均精度。临床研究已经表明,基于运动想象的脑-机接口(MI-BCI)结合机器人反馈治疗对脑卒中后上肢康复是有效的,而经颅直流电刺激(tDCS)结合其他康复技术能进一步提高tDCS的治疗促进效应。


Cincotti F等提出临床应用基于脑电BCI的康复设备,以促进卒中后的运动功能康复。基于脑电BCI的康复设备促进经典神经运动的康复,并且可以:(1)为物理治疗师提供监测仪器,以评估病人参与康复认知训练的情况;(2)协助病人MI的实践练习。该设备是安装在康复医院的病房,收集29名患者参与测试,其中8名已经使用该设备训练1个月,作为附加的常规治疗。并对一种改进的系统,其中包括分析肌(EMG)模式和功能性电刺激(FES)手臂的肌肉,也进行临床评估。结果表明,基于BCI的神经反馈调节机制使之更好的介入运动功能区,区别于单独进行运动想象。因此它可以促进大脑中脑血管意外病灶区域的神经可塑性。初步结果还表明,该设备的应用可以促进运动功能康复疗效的提高。

将脑电分析介入到脑卒中手功能康复中的治疗为近年来康复医学科、认知神经科学、神经内科、神经外科、手外科等领域的医师及专家逐步研发并开始反复临床实践证明行之有效的一种新兴的治疗手段,目前尚处于需要进行深层次开发、完善的阶段,但其安全、有效的治疗特点,可供广大临床治疗医师应用并进一步完善。  

参考文献:

 Stępień M, Conradi J, Waterstraat G,Hohlefeld FU, Curio G, Nikulin VV. Event-related desynchronization ofsensorimotor EEG rhythms in hemiparetic patients with acute stroke. NeurosciLett. 2011 Jan 13;488(1):17-21. Ang KK, Guan C, Phua KS,Wang C, Teh I, Chen CW, Chew E. Transcranial direct current stimulation andEEG-based motor imagery BCI for upper limb stroke rehabilitation. Conf ProcIEEE Eng Med Biol Soc. 2012;2012:4128-31.

Cincotti F, Pichiorri F,Aricò P, Aloise F, Leotta F, de Vico Fallani F, Millán Jdel R, Molinari M,Mattia D. EEG-based Brain-Computer Interface to support post-stroke motorrehabilitation of the upper limb. Conf Proc IEEE Eng Med Biol Soc.2012;2012:4112-5.


(转自手功能康复协作平台)

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