使用功能性近紅外光譜分析早期檢測中腦動脈閉塞造成的腦梗塞：一項初步研究

01研究背景

中腦動脈（MCA）與頸動脈（ICA）缺血性腦卒中（中風(fēng)）患者的死亡率和致殘率很高，切近一半幸存者都表現(xiàn)出一定程度上的功能性損失。灌注狀態(tài)是指液體（通常為血液）循環(huán)通過器官和組織的表現(xiàn)[充分/不良]。有研究發(fā)現(xiàn)對缺血性腦卒中患者腦組織灌注狀態(tài)的快速評估和診斷可以有效提高治療后的幸存率與其神經(jīng)功能的可恢復(fù)性。目前開發(fā)的灌注狀態(tài)掃描方法如灌注計算斷層掃描（即灌注CT，PCT）、灌注加權(quán)磁共振成像（PWI）雖成效不斐，但其檢測的適用性與時效性卻乏善可陳。因此，現(xiàn)需一種對病人兼具實時監(jiān)測與便攜性的成像方法，功能性近紅外光譜成像（fNIRS）的出現(xiàn)滿足了這種需求。fNIRS是一種利用血紅蛋白（HbO2）和脫氧血紅蛋白（HbR）對波長在600-1000nm的近紅外光吸收率差異來無創(chuàng)監(jiān)測多個區(qū)域灌注狀態(tài)的新興技術(shù)，這種技術(shù)相對于PCT與PWI來說實時性更為優(yōu)異。

02研究目的

本實驗旨在比較NIRSIT與PCT和PWI之間的差異來評估NIRSIT對患者灌注狀態(tài)監(jiān)測的有效性與準(zhǔn)確性。

03研究方法

3.1、被試

2016年7月至2016年12月韓國首爾國立大學(xué)邦當(dāng)醫(yī)院急診科收治的9名缺血性中風(fēng)患者（6男3女，年齡中位數(shù)=74），神經(jīng)損傷由衛(wèi)生研究所中風(fēng)量表（NIHSS）量化評估， 分?jǐn)?shù)中位數(shù)=17。

3.2、實驗材料

NIRSIT設(shè)備（OBELAB），是一種便攜式，無線且可穿戴的fNIRS設(shè)備，利用連續(xù)波測量前額葉的HbO2、HbR、rSO2，監(jiān)控軟件在平板電腦上無線運行。

3.3、實驗流程

這是一項前瞻性的試點研究，將急診科收治患者的fNIRS數(shù)據(jù)與常規(guī)PCT與PWI數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。在患者入院完成臨床評估后確定治療方案時進(jìn)行成像研究。在患者從急診科轉(zhuǎn)移至斷層掃描或磁共振成像室的準(zhǔn)備時間內(nèi)由醫(yī)生使用NIRSIT對其進(jìn)行3-10分鐘的成像監(jiān)測以獲得相關(guān)皮質(zhì)區(qū)域內(nèi)血液動力學(xué)反應(yīng)數(shù)據(jù)（如圖1所示）。

圖1. FAT表示第一次異常時間，即患者或目擊者第一次通知的時間;CP指示腦卒中的關(guān)鍵通路;IV溶栓指靜脈溶栓;EVT表示血管內(nèi)治療

3.4、數(shù)據(jù)采集和處理

NIRSIT使用連續(xù)波從前額葉獲得局部血流動力學(xué)響應(yīng)。這款設(shè)備重450克，重量輕，適合作為便攜設(shè)備使用。NIRSIT有兩個波長，被HBr吸收的780 nm波長和被HBO2和HBr同等吸收的850 nm波長。RSO2按濃度百分比HBO2/(HBO2+HBr)×100計算，除了rSO2監(jiān)測外，NIRSIT還允許臨床醫(yī)生使用3D腦圖以直觀的方式監(jiān)測患者的腦氧合情況（如圖2）。與其他空間分辨率為3×3 cm的近紅外設(shè)備不同，NIRSIT將空間分辨率提高到了0.4×0.4 cm，與功能磁共振成像(0.3×0.3 cm)相當(dāng)。腦三維成像所顯示的顏色反映了大腦中動脈或頸內(nèi)動脈梗死患者的氧合程度。

因為目的是將NIRSIT設(shè)備所獲得的3D腦圖像和腦組織飽和度與PCT傳統(tǒng)的平均通過時間（MTT）圖或PWI的峰值時間（TTP）圖進(jìn)行比較，故無統(tǒng)計分析，將數(shù)據(jù)作為九個案例呈現(xiàn)與PCT和PWI結(jié)果進(jìn)行視覺比較，數(shù)值表示為中位數(shù)和四分位數(shù)范圍。

圖2.血紅蛋白水平變化為圖左三維半球，實際值顯示在右側(cè)時間序列圖中

04實驗結(jié)果

圖3顯示患者代表灌注PCT、PWI和NIRSIT圖像。在fNIRS圖像中，所有9個病例都顯示出兩個半球之間的大腦氧飽和度明顯不對稱。NIRSIT組中的HbO2水平與PCT/PWI上的低灌注密切相關(guān)。

圖3.來自 fNIRS vs .PCT 或 PWI 的圖像。此圖顯示了來自 MCA 梗塞患者的 fNIRS 圖像和 PCT 或 PWI 圖像的比較?；颊?1 在 3D 顯示屏（左側(cè)）上顯示左前額葉的黃色較差或較亮，在 MTT 地圖（右側(cè)）的左 MCA 區(qū)域顯示灌注延遲（藍(lán)色）?；颊?2 顯示左前額葉的不對稱黃色和藍(lán)色顏色，并在 TTP 地圖（白色）的左 MCA 區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)灌注延遲?；颊?3、4、7 和 8 在 MTT 地圖上顯示灌注延遲，并具有 3D 正面皮層的兼容不對稱顏色映射?；颊?5、6 和 9 在 TTP 地圖上顯示灌注延遲，顏色映射不對稱。來自 PWI 的 TTP 地圖顯示，在左 MCA 區(qū)域內(nèi)，擴(kuò)散加權(quán)成像 （DWI） 的左 MCA 區(qū)域有多焦、小擴(kuò)散限制病變，灌注延遲。右腦和左腦RSO2的平均值分別為87.15和68.25%

05結(jié)論

NIRSIT（一種有204個通道的fNIRS設(shè)備）可能有助于在沒有使用輻射或造影劑的情況下通過反應(yīng)雙邊前額葉氧飽和水平的差異幫助早期識別中風(fēng)。NIRSIT可以很輕松的運用于急診室與院前階段，從而促進(jìn)對患者的早期干預(yù)與治療。

06參考文獻(xiàn)及DOI號

Kwon, H. , Kim, K. , You, H. J. , Min, J. P. , & Ji, E. L. . (2018). Early detection of cerebral infarction with middle cerebral artery occlusion with functional near-infrared spectroscopy: a pilot study. Frontiers in Neurology, 9, 898-.

doi：10.3389/fneur.2018.00898