基于动觉运动想象的脑机接口联合经颅直流电刺激对亚急性脑卒中上肢功能的疗效:探索康复新策略

【字体: 时间:2025年04月08日 来源:Scientific Reports 3.8

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  为探究基于动觉运动想象的脑机接口(KI-BCI)和经颅直流电刺激(tDCS)联合治疗对亚急性脑卒中患者上肢功能的效果,研究人员开展相关研究。结果显示,KI-BCI 比 tDCS 疗效更佳,联合治疗未达最优。该研究为脑卒中康复提供了参考。

  脑卒中,这个在全球范围内严重威胁人类健康的 “杀手”,不仅是导致死亡的第二大原因,更是造成残疾的第三大主因。大约 80% 的脑卒中幸存者在急性期会出现上肢运动功能障碍,这严重限制了他们的身体机能和社会参与度。为了改善这种状况,神经康复领域的专家们不断探索新的治疗方法。
在众多康复手段中,脑机接口(BCI)和经颅直流电刺激(tDCS)备受关注。基于动觉运动想象的脑机接口(KI-BCI),能让患者通过想象运动来激活大脑相关区域,促进神经可塑性;tDCS 则可以调节大脑皮质神经元的兴奋性,帮助恢复受损的神经功能。然而,对于这两种方法单独使用和联合使用的效果对比,一直存在争议。因此,开展一项研究来明确它们的疗效差异,显得尤为重要。

中国矿业大学机电工程系以及徐州医科大学附属徐州康复医院等机构的研究人员,针对这一问题展开了深入研究。他们的研究成果发表在《Scientific Reports》上,为亚急性脑卒中患者的康复治疗提供了重要参考。

研究人员采用了多种关键技术方法。首先,通过随机分组的方式,将 48 名亚急性脑卒中患者分为 KI-BCI 组、tDCS 组和 BCI-tDCS 组。在干预过程中,运用脑电图(EEG)技术采集大脑活动信号,利用 Fugl-Meyer 评估上肢(FMA-UE)、运动状态量表(MSS)、改良 Barthel 指数(MBI)和行动研究臂测试(ARAT)等工具评估患者的上肢功能和日常生活能力变化。同时,使用定量脑电图分析技术,计算 DAR、DTABR 和 DABR 等指标,来探究干预背后的神经机制。

在研究结果方面:

  1. 参与者特征:研究开始前,对 81 名参与者进行筛选,排除 33 人后,将 48 名符合条件的患者随机分为三组。基线资料显示,三组在年龄、性别、卒中类型、患侧以及发病时间等方面均无显著差异,这确保了研究结果的可靠性。
  2. 临床结果
    • FMA-UE:存在显著的时间效应和交互效应。组间比较发现,KI-BCI 组的 FMA-UE 得分显著高于 tDCS 组,表明 KI-BCI 在改善上肢整体运动功能方面更具优势。
    • MSS:有显著的时间效应、组效应和交互效应。KI-BCI 组和 BCI-tDCS 组的 MSS 得分均优于 tDCS 组,说明这两组在改善上肢特定部位(如肩、肘、腕和手指)的运动功能上效果更好。
    • ARAT:虽然有显著的时间效应和交互效应,但干预 4 周后,三组之间在 ARAT 得分上无统计学差异。
    • MBI:有显著的时间效应和交互效应,KI-BCI 组的 MBI 得分在干预 4 周后优于 tDCS 组,意味着 KI-BCI 能更好地提升患者的日常生活能力。

  3. 定量脑电图指标:干预 4 周后,三组在 DTABR、DAR 和 DABR 指标上,时间、组和交互效应均无统计学差异。不过,tDCS 组的这些指标显著低于干预前,这一变化可能暗示着神经可塑性的发生,但还需进一步研究验证。

综合研究结论和讨论部分:该研究表明,KI-BCI 在增强亚急性脑卒中患者上肢功能和日常生活能力方面,明显优于 tDCS。虽然 BCI-tDCS 联合干预相对于 tDCS 改善了运动表现,但在相同治疗时长内,与 KI-BCI 单一疗法相比,并未显示出统计学上的显著优势。从神经生理指标来看,KI-BCI 和 BCI-tDCS 组的神经活动呈上升趋势,而 tDCS 组则从较高的基线水平下降,这可能反映了机体的稳态调节。

这项研究的意义重大。它明确了 KI-BCI 在亚急性脑卒中康复治疗中的突出地位,为临床医生提供了更有效的康复治疗方案选择依据。同时,研究也指出了当前联合治疗方案存在的不足,为后续优化多模式康复方法指明了方向。未来的研究可以进一步探索剂量 - 反应关系、长期康复效果以及基于生物标志物的个性化治疗策略,以最大程度地提高亚急性脑卒中患者的康复疗效,改善他们的生活质量。
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