围产期卒中儿童经颅直流电刺激(tDCS)方案的优化模拟：基于个体解剖的电场传播模式研究

针对围产期卒中(PS)患儿因发育差异和损伤后独特解剖结构导致的经颅直流电刺激(tDCS)电极定位难题，研究人员通过磁共振成像(MRI)和SimNIBS建模技术，优化了基于个体解剖的电极布局。研究发现，动脉缺血性卒中(AIS)组在优化电场(EF)强度时电极位移距离更大，且方向优化显著改善了靶区M1的电流方向与强度。该研究为儿童神经调控疗法的个性化设计提供了重要依据。

　　

围产期卒中儿童的神经调控新策略：当电流遇见个性化脑图谱

围产期卒中(PS)是导致儿童偏瘫性脑瘫(CP)的首要原因，每1100名新生儿中就有1例发病。这种无法预防的脑血管损伤，给患儿带来终身运动障碍。传统康复疗法效果有限，而经颅直流电刺激(tDCS)作为一种非侵入性脑刺激(NIBS)技术，通过调节皮层兴奋性为改善运动功能带来希望。然而，儿童大脑的发育特性和卒中后独特的解剖结构，使得传统基于EEG 10-10系统的电极布局可能无法实现最佳刺激效果。更棘手的是，充满脑脊液(CSF)的卒中病灶会改变电流传导路径，而儿童与成人的组织电导率也存在显著差异。这些因素都让tDCS在儿童卒中患者中的应用充满挑战。

针对这一难题，来自阿尔伯塔省儿科卒中项目的研究团队开展了一项创新研究。他们收集了83名6-19岁参与者（包括21例动脉缺血性卒中AIS、30例脑室周围静脉梗死PVI和32名典型发育儿童TDC）的3T磁共振成像(MRI)数据，采用SimNIBS 4.0.1软件构建个性化头模型。研究通过功能性MRI(fMRI)定位运动皮层(M1)靶区，建立两种优化策略：非方向性优化（仅最大化电场强度）和方向性优化（同时优化电场方向与强度）。所有模型均使用各向异性白质(WM)电导率和标准组织电导率参数，最终比较了标准与优化电极布局的电场传播差异。

材料与方法
研究采用横断面设计，纳入标准包括：经MRI确诊的单侧AIS/PVI、足月出生、存在偏瘫。健康对照通过社区招募。所有参与者接受3T MRI扫描，包括T1/T2加权像和扩散加权成像(DWI)。使用SimNIBS处理图像并构建包含五种组织（灰质GM、白质WM、脑脊液CSF、颅骨、头皮）的个性化头模型。通过fMRI定位M1靶区后，采用两种优化算法计算最佳电极位置，最终提取靶区电场强度(EF)、电流角度等关键指标进行组间比较。

结果
电极位移差异
在非方向性优化的阳极布局中，AIS组的电极位移距离显著大于TDC组(W=4.31,p<0.01)，且多位于更靠后的位置。而方向性优化则显示相反趋势，TDC的位移距离大于AIS组(W=3.68,p=0.025)。PS儿童在所有优化方案中都表现出更高的电极位置变异度。

电场指标改善
优化布局显著提升了电场参数。非方向性优化的阳极方案使PS患者的靶区M1电场强度更高；方向性优化则使所有组别的电流角度更接近垂直于中央沟后岸的理想状态。具体而言，方向性优化的阳极布局使靶区平均电流角度为2.38±0.21弧度，显著优于标准布局的2.04±0.26弧度(p<0.001)。

组间差异
标准阳极布局下，AIS组的靶区电场强度(0.13±0.05 V/m)显著低于PVI组(0.17±0.04 V/m)和TDC组(0.16±0.03 V/m)。而方向性优化缩小了这种差异，AIS组仅低于PVI组(W=3.76,p=0.021)。

结论与意义
这项发表在《Neuromodulation: Technology at the Neural Interface》的研究揭示：围产期卒中儿童的个性化tDCS电极布局需要根据损伤类型和位置进行调整。AIS患者需要更大的电极位移来补偿病灶对电流的干扰，而方向性优化能同时改善电场强度和电流方向。研究首次系统比较了不同优化策略在儿童卒中群体中的应用效果，为临床实践中电极定位提供了重要参考。

特别值得注意的是，即使对于皮质相对完好的PVI患儿，优化后的电极位置仍与典型发育儿童存在差异，这提示脑室扩大等细微改变也会影响电流传播。研究者建议未来临床试验可采用经颅磁刺激(TMS)定位替代fMRI，以提高方法可行性。该研究不仅为儿童神经康复开辟了新思路，也为理解早期脑损伤后的电流传播特性提供了重要数据。随着个性化医疗的发展，这种基于计算模型的优化方法有望成为儿童神经调控领域的新标准。