前言
本文介绍的是佛山科学技术学院孙金燕博士课题组对功能近红外光谱术及其在脑卒中研究中的应用进行的系统性综述，发表在《Journal of Innovative Optical Health Sciences》期刊2021年第6期。
Near-infrared spectroscopy as a promising tool in stroke: Current applications and future perspectives
近红外光谱术是脑卒中研究的有效手段：目前应用和未来展望
Jinyan Sun, Richong Pang, Sisi Chen, Hucheng Chen, Yuanrong Xie, Dandan Chen, Kai Wu, Jianbin Liang, Kecheng Yan and Zhifeng Hao
研究背景
近红外光谱术（near-infrared spectroscopy，NIRS）基于生物组织对于近红外波段光的低吸收、高散射特性，结合修正的比尔-朗伯定律可实现对脑功能活动的无损、便捷、低成本测量。目前，NIRS已发展为一种重要的脑功能研究手段。NIRS测量对运动不敏感，易与多种脑功能成像手段联合，如EEG、fMRI等，与多种康复手段相兼容，如rTMS、tDCS和康复训练等，这使得NIRS在脑卒中研究中发挥着独特优势。NIRS技术的不断发展也为它在脑卒中研究中的应用带来了新的机遇与挑战。
内容简介
本文对近红外光谱术及其脑卒中研究中的应用进行了系统性综述，主要包括NIRS在脑卒中后静息态脑功能及其恢复、运动功能及其恢复、运动与认知的交互作用、认知功能及其康复、语言功能及其康复、情绪功能及其康复等的应用。对于将来NIRS在脑卒中研究中如何在方法上进一步改进提出了建议，并展望了未来可能的研究方向。本文有望促进NIRS在脑卒中研究及其康复中的应用。
图文导读
1. NIRS在脑卒中研究中的概述
图1. NIRS在脑卒中研究中的总结
2000年以来，NIRS在脑卒中研究中的应用包括对静息态脑功能及其恢复、运动功能及其恢复、运动与认知的交互作用、认知功能及其康复、语言功能及其康复、情绪功能及其康复等的研究。其中对运动功能及其恢复的研究最多，其次是静息态脑功能及其恢复的研究，第三是脑卒中患者运动与认知的交互作用研究。
2.NIRS对脑卒中的研究
对静息态脑功能，研究者从自发振荡的幅度、功能连接和效应连接上考察了脑卒中后大脑的重组。对运动功能，前期研究主要对脑卒中后异常的上下肢运动功能、步态和姿势控制进行了研究，以及不同的康复手段（物理治疗、机器人辅助治疗、电刺激、运动想象、脑机接口、无损脑刺激）如何促进运动功能恢复。脑卒中后运动功能的受损，引起认知与运动功能交互作用的变化，前额叶作为一种补偿性的激活参与控制，使得患者能够在认知资源有限时优先控制运动行为。研究者还利用NIRS对脑卒中后的认知功能异常、失语症和情绪功能障碍进行了研究，对不同因素对大脑血流的影响进行了探索，对脑卒中后脑结构的变化对NIRS测量的影响进行了验证。
3.前期研究的质量评估
表1.对综述所包含的68项研究的质量评估结果
|
Question |
Meanscore |
1 |
Was the research objective clearly stated? |
1 |
2 |
Was the study population clearly specified and defined? |
0.94 |
3 |
Were the inclusion and exclusion criteria prespecified and uniformly applied to all participants? |
0.79 |
4 |
Was sample size justification, power description or variance and effect estimated provided? |
0.01 |
5 |
Were the exposure(s) of interest measured prior to the outcome(s)? |
0.63 |
6 |
Were the exposure measures clearly defined, valid, reliable, and implemented consistently across all study participants? |
0.99 |
7 |
Was there a control group? |
0.66 |
8 |
Were the outcome measures clearly defined, valid, reliable, and implemented consistently across all study participants? |
1 |
9 |
Were key potential confounding variables measured and adjusted statistically for their impact on the relationship between exposure(s) and outcome(s)? |
0.10 |
基于对之前研究的质量评估结果可以看出，NIRS对脑卒中的大多数研究都无法估计统计功效，根据这些研究中的被试数量，可能存在高估所观察效应的风险；同时大多数研究都没有采取措施处理NIRS测量中的表层干扰，这也会影响可能的可靠性。将来的研究需要在实验设计和方法上克服这些问题以得到更加可靠的结果。
4.总结与展望
NIRS在脑卒中研究中的应用促进了对脑卒中后功能障碍及其康复的认识，NIRS也将在脑卒中的多中心临床研究、脑机耦合，以及与人工智能算法结合对治疗效果的预测评估中发挥积极的推进作用。随着NIRS技术的发展，便携、可穿戴式NIRS设备使得有可能对脑卒中患者在真实环境中进行连续检测，而NIRS在神经反馈和脑机接口中的成功应用也有望成为脑卒中康复的新型、有效手段。
通讯作者简介
孙金燕，佛山科学技术学院硕士生导师，长期从事近红外光谱术和脑电联合应用于人脑功能和脑疾病的研究。主持国家自然科学基金1项，省级和厅级项目各1项，参与国家重点研发计划等多个项目，发表SCI论文10余篇，申请国际国内发明专利8件。参与的“阿尔茨海默病早期预警与诊断系统研发及应用”项目获2020年度广东省科学技术进步奖二等奖和2020年度中国仪器仪表学会科学技术进步奖二等奖。
郝志峰，汕头大学教授，博导，国务院特殊津贴专家，国家重点研发计划首席科学家，汕头大学校长，主要从事数学建模、人工智能、高性能计算等研究。以第一完成人获2016 年广东省科学技术奖一等奖，2014 年广东省科学技术奖二等奖，2002 年教育部自然科学二等奖，荣获第九届广东省丁颖科技奖。主持国家重点研发计划、NSFC-广东联合基金重点项目、国家“新世纪人才支持计划”、国家自然科学基金、教育部优秀青年教师基金、教育部霍英东基金、广东省自然科学基金重点项目等30 余项，获发明专利6 项。在TNNLS，TKDE，PR，Bioinformatics、《中国科学》等国内外重要刊物上发表高质量论文逾百篇。
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