脑机交互康复训练新技术治疗脑损伤后运动功能障碍研究

本研究针对脑损伤后运动功能障碍的康复，提出一种全新的脑机互动康复训练方法：基于运动想象的脑-机接口（BCI）结合功能性电刺激（FES）的康复训练方法。该方法是与传统的被动式（如单纯依靠训练器械的机械式方法）完全不同的、一种由患者主动参与的训练方法。这在神经康复领域是一种全新的思路和具有前瞻性的研究。这种方法提供一种由中枢神经到外周神经的直接训练途径，在应用脑机接口提高运动想象成功率的同时，提取运动想象的脑电信号，转化为启动功能性电刺激的信号，直接刺激瘫痪肌肉。同时系统为受试者提供了任务执行后效果的反馈，这对正确引导康复训练很重要。最终达到对肢体运动功能障碍康复的目的。临床上采用随机对照研究（RCT）进行这种新技术的研究。同时在治疗前后应用功能磁共振成像（fMRI）扫描，研究BCI-FES对大脑可塑性的作用，与临床康复疗效的关系，用以探索这种方法的康复机制，在神经康复方面有较大的理论意义。

通过研究脑机接口-功能电刺激（BCI-FES）与单纯电刺激（FES）对脑卒中患者大脑可塑性的影响来分析脑机接口-功能电刺激这种新的康复训练方法的临床应用价值。选取脑卒中患者随机分为BCI-FES组与FES组，患者每日训练40分钟，连续训练20天为一个周期。在每个训练周期开始前及结束后分别采用美国Neuroscan公司生产的64导脑电采集系统采集脑电信号；通过分析运动想象相关的事件相关同步/去同步来研究BCI-FES训练与单纯FES训练对中风患者大脑可塑性的影响。训练前后各进行一次系统上肢功能评价及包含“运动”及“想象”组块的fMRI检测，进行功能激活图的绘制。BCI-FES训练与单纯FES训练均使患者运动想象相关的事件相关去同步向大脑损伤侧半球转变。抓握运动时功能性磁共振成像（fMRI）激活表现为出现病灶同侧主要运动区（M1）及辅助运动区（SMA）的激活，病灶对侧M1区及运动前区(PMC)激活较训练前缩小。运动想象任务时出现了双侧SMA及病灶同侧右后顶叶的激活。BCI-FES训练与单纯FES训练均对患者的大脑可塑性有影响，BCI-FES应用于存在脑损伤的脑卒中患者的康复训练是可行的。