近红外脑成像技术在提高神经系统疾病患者的日常生活能力和功能重建中的作用已经成为研究热门。因为它无创、便携的特点，NIRS还可用于提高神经可塑性，与EEG所模拟的皮质活动作为反馈信号类似，NIRS也被用于多动症（ADHD）和脑瘫患者的神经反馈康复治疗。所以在患者的康复治疗过程应用此技术来监测患者的康复情况越来越多。
近红外简介
大脑通过血液的新陈代谢为神经元活动提供所需的氧，而氧的消耗又刺激大脑局部血管的舒张，促使毛细血管血流量增加，导致局部脑血流(rCBF)和 脑血容(CBV)的增加， 表现为大脑血氧水平的迅速提高，这就是神经-血管匹配机制(neurovasular coupling) 。
图：神经-血管匹配机制 图片来源：百度
研究表明，应用扩散光学成像，可以重建血液参数的三维空间变化：血红蛋白的浓度和氧气饱和度，以及组织散射特性，从而将脑解剖和脑活动联系起来。近红外脑成像技术正是应用了这一原理，而随着技术本身的发展，近红外脑成像技术越来越多地被应用于临床和康复治疗。接下来就介绍一下近红外在康复领域的最新研究吧。
近红外脑功
能成像在康复领域中的应用
1.脑卒中
脑卒中（cerebral stroke）也被称为“中风”，是一种急性脑部血管疾病，因脑部血管阻塞导致血液不能流入大脑或脑部血管破裂导致脑出血而引起脑组织损伤的一类疾病，分为缺血性卒中和出血性卒中。缺血性卒中的发病率较高，占脑卒中总数的60%～70%。而出血性卒中的死亡率较高。
脑卒中使局部脑组织受到损伤，导致其功能不能有效发挥。但人脑有高度的重组能力和可塑性，即大脑通过让其他部位代替受损伤的脑组织行使其原有功能。而这种可塑能力与康复训练有密切关系，康复训练越早、越充分，受损大脑功能恢复的越明显，因此卒中患者在进行运动训练时，常常出现不同于健康人脑部皮层激活及兴奋性的改变。
图：脑卒中简图 图片来源：脑部神经网
脑卒中诊断实验情况简介
Mihara等对12例中风患者和11个健康参与者（对照组）分别进行了测试。所有被试在跑步机上运动的同时使用近红外成像技术监测血红蛋白的变化情况。研究结果显示，对照组在步速加快后额叶区激活有所减少，而患者组额叶区在加速后稳定阶段却一直处于活跃状态。结果表明患者加快步伐的过程需要额叶区域的调控，在患者康复过程中额叶区可能会成为代偿区域，参与步速的调控。
图：脑卒中实验结果分析图
图中（a）12根光源纤维（红圈）和16个探测器（蓝圈）组成的光纤帽覆盖前顶叶皮质（这幅图显示了正常大脑表面的解剖位置以及每个大脑表面所覆盖的假定皮质区域）
图中（b）对照组和中风患者运动任务期间血红蛋白变化的代表性数据（红线表示氧合血红蛋白，蓝线表示脱氧血红蛋白，绿线表示总血红蛋白；黑线表示跑步机速度；蓝色、橙色和紫色条分别表示步态周期的静止期、加速器和稳定期）
从上图的实验中可以看到近红外脑功能成像系统可以用于脑卒中患者的诊断研究。如果能够及早诊断出患有脑卒中的风险并采取相应的措施进行预防与治疗，将直接关系到潜伏期患者今后的康复预后效果，因此有必要对脑卒中发病机理及治疗进行深入研究。而fNIRS为无创研究脑卒中提供了有效的手段，且目前已取得初步成果，对脑卒中的诊断与防治有一定的指导意义。
慢性疼痛
临床中有大量证据表明慢性疼痛患者具有认知损伤。近红外脑功能成像技术通过检测认知活动中前额叶皮层的激活，进而获取疼痛患者失常与认知障碍的关系。
一项研究中采用言语流畅性任务（VFT），用fNIRS对24例躯体疼痛患者（SPD）和24名健康人前额叶区（PFC）氧合血红蛋白(oxy-Hb)的相对浓度进行测量，结果发现在VFT任务中，SPD患者产生的次数比健康对照组少，且SPD患者的激活区域的面积小于健康对照组，SPD患者氧合血红蛋白的平均活化强度明显低于健康对照组，证据表明SPD患者的认知缺陷可能牵涉PFC，尤其是双侧背外侧前额叶皮质（DLPFC）显著的功能失常。
图：SPD患者和正常人对比的图片
总结
近红外脑功能成像技术在康复患者的大脑功能区域与肢体恢复的关系、康复评估、诊断、以及基于补偿模式的针对性运动功能改善（上下肢动作改善、速度调整、平衡控制、步态改善等）的研究上均有很大的潜力。由于其便携性，可以方便对不能移动的重症患者进行检测；加上该技术对被试以及实验环境局限性少，有利于开展一些贴近日常生活的动作测试并进行相应诊断。
综上所述，近红外脑功能成像技术在康复领域具有很大的潜在应用前景，对人类的健康状况以及生命科学的研究有着重要意义。
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