鄧梁瓊

1柳州市婦幼保健院,廣西柳州市 545001； 2 柳州市兒童發(fā)育障礙疾病重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

近20年來(lái)，功能性近紅外光譜(Functional near-infrared spectroscopy，fNIRS)發(fā)展迅速，這是一種利用近紅外光對(duì)大腦皮質(zhì)的激活情況進(jìn)行檢測(cè)的光學(xué)檢測(cè)手段。有證據(jù)顯示在思考時(shí)，人類的腦神經(jīng)元所需的氧是由血液的新陳代謝供給的，思維活躍時(shí)，局部神經(jīng)元的耗氧量低于腦區(qū)中活動(dòng)區(qū)域的血液攜氧量，顯著增加了激活區(qū)的腦血氧量，呈現(xiàn)出該區(qū)域皮質(zhì)含氧血紅蛋白(Hxygenated hemoglobin，HbO)濃度上升，脫氧血紅蛋白(Deoxygenated hemoglobin，HbR)濃度下降的現(xiàn)象。fNIRS實(shí)現(xiàn)定位和測(cè)量局部腦皮質(zhì)激活的狀態(tài)主要是通過(guò)對(duì)腦組織中總血紅蛋白、HbR及HbO等三個(gè)指標(biāo)的相對(duì)濃度變化量情況的測(cè)量來(lái)分析，從而開(kāi)展腦區(qū)間功能連接的研究。fNIRS技術(shù)時(shí)空分辨率較高，沒(méi)有創(chuàng)傷性、方便攜帶，可重復(fù)測(cè)量，與其他腦功能成像技術(shù)有較好的兼容性。因此，目前相比于功能性磁共振，fNIRS已被較廣泛地用于針對(duì)發(fā)育障礙疾病腦功能的研究，現(xiàn)就fNIRS在兒童保健門診中的應(yīng)用做一綜述。

1 fNIRS在注意缺陷多動(dòng)障礙患兒中的應(yīng)用

注意缺陷多動(dòng)障礙(Attention deficit hyperactivity disorder，ADHD)是一種起病于兒童早期，可能存在全生命周期影響的神經(jīng)發(fā)育障礙疾病，有文獻(xiàn)報(bào)告我國(guó)ADHD兒童的患病率為4.2%～6.5%[1]。ADHD的核心癥狀為注意缺陷、多動(dòng)沖動(dòng)，可能存在全生命周期的影響,但目前ADHD的發(fā)病機(jī)制不清，有研究認(rèn)為認(rèn)知功能缺陷有可能是ADHD核心癥狀產(chǎn)生的主要原因，與大腦的前額葉皮質(zhì)(PFC)腦區(qū)功能有極大的關(guān)系[2]。近10余年，隨著fNIRS的運(yùn)用，利用fNIRS在ADHD的診斷治療中的研究越來(lái)越多。有研究者利用fNIRS技術(shù)檢測(cè)ADHD兒童和正常對(duì)照組的大腦功能，然后采用敏感通道分析法后發(fā)現(xiàn)ADHD兒童右側(cè)額中回、右側(cè)顳葉、額下回及雙側(cè)背外側(cè)前額葉為敏感腦區(qū)[3]。為研究ADHD的治療效果，有學(xué)者采用fNlRS技術(shù)檢測(cè)經(jīng)過(guò)4個(gè)月和6個(gè)月的生物反饋治療的患者腦功能情況后發(fā)現(xiàn)患兒腦功能激活情況有改善，同時(shí)ADHD核心癥狀顯著減少[4]。fNIRS可以用來(lái)評(píng)估ADHD的治療效果，聯(lián)合生物反饋技術(shù)有可能是一種可行的診療措施，有助于臨床ADHD診療工作的開(kāi)展。目前中樞興奮藥物鹽酸哌甲酯(MPH)及非中樞興奮藥物鹽酸托莫西汀(ATX)為ADHD的一線用藥, ATX/MPH藥理機(jī)制的不同，作用于大腦的功能也不一樣，為了解ATX/MPH引起的腦血流動(dòng)力學(xué)差異，有學(xué)者利用fNIRS技術(shù)就此展開(kāi)了研究，發(fā)現(xiàn)患兒經(jīng)ATX治療后PFC及下頂葉小葉出現(xiàn)激活增強(qiáng)，而MPH僅激活PFC[5],該研究提示fNIRS可以監(jiān)測(cè)ADHD患兒服藥前后的腦功能變化情況，臨床中可以根據(jù)患兒臨床癥狀的差異選擇藥物激活相應(yīng)的腦區(qū)?，F(xiàn)階段，對(duì)于ADHD兒童的治療效果多為癥狀學(xué)方面的觀察，而通過(guò)fNIRS的使用，可以進(jìn)一步探討ADHD兒童的不同腦區(qū)激活狀態(tài)，也可以監(jiān)測(cè)經(jīng)藥物治療后腦內(nèi)血流動(dòng)力學(xué)情況，可以提供腦功能的證據(jù)，為ADHD的臨床診療工作提供客觀的證據(jù)。

2 fNIRS在孤獨(dú)癥譜系障礙患兒中的應(yīng)用

孤獨(dú)癥譜系障礙(Autism spectrum disorder, ASD)的核心癥狀為社交缺陷、狹窄的興趣愛(ài)好、重復(fù)刻板的行為。ASD患兒在社交過(guò)程中多表現(xiàn)不懂識(shí)別情緒，不懂“察言觀色”，前額葉(PFC)是情感神經(jīng)通路的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，ASD患兒情感調(diào)控能力可能低于同齡兒童，這可能與前額葉腦功能發(fā)育有關(guān)，有學(xué)者分別給予ASD患兒正負(fù)性兩種不同感受的情緒刺激，再利用fNIRS監(jiān)測(cè)其前額葉腦血氧水平的變化情況發(fā)現(xiàn)該兒童對(duì)負(fù)性情感更不敏感，這一研究結(jié)果提示ASD患兒的情緒調(diào)控可能與PFC發(fā)育異常相關(guān)[6]。Keehn等[7]也利用fNIRS技術(shù)對(duì)孤獨(dú)癥譜系障礙高風(fēng)險(xiǎn)(HRA)嬰兒和孤獨(dú)癥譜系障礙相對(duì)低風(fēng)險(xiǎn)(LRC)嬰兒的腦功能開(kāi)展研究，在給予任務(wù)的情況下檢測(cè)被研究者雙側(cè)大腦半球激活狀態(tài)，監(jiān)測(cè)其HbO2水平變化的同步性并且分析這些腦區(qū)功能連接情況，提示ASD患兒可能存在大腦功能異常連接模式。fNIRS技術(shù)也被用于ASD鑒別診斷中的研究，有研究者用fNIRS監(jiān)測(cè)ADHD兒童做Stroop/反向Stroop任務(wù)時(shí)右側(cè)前額葉腦區(qū)激活情況后發(fā)現(xiàn) ADHD患兒在執(zhí)行任務(wù)時(shí)該腦區(qū)激活程度減弱，而執(zhí)行相同的任務(wù)ASD患兒的腦功能監(jiān)測(cè)并未發(fā)現(xiàn)這種現(xiàn)象，提示fNIRS可以用于該兩種疾病的鑒別[8]。也有學(xué)者利用fNIRS技術(shù)采用面部識(shí)別法對(duì)ADHD患兒及ASD患兒進(jìn)行鑒別，發(fā)現(xiàn)準(zhǔn)確率可達(dá)84%以上[9]。孤獨(dú)癥譜系障礙目前被認(rèn)為是一種可能會(huì)影響終身的慢性神經(jīng)發(fā)育障礙疾病，早發(fā)現(xiàn)、早干預(yù)可以極大程度地改善該病的預(yù)后，減輕社會(huì)及家庭的負(fù)擔(dān)，fNIRS技術(shù)通過(guò)監(jiān)測(cè)ASD患兒情緒識(shí)別、腦功能連接、不同腦區(qū)激活程度等方面腦血流動(dòng)力學(xué)的改變，可以為ASD疾病的早期發(fā)現(xiàn)和早診療提供有力的證據(jù)，且fNIRS操作簡(jiǎn)便、測(cè)試過(guò)程無(wú)噪音，ASD患兒更容易接受。

3 fNIRS在全面發(fā)育遲緩兒童中的應(yīng)用

全面發(fā)育遲緩(Global developmental delay,GDD)一般指5歲以下兒童出現(xiàn)2個(gè)或>2個(gè)不同能區(qū)如運(yùn)動(dòng)能力發(fā)育能區(qū)、社會(huì)適應(yīng)能區(qū)及行為發(fā)育能區(qū)等能力落后于同齡兒水平[10]，是一種早發(fā)型慢性神經(jīng)系統(tǒng)疾病?，F(xiàn)階段有研究表明，學(xué)齡前兒童的大腦前額葉皮層發(fā)育與其高級(jí)認(rèn)知功能如工作記憶、面孔識(shí)別能力等息息相關(guān)[11-12]，而fNIRS技術(shù)在空間定位研究大腦功能激活狀態(tài)有極大的優(yōu)勢(shì)，全琰等學(xué)者[13]采用fNIRS技術(shù)對(duì)13名發(fā)育遲緩兒童和19名正常兒童的前額葉腦功能檢測(cè)研究后發(fā)現(xiàn)發(fā)育遲緩兒童存在前額葉雙側(cè)腦功能受損。認(rèn)知是大腦對(duì)感知覺(jué)、思維等信息加工處理的過(guò)程，是人腦高級(jí)功能，任何影響大腦功能連接方面的問(wèn)題都有可能引起認(rèn)知的缺陷。馬玲學(xué)者[14]以fMRI對(duì)發(fā)育遲緩嬰幼兒的腦功能進(jìn)行研究后提示，發(fā)育遲緩嬰幼兒存在前額葉皮層激活程度較弱及腦功能連接的異常。相對(duì)于fMRI,fNIRS易操作、不需要鎮(zhèn)靜狀態(tài)，對(duì)于身心發(fā)育不成熟、合作性不佳的嬰幼兒來(lái)說(shuō)有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。發(fā)育遲緩的嬰幼兒由于大腦發(fā)育不成熟，經(jīng)過(guò)早發(fā)現(xiàn)、早干預(yù)，部分兒童的預(yù)后會(huì)得到極大的改善，未進(jìn)行積極有效的干預(yù)可能會(huì)導(dǎo)致部分兒童發(fā)展為智力障礙，從而影響其社會(huì)功能。fNIRS技術(shù)通過(guò)檢測(cè)腦功能的激活狀態(tài)、分析腦功能的連接可幫助早期發(fā)現(xiàn)發(fā)育遲緩嬰幼兒，并為其早期篩查、診斷提供生物學(xué)指標(biāo)。

4 fNIRS在語(yǔ)言障礙兒童中的應(yīng)用

在兒童保健門診中，語(yǔ)言障礙是常見(jiàn)的發(fā)育障礙性疾病之一，主要是指兒童的語(yǔ)言能力落后于同齡兒童，導(dǎo)致兒童在語(yǔ)言的使用過(guò)程產(chǎn)生功能損害，影響其社會(huì)交往、學(xué)習(xí)等能力的發(fā)展，同時(shí)需排除由智力障礙、聽(tīng)力異常等發(fā)育障礙因素造成的語(yǔ)言障礙,其發(fā)病率為7%～11%[15]。語(yǔ)言障礙對(duì)兒童的學(xué)業(yè)成就、社會(huì)交往及社會(huì)適應(yīng)能力有著重要的影響?，F(xiàn)階段盡管研究頗多，但是其病理機(jī)制并未明確，有學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)兒童右側(cè)前額葉主導(dǎo)著語(yǔ)言認(rèn)知加工的過(guò)程[16]。目前fNIRS技術(shù)空間定位主要是位于額葉及其周圍的腦區(qū)，Molavi等[17]采用fNIRS技術(shù)研究在靜息態(tài)下新生兒語(yǔ)言系統(tǒng)的腦功能的連接狀態(tài)，提示fNIRS技術(shù)可用于人類語(yǔ)言系統(tǒng)識(shí)別的研究。而Piazza等學(xué)者[18]利用fNIRS技術(shù)開(kāi)展有關(guān)語(yǔ)言口語(yǔ)交流方面的研究，探討不同交流狀態(tài)下腦功能激活的機(jī)制。Fekete等[19]通過(guò)fNIRS采集兩種不同刺激模式下的兒童腦功能網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)填寫問(wèn)卷來(lái)了解兒童執(zhí)行功能，研究提示兒童的腦功能網(wǎng)絡(luò)和執(zhí)行功能有相關(guān)性。在林媛媛等[20]的研究中提示語(yǔ)言障礙兒童存在執(zhí)行功能的缺陷，但并未就語(yǔ)言障礙和執(zhí)行功能的因果關(guān)系展開(kāi)研究。研究表明，執(zhí)行功能缺陷有可能和語(yǔ)言障礙存在因果關(guān)系，但需要更多的研究驗(yàn)證。盡管目前較多學(xué)者將fNIRS技術(shù)用于語(yǔ)言障礙的研究，但是普遍樣本量較少，對(duì)于語(yǔ)言障礙的可能腦功能激活狀態(tài)、病理機(jī)制并未闡明透徹，有賴于進(jìn)一步的研究。

5 結(jié)語(yǔ)及展望

對(duì)于發(fā)育障礙疾病而言，深入了解大腦在不同狀態(tài)的激活模式、程度，能夠?yàn)榕R床的“精準(zhǔn)治療”提供客觀的依據(jù)?，F(xiàn)階段，對(duì)于腦功能機(jī)制并未闡明透徹，fNIRS通過(guò)對(duì)腦組織中總血紅蛋白、HbR及HbO等三個(gè)指標(biāo)的相對(duì)濃度變化量情況測(cè)量分析可以開(kāi)展腦功能的研究，其無(wú)創(chuàng)、便攜、操作方便、沒(méi)有噪音及可重復(fù)檢測(cè)等特點(diǎn)，非常適合在醫(yī)院門診中開(kāi)展，尤其適合應(yīng)用在兒童保健門診中的患發(fā)育障礙疾病類似注意缺陷多動(dòng)障礙、孤獨(dú)癥譜系障礙、全面發(fā)育遲緩及語(yǔ)言障礙等合作性欠佳的兒童的腦功能研究?，F(xiàn)階段在兒童發(fā)育障礙疾病部分領(lǐng)域已經(jīng)有較深入的研究并取得了一定的成果。但是目前fNIRS技術(shù)應(yīng)用仍面臨較多的挑戰(zhàn)和困難：(1)目前fNIRS技術(shù)的研究多為橫斷面的小樣本的研究；(2)在fNIRS的檢測(cè)過(guò)程中，監(jiān)測(cè)指標(biāo)容易受被試哭鬧、移動(dòng)等影響出現(xiàn)波動(dòng)，穩(wěn)定性不足；(3)fNIRS技術(shù)目前更多的是用于學(xué)術(shù)研究，因其缺乏行業(yè)的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)限制了該技術(shù)在臨床診療中的使用。今后可針對(duì)以上的挑戰(zhàn)和困難開(kāi)展進(jìn)一步的研究，期待fNIRS更廣泛的應(yīng)用于臨床中，為臨床診療工作提供有力的生物學(xué)指標(biāo)支持。