English | 中文版 | 手機版 企業(yè)登錄 | 個人登錄 | 郵件訂閱
生物器材網(wǎng) logo
生物儀器 試劑 耗材
當(dāng)前位置 > 首頁 > 技術(shù)文章 > 功能性近紅外光譜(fNIRS)輔助輕度認知障礙診斷的現(xiàn)狀與待解問題

功能性近紅外光譜(fNIRS)輔助輕度認知障礙診斷的現(xiàn)狀與待解問題

瀏覽次數(shù):568 發(fā)布日期:2025-12-19  來源:本站 僅供參考,謝絕轉(zhuǎn)載,否則責(zé)任自負
功能性近紅外光譜(fNIRS)輔助 MCI 診斷:現(xiàn)狀與待解問題
 
引言/背景介紹 
全球老齡化不斷加劇,輕度認知障礙(Mild Cognitive Impairment, MCI) 作為阿爾茨海默。ˋlzheimer's Disease, AD)的關(guān)鍵前奏,已成為公共衛(wèi)生領(lǐng)域的重大挑戰(zhàn)。在65歲以上人群中,MCI患病率高達10%-20%,其中約12% 會每年向癡呆轉(zhuǎn)化。目前,臨床診斷主要依賴神經(jīng)心理量表(如MMSE、MoCA),存在主觀性強、易受干擾的局限。功能近紅外光譜技術(shù)(functional near-infrared spectroscopy, fNIRS) 的崛起,為破解這一困境提供了新的可能。fNIRS具有非侵入性、抗干擾(可在言語 / 運動中使用)、便攜低成本的優(yōu)勢,通過測量氧合血紅蛋白(HbO2)和去氧血紅蛋白(HbR)濃度變化評估腦功能,適配老年 MCI 患者檢測。
 
但當(dāng)前研究領(lǐng)域內(nèi)關(guān)于fNIRS應(yīng)用MCI的效果和診斷價值的結(jié)論卻存在顯著的不一致性,研究者想要分析以下問題,來評估fNIRS作為診斷工具的敏感性和特異性,
-現(xiàn)有fnirs應(yīng)用于MCI的研究使用了哪些任務(wù)范式;
-研究測量的感興趣區(qū)域是哪些;
-評估的參數(shù)有哪些及其變化特征,例如HbO2濃度變化,功能連接(FC)等。

因此,進行一項系統(tǒng)性綜述以整合現(xiàn)有證據(jù),明確fNIRS在MCI診斷中的潛在價值,顯得尤為迫切和重要。
 
 
文章信息
 
2025 年 4 月 9 日, Frontiers in Aging Neuroscience 在線發(fā)表了來自電子科技大學(xué)-四川省人民醫(yī)院醫(yī)工交叉團隊的系統(tǒng)綜述《Identification of functional near-infrared spectroscopy for older adults with mild cognitive impairment: a systematic review》。研究者系統(tǒng)檢索 PubMed、Web of Science、Embase、Cochrane Library 截至 2024 年 6 月的文獻,最終納入 34 項同行評議研究,對比 1033 例 MCI 患者與 1107 名正常認知老年人,旨在回答“fNIRS 能否作為 MCI 的客觀標(biāo)識”這一核心問題。主要結(jié)論:① 任務(wù)態(tài)與靜息態(tài) fNIRS 特征均顯示組間差異,但方向不一致;② 額葉 HbO2 變化是最常用指標(biāo),其激活水平在 MCI 中可升高、降低或相當(dāng),差異部分可由認知負荷/代償理論解釋;③ 未來需統(tǒng)一 MCI 亞型、任務(wù)范式、監(jiān)測時長并擴大樣本,方可提升結(jié)果可重復(fù)性與臨床可用性。

研究方法 
文獻檢索和評估,精簡版
納入標(biāo)準(zhǔn):PICO框架(60歲以上MCI患者、fNIRS+任務(wù)范式、年齡性別教育匹配對照、血紅蛋白濃度量化)
排除標(biāo)準(zhǔn):癡呆、非原發(fā)性MCI、無任務(wù)血流動力學(xué)監(jiān)測等
數(shù)據(jù)提。何墨I信息、受試者特征、任務(wù)范式、ROI、設(shè)備屬性、氧合/血流動力學(xué)結(jié)果
質(zhì)量評估:紐卡斯?fàn)?渥太華量表(NOS),滿分9分
 
文獻檢索和評估,詳細版:
系統(tǒng)檢索 PubMed、Web of Science、Embase、Cochrane Library 截至 2024 年 6 月 15 日,關(guān)鍵詞為“mild cognitive impairment”“fNIRS”等同義擴展詞,限定英文全文。

研究團隊根據(jù)PICO框架(Population, Intervention, Comparison, Outcome)制定了嚴(yán)格的文獻納入標(biāo)準(zhǔn):
Population(研究對象):年齡超過60歲的老年MCI患者,這些患者需通過標(biāo)準(zhǔn)化神經(jīng)心理學(xué)測試確認存在客觀認知障礙,且日常生活功能未受顯著影響,同時排除其他神經(jīng)系統(tǒng)疾病和精神疾病。
Intervention(干預(yù)措施):采用fNIRS技術(shù)結(jié)合各種任務(wù)范式(如工作記憶任務(wù)、靜息態(tài)測量等)進行腦功能評估。
Comparison(對照):年齡、性別和教育程度匹配的健康認知功能老年人作為對照組。
Outcome(結(jié)果):使用fNIRS量化腦區(qū)感興趣區(qū)域(ROIs)的血紅蛋白濃度變化,評估腦氧合和血流動力學(xué)特征。

文獻篩選過程由兩名獨立評審員完成,通過閱讀標(biāo)題、摘要和全文,排除不符合納入標(biāo)準(zhǔn)的文獻,如會議論文、綜述文章、案例報告以及未監(jiān)測任務(wù)期間腦血流動力學(xué)反應(yīng)的文獻。

數(shù)據(jù)提取由三名評審員獨立完成,使用預(yù)開發(fā)的數(shù)據(jù)提取表記錄文章信息、受試者特征、任務(wù)范式、ROIs、fNIRS設(shè)備屬性及腦氧合和血流動力學(xué)結(jié)果。對于數(shù)據(jù)不完整或不清楚的研究,聯(lián)系作者獲取進一步信息。研究質(zhì)量采用Newcastle-Ottawa Scale(NOS)進行評估,該量表包括研究對象選擇、可比性和結(jié)果測量三個領(lǐng)域,共八個項目,滿分九分,得分越高表示研究質(zhì)量越高。
 

圖1. 研究流程圖
 
主要結(jié)果 
研究對象共納入 34 項非隨機對照研究,涉及 1033 例 60 歲以上 MCI 患者(含遺忘型與非遺忘型)和 1107 名年齡、性別、教育程度匹配的認知正常老年人;MCI 診斷依據(jù) Petersen 或 NIA-AA 標(biāo)準(zhǔn),神經(jīng)心理量表 MMSE 平均 21.4–28.9、蒙特利爾認知評估MoCA 平均 17.3–27.0,日常功能基本保留。

由于臨床人群、方法和數(shù)據(jù)的異質(zhì)性,無法進行元分析。因此,研究結(jié)果以簡短的敘述性綜述形式呈現(xiàn),重點比較老年MCI患者與健康認知功能老年人在各種fNIRS特征上的差異。

在納入的眾多研究中,共涉及 7 類經(jīng)典認知任務(wù),包括 N - back、延遲匹配樣本、數(shù)字/視空間工作記憶、語義/類別流暢性、Stroop、雙任務(wù)以及靜息態(tài),其中 N-back 與靜息態(tài)各占 7 與 10 篇,這表明工作記憶任務(wù)與大腦自發(fā)活動狀態(tài)在 MCI 研究里備受關(guān)注。在腦區(qū)檢測方面,所有研究均聚焦于前額葉皮層(PFC),約半數(shù)研究同時覆蓋頂葉、顳葉或枕葉,以此考察不同腦區(qū)間的功能連接情況,試圖從腦區(qū)間的協(xié)同工作角度理解 MCI 的神經(jīng)機制。
 
圖2.部分納入的研究
HbO2變化方向呈現(xiàn)異質(zhì)性
降低模式:10 項研究報道 MCI 在任務(wù)中 PFC 的 ΔHbO2 顯著低于對照組,尤以高工作記憶負荷(2-back)或語義流暢任務(wù)為甚。例如 Yeung 等發(fā)現(xiàn) 2-back 下雙側(cè) PFC 激活減弱,而 0-back 無差異,提示認知負載升高使 MCI 神經(jīng)資源耗盡。

升高模式:7 項研究顯示 MCI 出現(xiàn)代償性高激活。在一項采用三級難度視空間任務(wù)的研究中,發(fā)現(xiàn)中-高難度下 MCI 的 HbO2 斜率反而大于對照組,符合“腳手架”代償假說。

腳手架理論:源于教育心理學(xué)與發(fā)展心理學(xué)的核心理論,核心是通過暫時性、適應(yīng)性的支持,幫助學(xué)習(xí)者跨越 “現(xiàn)有能力” 與 “潛在能力” 的差距,最終實現(xiàn)獨立解決問題的能力。結(jié)合 “認知負荷理論”,解釋老年人在輕度認知障礙(MCI)中的腦功能變化:老年人面對認知負荷時,前額葉皮層可通過 “代償性激活”(類似 “腳手架”)維持功能;但若負荷過高,代償能力不足則會出現(xiàn)激活下降。

無差異模式:9 項研究在 N-back、靜息態(tài)或 Stroop 任務(wù)中未檢出顯著差異,可能與樣本量小、任務(wù)難度不足或監(jiān)測時長過短有關(guān)。
 
功能連接與動態(tài)FC指標(biāo)變化
• 靜息態(tài)功能連接:4項研究證實 MCI 患者的有效鏈接(EC)和FC降低, PFC - 頂葉/枕葉的有效連接(EC)與功能連接(FC)普遍下降,表明 MCI 患者大腦不同區(qū)域間信息傳遞和協(xié)同工作能力受損。
• 任務(wù)態(tài)功能連接:任務(wù)態(tài)部分研究觀察到 MCI 患者 PFC 內(nèi) FC 代償性增強,可能的解釋是解釋該現(xiàn)象為 “大腦代償機制”—— 通過增強腦區(qū)間功能連接輔助完成認知任務(wù)。
• 動態(tài)功能連接變異性:有研究首次報告 MCI 患者動態(tài)功能連接變異性(low - frequency AUC)升高,提示大腦網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性下降。但多尺度熵(MSE)與側(cè)化指數(shù)在 MCI 與對照組間未見一致的變化差異,因此其敏感性和特異性需進一步驗證。

認知負荷 - 代償整合框架下的結(jié)果解釋
將上述結(jié)果置于認知負荷與 STAC 框架下分析,低認知負荷時,MCI 與對照組均可動員 PFC 資源;中度負荷觸發(fā) MCI 代償性高激活;高負荷或超長時長因神經(jīng)能量代謝受限轉(zhuǎn)為低激活,呈“倒 U”型曲線。這一解釋統(tǒng)一了既往矛盾發(fā)現(xiàn),為任務(wù)難度個性化校準(zhǔn)提供理論依據(jù)。

結(jié)論與展望 
該綜述首次系統(tǒng)勾勒了 fNIRS 在 MCI 研究中的“全景圖”,證實其具備提供客觀腦功能標(biāo)識的潛力,同時揭示結(jié)果異質(zhì)性主要源自 MCI 亞型不明、任務(wù)難度與監(jiān)測時長不一。
相較于單一原創(chuàng)研究,本文貢獻在于:① 以認知負荷 - 腳手架理論整合矛盾數(shù)據(jù),為后續(xù)實驗設(shè)計提供可檢驗假設(shè);② 強調(diào)靜息與任務(wù)雙模態(tài)、FC 與 HbO2 多指標(biāo)聯(lián)合,可提升判別效度;③ 提出“亞型 - 任務(wù) - 時長”三要素標(biāo)準(zhǔn)化路線圖,呼吁建立國際共識與多中心大數(shù)據(jù)平臺。
未來研究可依據(jù) Petersen/DSM - 5 標(biāo)準(zhǔn)對 MCI 進行精準(zhǔn)分型,納入不同亞型于不同 fNIRS 預(yù)測模型,深入了解各亞型特點。結(jié)合實時氧合血紅蛋白反饋技術(shù)設(shè)計難度自適應(yīng)任務(wù),捕捉個體“代償 - 失代償”拐點,評估個體認知儲備和代償能力。開展 5 - 10 分鐘以上連續(xù)任務(wù)或日間多次靜息態(tài)長時監(jiān)測,評估神經(jīng)血管耦合延遲與疲勞效應(yīng)。同步記錄 fNIRS - 腦電圖、眼動或心電等多模態(tài)數(shù)據(jù),構(gòu)建“血流 - 電生理 - 行為”多維特征,全面準(zhǔn)確了解腦功能變化。與腦脊液 Aβ/tau 檢測、PET - MRI 等金標(biāo)準(zhǔn)對照,計算 fNIRS 技術(shù)敏感度、特異度及成本 - 效益,推動其在社區(qū)篩查與療效監(jiān)測中落地應(yīng)用。

原文信息鏈接
Yang B, Deng X, Qu X, Li Y, Guo L, Yu N. Identification of functional near-infrared spectroscopy for older adults with mild cognitive impairment: a systematic review. Front Aging Neurosci. 2025 Apr 9;17:1492800. doi: 10.3389/fnagi.2025.1492800

https://www.frontiersin.org/journals/aging-neuroscience/articles/10.3389/fnagi.2025.1492800/full

作者及單位介紹
該文章作者共6人,均來自中國相關(guān)醫(yī)療機構(gòu)及高校,包括四川省精神衛(wèi)生中心心身醫(yī)學(xué)中心、四川省人民醫(yī)院(放射科,神經(jīng)內(nèi)科)、電子科技大學(xué),成都市新都區(qū)人民醫(yī)院(神經(jīng)內(nèi)科)。

關(guān)于維拓啟創(chuàng)
維拓啟創(chuàng)(北京)信息技術(shù)有限公司成立于2006年,是一家專注于腦科學(xué)、康復(fù)工程、人因工程、心理學(xué)、體育科學(xué)等領(lǐng)域的科研解決方案供應(yīng)商。公司與國內(nèi)外多所大學(xué)、研究機構(gòu)、企業(yè)長期保持合作關(guān)系,致力于將優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品、先進的技術(shù)和服務(wù)帶給各個領(lǐng)域的科研工作者,為用戶提供有競爭力的方案和服務(wù),協(xié)助用戶的科研工作,持續(xù)提升使用體驗。

相關(guān)產(chǎn)品
發(fā)布者:維拓啟創(chuàng)(北京)信息技術(shù)有限公司
聯(lián)系電話:010-64696177
E-mail:terrys@advictor.com.cn

用戶名: 密碼: 匿名 快速注冊 忘記密碼
評論只代表網(wǎng)友觀點,不代表本站觀點。 請輸入驗證碼: 8795
Copyright(C) 1998-2026 生物器材網(wǎng) 電話:021-64166852;13621656896 E-mail:info@bio-equip.com