BACKGROUND Functional near-infrared spectroscopy (fNIRS) enables assessment of prefrontal hemodynamic response. This study explored the feasibility of fNIRS in determining hemodynamic changes related to cognitive task performance in pediatric traumatic brain injury (TBI) in order to assess its potential as a diagnostic tool. METHODS We measured changes in oxygenated hemoglobin [O2Hb] during a verbal fluency task (VFT), which activates frontal brain regions involved in working memory, in 15 TBI patients and 21 healthy controls using a 3-channel fNIRS system. Baseline and absolute changes in [O2Hb] during the VFT were compared to the rest condition to obtain effect-scores. Patients were tested in the acute phase and six weeks after injury. Task-related fNIRS responses were categorized into positive, negative, and no response. RESULTS For patients and controls, a positive response was observed in 61% (n = 22), a negative response in 19% (n = 7), and no response in 19% (n = 7). Patients showed a mean [O2Hb] effect-score of 2.18 compared to 2.52 in the control group (p = 0.743) in the acute phase after injury. Follow-up effect-scores did not differ significantly (p = 0.721). Decreased task performance was associated with a higher effect-score in controls compared to decreased task performance with lower effect-score in the patient group. DISCUSSION Our study shows that it is feasible to assess hemodynamic response with fNIRS in pediatric TBI patients. A trend of reduced prefrontal hemodynamic response in patients in the acute phase after injury was found suggesting impairment in cognitive performance that warrants further study.

中文翻译：

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fNIRS 作为儿科 TBI 诊断工具的可行性：一项初步研究

背景功能近红外光谱（fNIRS）能够评估前额叶血流动力学反应。本研究探讨了 fNIRS 在确定与小儿创伤性脑损伤 (TBI) 认知任务表现相关的血流动力学变化方面的可行性，以评估其作为诊断工具的潜力。方法 我们使用 3 通道 fNIRS 系统测量了 15 名 TBI 患者和 21 名健康对照者在语言流畅性任务 (VFT) 期间氧合血红蛋白 [O2Hb] 的变化，该任务激活了参与工作记忆的额叶大脑区域。将 VFT 期间 [O2Hb] 的基线和绝对变化与休息条件进行比较以获得效果评分。患者在急性期和受伤后六周接受测试。与任务相关的 fNIRS 反应分为阳性、阴性和无反应。结果 对于患者和对照，61% (n = 22) 观察到阳性反应，19% (n = 7) 观察到阴性反应，19% (n = 7) 观察到无反应。在损伤后急性期，患者的平均 [O2Hb] 效应评分为 2.18，而对照组为 2.52（p = 0.743）。随访效果评分没有显着差异（p = 0.721）。与患者组中效果评分较低的任务表现下降相比，对照组的任务表现下降与效果评分较高相关。讨论 我们的研究表明，使用 fNIRS 评估儿童 TBI 患者的血流动力学反应是可行的。发现损伤后急性期患者前额叶血流动力学反应降低的趋势表明认知能力受损，值得进一步研究。61% (n = 22) 观察到阳性反应，19% (n = 7) 观察到阴性反应，19% (n = 7) 无反应。在损伤后急性期，患者的平均 [O2Hb] 效应评分为 2.18，而对照组为 2.52（p = 0.743）。随访效果评分没有显着差异（p = 0.721）。与患者组中效果评分较低的任务表现下降相比，对照组的任务表现下降与效果评分较高相关。讨论 我们的研究表明，使用 fNIRS 评估儿童 TBI 患者的血流动力学反应是可行的。发现损伤后急性期患者前额叶血流动力学反应降低的趋势表明认知能力受损，值得进一步研究。61% (n = 22) 观察到阳性反应，19% (n = 7) 观察到阴性反应，19% (n = 7) 无反应。在损伤后急性期，患者的平均 [O2Hb] 效应评分为 2.18，而对照组为 2.52（p = 0.743）。随访效果评分没有显着差异（p = 0.721）。与患者组中效果得分较低的任务表现下降相比，对照组中任务表现的下降与较高的效果得分相关。讨论 我们的研究表明，使用 fNIRS 评估儿童 TBI 患者的血流动力学反应是可行的。发现损伤后急性期患者前额叶血流动力学反应降低的趋势表明认知能力受损，值得进一步研究。19% (n = 7) 没有反应。在损伤后急性期，患者的平均 [O2Hb] 效应评分为 2.18，而对照组为 2.52（p = 0.743）。随访效果评分没有显着差异（p = 0.721）。与患者组中效果评分较低的任务表现下降相比，对照组的任务表现下降与效果评分较高相关。讨论 我们的研究表明，使用 fNIRS 评估儿童 TBI 患者的血流动力学反应是可行的。发现损伤后急性期患者前额叶血流动力学反应降低的趋势表明认知能力受损，值得进一步研究。19% (n = 7) 没有反应。在损伤后急性期，患者的平均 [O2Hb] 效应评分为 2.18，而对照组为 2.52（p = 0.743）。随访效果评分没有显着差异（p = 0.721）。与患者组中效果评分较低的任务表现下降相比，对照组的任务表现下降与效果评分较高相关。讨论 我们的研究表明，使用 fNIRS 评估儿童 TBI 患者的血流动力学反应是可行的。发现损伤后急性期患者前额叶血流动力学反应降低的趋势表明认知能力受损，值得进一步研究。随访效果评分没有显着差异（p = 0.721）。与患者组中效果评分较低的任务表现下降相比，对照组的任务表现下降与效果评分较高相关。讨论 我们的研究表明，使用 fNIRS 评估儿童 TBI 患者的血流动力学反应是可行的。发现损伤后急性期患者前额叶血流动力学反应降低的趋势表明认知能力受损，值得进一步研究。随访效果评分没有显着差异（p = 0.721）。与患者组中效果评分较低的任务表现下降相比，对照组的任务表现下降与效果评分较高相关。讨论 我们的研究表明，使用 fNIRS 评估儿童 TBI 患者的血流动力学反应是可行的。发现损伤后急性期患者前额叶血流动力学反应降低的趋势表明认知能力受损，值得进一步研究。