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电针百会穴的即刻及动态大脑局部一致性研究

时间:2020年05月07日 所属分类:医学论文 点击次数:

[摘要]目的比较针刺百会穴后、电针刺激时与进针前的局部一致性(regionalhomogeneity,ReHo)的差异情况,探讨电针刺激百会穴的即刻脑功能改变。材料与方法收集20名健康受试者,进针并得气后,连接电针刺激仪。扫描在联影3.0TMRI进行,利用头颅柔性线圈,分别

  [摘要]目的比较针刺百会穴后、电针刺激时与进针前的局部一致性(regionalhomogeneity,ReHo)的差异情况,探讨电针刺激百会穴的即刻脑功能改变。材料与方法收集20名健康受试者,进针并“得气”后,连接电针刺激仪。扫描在联影3.0TMRI进行,利用头颅柔性线圈,分别于进针前、进针后、电刺激时分别进行血氧水平依赖功能磁共振成像(bloodoxygenationleveldependentfunctionalmagneticresonanceimaging,BOLD-fMRI)扫描。利用RESTplus软件对所得数据进行后处理,对结果进行配对t检验。

  结果针刺百会穴后与针刺前相比,ReHo值增高的脑区有左侧中央后回、右侧中央前回;ReHo值减低的脑区有两侧颞中回、小脑。电针刺激百会穴时与针刺前相比,ReHo值增高的脑区有两侧中央后回、两侧中央前回、右侧颞上回、两侧舌回、右侧脑岛、左侧距状裂;ReHo值减低的脑区有两侧楔前叶、小脑。结论本研究获得了针刺百会穴“得气”状态以及电针刺激时的ReHo值变化,证明了利用头颅柔性线圈及配套装置研究头穴电针刺激的即刻脑效应的可行性。

  [关键词]电针;功能磁共振成像;局部一致性;百会穴

中国针灸

  针灸疗法历史悠久,疗效可靠,世界卫生组织已经将一些疾病列为针灸治疗的推荐病谱[1]。百会穴(GV20)位于头顶,属督脉,与大脑关系密切,具有安神利脑、开窍醒脑、祛风利窍等功能,多用于治疗神经和精神疾病[2],是临床治疗和研究中使用较多的穴位。针灸作为一种有效的体表刺激疗法,其作用机制尚不清楚,目前认为针刺引起的中枢效应可能是关键。

  血氧水平依赖功能磁共振成像(bloodoxygenationleveldependentfunctionalmagneticresonanceimaging,BOLD-fMRI)为研究针刺相关穴位引起大脑的改变提供了可视化研究途径。本研究利用特制的头颅柔性线圈和电针刺激仪,采用局部一致性(regionalhomogeneity,ReHo)的fMRI研究方法,观察电针刺激百会穴即刻的BOLD-fMRI变化,初步探讨电针刺激头部穴位的实时脑功能成像的可行性。

  1材料与方法

  1.1受试者收集

  收集20名健康受试者,年龄范围20~30岁,男性与女性比例为1∶1。入组标准:右利手;既往1个月内未接受药物及针灸治疗;无MRI检查禁忌证。本研究获得上海中医药大学附属曙光医院伦理委员会(No.2017-570-53-01)的批准。所有受试者均被告知检查过程,并签署知情同意书。

  1.2MRI检查

  采用uMR7803.0TMRI(联影医疗)进行头颅MRI检查。线圈选择头颅柔性12通道线圈(AHC-12)。成像序列包括定位相、横断位T2WI、矢状位3D-T1WI、BOLD-fMRI。矢状位3D-T1WI成像参数如下:GRE-FSP序列;TR=10.5ms;TE=4.4ms;TI=1120;BW=150Hz/pixel;FA=15°;层厚=1mm;FOV=220mm×256mm;矩阵=330×256;以大脑镰为中心层面。横断位BOLDfMRI成像参数如下:EPI序列;TR=2000ms;TE=30ms;BW=2250Hz/pixel;FA=90°;层厚/层间距=3mm/0mm;FOV=225mm×225mm;矩阵=64×64;以前后联合水平为中心层面,共33层。

  1.3穴位选择和电刺激模式

  针刺由一名经验丰富的针灸医生完成,穴位选择百会穴(GV20),采用0.5寸金制毫针进行针刺,毫针与头皮呈15°角左右从前向后采用平补平泻方法将针刺入头皮下,当针尖达到帽状腱膜下层时左右捻转得气,以志愿者感到酸、麻、胀、痛或有传导感为宜,然后使针与头皮平行,进入深度为0.5寸。确认受试者存在“得气”感后,连接经改进的华佗牌低频脉冲治疗仪(G6805-2),设置连续波,频率2Hz,电流1~5mA,以受试者能忍受为限度,电刺激时长5min。

  1.4扫描流程

  受试者仰卧于检查床,用泡沫垫固定头部。先进行定位相、结构相扫描,随后进行BOLD-fMRI扫描,再于检查床上进行百会穴针刺,得气后留针,进行BOLD-fMRI扫描,连接电针刺激仪,于开启电针刺激同时进行BOLD-fMRI扫描。扫描结束后,对所有受试者根据针刺过程中关于酸、胀、麻、痛等感受进行主观评分,使用10分视觉模拟评分量表(visualanaloguescalem,VAS),0=无感觉;1~3=轻度;4~6=中等;7~8=强;9=重度;10=难以忍受。

  1.5数据后处理

  所有BOLD-fMRI数据采用RESTplus软件进行后处理,数据处理步骤包括:时间层校正;头动矫正;空间标准化;计算肯德尔的一致性系数(kendall'sconsistencycoefficient,KCC),体素阈值设定为26,获得KCC-ReHo;空间平滑:半宽高(full-widthathalfmaximum,FWHM)为6mm,对空间平滑后的图像进行空域滤波,获得各组的ReHo值。

  1.6统计学分析

  对进针前/进针后、进针前/电针刺激获得的ReHo值分别进行配对样本t检验,P<0.001,无校正,表示差异具有统计学意义,并去除clustersize<10无意义的脑区。XjView软件定位有统计学意义的相关脑区的具体解剖位置。

  2结果

  所有20名受试者数据均纳入后处理及统计分析中,受试者在测试期间都保持清醒。主要的“得气”感包括酸、胀、麻、疼痛,测量每种感觉的强度(均数±标准差),0表示无感觉,10表示无法忍受。

  2.1进针前后ReHo值的变化

  针刺百会穴后与针刺前相比,ReHo值增高的脑区有左侧中央后回、右侧中央前回;ReHo值减低的脑区有左侧颞中回、右侧颞中回、小脑(P<0.001uncorrected,cluster>10voxels)。

  2.2电针刺激时与针刺前ReHo值的变化

  电针刺激百会穴时与针刺前相比,ReHo值增高的脑区有右侧中央后回、左侧中央后回、右侧中央前回、左侧中央前回、右侧颞上回、左侧舌回、右侧舌回、右侧脑岛、左侧距状裂;ReHo值减低的脑区有左侧楔前叶、右侧楔前叶、小脑(clusterFDR校正,k=83,P<0.001,cluster>10voxels)。

  3讨论

  本研究利用ReHo的方法研究电针刺激百会穴对健康人的实时脑神经元反应特征,结果发现进针后左侧中央后回及右侧中央前回ReHo值增高,两侧颞中回及小脑ReHo值减低。电针刺激后两侧中央前回、两侧中央前回、右侧颞上回、两侧舌回、右侧脑岛及左侧距状裂ReHo值增高,两侧楔前叶及小脑ReHo值减低。

  3.1头部穴位针刺治疗的研究价值

  在临床治疗中,针刺治疗多涉及多个穴位的组合,因此,以往多采用多个穴位配伍进行针灸fMRI研究[3]。而穴位组合引起的脑区变化可能与协同整合效应有关,其效果可能是共向的,也可能互相拮抗[4]。研究针刺单个穴位引起的脑功能变化可能更易于发现针刺引起的中枢效应,同时避免其他因素干扰。以往针灸fMRI研究多注重于体部穴位,且大多位于下肢,如足三里、阳陵泉、三阴交等[3,5-6]。

  较少有对头部相关穴位进行针刺的BOLD-fMRI研究。原因在于传统硬质头颅线圈无法在患者不移动的情况下给予头部穴位的针刺,而且一般的针灸针和刺激仪不能进入磁共振机房内,无法在BOLD-fMRI扫描的同时对相关头部穴位进行电刺激。本研究团队前期分别设计了一种头颅柔性线圈和电针刺激仪,解决了针刺头部穴位即刻fMRI研究的空白[7-8]。通过头颅线圈的孔道,给予相应头部穴位的针刺。防磁的电针仪和导线设计,解决了电刺激仪不能进MRI室内的难点,而特制的金针不会受到磁场影响,且没有一般金属导致的MRI图像伪影。本研究主要探讨了电针百会穴引起的即刻脑神经活动改变。

  3.2ReHo在研究针刺百会穴即刻及动态效应中的应用

  与传统的“针灸-反应”信号处理及分析方式不同,本研究利用ReHo方法进行脑功能成像分析。传统任务态fMRI设计(包括BLOCK和EVENT设计)反映的是任务状态与对照状态相减后得到的与特定认知活动相关的脑区的BOLD信号值改变。但许多临床报告表明,针刺可以在行针结束之后提供持续的治疗效果。

  针刺刺激将导致神经元活动的持续变化,且不会在随后的刺激间的间期恢复到刺激前的基线水平,针刺刺激可能改变随后静息状态下潜在的自发性BOLD信号波动[9]。而在刺激后的“休息”期间,甚至在针灸刺激结束后,大脑的部分脑区的刺激相关活动依旧非常明显[10]。因此,典型的一般线性模型分析可能不敏感或不适合识别针刺引起的神经反应改变,很难将当前的大脑活动与同一针刺刺激所引起的与其延迟效应相关的脑活动联系起来[11-12]。

  ReHo是静息态fMRI研究的一种方法,通过分析不同时间的一定条件下,脑功能区内局部及相邻体素的BOLD信号变化,反映脑区的活动性差异[13]。Liu等[5]研究发现,针刺阳陵泉穴CB34后,在大脑的不同区域,包括认知、运动、默认网络、边缘系统和脑区的其他部位,ReHo值有改变。有研究认为进针本身不会产生显著的影响针刺fMRI信号的变化[14]。而大部分研究发现,针灸“得气”后可以引起不同脑区的正或负激活,并在相应脑网络间形成功能连接[15]。

  本研究结果显示,“得气”后留针状态和进针前状态比较,左侧中央后回及右侧中央前回ReHo值升高,而小脑、两侧颞中回ReHo值降低,说明“得气”后留针状态脑内局部神经元已经发生改变,而且持续时间可能较长。笔者推测针灸的“得气”状态可能是一种大脑特殊状态,“得气”后虽不进行捻针、行针等操作,但是在不同的脑区存在持续性的神经元活动,在中枢相应的脑区产生作用,可以引起脑内神经元的活动变化。这也间接反映了传统任务态针灸fMRI研究范式的局限性。

  而在电针刺激时,结果显示有更多的脑区ReHo值发生改变,两侧中央前回、两侧中央后回、两侧舌回、右侧脑岛、右侧颞上回的ReHo值升高,两侧楔前叶和小脑的ReHo值降低。相对于“得气”后的留针状态,电针刺激状态显然引起更多的脑区产生神经元活动。电针刺激类似于手针的捻针和行针,是针灸治疗的方法之一,目前广泛地应用于临床治疗中。Pang等[6]利用电针三阴交(SP6)治疗经前综合征患者,发现针刺可以调节默认网络和感觉运动皮质网络异常神经活动,相应脑区的ReHo值升高或降低。

  但是较少有研究探讨电针刺激的即刻脑效应变化。本研究在电针刺激的同时进行BOLD-fMRI扫描,获得了即刻电针刺激时的BOLD信号改变,发现ReHo值升高的脑区主要位于两侧躯体运动和感觉区域以及视觉联合皮层,ReHo值降低的脑区主要位于涉及情感认知的皮层。目前基于BOLD-fMRI针刺研究大多只运用静息态fMRI印证了针刺后效应的存在,且范式并不统一,并且传统手针方法缺乏精准控制,导致可重复性进一步减低[16]。电针可以定量研究,但是受制于MRI设备,较少有对针刺即刻效应的研究,并且选穴多位于远离磁体的下肢等部位,缺少头部穴位针灸的fMRI研究,存在一定局限性[17-18]。本研究主要通过ReHo的分析方法,获得了电针刺激百会穴即刻的持续状态的大脑效应改变。

  3.3本研究的局限性

  本研究的不足在于样本数量较少,且选择的均为健康志愿者。但是rs-fMRI扫描证实正常人和患者的脑功能活动不同,病理状态下穴位结合的机理与健康状态不同,今后选择患者作为研究对象,寻找相关证据。虽然本研究的是电针刺激头部穴位的即刻脑效应,但是扫描时间相对较长(本次试验每段扫描为5min),没有连续显示留针状态下BOLD信号的改变。在以后的试验中,笔者会改进扫描和分析的方法,探讨头针刺激状态的持续BOLD信号波动变化。本研究发现了针刺百会穴“得气”状态以及电针刺激时即刻的ReHo值变化,证明了利用头针专用线圈及配套装置研究头穴电针刺激的即刻脑效应的可行性,为进一步探索针刺头穴在疾病治疗中的应用提供了一种可行的影像学方法。

  参考文献[References]

  [1]JiaY,ZhangX,YuJ,etal.AcupunctureforpatientswithmildtomoderateAlzheimer'sdisease:arandomizedcontrolledtrial.BMCComplementAlternMed,2017,7(1):556.

  [2]SatohH.AcuteeffectsofacupuncturetreatmentwithBaihui(GV20)onhumanarterialstiffnessandwavereflection.JAcupunctMeridianStud,2009,2(2):130-134.

  [3]ZhangJ,CaiX,WangY,etal.Differentbrainactivationafteracupunctureatcombinedacupointsandsingleacupointinhypertensionpatients:Anrs-fMRIstudybasedonReHoanalysis.EvidBasedComplementAlternatMed,2019,2019:5262896.

  [4]CaiRL,GuanYY,WuHL,etal.Effectsontheregionalhomogeneityofresting-statebrainfunctioninthehealthysubjectsofgastricdistentiontreatedwithacupunctureatthefront-muandback-shupointsofthestomach,Weishu(BL21)andZhongwan(CV12).ChinAcupMoxib,2018,38(4):379-386.

  蔡荣林,管媛媛,武红利,等.胃腧募配穴针刺与胃腧、中脘单穴针刺对健康受试者胃扩张状态下静息态脑功能局部一致性的影响.中国针灸,2018,38(4):379-386

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