針刺健康志愿者太溪穴靜息態(tài)fMRI腦功能成像研究?

歐陽懷亮，曲姍姍，張繼蘋，區(qū)穎儀，鄭 禹，唐純志，黃 泳△

(1.南方醫(yī)科大學(xué)中醫(yī)藥學(xué)院,廣州 510515; 2.廣州中醫(yī)藥大學(xué)針灸康復(fù)臨床學(xué)院,廣州 510405)

靜息態(tài)功能磁共振(resting-state functional MRI)是一種能研究基線狀態(tài)腦功能或自發(fā)神經(jīng)元活動且具有無創(chuàng)優(yōu)勢的技術(shù)，它研究腦在沒有明確的輸入或輸出因素狀態(tài)下的自發(fā)活動，即在靜息狀態(tài)下大腦內(nèi)部發(fā)生的血氧水平依賴(blood oxygen level dependent，BOLD)信號的自發(fā)調(diào)節(jié)，比較基于任務(wù)的功能磁共振成像，其具有更強(qiáng)的優(yōu)越性，近年來已成為腦功能成像研究的常用工具之一[1]。本研究采用靜息態(tài)fMRI技術(shù)，數(shù)據(jù)采用低頻振幅(amplitude of low frequency fluctuation，ALFF)的分析方法，觀察靜息態(tài)下針刺太溪穴后腦功能區(qū)激活負(fù)激活情況，從而探討經(jīng)穴腦區(qū)激活的相對特異性，現(xiàn)報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

15例健康志愿者來自南方醫(yī)科大學(xué)和廣州中醫(yī)藥大學(xué)，符合以下納入標(biāo)準(zhǔn)：(1)年齡21～28歲的健康在校學(xué)生，無針刺史，右利手，男女均可；(2) 飲食、睡眠、體型均正常，無精神類病史(如失眠等)；(3)實驗近期無各類疼痛(包括痛經(jīng))；(4)試驗1個月前針刺應(yīng)答預(yù)試驗合格者；(5)身體內(nèi)無任何金屬類物質(zhì)，其中男4例，女11例；年齡21～23歲，平均年齡(22.07±0.79)歲；體質(zhì)量45～86 kg，平均體質(zhì)量(55.33±11.19)kg；身高153 cm～183 cm，平均身高(164.93±9.76) cm。試驗前各志愿者均知曉試驗內(nèi)容并簽署知情同意書。本試驗方案已獲得倫理委員會批準(zhǔn)(ChiECRCT-2012011)，并在中國臨床試驗注冊中心注冊(ChiCTR-TRC-12002427)。

1.2 研究方法

1.2.1 針刺處理 上述15例健康志愿者的針刺均由同一名針灸醫(yī)師操作，取雙側(cè)太溪穴, 定位參照《經(jīng)穴部位》(GB12346- 90)[2]。醫(yī)者常規(guī)消毒后開始針刺操作，針灸針選用華佗牌0.30 mm×25 mm一次性銀質(zhì)針灸針，直刺(15±2) mm，得氣后均勻提插捻轉(zhuǎn)，行平補(bǔ)平瀉針法，捻轉(zhuǎn)幅度±180°，提插幅度2～3 mm，頻率60次/min，進(jìn)針得氣后行針1 min。留針30 min，其間每隔10 min行針1 min。

1.2.2 靜息態(tài)fMRI檢查 采用GE公司3.0T超導(dǎo)磁共振成像機(jī)，標(biāo)準(zhǔn)通道頭部線圈；用聽力檢測專用耳塞(Aearo，US)填充受試者耳朵；試驗時，每位被試者佩帶眼罩(揚州市邗江鑫華旅游用品廠制造)并被告知閉眼、放松心情，不要想任何事情。針刺前使用T1加權(quán)三維梯度回波脈沖序列采集MR解剖圖像，然后進(jìn)行靜息態(tài)fMRI掃描。具體序列如下：T1橫斷面掃描采用FSE 序列完成，共掃描2 min 51 s，OAXT1FLAIR，重復(fù)時間TR1750 ms/回波時間TE24 ms，TI960 ms，層厚5.0 mm/間隔1.0 mm；共30層，視野FOV 24×24/Z，矩陣320×224/NEX=1，回波鏈長度8，帶寬31.25；BOLD掃描應(yīng)用單次激發(fā)回波平面成像梯度回波序列(GRE EPI)，采集與解剖圖像完全相同層面的功能圖像：GR/EPI/90，TR3000 ms/min，翻轉(zhuǎn)角Flip angle 90，視野FOV24×24/Z，層厚5.0 mm/間隔1.0 mm，矩陣96×96/NEX=1，共掃描6 min。針刺治療結(jié)束，出針后第15分鐘進(jìn)行靜息態(tài)fMRI掃描，具體序列設(shè)置同針刺前。

1.2.3 圖像處理及數(shù)據(jù)分析 在MATLAB平臺上運用DPARSF 2.0軟件、SPM8、REST1.8軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，步驟如下。

1.2.4 預(yù)處理 包括DICOM格式轉(zhuǎn)換、去除功能像掃描前10個時間點、時間校正、頭動校正、空間標(biāo)準(zhǔn)化和空間平滑6個步驟。頭動校正剔除頭動三維平移>1.5 mm和(或)三維旋轉(zhuǎn)>1.5°的受試者數(shù)據(jù)；3 mm×3 mm×3 mm再采樣至標(biāo)準(zhǔn)MNI模板來觀察標(biāo)準(zhǔn)化擬合程度；空間平滑采用4 mm×4 mm×4 mm半高全寬的高斯核。圖像預(yù)處理后，所有受試者均符合標(biāo)準(zhǔn)，共15例納入統(tǒng)計分析。

1.2.5 ALFF分析 采用REST 1.8軟件，將完成空間平滑處理后的數(shù)據(jù)用線性回歸方法去除其線性趨勢，然后用Hamming帶通濾波對提取的時間-曲線進(jìn)行卷積處理，提取0.01～0.08 Hz的低頻振蕩信號幅值。計算出每個被試全腦體素的ALFF值得到ALFF圖，再除以全腦平均ALFF值，得到標(biāo)準(zhǔn)化的ALFF值[3]。

1.2.6 統(tǒng)計學(xué)分析 采用REST1.8軟件進(jìn)行統(tǒng)計分析，將受試者針刺前后標(biāo)準(zhǔn)化的ALFF值采用配對t檢驗(P<0.05，連續(xù)體素>85)，最后獲得受試者針刺前后的腦區(qū)ALFF變化差異。利用Rest1.8軟件Viewer確定對應(yīng)MNI坐標(biāo)上有統(tǒng)計意義腦區(qū)的具體解剖位置，將結(jié)果以圖像形式呈現(xiàn)，并請經(jīng)驗豐富的神經(jīng)內(nèi)科醫(yī)師進(jìn)行校正。

2 結(jié)果

表1、圖1顯示，與針刺前比較，出針15 min后ALFF值增強(qiáng)(T值為正值)的腦區(qū)為右側(cè)小腦后葉下半月小葉、左側(cè)大腦額葉額中回，負(fù)激活腦區(qū)未見(T值為負(fù)值)。

表1 出針后與針刺前比較低頻振幅變化的腦區(qū)

圖1 出針后與針刺前比較低頻振幅變化的腦區(qū)

3 討論

近年來，“經(jīng)穴特異性-腦功能相關(guān)”假說的提出[4]，更好地推動了利用腦功能成像技術(shù)來開展穴位特異性方面的研究，該假說認(rèn)為針刺經(jīng)穴對腦區(qū)的激活存在特異指向性，而且腦部的識別能特異性地指向此干預(yù)作用。因fMRI具有認(rèn)知程式設(shè)計比較靈活、空間與時間分辨率高及無創(chuàng)性和可重復(fù)性等優(yōu)勢[5]，近年來在針刺領(lǐng)域的研究已取得了一定成績[6，7]。

太溪穴為足少陰腎經(jīng)之原穴、輸穴，位于內(nèi)踝尖于跟腱之間的凹陷處[1]。該穴具有滋腎補(bǔ)陽、益腎納氣、調(diào)理沖任的功效，主治與腎有關(guān)諸疾，臨床適應(yīng)癥廣。

太溪穴的fMRI研究也有開展。蔣垂剛等[8]研究捻針刺激太溪穴對輕度認(rèn)知障礙(mild cognitive impairment，MCI)功能性磁共振成像影響，發(fā)現(xiàn)針刺太溪穴靶向性激活了患者病變腦區(qū)，且對于相關(guān)腦區(qū)具有整體性調(diào)節(jié)效應(yīng)。蔣垂剛等[9]還運用fMRI技術(shù)觀察了針刺MCI患者右側(cè)太溪穴和非穴時不同腦區(qū)的激活情況，采用單組塊設(shè)計，結(jié)論是與針刺非穴比較，針刺太溪穴靶向性激活了MCI患者病變腦區(qū)，且對相關(guān)腦區(qū)具有整體性調(diào)節(jié)效應(yīng)。陳尚杰等[10]選取健康青年志愿者采用組塊模式即靜息階段與刺激階段交替出現(xiàn)針刺太溪穴及假穴，結(jié)果被試者太溪穴主要激活右側(cè)顳上回BA22，左側(cè)額中回BA46，其次為左右頂葉的中央后回BA2、BA3，左額葉的額下回BA45和左頂葉的頂下小葉BA40；針刺假穴則沒有激活。

上述研究推動了太溪穴與腦相關(guān)機(jī)制研究，但傳統(tǒng)的模塊(Block)設(shè)計，即在同一時間內(nèi)刺激與靜息交替進(jìn)行，并不能完全真實模擬針刺過程。研究證實針刺是具有持續(xù)性效應(yīng)的[11]。

所以，我們試驗采用靜息態(tài)的腦功能成像(fMRI)技術(shù)，排除基于任務(wù)的影響后，比較了針刺太溪穴前后對不同腦區(qū)的激活，結(jié)果是針刺太溪后，特異性指向變化的腦區(qū)主要集中在右側(cè)小腦后葉下半月小葉、左側(cè)大腦額葉額中回、BA10區(qū)，未發(fā)現(xiàn)減弱腦區(qū)。

近年有不少關(guān)于針刺不同穴位使小腦相關(guān)區(qū)域激活的報道，其中小腦后葉的激活是常見的激活區(qū)之一[12～14]。小腦不但有維持軀體平衡、控制姿勢和步態(tài)及調(diào)節(jié)肌張力和協(xié)調(diào)隨意運動的作用，還與心血管活動、語言、執(zhí)行、智力等方面的功能關(guān)系緊密[15]。小腦后葉在機(jī)能劃分中為大腦小腦即新小腦(neocerebellum)，由小腦半球外側(cè)部及相關(guān)的齒狀核構(gòu)成，新小腦皮質(zhì)能對大腦皮質(zhì)的信息進(jìn)行整合，主要影響運動的起始、計劃和協(xié)調(diào)，并參與情緒的處理[16]。結(jié)果顯示，針刺健康志愿者太溪后，小腦后葉區(qū)域ALFF值有明顯增強(qiáng)的趨勢，我們推測這可能與其治療運動功能失調(diào)方面疾病的機(jī)制有關(guān)。但也有研究者[12]推測小腦后葉可能是針灸作用于神經(jīng)系統(tǒng)并使之調(diào)節(jié)機(jī)體生理功能的一個共用部位，那么太溪穴激活小腦后葉與其臨床功效的廣泛性可能有關(guān)系。但是小腦后葉在針刺穴位中到底起到了什么作用，兩者之間有無特異性，其具體機(jī)制還不完全清楚，有待進(jìn)一步探討。

研究中我們還發(fā)現(xiàn)，額葉中除主要激活額中回、BA10區(qū)外，額上回、11區(qū)也有較弱的激活，它們同屬額葉，額葉的主要功能與精神、語言和隨意運動有關(guān)[17]。前額葉擁有廣泛的神經(jīng)聯(lián)系和復(fù)雜的結(jié)構(gòu)圖式，Duman認(rèn)為前額葉皮質(zhì)能啟動、檢測及修飾情感，并控制情緒的表達(dá)，與情感、認(rèn)知的整合密切相關(guān)[18]。BA10、11區(qū)為組成額葉聯(lián)合區(qū)的主要部分，與智力和精神活動有密切關(guān)系。上述功能區(qū)都與中醫(yī)的“神”有關(guān)，太溪穴為腎經(jīng)氣血的本源和傳輸之處，腎精生髓，上注于腦，腦為髓海，腎精充則腦髓充，腎精虧則髓海必虛，說明腎和腦關(guān)系緊密，再加腎經(jīng)支脈絡(luò)于心，推測激活的額葉部腦區(qū)可能與太溪穴治療精神及認(rèn)知障礙類疾病有關(guān)。

綜上，我們在針刺健康志愿者太溪后，通過ALFF處理方法對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)與精神、認(rèn)知方面關(guān)系密切的額葉及運動方面關(guān)系密切的小腦等腦區(qū)有一定程度的變化，推測該特異性激活與太溪穴臨床功效的中樞機(jī)制有關(guān)。

[1] 賈玲紅，金肖青. 靜息態(tài)腦功能成像在針灸研究中的應(yīng)用[J]. 浙江中西醫(yī)結(jié)合雜志，2011, 21(12)：909-911.

[2] 中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢疫檢驗總局. 中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會·腧穴名稱與定位：中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)[S].GB /T12346，2006：24.

[3] Zang YF, He Y, Zhu CZ,et al. Altered baseline brain activity in children with ADHD revealed by resting-state functional MRI[J]. Brain Dev, 2007, 29(2): 883-914.

[4] 賴新生，黃泳.經(jīng)穴-腦相關(guān)假說指導(dǎo)下經(jīng)穴特異性、針刺得氣、配伍規(guī)律腦功能界定[J].中國針灸，2007,27(10)：777-780.

[5] U.Wndhorst, H. Johansson, 等.現(xiàn)代神經(jīng)科學(xué)技術(shù)研究[M].趙志奇，陳軍，譯.北京：科學(xué)出版社，2006，7：953.

[6] Hui KK, Liu J, Marina O, et al. The integrated response of the human cerebro-cerebellar and limbic systems to acupuncture stimulation at ST 36 as evidenced by fMRI[J]. Neuroimage，2005，27(3):479-496.

[7] Kong J, Gollub RL, Rosman IS, et al. Brain activity associated with expectancy-enhanced placebo analgesia as measured by functional magnetic resonance imaging[J].J Neurosci，2006，26(2)：381-388.

[8] 蔣垂剛，崔韶陽，聶彬彬，等. 捻針刺激太溪穴對MCI功能性磁共振成像影響的研究[J].中國中醫(yī)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)雜志，2011,17(12)：1365-1367.

[9] 蔣垂剛，崔韶陽，聶彬彬，等. 針刺太溪穴和非穴對輕度認(rèn)知障礙功能性磁共振成像的影響[J].新中醫(yī)，2012，44(1)：93-95.

[10] 陳尚杰,朱芬,劉波，等. 刺激健康青年太溪穴和假穴的功能磁共振研究[J].中國康復(fù)，2009，24(5)：308-309.

[11] 吳珊珊，陳俊，劉波，等.針刺足三里穴后續(xù)效應(yīng)的腦功能成像研究[J].廣州中醫(yī)藥大學(xué)學(xué)報，2011，28(1)：29-32.

[12] 劉華，單保慈，高殿帥，等．針刺太沖、合谷兩穴位引起的小腦響應(yīng)的差異：fMRI研究[J].中國醫(yī)學(xué)影像技術(shù)，2006，22(8)：1165-1167．

[13] 李琳，許建陽，李永忠，等．針刺足陽明胃經(jīng)兩相鄰穴位腦功能磁共振成像研究[J]．中國醫(yī)學(xué)影像技術(shù)，2008，24(7)：1001-1003．

[14] 李可，單保慈，劉華，等．針刺合谷穴腦功能磁共振成像研究[J]．中國醫(yī)學(xué)影像技術(shù)，2005，21(9)：1329-1331．

[15] 湯慈美.神經(jīng)心理學(xué)[M].北京：人民軍醫(yī)出版社，2004：92-101.

[16] Smith K A, Ploghaus A, Cowen P J, et al. Cerebellar re-sponses during anticipation of noxious stimuli in subjects re-covered from depression. Functional magnetic resonance imaging study[J]. Br J Psychiatry，2002，181(2)：411-415.

[17] 賈建平.神經(jīng)病學(xué)[M].6版.北京：人民衛(wèi)生出版社，2008：6.

[18] Duman RS. Novel therapeutic approaches beyond the serotonin receptor[J].Biol Psychiatry，1998，44：324-335.