病理狀態(tài)下針刺腧穴腦fMRI研究進(jìn)展

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病理狀態(tài)下針刺腧穴腦fMRI研究進(jìn)展

李曉陵張帆1王豐張賀1李崖雪

(黑龍江中醫(yī)藥大學(xué)附屬第一醫(yī)院，黑龍江哈爾濱150040)

〔關(guān)鍵詞〕針刺；穴位；fMRI；病理狀態(tài)

基于經(jīng)絡(luò)腧穴特異性中醫(yī)理論基礎(chǔ)，針刺腧穴治療疾病已成為中醫(yī)學(xué)重要組成部分，由于具有顯著的臨床療效，在國(guó)際上已受到廣泛認(rèn)可〔1,2〕。但針刺穴位治療疾病的機(jī)制尚不十分明確，有待國(guó)內(nèi)外學(xué)者進(jìn)一步研究。腦功能磁共振成像(fMRI)技術(shù)以無(wú)創(chuàng)、綠色且能顯示分子水平功能信息等優(yōu)點(diǎn)，成為針刺腧穴研究的重要手段。狹義上腦fMRI是基于血氧水平依賴(BOLD)的原理，可實(shí)時(shí)獲取并觀察與針刺相關(guān)的腦激活區(qū)，其定位準(zhǔn)確，為研究針刺腧穴機(jī)制提供了一個(gè)全新的手段。目前為止，在生理狀態(tài)下國(guó)內(nèi)外學(xué)者運(yùn)用fMRI技術(shù)對(duì)針刺腧穴機(jī)制研究已經(jīng)取得了豐富成果，但在病理狀態(tài)下，針刺腧穴腦活動(dòng)的研究文獻(xiàn)較少。因此，本文通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)系統(tǒng)分析及總結(jié)，以臨床老年患者為研究對(duì)象，通過(guò)應(yīng)用fMRI技術(shù)觀察針刺相關(guān)穴位激活或抑制的腦區(qū)進(jìn)行綜述，為后續(xù)研究者提供參考與借鑒。

1BOLD-fMRI的分類

目前，BOLD-fMRI主要包括任務(wù)態(tài)fMRI和靜息態(tài)fMRI兩大類。

任務(wù)態(tài)fMRI是相對(duì)較早的一種實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方式，其方法是在功能磁共振掃描過(guò)程中，讓受試者同步配合完成一定的刺激任務(wù)，導(dǎo)致局部腦組織磁共振信號(hào)發(fā)生改變，獲得數(shù)據(jù)后再利用統(tǒng)計(jì)參數(shù)圖(SPM)軟件包導(dǎo)出執(zhí)行任務(wù)時(shí)的激活腦區(qū)，可對(duì)其精確定位。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方式包括組塊設(shè)計(jì)(block-design)、事件相關(guān)設(shè)計(jì)(event related-design)和混合設(shè)計(jì)。

靜息態(tài)fMRI是指受試者在掃描過(guò)程中保持安靜、清醒、閉眼、盡量不做任何思維活動(dòng)的狀態(tài)〔3,4〕，是腦組織在基礎(chǔ)狀態(tài)下的功能活動(dòng)〔5〕。靜息態(tài)fMRI的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)相對(duì)簡(jiǎn)單，其優(yōu)勢(shì)就是掃描后數(shù)據(jù)處理方式，主要有局部腦區(qū)活動(dòng)分析和腦區(qū)間功能連接兩大類分析方法。局部腦區(qū)活動(dòng)分析又包括局部一致性(ReHo)分析、低頻振幅(ALFF)分析及分?jǐn)?shù)低頻波幅(fALFF)分析等。功能連接分析方法包括基于種子的相關(guān)分析方法、獨(dú)立成分分析(ICA)方法、主成份分析(PCA)方法等。

2任務(wù)態(tài)fMRI在針刺腧穴研究中的優(yōu)勢(shì)與不足

在針刺腧穴研究中，任務(wù)態(tài)fMRI通常采用組塊設(shè)計(jì)方式，即：靜息-刺激(捻針)-靜息-刺激反復(fù)多次，此項(xiàng)設(shè)計(jì)的好處在于可以實(shí)時(shí)獲得針刺穴位激活或抑制的腦功能區(qū)，具有較明確的因果關(guān)系，為揭示針刺腧穴治療疾病的本質(zhì)提供依據(jù)。再者通過(guò)針刺刺激的疊加或持續(xù)容易獲得信噪比較強(qiáng)的BOLD信號(hào)，便于進(jìn)行結(jié)果分析，這是傳統(tǒng)(非針刺)任務(wù)態(tài)fMRI實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)無(wú)法比擬的。由于針刺后效應(yīng)的存在，使得基線(靜息狀態(tài))發(fā)生了相應(yīng)變化(基線水平逐步升高)，從而導(dǎo)致腦內(nèi)激活區(qū)的數(shù)目和面積產(chǎn)生偏差。另外，采用靜息-捻針反復(fù)的組塊設(shè)計(jì)，需要有專業(yè)人員(針灸醫(yī)生)進(jìn)行間斷性捻針，很難保證每一次捻針操作的一致性。任務(wù)態(tài)fMRI的研究往往都集中在個(gè)別孤立腦區(qū)，很少關(guān)注各激活腦區(qū)間同步或連結(jié)關(guān)系。病理狀態(tài)下，任務(wù)態(tài)fMRI研究需患者配合良好，如果配合不佳，將對(duì)后期的數(shù)據(jù)分析產(chǎn)生影響。比如，患有腦卒中和認(rèn)知功能障礙的老年患者，無(wú)法制動(dòng)或不能感知針刺后“得氣”狀態(tài)等原因，使得任務(wù)態(tài)fMRI針刺研究受到一定限制。

為了克服傳統(tǒng)組塊設(shè)計(jì)存在基線不穩(wěn)的問題，Qin等〔6〕首次提出單組塊任務(wù)設(shè)計(jì)方式，即：靜息-針刺刺激-長(zhǎng)時(shí)間靜息，此設(shè)計(jì)即可采集針刺的即時(shí)效應(yīng)，還可對(duì)針刺后效應(yīng)進(jìn)行研究，可避免基線水平升高對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成的偏差。

3靜息態(tài)fMRI在針刺腧穴研究中的優(yōu)勢(shì)與不足

靜息態(tài)fMRI在掃描中無(wú)需針刺操作，受試者容易配合，減少了試驗(yàn)結(jié)果的誤差，試驗(yàn)過(guò)程易于實(shí)施，可操作性更強(qiáng)，非常適合臨床疾病診斷及療效評(píng)價(jià)等方面研究和應(yīng)用。與任務(wù)態(tài)fMRI比較，靜息態(tài)fMRI不存在基線不穩(wěn)的問題，雖然不能獲得針刺時(shí)的即時(shí)腦效應(yīng)，但可進(jìn)行靜息狀態(tài)下各個(gè)活動(dòng)腦區(qū)間功能連接的研究，對(duì)臨床某些疾病的發(fā)病原因及治療機(jī)制提供重要依據(jù)。另外，在疾病狀態(tài)下，針刺腧穴靜息態(tài)fMRI研究往往是將受試者疾病因素、針刺因素和功能磁共振因素等方面綜合考慮，從臨床受診治多為老年患者的實(shí)際情況出發(fā)，來(lái)設(shè)計(jì)整體研究方案，觀察針刺治療前后受試者腦功能連接和相關(guān)默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)的改變，更加客觀、可視化地評(píng)估針刺效應(yīng)，這種針刺腦效應(yīng)機(jī)制的研究已被廣泛應(yīng)用。Biswal等〔7〕發(fā)現(xiàn)靜息態(tài)下大腦感覺、運(yùn)動(dòng)皮層的BOLD磁共振信號(hào)有較高的相關(guān)性，揭示在靜息狀態(tài)下腦活動(dòng)區(qū)存在復(fù)雜的功能連接。大量研究〔8~10〕也證實(shí)了在靜息狀態(tài)下，腦內(nèi)存在各種不同的腦功能網(wǎng)絡(luò)模式，即默認(rèn)模式網(wǎng)絡(luò)、情感網(wǎng)絡(luò)、認(rèn)知控制網(wǎng)絡(luò)等，使靜息態(tài)fMRI成為近幾年來(lái)針刺腧穴研究領(lǐng)域中的熱點(diǎn)，具有巨大潛力。

4病理狀態(tài)下任務(wù)態(tài)fMRI在針刺腧穴研究中的應(yīng)用

疾病狀態(tài)下任務(wù)態(tài)fMRI針刺研究較少，主要由于老年患者的配合度低和基線不穩(wěn)等缺陷所致。但是，此種研究能夠獲取針刺腧穴時(shí)腦激活區(qū)的數(shù)據(jù)，是很好的揭示針刺本質(zhì)的手段，該方法多用于腦缺血和認(rèn)知功能障礙等老年疾病方面的研究。如董培等〔11〕采用組塊設(shè)計(jì)模式，針刺右側(cè)腦梗死后痙攣期患者左側(cè)陽(yáng)陵泉穴出現(xiàn)左側(cè)大腦皮質(zhì)的運(yùn)動(dòng)前區(qū)和次級(jí)運(yùn)動(dòng)區(qū)的激活，表明針刺陽(yáng)陵泉穴主要激活錐體外系，通過(guò)調(diào)節(jié)中樞神經(jīng)釋放遞質(zhì)，緩解痙攣狀態(tài)。蔣垂剛等〔12〕采用單組塊設(shè)計(jì)，針刺輕度認(rèn)知障礙(MCI)患者右側(cè)太溪穴和非穴，結(jié)果針刺太溪穴激活右側(cè)扣帶回、雙側(cè)額內(nèi)側(cè)回、左側(cè)中央后回，得出針刺太溪穴靶向性激活了MCI患者病變腦區(qū)。李慶等〔13〕針刺缺血性腦卒中患者足三里、懸鐘穴，隨著治療天數(shù)的增加腦激活區(qū)的數(shù)目明顯增加,證明針刺足三里、懸鐘能促進(jìn)缺血性腦卒中患者康復(fù)。司衛(wèi)軍等〔14〕針刺右側(cè)腦梗死恢復(fù)期左側(cè)偏癱患者左側(cè)陽(yáng)陵泉穴，左側(cè)島葉前部、額下回、中央前回、梭狀回、小腦等區(qū)域中樞效應(yīng)強(qiáng)于假穴，得出針刺陽(yáng)陵泉可能通過(guò)調(diào)節(jié)運(yùn)動(dòng)相關(guān)網(wǎng)絡(luò)促進(jìn)偏癱恢復(fù)。陳俊琦等〔15〕針刺左側(cè)腦缺血性中風(fēng)患者的右側(cè)外關(guān)穴，特異性激活了主管感覺的腦區(qū)，使主管運(yùn)動(dòng)的腦區(qū)負(fù)激活，可能是外關(guān)穴治療缺血性中風(fēng)的機(jī)制之一。王葦?shù)取?6〕發(fā)現(xiàn)針刺右側(cè)足三里和陽(yáng)陵泉穴激活了中風(fēng)者的額葉及健康志愿者的運(yùn)動(dòng)區(qū)。任務(wù)態(tài)fMRI針刺研究在帕金森病、阿爾茨海默病等方面也有應(yīng)用。Chae等〔17〕通過(guò)針刺帕金森患者左側(cè)陽(yáng)陵泉穴，發(fā)現(xiàn)腦內(nèi)豆?fàn)詈思芭c運(yùn)動(dòng)功能相關(guān)的腦區(qū)被激活。付平等〔18〕針刺阿爾茨海默病受試者內(nèi)關(guān)穴發(fā)現(xiàn)更多激活區(qū)存在于額葉、顳葉、扣帶回和小腦。

5病理狀態(tài)下靜息態(tài)fMRI在針刺腧穴研究中的應(yīng)用

在病理狀態(tài)下，靜息態(tài)fMRI的應(yīng)用明顯多于任務(wù)態(tài)fMRI，除了實(shí)驗(yàn)易于操作以外，還可以分析腦功能連接，多應(yīng)用于神經(jīng)和精神障礙類疾病。如易洋等〔19〕采用分?jǐn)?shù)低頻振幅(fALFF)和功能連接的分析方法，對(duì)針刺抑郁癥患者太沖穴治療前、后腦功能變化進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)與抑郁癥情感調(diào)節(jié)相關(guān)的腦區(qū)(如前額葉)fALFF值降低，雙側(cè)尾狀核功能連接增強(qiáng)。大量研究已經(jīng)證實(shí)額葉在認(rèn)知功能中具有重要作用，前額葉中部參與了人腦對(duì)內(nèi)外環(huán)境信息、情緒的整合及情景記憶提取等功能〔20〕。抑郁癥患者工作記憶下降與前額葉損害有關(guān)，經(jīng)顱磁儀刺激抑郁癥患者前額葉皮質(zhì)后癥狀減輕〔21,22〕。王豐等〔23〕應(yīng)用靜息態(tài)fMRI觀察帕金森病(PD)針刺治療前后腦活動(dòng)局部一致性(Reho)，與治療前比較，右側(cè)前額葉、右側(cè)頂下小葉、左側(cè)楔前ReHo值增高，右側(cè)顳下回、右側(cè)輔助運(yùn)動(dòng)區(qū)、雙側(cè)豆?fàn)詈?、雙側(cè)丘腦、左側(cè)尾狀ReHo值減低，表明針刺治療改善了PD患者相關(guān)癥狀。謝西梅等〔24〕以缺血性腦卒中患者為研究載體，從腦局部一致性的角度揭示針刺治療缺血性卒中的中樞機(jī)制，發(fā)現(xiàn)靜息狀態(tài)下缺血性腦卒中患者存在腦功能區(qū)異常，得出針刺治療主要就是調(diào)制腦卒中患者的基底節(jié)區(qū)。陳尚杰等〔25〕從腦功能連接的角度，分析基于認(rèn)知疾病狀態(tài)下的針刺人中穴對(duì)認(rèn)知腦功能連接的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)人中穴行針后的留針階段，有認(rèn)知和情緒等多方面的腦功能連接變化。戴西件等〔26〕針刺三陰交及其非穴對(duì)睡眠剝奪患者ALFF變化的腦區(qū)存在差異性，針刺三陰交穴使多個(gè)腦區(qū)共同作用從而對(duì)靶器官進(jìn)行調(diào)節(jié)發(fā)揮相應(yīng)功效。

6結(jié)語(yǔ)

針刺腧穴治療疾病操作便利，經(jīng)濟(jì)成本低，療效顯著，得到了國(guó)內(nèi)外醫(yī)生和患者的廣泛認(rèn)可和應(yīng)用。而fMRI突破了以往研究腦功能“黑箱技術(shù)”的限制，可無(wú)創(chuàng)地檢測(cè)人腦活動(dòng)，成為針刺研究手段之一〔27〕。研究表明針刺效應(yīng)在生理和病理狀態(tài)下對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)產(chǎn)生的作用不完全相同〔28〕。目前針刺腧穴腦fMRI研究多以健康人為研究對(duì)象，并且取得豐碩成果，但在疾病狀態(tài)下的研究文獻(xiàn)較少，而運(yùn)用任務(wù)態(tài)fMRI研究疾病狀態(tài)的文獻(xiàn)則少之甚少。基于任務(wù)態(tài)fMRI針刺穴位產(chǎn)生的即時(shí)腦效應(yīng)，證明針刺不同穴位能導(dǎo)致相對(duì)特異性腦區(qū)激活，初步闡明了針刺治療某些疾病的機(jī)制。靜息態(tài)fMRI的發(fā)展為揭示大腦內(nèi)部活動(dòng)機(jī)制提供了一種全新方法，廣泛應(yīng)用于神經(jīng)、精神類疾病及老年人常見病的研究中，并可以從功能連接和整體網(wǎng)絡(luò)特性上進(jìn)行觀察，能更加全面地認(rèn)識(shí)大腦的內(nèi)在活動(dòng)機(jī)制。任務(wù)態(tài)fMRI和靜息態(tài)fMRI在病理狀態(tài)下的針刺研究各有其優(yōu)勢(shì)，而且具有互補(bǔ)性。

合理利用fMRI可視化的直觀技術(shù)，必將在病理狀態(tài)下針刺腧穴作用機(jī)制研究中取得更多的成果，為指導(dǎo)臨床疾病診斷和治療發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。

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〔2016-01-07修回〕

(編輯曲莉)

〔中圖分類號(hào)〕R246；R445.2

〔文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼〕A

〔文章編號(hào)〕1005-9202(2016)05-1238-03；

doi：10.3969/j.issn.1005-9202.2016.05.100

通訊作者：王豐(1974-)，男，副主任醫(yī)師，醫(yī)學(xué)碩士，主要從事中西醫(yī)結(jié)合影像學(xué)診斷及教學(xué)科研工作。

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金資助面上項(xiàng)目(81373714)；黑龍江省自然科學(xué)基金資助面上項(xiàng)目(D201214)；黑龍江省衛(wèi)生廳科研課題(2012-345；2012-346)

1黑龍江中醫(yī)藥大學(xué)

第一作者：李曉陵(1957-)，女，教授，主任醫(yī)師，碩士生導(dǎo)師，主要從事中西醫(yī)結(jié)合影像學(xué)診斷及教學(xué)科研工作。