基于r-fMRI技術(shù)觀察電針曲池、上巨虛對(duì)功能性腸病患者大腦的即刻效應(yīng)

羅容,石文英,鄺濤,葉貴生,潘江,陳成,李里,李金香,章薇

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基于r-fMRI技術(shù)觀察電針曲池、上巨虛對(duì)功能性腸病患者大腦的即刻效應(yīng)

羅容,石文英,鄺濤,葉貴生,潘江,陳成,李里,李金香,章薇

(湖南中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院,長(zhǎng)沙 410007)

以靜息態(tài)功能性磁共振成像(r-fMRI)技術(shù)觀察電針曲池、上巨虛穴對(duì)功能性腸病患者大腦功能活動(dòng)模式的改變,為探索曲池、上巨虛穴治療功能性腸病發(fā)揮效應(yīng)的中樞機(jī)制提供影像學(xué)依據(jù)。選擇功能性便秘患者20例為便秘組,功能性腹瀉患者20例為腹瀉組。便秘組采用電針上巨虛治療,腹瀉組采用電針曲池治療,次日兩組均取相關(guān)非經(jīng)非穴點(diǎn)進(jìn)行電針治療。采集兩組電針前后的靜息態(tài)功能磁共振數(shù)據(jù),以功能連接為觀察指標(biāo),以右側(cè)島葉為種子點(diǎn),運(yùn)用MATLAB、DPARSF和REST等軟件得到兩組與種子點(diǎn)存在功能連接的腦區(qū)圖像,進(jìn)而分析兩組自身經(jīng)電針刺激前后腦功能連接的差異。電針刺激功能性便秘患者上巨虛穴可正激活左側(cè)小腦后葉小腦山坡、左側(cè)枕葉舌回、左側(cè)枕葉枕中回、右側(cè)枕葉、右側(cè)頂葉緣上回、右側(cè)穹窿回扣帶回、左側(cè)頂葉楔前葉;負(fù)激活右側(cè)額葉Sub-Gyral、右側(cè)島葉、左側(cè)島葉。電針功能性腹瀉患者曲池穴有顯著差異的腦區(qū)為左側(cè)小腦后葉山頂和左側(cè)邊緣葉后扣帶回。電針曲池、上巨虛穴可引起功能性腸病患者大腦部分內(nèi)臟高敏相關(guān)腦區(qū)功能連接的變化,提示針刺對(duì)功能性腸病患者的改善效應(yīng)可能與此有關(guān)。

針刺療法;電針;穴,上巨虛;穴,曲池;功能性腸病;功能性磁共振成像;功能連接;便秘;腹瀉

功能性腸病(functional bowel disease, FBD)是一種癥狀源于中下消化道的功能性胃腸病[1],該病是臨床常見(jiàn)病、多發(fā)病,其病情纏綿反復(fù),嚴(yán)重影響患者生活質(zhì)量。目前臨床上尚無(wú)特效治療方法,大多采用瀉藥/止瀉藥、促胃腸動(dòng)力藥、中藥、生物反饋療法等治療方法,而這些方法只能暫時(shí)緩解患者的臨床癥狀,遠(yuǎn)期療效不佳,不僅加劇患者對(duì)藥物的依賴性,同時(shí)加重了患者的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。而針灸治療該病簡(jiǎn)便效廉,且遠(yuǎn)期療效可觀[2],本文基于靜息態(tài)功能性磁共振成像(resting-state fMRI, r-fMRI)技術(shù),觀察電針曲池、上巨虛對(duì)FBD患者的即刻效應(yīng),為探索曲池、上巨虛治療FBD發(fā)揮效應(yīng)的中樞機(jī)制提供影像學(xué)依據(jù)。

1 臨床資料

1.1 一般資料

40例FBD患者均為2014年12月至2015年12月湖南中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院針灸門診患者,其中功能性便秘(便秘組)20例,功能性腹瀉(腹瀉組)20例。本試驗(yàn)通過(guò)湖南中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn),試驗(yàn)前每位受試者均填寫(xiě)知情同意書(shū),均無(wú)MRI掃描禁忌證。

1.2 診斷標(biāo)準(zhǔn)

參照針對(duì)功能性胃腸道疾病(FGIDs)最新分類的羅馬Ⅲ診斷標(biāo)準(zhǔn)[1]。

1.3 納入標(biāo)準(zhǔn)

①年齡為18～60歲,性別不限,符合上述診斷標(biāo)準(zhǔn);②能理解試驗(yàn)要求并愿意接受試驗(yàn)前培訓(xùn);③無(wú)不良生活嗜好,24 h內(nèi)禁煙、酒、茶、咖啡等;④在納入研究前至少1星期內(nèi)未服用過(guò)任何止瀉藥及通便藥,同時(shí)未參與其他研究;⑤無(wú)頭外傷引起意識(shí)喪失或神經(jīng)系統(tǒng)疾病史,試驗(yàn)近期(3個(gè)月內(nèi))無(wú)各類疼痛、抑郁等身體和精神癥狀;⑥無(wú)精神類藥物服用史或使用對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)有影響的藥物;⑦無(wú)影響腦功能的其他系統(tǒng)疾病;⑧針刺局部無(wú)皮膚病及疤痕;⑨患者本人簽署或由其直系親屬代簽知情同意書(shū),自愿參加本項(xiàng)研究者。

1.4 排除標(biāo)準(zhǔn)

①腸病繼發(fā)于其他疾病者;②年齡不符者;③意識(shí)不清的精神病患者;④進(jìn)展性惡性腫瘤或其他嚴(yán)重消耗性疾病,易合并感染及出血者;⑤合并嚴(yán)重原發(fā)性疾病者;⑥孕婦及哺乳期婦女;⑦理解力差、依從性差或不愿意加入本試驗(yàn)者;⑧一級(jí)親屬有精神分裂或情感性精神疾病史;⑨伴嚴(yán)重糖尿病、心臟病、惡性高血壓、肝腎功能不全、嚴(yán)重感染、腫瘤、自身免疫性疾病及傳染病者;⑩裝有心臟起搏器、金屬人工關(guān)節(jié)或其他金屬內(nèi)固定物者。

2 治療方法

試驗(yàn)前對(duì)每名受試者進(jìn)行細(xì)致規(guī)范的被試指導(dǎo),以消除受試者緊張、恐懼的情緒。

2.1 便秘組

取上巨虛穴。受試者靜息6 min后,醫(yī)者雙手及腧穴局部進(jìn)行常規(guī)消毒,采用順和牌0.25 mm×25 mm毫針(中國(guó)蘇州醫(yī)療用品廠有限公司生產(chǎn),為無(wú)菌處理的銅制鍍錫針柄、鋼體針身管針)快速進(jìn)針,進(jìn)針后針?lè)ㄖ噶m宜,左右捻轉(zhuǎn)、上下提插幅度相等,行平補(bǔ)平瀉手法,進(jìn)針30～50 mm,以受試者出現(xiàn)針感得氣為度,然后采用0.25 mm×15 mm輔助針在上巨虛近心端2 mm處快速進(jìn)針,再連接韓氏電針治療儀的兩組導(dǎo)線。要求電針治療儀連接改造延長(zhǎng)的銅質(zhì)導(dǎo)線后,置于磁共振檢查室外,由橡膠秒表控制,對(duì)磁共振磁場(chǎng)不產(chǎn)生影響。脈沖方波(經(jīng)湖南省中醫(yī)附一設(shè)備科示波器檢查,無(wú)正負(fù)極)根據(jù)預(yù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,波形選用疏波,頻率選擇2 Hz,電流強(qiáng)度以受試者能耐受為度,電針通電時(shí)間為6 min。次日,再取同節(jié)段非經(jīng)非穴點(diǎn)進(jìn)行電針治療。非經(jīng)非穴點(diǎn)的定位為足陽(yáng)明胃經(jīng)與足少陽(yáng)膽經(jīng)循行徑路之間的中點(diǎn)線上與上巨虛同節(jié)段的點(diǎn)。針刺操作及相關(guān)參數(shù)同前。

2.2 腹瀉組

取曲池穴。針刺操作同便秘組。次日,再取同節(jié)段非經(jīng)非穴點(diǎn)進(jìn)行電針治療。非經(jīng)非穴點(diǎn)的定位為手陽(yáng)明大腸經(jīng)與手少陽(yáng)三焦經(jīng)循行徑路之間的中點(diǎn)線上與曲池同節(jié)段的點(diǎn)。針刺操作及相關(guān)參數(shù)同前。

所有受試者的針刺統(tǒng)一由同一名有一定工作經(jīng)驗(yàn)的針灸醫(yī)師執(zhí)行。

3 治療效果

3.1 觀察指標(biāo)

本試驗(yàn)預(yù)處理時(shí)選取了4個(gè)與內(nèi)臟活動(dòng)密切相關(guān)的腦區(qū),經(jīng)比較后發(fā)現(xiàn)右側(cè)島葉激活的效應(yīng)最明顯。故選取右側(cè)島葉為種子點(diǎn)。觀察指標(biāo)為靜息態(tài)功能連接,其是指各功能性相關(guān)腦區(qū)血氧水平信號(hào)低頻波動(dòng)時(shí)域的相關(guān)性[2],度量的是腦區(qū)間是否存在連接關(guān)系以及連接關(guān)系的強(qiáng)弱。

使用湖南中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院MRI室功能性磁共振儀(Philips公司生產(chǎn)的Achieva 1.5T超導(dǎo)型MR儀)。試驗(yàn)中要進(jìn)行全腦fMRI掃描,射頻線圈使用8通道正交顱腦線圈或顱腦相控陣線圈。體素大小為1 mm×1 mm×1 mm。梯度場(chǎng)強(qiáng)度為30 mT/m,梯度切換率為150 mT/m·s。分別在針刺前及電針刺激過(guò)程中行靜息態(tài)fMRI掃描采集腦功能數(shù)據(jù)。①T1WI3D成像掃描,行T1快速自旋回波序列掃描,具體掃描參數(shù)為TR/TE=25/4.6ms,FOV為250/250,掃描矩陣為240/240,重建矩陣為256/256,層厚為1 mm,層距為0,掃描層數(shù)為150層,激勵(lì)次數(shù)為1。②電針刺激態(tài)功能圖像掃描,應(yīng)用單次激發(fā)回波平面成像梯度回波序列T2加權(quán)序列進(jìn)行掃描,掃描參數(shù)為TR/TE=2000/50 ms,翻轉(zhuǎn)角(Flip angle)為90°,FOV為240/240,采樣矩陣為64/64,重建矩陣為64/64,層厚為6 mm,層距為0,掃描層數(shù)為24層,激勵(lì)次數(shù)為1。利用Philips Viewforum工作站,分別拷貝出BOLB-fMRI序列及T13d的原始DICOM文件。應(yīng)用DPARSF軟件對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理。

3.2 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

影像資料運(yùn)用REST軟件進(jìn)行分析。兩組間各狀態(tài)比較用獨(dú)立雙樣本檢驗(yàn)(--)。狀態(tài)與狀態(tài)之間的比較用配對(duì)檢驗(yàn)(-)。根據(jù)AlphaSim校正結(jié)果(＜0.01,平滑盒FWHM為4),設(shè)定簇閾值為54 mm2,即只有不小于54個(gè)連續(xù)體素的區(qū)域才被認(rèn)為有顯著差異性。最后應(yīng)用REST工具包將檢驗(yàn)結(jié)果(＜0.05)以圖像形式呈現(xiàn)。

3.3 治療結(jié)果

3.3.1 便秘組電針刺激態(tài)的比較結(jié)果及分析

與電針?lè)墙?jīng)非穴點(diǎn)相比,電針功能性便秘患者上巨虛可激活左側(cè)枕葉舌回、左側(cè)枕葉中央枕回、右側(cè)枕葉白質(zhì)、右側(cè)頂葉緣上回、右側(cè)穹窿回扣帶回、左側(cè)頂葉楔前葉、右側(cè)額葉額上回(＜0.05);負(fù)激活右側(cè)額葉白質(zhì)、右側(cè)島葉灰質(zhì)、左側(cè)島葉灰質(zhì)(＜0.05)。這些腦區(qū)主要與認(rèn)知,內(nèi)臟高敏相關(guān)。詳見(jiàn)表1、圖1。

表1 便秘組腦功能連接有差異的腦區(qū)

3.3.2 腹瀉組電針刺激態(tài)的比較結(jié)果及分析

兩組電針刺激態(tài)有差異的主要在左側(cè)小腦后葉山頂,左側(cè)后扣帶回。這些腦區(qū)主要與認(rèn)知、內(nèi)臟高敏相關(guān)。詳見(jiàn)表2、圖2。

表2 腹瀉組腦功能連接有差異的腦區(qū)

圖1 便秘組電針刺激態(tài)的比較結(jié)果及分析

圖2 腹瀉組電針刺激態(tài)的比較結(jié)果及分析

4 討論

功能性腸病[3]是指癥狀主要起源于中下胃腸道的功能性胃腸病,基于癥狀可分為腸易激綜合征、功能性腹脹、功能性便秘、功能性腹瀉和非特異性腸功能紊亂。功能性便秘和功能性腹瀉是功能性腸病最重要且最常見(jiàn)的兩種亞型。本研究圍繞這兩者展開(kāi)?！鹅`樞·咳論》:“治腑者治其合?！鄙暇尢摓榇竽c下合穴,性主清下,通腑化滯,清熱利濕,是治療大腸病常用穴[4]。劉穎等[5]研究顯示上巨虛調(diào)整腸腑的功能主要作用部位可能在直腸,故本研究觀察上巨虛穴對(duì)功能性便秘患者的即刻影響;曲池穴為手陽(yáng)明大腸經(jīng)的合穴,針灸臨床中選擇此穴治療功能性腹瀉效果突出[6],故本研究選擇觀察曲池穴對(duì)功能性腹瀉患者的即刻影響。

相關(guān)研究[7]顯示,內(nèi)臟高敏是FBD(功能性便秘、功能性腹瀉)發(fā)病機(jī)制之一。內(nèi)臟高敏是指引起內(nèi)臟疼痛或不適刺激的閾值降低,內(nèi)臟對(duì)生理性刺激產(chǎn)生不適感或?qū)π源碳し磻?yīng)強(qiáng)烈的現(xiàn)象[8]。研究發(fā)現(xiàn)FBD患者胃腸道存在一個(gè)或多個(gè)部位對(duì)機(jī)械或化學(xué)刺激的敏感性增高,這種高敏感性可解釋動(dòng)力異常等其他發(fā)病因素不能解釋的消化道癥狀及軀體癥狀[9]。

fMRI是建立在血氧水平依賴權(quán)重基礎(chǔ)上能夠檢測(cè)大腦皮層活動(dòng)區(qū)生理變化、并進(jìn)行空間定位的一種影像學(xué)技術(shù),能夠直接顯示針灸效應(yīng)在中樞的定位,可以對(duì)臨床針刺過(guò)程中的人體生理、病理變化規(guī)律進(jìn)行實(shí)時(shí)直觀的研究,從而闡明針灸療效的信息傳導(dǎo)規(guī)律和中樞作用機(jī)制[10]。并且,有研究[11]發(fā)現(xiàn),fMRI可廣泛應(yīng)用于人體軀體和內(nèi)臟感覺(jué),包括痛覺(jué)神經(jīng)中樞的研究,現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)處理疼痛感覺(jué)的腦功能區(qū)域包括前扣帶回、島葉、皮質(zhì)、SⅠ和SⅡ、丘腦、腦干和小腦等,對(duì)于不同性質(zhì)的疼痛,可能存在不同的功能區(qū)域。靜息狀態(tài)指受試者在清醒狀態(tài)下保持閉眼、放松、靜止不動(dòng),并避免接受任何外部刺激或執(zhí)行任何高級(jí)功能的狀態(tài)。靜息態(tài)fMRI因受試者更易配合,臨床醫(yī)生更易操作,更貼近臨床研究等優(yōu)點(diǎn),已成為治療干預(yù)措施效應(yīng)評(píng)估的重要手段[12]。

本研究結(jié)果表明,基于fMRI技術(shù)觀察,電針刺激功能性便秘患者的上巨虛穴后雙側(cè)島葉呈負(fù)激活。島葉又稱“邊緣感覺(jué)皮層”,是內(nèi)臟高敏和血壓調(diào)節(jié)的皮層中樞,參與多種生理心理狀態(tài)的調(diào)節(jié)過(guò)程以維持身心的穩(wěn)定狀態(tài)[9]。不少研究者的試驗(yàn)結(jié)果也表明島葉與內(nèi)臟敏感聯(lián)系密切,陶然君[13]應(yīng)用fMRI觀察腸易激綜合征患者在直腸疼痛性擴(kuò)張刺激下島葉和額前皮質(zhì)兩處興奮區(qū)的面積和磁共振信號(hào)變化幅度均較正常人大,提出腸易激綜合征患者內(nèi)臟高敏的主要中樞部位可能是島葉和額前皮質(zhì)。萬(wàn)堅(jiān)等[14]運(yùn)用fMRI技術(shù)觀察發(fā)現(xiàn)水負(fù)荷試驗(yàn)時(shí)功能性消化不良患者中樞在邊緣系統(tǒng)(主要是島葉、前扣帶回)以及顳葉、小腦、枕葉等腦區(qū)的加工、處理、或調(diào)解存在異常,導(dǎo)致內(nèi)臟敏感性增高。

本研究另一結(jié)果顯示,電針功能性腹瀉患者曲池穴后前扣帶回、島葉激活體積明顯下降。大量證據(jù)表明前扣帶回是一個(gè)具有決定性意義的腦區(qū),包括其部分神經(jīng)元用于痛覺(jué)處理[15]。痛覺(jué)的進(jìn)程可以影響邊緣系統(tǒng),同時(shí)前扣帶回神經(jīng)元在內(nèi)臟高敏感的條件下促進(jìn)反射性的痛覺(jué)回應(yīng)。不少研究者也觀察到了前扣帶回與內(nèi)臟敏感的關(guān)系,王琨等[16]總結(jié)功能性磁共振成像技術(shù)在消化道內(nèi)臟感知研究中的應(yīng)用,指出腸易激綜合征患者在接受刺激后激活的腦區(qū)為前扣帶回、前額葉皮質(zhì)、島回和丘腦,而腸易激綜合征患者在直腸疼痛性擴(kuò)張時(shí),其前扣帶回區(qū)激活較正常人更為顯著。有學(xué)者[17]觀察炎癥后內(nèi)臟高敏大鼠,其前扣帶回區(qū)域NMDA受體亞基NR2A、NR2B表達(dá)上調(diào),表明前扣帶回與內(nèi)臟高敏密切相關(guān)。陳素清等[18]發(fā)現(xiàn)幼鼠慢性內(nèi)臟痛敏感性異?？赡芘c前皮質(zhì)扣帶回、下丘腦室旁核、中縫核內(nèi)降鈣素基因相關(guān)肽異常表達(dá)相關(guān),提示內(nèi)臟痛敏感性異常可能與上述腦區(qū)相關(guān)。

本研究基于r-fMRI技術(shù)觀察電針曲池、上巨虛對(duì)FBD患者大腦的即刻效應(yīng),發(fā)現(xiàn)電針刺激后,與內(nèi)臟高敏相關(guān)的腦區(qū)腦功能連接出現(xiàn)變化,推測(cè)針刺對(duì)FBD患者的改善效應(yīng)可能與此有關(guān)。但腧穴與臟腑、大腦的聯(lián)系是十分復(fù)雜的,并且大腦作為一個(gè)極其復(fù)雜的信息處理系統(tǒng),各個(gè)腦區(qū)并不是孤立起作用的,而是多個(gè)腦區(qū)的協(xié)調(diào)工作,對(duì)信息進(jìn)行加工、處理來(lái)完成腦的高級(jí)功能。r-fMRI技術(shù)為研究腧穴與腦的關(guān)系探索出了一條新的道路,在今后應(yīng)用該技術(shù)探討針灸機(jī)理的研究中,可以在正常人和臨床患者身上進(jìn)行更多的對(duì)比觀察,為臨床針刺經(jīng)脈治療疾病提供佐證。

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Observation of Instant Effect of Electroacupuncture at Quchi (LI 11) and Shangjuxu (ST 37) on Functional Bowel Disorders Based on R-fMRI

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By using resting-state fMRI (r-fMRI), to observe the effect of electroacupuncture at Quchi (LI 11) and Shangjuxu (ST 37) in changing brain activity pattern in functional bowel disorders (FBD), and to provide imaging evidence for seeking the central mechanism of Quchi (LI 11) and Shangjuxu (ST 37) in treating FBD.Twenty patients with functional constipation were taken as the constipation group, and 20 patients with functional diarrhea were taken as the diarrhea group. The constipation group was intervened by electroacupuncture at Shangjuxu (ST 37), while the diarrhea group was intervened by electroacupuncture at Quchi (LI 11). On the next day, the two groups both received electroacupuncture at the corresponding non-meridian point. The r-fMRI data of the two groups were collected before and after the interventions. With the functional connectivity taken as the observation index and right insular lobe as the seed point, MTLAB, DPARSF and REST were adopted to obtain the brain images functionally connected with the seed point, to further analyze the difference in brain functional connectivity before and after electroacupuncture.After electroacupuncture at Shangjuxu (ST 37), functional constipation patients presented positive activation in left cerebellar declive, left lingual gyrus, left middle occipital gyrus, right occipital lobe, right supramarginal gyrus, right gyrus cingula and left precuneus; the right subgyrus, right insular lobe and left insular lobe were negatively evoked. After electroacupuncture at Quchi (LI 11), patients with functional diarrhea showed significant differences in left cerebellar culmen and left posterior cingulate.Electroacupuncture at Quchi (LI 11) and Shangjuxu (ST 37) can induce changes in brain functional connectivity related to visceral hypersensitivity in FBD patients, which is possibly associated with the effect of acupuncture in improving FBD.

Acupuncture therapy; Electroacupuncture; Point, Shangjuxu (ST 37); Point, Quchi (LI 11); Functional bowel disorder; fMRI; Functional Connectivity; Constipation; Diarrhea

1005-0957(2018)01-0092-05

R2-03

A

10.13460/j.issn.1005-0957.2018.01.0092

湖南省教育廳科學(xué)研究項(xiàng)目(14C0853);湖南省中醫(yī)藥科研計(jì)劃項(xiàng)目(2015165,2016105);湖南省中醫(yī)藥科研計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目(201302)

羅容(1987—),女,醫(yī)師,碩士

章薇(1963—),女,教授,博士生導(dǎo)師,Email:zw69996@gmail.com

2017-09-27