針刺陽陵泉對中風(fēng)偏癱病人局部一致性影響的靜息態(tài)fMRI研究

付彩紅1，寧艷哲2，張 勇，張 虎1，譚 欣，鄒憶懷

中風(fēng)即現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的腦血管病，具有高發(fā)病率、高致殘率、高死亡率、高復(fù)發(fā)率的特點，對人類的健康造成嚴(yán)重威脅，是目前世界公共衛(wèi)生系統(tǒng)面臨的主要挑戰(zhàn)之一[1]。其幸存者中60%～70%的病人都存在不同程度的運動功能障礙，嚴(yán)重影響了病人的生存質(zhì)量，也加劇了全球中風(fēng)康復(fù)和護(hù)理的醫(yī)療負(fù)擔(dān)[2]。因此，卒中后運動功能障礙的相關(guān)研究受到學(xué)者的廣泛關(guān)注。臨床實踐及系統(tǒng)評價表明針刺是促進(jìn)中風(fēng)偏癱康復(fù)的有效方法[3-4]，其效應(yīng)機(jī)制一直是國內(nèi)外學(xué)者探討的熱點問題。本研究基于功能磁共振成像(fMRI)技術(shù)，以針刺治療中風(fēng)偏癱處方中使用頻率較高的“筋會”陽陵泉穴為切入點[5]，采用局部一致性(regional homogeneity，ReHo)分析方法，觀察靜息態(tài)下即刻針刺效應(yīng)對中風(fēng)偏癱病人運動功能相關(guān)腦區(qū)神經(jīng)元的響應(yīng)特征，以期為針刺促進(jìn)中風(fēng)偏癱的腦功能重塑機(jī)制提供依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 一般資料 納入2011年2月—2016年2月于北京中醫(yī)藥大學(xué)東直門醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科住院的腦梗死病人20例(病人組)，其中男13例，女7例，年齡(61.32±8.53)歲，均為右利手左側(cè)偏癱病人。同時納入與中風(fēng)偏癱病人年齡和性別相匹配的健康受試者20名(健康組)，其中男10名，女10名，年齡(58.86±8.53)歲。兩組年齡、性別構(gòu)成差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。

1.2 病例選擇標(biāo)準(zhǔn) 診斷標(biāo)準(zhǔn)：參照2005年中華醫(yī)學(xué)會神經(jīng)病分會制定的《中國腦血管病防治指南》的診斷標(biāo)準(zhǔn)，并經(jīng)頭顱CT或核磁共振(MRI)診斷為腦梗死。納入標(biāo)準(zhǔn)：符合腦梗死的診斷標(biāo)準(zhǔn)；首次發(fā)病，病灶以右側(cè)基底節(jié)和(或)放射冠為主；右利手；左側(cè)偏癱病人；發(fā)病2周至3個月，處于腦梗死恢復(fù)期，無意識障礙，病情相對平穩(wěn)；年齡40～75歲；簽署知情同意書。排除標(biāo)準(zhǔn)：合并心、肝、腎以及造血系統(tǒng)等嚴(yán)重原發(fā)性疾病者；精神病病人，過敏體質(zhì)，易合并感染及出血者；不能理解配合檢查或有幽閉恐怖癥等其他MRI檢查禁忌者；1個月內(nèi)參加過類似神經(jīng)影像學(xué)研究的病人。所有健康受試者均無器質(zhì)性及顯著功能性疾病。以上受試者均配合完成試驗。

1.3 試驗設(shè)計 參照中國科學(xué)院自動化研究所復(fù)雜系統(tǒng)與智能科學(xué)重點實驗室研究結(jié)論，采用非重復(fù)事件相關(guān)的試驗設(shè)計模式，符合針刺臨床的基本操作過程，適用于針刺中樞神經(jīng)響應(yīng)信號特征的研究。中風(fēng)偏癱病人進(jìn)行靜息態(tài)、針刺態(tài)以及T1結(jié)構(gòu)像掃描。①靜息態(tài)掃描：接受掃描者經(jīng)休息完全平靜后，維持視聽封閉狀態(tài)，磁共振線圈固定，保持頭位不動，連續(xù)掃描8 min10 s后靜息狀態(tài)掃描結(jié)束；②針刺態(tài)掃描：左陽陵泉穴進(jìn)針，留針1 min，持續(xù)捻針1 min，再留針8 min10 s后出針，以上進(jìn)行連續(xù)功能成像掃描；③高分辨T1結(jié)構(gòu)像掃描4 min10 s。健康受試者行靜息態(tài)及結(jié)構(gòu)像掃描，具體流程同中風(fēng)偏癱病人。

1.4 針刺方法 針刺選穴參照中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn) GB/T 12346—2006《腧穴名稱與定位》執(zhí)行，選取左側(cè)(偏癱側(cè))陽陵泉穴(GB34)，位于小腿外側(cè)，腓骨頭前下方凹陷中。使用針具為北京中研太和醫(yī)療器械有限公司的中研太和銀質(zhì)針灸針(0.40 mm×40 mm)。針刺前先進(jìn)行局部常規(guī)消毒，然后采用單手垂直進(jìn)針法，進(jìn)針深度1.5～2.0寸，留針1 min，捻轉(zhuǎn)1 min，采用平補(bǔ)平瀉手法，捻轉(zhuǎn)頻率為100次/ min。試驗過程中的針刺操作均由同一位醫(yī)師完成。掃描結(jié)束后，對所有受試者進(jìn)行針感量表評價。

1.5 數(shù)據(jù)采集 將納入的中風(fēng)偏癱病人和健康受試者按照試驗設(shè)計方案進(jìn)行功能磁共振掃描和T1結(jié)構(gòu)像掃描。所有磁共振成像均應(yīng)用北京中醫(yī)藥大學(xué)附屬東直門醫(yī)院核磁室西門子3.0T磁共振設(shè)備完成。其中功能像的各項參數(shù)為：FOV=225 mm×225 mm，matrix=64×64，層厚3.5 mm，TR=2 000 ms，TE=30 ms， 翻轉(zhuǎn)角為90°。結(jié)構(gòu)像的各項參數(shù)為：FOV=250 mm×250 mm，matrix=256×256，層厚1 mm，TR=1 900 ms， TE=2.52 ms，翻轉(zhuǎn)角90°。

1.6 數(shù)據(jù)預(yù)處理及統(tǒng)計分析 應(yīng)用SPM8、REST 1.8、DPARSF2.3、Free Surfer、AFNI軟件包對功能磁共振數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理和統(tǒng)計分析。首先使用自編軟件將所有的磁共振數(shù)據(jù)統(tǒng)一至AC-PC線，然后使用Free Surfer軟件包將每個受試者T1像進(jìn)行皮層分割，再使用AFNI-SUMA軟件包對所有皮層模型重新計算，將其轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)皮層空間模型。使用SPM8軟件包對功能像數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理時，首先去掉前10個時間點以避免不穩(wěn)定的磁場及環(huán)境變化對實驗造成的影響，依次進(jìn)行時間層校正、頭動矯正。然后使用REST軟件包進(jìn)行線性漂移、低通濾波(filter為0.01～0.08 Hz)，將其處理過的功能像與AC-PC對齊的T1像配準(zhǔn)，并投射到標(biāo)準(zhǔn)皮層模型中，得到預(yù)處理后的功能像。通過評估皮層每個頂點與以其為圓心半徑6 mm內(nèi)相鄰頂點的時間序列之間的肯德爾系數(shù)(Kendall′s coefficient of concordance， KCC)得到每個被試者的局部一致性圖像，使用AFNI軟件包進(jìn)行基于皮層的平滑，將單個被試者的局部一致性圖像進(jìn)行Fisher-Z轉(zhuǎn)換，最終得到標(biāo)準(zhǔn)化的ReHo圖。病人組與健康組采用獨立樣本t檢驗，病人針刺前后進(jìn)行配對t檢驗，使用蒙特卡羅模擬迭代1 000次進(jìn)行簇校正，以限定簇大小。比較結(jié)果限定P<0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義的腦區(qū)。記錄有統(tǒng)計學(xué)意義激活腦區(qū)的蒙特利爾神經(jīng)病學(xué)研究所(Montreal Neurological Institute，MNI)坐標(biāo)及體素大小，查看其具體解剖位置。

2 結(jié) 果

2.1 中風(fēng)偏癱病人針刺前與健康受試者局部一致性值的差異 與健康組相比，中風(fēng)偏癱病人局部一致性增強(qiáng)的腦區(qū)均位于左側(cè)大腦半球，分別為左側(cè)額上回、額中回、額下回、額內(nèi)側(cè)回、中央前回、中央后回、頂下小葉、扣帶回、島葉；而在右側(cè)額中回、右側(cè)中央前回、右側(cè)扣帶回、右側(cè)島葉以及雙側(cè)小腦扁桃體局部一致性減弱。詳見表1、圖1。

表1 中風(fēng)偏癱病人針刺前與健康受試者ReHo值存在差異的腦區(qū)分布

注：P<0.05， 蒙特卡羅校擬迭代1 000次進(jìn)行簇校正，限定簇大小為大于130個體素

圖1 中風(fēng)偏癱病人針刺前與健康受試者ReHo值存在差異的腦區(qū)圖

2.2 中風(fēng)偏癱病人針刺前后局部一致性值的差異 與針刺前相比，中風(fēng)偏癱病人針刺后在左側(cè)額中回、左側(cè)中央前回、左側(cè)中央后回、左側(cè)頂下小葉以及雙側(cè)尾狀核的局部一致性增強(qiáng)，未顯示局部一致性減弱的腦區(qū)。詳見表2、圖2。

表2 中風(fēng)偏癱病人針刺后與針刺前ReHo值存在差異的腦區(qū)分布

注：P<0.05， 蒙特卡羅校擬迭代1 000次進(jìn)行簇校正，限定簇大小為大于90個體素

圖2 中風(fēng)偏癱病人針刺后與針刺前ReHo值存在差異的腦區(qū)圖

2.3 中風(fēng)偏癱病人針刺后與健康受試者ReHo值的差異 與健康受試者相比，中風(fēng)偏癱病人針刺后局部一致性增強(qiáng)的腦區(qū)均位于左側(cè)大腦半球，分別為額中回、中央前回、中央后回、頂下小葉、扣帶回、島葉；而在右側(cè)中央前回、右側(cè)中央后回、雙側(cè)額內(nèi)側(cè)回局部一致性減弱。詳見表3、圖3。

3 討 論

中風(fēng)偏癱是由臟腑氣血陰陽失調(diào)導(dǎo)致的肢體經(jīng)絡(luò)病癥，可表現(xiàn)為肢體不遂、肢體麻木、肢體強(qiáng)痙以及足外翻或足內(nèi)翻等諸癥。偏癱即“偏枯”之證，《靈樞》云：“偏枯者以巨針取之，益其不足，損其有余，可乃復(fù)也”。說明針刺可通過“調(diào)其偏性”促進(jìn)中風(fēng)偏癱康復(fù)。根據(jù)腧穴分經(jīng)主治規(guī)律，遵循“腧穴所在，主治所在”的選穴原則，“筋會”陽陵泉穴常作為臨床針刺治療中風(fēng)偏癱的有效穴位之一[5]。針刺陽陵泉穴可使經(jīng)絡(luò)疏通，氣達(dá)病所，筋骨得養(yǎng)，關(guān)節(jié)通利，促進(jìn)運動功能逐漸恢復(fù)[6]。近年來功能磁共振成像技術(shù)因其具有較高的時間和空間維度、無創(chuàng)性、動態(tài)性、無放射性且功能和結(jié)構(gòu)相結(jié)合，符合針刺經(jīng)絡(luò)的整體性、功能性的特點，已成為國內(nèi)外學(xué)者探索針刺效應(yīng)機(jī)制的公認(rèn)方法。本研究基于功能磁共振技術(shù)，以中風(fēng)偏癱病人為研究載體，從局部腦神經(jīng)元活動層面對針刺的腦功能重塑機(jī)制進(jìn)行了初步探討。

本研究結(jié)果顯示，與健康受試者相比，中風(fēng)偏癱病人局部一致性增強(qiáng)的腦區(qū)為左側(cè)額上回、額中回、額下回、額內(nèi)側(cè)回、中央前回、中央后回、頂下小葉、扣帶回、島葉；而局部一致性減弱的腦區(qū)位于右側(cè)大腦半球的額中回、中央前回、扣帶回、島葉以及雙側(cè)小腦扁桃體。說明靜息狀態(tài)下中風(fēng)偏癱病人多個運動相關(guān)的腦區(qū)的局部一致性存在異常變化，既有增強(qiáng)也有減弱，在一定程度上反映了腦運動皮質(zhì)自發(fā)活動的損傷與重塑，且ReHo值增強(qiáng)的腦區(qū)多位于病灶對側(cè)，提示本研究納入的恢復(fù)期中風(fēng)偏癱病人仍以健側(cè)腦區(qū)運動皮質(zhì)的代償功能為主。既往研究表明腦卒中后皮層功能重組與運動功能恢復(fù)密切相關(guān)[7]，卒中后腦功能損傷不僅發(fā)生在損傷區(qū)域，而且可出現(xiàn)在未受損的對側(cè)皮質(zhì)區(qū)域，提示卒中康復(fù)需要雙側(cè)大腦半球的重塑和重組[8]。亦有研究指出病灶對側(cè)的運動皮質(zhì)在卒中早期運動功能的康復(fù)中起到重要作用，與本研究結(jié)果具有較好的一致性[9]。

中醫(yī)針刺療法以中醫(yī)“整體觀念”和“辨證論治”為指導(dǎo)理念，通過全方位、多靶點、多途徑對中風(fēng)后腦功能恢復(fù)有一定的調(diào)節(jié)和促進(jìn)作用。劉宏偉等[10]發(fā)現(xiàn)針刺陽陵泉與被動運動時激活的腦區(qū)(中央前回、中央后回等)均以運動功能區(qū)為主，為針刺陽陵泉穴治療運動功能障礙提供了可能的理論依據(jù)。本研究結(jié)果顯示，與針刺前相比，中風(fēng)偏癱病人針刺后在左側(cè)額中回、中央前回、中央后回、頂下小葉以及雙側(cè)尾狀核的局部一致性增強(qiáng)。而與健康受試者相比，中風(fēng)偏癱病人針刺后局部一致性增強(qiáng)的腦區(qū)均位于左側(cè)大腦半球，分別為額中回、中央前回、中央后回、頂下小葉、扣帶回、島葉；而在右側(cè)中央前回、中央后回及雙側(cè)額內(nèi)側(cè)回局部一致性減弱。該結(jié)果表明針刺陽陵泉穴對中風(fēng)偏癱病人運動相關(guān)腦區(qū)的自發(fā)活動呈現(xiàn)雙向調(diào)整作用，其中額葉(額中回、額內(nèi)側(cè)回、中央前回)、頂葉(中央后回、頂下小葉)、扣帶回、島葉、尾狀核是腦功能代償及重組的關(guān)鍵區(qū)域，也是針刺發(fā)揮治療效應(yīng)的重要調(diào)制區(qū)域。額葉為人體的感覺運動中樞，額中回、額內(nèi)側(cè)回參與部分記憶、認(rèn)知、語言和隨意運動[11]。中央前回，亦稱“皮質(zhì)運動區(qū)”，包括初級運動區(qū)(M1)，是支配和管理對側(cè)運動的高級中樞[12]。中央后回為支配對側(cè)肢體深淺感覺的皮質(zhì)中樞，卒中后可引起腦內(nèi)損傷進(jìn)而影響軀體感覺回路，導(dǎo)致難以感知和控制身體對側(cè)的運動[2]。頂下小葉與前運動區(qū)存在解剖連接，是有意識的運動意圖產(chǎn)生的重要區(qū)域，被認(rèn)為是感覺信息處理和感覺運動整合的區(qū)域[13]?？蹘Щ貫檫吘壪到y(tǒng)的重要組成部分，主要參與復(fù)雜的軀體和內(nèi)臟運動功能及記憶作用[14]。尾狀核是錐體外系組成部分，參與肌張力的調(diào)節(jié)，該部位受損則會出現(xiàn)肌張力性運動障礙[15]。以上腦區(qū)均參與了運動功能的傳導(dǎo)通路。另外，從運動功能區(qū)的角度分析，運動前區(qū)(中央前回前部)、軀體感覺區(qū)(中央后回)等將沖動傳入M1區(qū)(中央前回)，M1區(qū)接收沖動后控制對側(cè)肢體的運動，運動前區(qū)激活后可加強(qiáng)對肢體運動的選擇、準(zhǔn)備及學(xué)習(xí)，又間接與基底節(jié)區(qū)尾狀核等核團(tuán)形成一個運動環(huán)路[16-17]。說明針刺陽陵泉可通過調(diào)節(jié)運動通路受損的重要腦區(qū)形成代償環(huán)路促進(jìn)腦功能重塑。另外，額中回、額內(nèi)側(cè)回、扣帶回及島葉為執(zhí)行控制網(wǎng)絡(luò)的重要腦區(qū)，在注意控制、工作記憶以及目標(biāo)導(dǎo)向行為的判斷和決策方面發(fā)揮重要調(diào)控作用[18]；額中回、中央前回、頂下小葉為額頂葉網(wǎng)絡(luò)和感覺運動網(wǎng)絡(luò)的重要組分[19-20]，參與運動的啟動與執(zhí)行；額內(nèi)側(cè)回、扣帶回、島葉為默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)的重要腦區(qū)[21]，對維持靜息態(tài)下人類意識的覺醒及情感記憶等發(fā)揮重要作用。既往研究表明針刺陽陵泉對上述腦功能網(wǎng)絡(luò)均有調(diào)節(jié)作用[20-23]。因此，認(rèn)為針刺陽陵泉可能通過促進(jìn)額頂葉網(wǎng)絡(luò)、默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)、執(zhí)行控制網(wǎng)絡(luò)等認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)對針刺感應(yīng)信息的集成和決策，進(jìn)而加強(qiáng)感覺運動網(wǎng)絡(luò)對感覺和運動信息的反饋和整合作用，從而有利于偏癱病人運動功能的改善。

表3 中風(fēng)偏癱病人針刺后與健康受試者ReHo值存在差異的腦區(qū)分布

注：P<0.05， 蒙特卡羅校擬迭代1 000次進(jìn)行簇校正，限定簇大小為大于130個體素

圖3 中風(fēng)偏癱病人針刺后與健康受試者ReHo值存在差異的腦區(qū)圖

中風(fēng)后腦功能重塑是一個多因素影響的綜合結(jié)果，雖然腦缺血損傷后可通過多種途徑實現(xiàn)神經(jīng)功能恢復(fù)，但由于中樞神經(jīng)系統(tǒng)的復(fù)雜性且存在許多未知因素，并非中樞系統(tǒng)的所有損傷都有恢復(fù)的可能，故中風(fēng)偏癱后腦的可塑性機(jī)制仍有待進(jìn)一步探索和研究。針刺效應(yīng)是一個涉及多系統(tǒng)的復(fù)雜響應(yīng)模式，是通過多個腦區(qū)間的協(xié)調(diào)而發(fā)揮作用的。本研究采用的局部一致性方法，主要用于評估腦區(qū)的神經(jīng)元活動在時間序列上的一致性程度，通過局部一致性值的大小間接反映對應(yīng)腦區(qū)自發(fā)神經(jīng)元的活動性，若局部一致性值增高則表示在該時間序列上局部腦區(qū)神經(jīng)元活動趨于同步，反之亦然[24]。有學(xué)者甚至將其作為卒中康復(fù)治療效率的一種有效評估工具，因此該方法較適用于針刺效應(yīng)機(jī)制的探討[25]。周玉梅[26]發(fā)現(xiàn)針刺組穴可使缺血性中風(fēng)病人左側(cè)中央前回、左側(cè)額上回、雙側(cè)顳中回、左側(cè)頂下小葉等腦區(qū)的局部一致性值增高。謝西梅等[27]也采用局部一致性的方法對針刺組穴(曲池、合谷、足三里、陽陵泉、三陰交等穴)治療9例缺血性腦卒中的效應(yīng)機(jī)制進(jìn)行了探討，結(jié)果顯示針刺后基底節(jié)區(qū)、腦初級運動前區(qū)、運動前區(qū)、輔助運動區(qū)、頂下小葉等區(qū)域的局部一致性值發(fā)生了動態(tài)變化。以上結(jié)論進(jìn)一步支持針刺效應(yīng)引起卒中病人運動相關(guān)腦區(qū)的相應(yīng)特征。

本研究旨在從靜息下腦神經(jīng)元自發(fā)活動層面初步探討即刻針刺效應(yīng)對中風(fēng)偏癱病人腦功能重塑的效應(yīng)機(jī)制，其結(jié)果肯定了針刺對健側(cè)腦區(qū)代償與重組的促進(jìn)作用，而對病灶側(cè)運動皮質(zhì)的重塑效應(yīng)相對較小。雖已有研究指出針刺可導(dǎo)致缺血性卒中病人健側(cè)半球腦功能的反應(yīng)側(cè)化[28]，從而增強(qiáng)代償效應(yīng)，但與既往一些研究結(jié)論[22-23， 29-30]不完全契合，結(jié)合臨床實際及文獻(xiàn)報道，主要考慮以下因素：一方面，由于中風(fēng)病發(fā)病時間、運動損傷程度以及操作手法的不同，針刺方法對腦區(qū)神經(jīng)元活動效應(yīng)表達(dá)出不同的結(jié)果，因此針刺干預(yù)的最佳時間窗、干預(yù)方法的強(qiáng)度和持續(xù)時間等問題，還需進(jìn)一步研究；另一方面，選取分析方法時應(yīng)考慮一些特定條件和因素，如國外學(xué)者提出頻率依賴的R-fMRI模式[31]，即不同頻段測得的反映腦區(qū)不同及局部一致性值也有所不同，同時病損程度也是影響腦區(qū)活動特異性的重要因素[32]。因此，在今后研究中，應(yīng)密切結(jié)合臨床卒中運動康復(fù)的難點問題，進(jìn)一步完善實驗設(shè)計，對納入標(biāo)準(zhǔn)、針刺操作以及分析方法等方面進(jìn)行嚴(yán)格的界定和考量，充分借鑒現(xiàn)代多種影像學(xué)技術(shù)和分析方法相互佐證，以期更精準(zhǔn)地表達(dá)針刺干預(yù)促進(jìn)腦功能重塑機(jī)制的效應(yīng)位點，為臨床推廣卒中康復(fù)的針刺治療提供有力支撐。