針刺治療慢性膝骨關(guān)節(jié)炎的神經(jīng)影像學(xué)研究的質(zhì)量控制＊

周 俊，李政杰，程施瑞，賀文華，孫睿睿，蘭 蕾，曾 芳，梁繁榮

（成都中醫(yī)藥大學(xué)針灸推拿學(xué)院 成都 610075）

針灸是祖國(guó)傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)的瑰寶之一，是中醫(yī)藥走向世界的名片，科學(xué)闡述針灸作用的規(guī)律和機(jī)制特點(diǎn)對(duì)于促進(jìn)中醫(yī)藥的國(guó)際化具有重要意義[1]。近年來神經(jīng)影像學(xué)技術(shù)發(fā)展迅速，目前常用的神經(jīng)影像學(xué)技術(shù)包括功能性磁共振成像（Functional magnetic resonance imaging，fMRI），功能性近紅外成像（Functional nearinfrared spectroscopy，fNIRS），單光子發(fā)射體層成像（Single photon emission computed tomography，SPECT），正電子發(fā)射斷層成像（Positron-emission tomography，PET），腦電圖（Electroencephalography，EEG）和腦磁圖（Magnetoencephalography，MEG）等。由于神經(jīng)影像學(xué)技術(shù)具有科學(xué)、可視化、在體、客觀等優(yōu)點(diǎn)，許多學(xué)科將該項(xiàng)技術(shù)引入進(jìn)行交叉學(xué)科研究，例如精神科、疼痛科、心理學(xué)、神經(jīng)科學(xué)等[2-5]，中醫(yī)針灸的神經(jīng)影像學(xué)研究近年來也逐漸增多，其中以fMRI 的相關(guān)研究最多[6]（圖1）。但隨著針刺神經(jīng)影像學(xué)研究的逐步增多，也發(fā)現(xiàn)一定問題，例如研究結(jié)果的可重復(fù)性不足[7]。導(dǎo)致這一問題的原因包括試驗(yàn)質(zhì)量控制、試驗(yàn)設(shè)計(jì)、試驗(yàn)?zāi)康牟煌?，其中試?yàn)質(zhì)量控制為關(guān)鍵因素之一。

由于針刺神經(jīng)影像學(xué)研究多數(shù)以人體為試驗(yàn)對(duì)象，既有臨床研究的特點(diǎn)又引入了神經(jīng)影像學(xué)的技術(shù)方法。本文以目前梁繁榮教授正在進(jìn)行的針刺治療慢性膝骨關(guān)節(jié)炎（Knee osteoarthritis，KOA）的神經(jīng)影像學(xué)研究為例，從臨床試驗(yàn)質(zhì)量控制（樣本量、受試者納入、隨機(jī)與盲法、針刺干預(yù)等）和影像數(shù)據(jù)質(zhì)量控制（fMRI掃描、圖像處理等）方面切入（圖2），探討針刺神經(jīng)影像學(xué)研究的質(zhì)量控制。希望拋磚引玉，得到同行專家們的批評(píng)指正，以期通過更合理更嚴(yán)格的質(zhì)量控制，提高針刺神經(jīng)影像學(xué)研究結(jié)果的可重復(fù)性，為針刺神經(jīng)影像學(xué)質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)的制定提供思路，為未來針刺神經(jīng)影像學(xué)研究提供參考。

前期本試驗(yàn)方案已在中國(guó)臨床試驗(yàn)注冊(cè)中心進(jìn)行注冊(cè)，相關(guān)內(nèi)容發(fā)表在Trials雜志，以供參考[8]。

圖1 PubMed數(shù)據(jù)庫針刺相關(guān)神經(jīng)影像學(xué)研究論文數(shù)量及趨勢(shì)

1 臨床試驗(yàn)質(zhì)量控制

1.1 樣本量

目前關(guān)于針刺腦功能成像研究中樣本量的計(jì)算缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，通過統(tǒng)計(jì)學(xué)方法模擬驗(yàn)證，有專家認(rèn)為12 例-15 例能夠獲得較大的統(tǒng)計(jì)效力[9,10]，而回顧前期文獻(xiàn)，也發(fā)現(xiàn)平均每組樣本量在15 例左右[7]。徐春生等[11]為研究樣本量大小對(duì)針刺腧穴腦功能激活區(qū)定位的影響，隨機(jī)選取不同例數(shù)樣本進(jìn)行重新分組，當(dāng)選擇較小樣本量時(shí)，腦內(nèi)激活區(qū)顯示少且差異較大；當(dāng)選擇例數(shù)增加時(shí)，腦內(nèi)激活區(qū)隨之明顯增加，差異減小。在以往的研究中，我們發(fā)現(xiàn)，針刺效應(yīng)的個(gè)體差異大，腦功能活動(dòng)易受外界環(huán)境影響，樣本量的大小對(duì)研究結(jié)果影響巨大，但當(dāng)樣本量達(dá)到每組20例時(shí)可明顯提高結(jié)果的可重復(fù)性[12]。

本試驗(yàn)為得到更加穩(wěn)定和可靠的結(jié)果，要求每組樣本量至少30例，充分考慮20%的參與者退出率和掃描過程中可能出現(xiàn)的頭部過度運(yùn)動(dòng)后，最終決定每組納入36例KOA患者。

1.2 受試者納入

嚴(yán)格的納入標(biāo)準(zhǔn)和排除標(biāo)準(zhǔn)是受試者同質(zhì)性的重要保障，在臨床研究的質(zhì)量控制中具有重要意義。而對(duì)于樣本量相對(duì)較小的影像研究，嚴(yán)格的納排標(biāo)準(zhǔn)更是獲得可靠結(jié)果的基礎(chǔ)。此外，由于影像研究涉及fMRI 掃描，受試者的人口學(xué)資料、情緒、伴隨癥狀/疾病以及其它影響因素等需要進(jìn)一步嚴(yán)格控制。

1.2.1 受試者篩選流程

對(duì)于膝骨關(guān)節(jié)炎患者的納入，我們嚴(yán)格遵循美國(guó)風(fēng)濕病協(xié)會(huì)頒布的膝骨關(guān)節(jié)炎的診斷和分類標(biāo)準(zhǔn)[13]，并按照計(jì)劃書嚴(yán)格執(zhí)行納排流程，具體實(shí)施如下：①初篩：由經(jīng)過專業(yè)培訓(xùn)的醫(yī)生按照事先制定的“膝骨關(guān)節(jié)炎影像初篩表”（表1）進(jìn)行逐項(xiàng)排查，并記錄。②復(fù)核：初篩人員將合格或不確定的受試者信息上報(bào)，由復(fù)核人員再次詢問受試者相關(guān)情況，重點(diǎn)關(guān)注受試者的民族、利手、疼痛程度，近1個(gè)月有無用藥或針灸，有無幽閉恐懼癥，體內(nèi)有無金屬等情況。③復(fù)核通過的受試者入組等待，由第三方確定其分組及編號(hào)，通知其空腹進(jìn)行肝腎功、三大常規(guī)、風(fēng)濕三項(xiàng)、血壓、心電圖等檢查，若指標(biāo)出現(xiàn)明顯異常，由復(fù)核人員詢問受試者相關(guān)情況，綜合判斷決定其是否符合入組條件。若在試驗(yàn)期間發(fā)現(xiàn)受試者不符合納入標(biāo)準(zhǔn)或符合排除標(biāo)準(zhǔn)，或經(jīng)試驗(yàn)人員反復(fù)溝通仍不愿合作者，剔除病例，并在CRF 表中記錄相應(yīng)時(shí)間和具體剔除原因。

圖2 針刺神經(jīng)影像學(xué)研究質(zhì)量控制思路圖

1.2.2 受試者人口學(xué)特征

受試者的人口學(xué)特征主要包括年齡、性別、文化程度、種族和利手情況等。有研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)其他條件都相同，僅有人口學(xué)特征不同時(shí)，可觀察到矛盾的結(jié)果[14]。因此對(duì)人口學(xué)基本特征的限定是對(duì)結(jié)果質(zhì)量把控的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。①年齡：已有大量研究顯示在人類生命周期，大腦的結(jié)構(gòu)與功能，以及結(jié)構(gòu)與功能間的連接會(huì)出現(xiàn)特征性改變[14-20]。例如，Luo 等[14]討論了5967 例健康人的年齡與腦成像的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)成人灰質(zhì)體積在大部分區(qū)域隨年齡呈線性下降變化；而結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)相關(guān)性、功能網(wǎng)絡(luò)連接隨年齡的增長(zhǎng)呈“U型”或“倒U 型”特征變化，并且兩者的拐點(diǎn)在40 歲左右發(fā)生重疊。此外有研究發(fā)現(xiàn)人類在40 歲后大腦衰老速度加快[21,22]，當(dāng)年齡超過60 歲后，腦功能連接明顯下降[23,24]。②性別：許多研究提供了大腦中各種性別差異的證據(jù)，包括灰質(zhì)密度、灰質(zhì)體積、皮質(zhì)厚度等，而這些差異同時(shí)也支撐了男女行為、技能和認(rèn)知/情感能力等的各種差異[25-29]。③文化程度：教育對(duì)皮層體積具有保護(hù)作用[30]，受教育年限與右側(cè)額中腦回、中后扣帶回、右下頂葉皮質(zhì)灰質(zhì)體積呈正相關(guān)[31]；而受教育程度越高，工作記憶網(wǎng)絡(luò)中的大腦區(qū)域越活躍[32]，大腦更有效率[33]。④種族：不同種族其大腦結(jié)構(gòu)和功能可能有所差異[26,34]，研究顯示高加索人群與中國(guó)人的大腦在額葉、顳葉、頂葉、枕葉和島葉以及扣帶回皮質(zhì)的厚度、體積和表面積差異顯著[35]。⑤利手情況：左右利手所導(dǎo)致的大腦結(jié)構(gòu)和功能的差異一直是人們關(guān)注的熱點(diǎn)，有研究發(fā)現(xiàn)慣用右手者與左利手在大腦形態(tài)上存在顯著差異，尤其是在基底神經(jīng)節(jié)[36-38]。綜上，在設(shè)計(jì)針刺神經(jīng)影像學(xué)研究試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)充分考慮年齡、性別、文化程度、種族和利手情況等人口學(xué)特征等混雜因素。

表1 膝骨關(guān)節(jié)炎影像初篩表

結(jié)合本課題試驗(yàn)，KOA 疾病的發(fā)病人群以中老年人為主，依據(jù)診斷標(biāo)準(zhǔn)作為參考，最終將年齡范圍限定為40歲-60歲；KOA的女性發(fā)病率高于男性[39]，但如果選擇比例較大的女性作為研究對(duì)象，則可能會(huì)給試驗(yàn)結(jié)果帶來人為的選擇偏倚，故對(duì)性別不做特殊限制；考慮KOA 患者主要以中老年人為主，且老年患者居多，結(jié)合時(shí)代背景以及臨床病源情況，確定文化程度為小學(xué)及小學(xué)以上；由于漢族人口以及右利手者更為普遍，為保證受試者的同質(zhì)性及招募順利開展，排除其他種族情況。

1.2.3 受試者情緒

受試者的心理、情緒狀態(tài)對(duì)腦的結(jié)構(gòu)和功能有重要影響。有研究發(fā)現(xiàn)音樂可以調(diào)節(jié)大腦結(jié)構(gòu)中與情感密切相關(guān)的活動(dòng)，不同音樂喚起的喜怒哀樂情緒，在大腦中有不同反應(yīng)[40,41]。早期的神經(jīng)成像研究表明，青少年在與情緒反應(yīng)相關(guān)的大腦區(qū)域顯示出最初的發(fā)育[42]；在情緒預(yù)期過程中，背外側(cè)前額葉皮質(zhì)被激活[43]。此外，在抑郁癥患者中發(fā)現(xiàn)大腦結(jié)構(gòu)的前額葉皮質(zhì)（內(nèi)側(cè)前額葉皮質(zhì)和眶額葉皮質(zhì)）和內(nèi)側(cè)顳葉皮質(zhì)區(qū)域（海馬）均有顯著改變[44]。另外需要特別注意幽閉恐懼癥——人被限定在封閉空間內(nèi)的一種病態(tài)恐懼，MRI 檢查中較易發(fā)生[45]?；颊呷菀壮霈F(xiàn)壓抑，胸悶，甚者心慌，氣短，呼吸困難等從而導(dǎo)致檢查失敗或影響數(shù)據(jù)質(zhì)量。

本研究納入受試者在進(jìn)行兩次fMRI掃描前，由經(jīng)過專業(yè)培訓(xùn)（與受試者談話的內(nèi)容、語氣、神情、環(huán)境等方面規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)）的執(zhí)業(yè)醫(yī)師進(jìn)行病例報(bào)告表（Case Report Form，CRF）評(píng)定，其中包含對(duì)受試者心理、情緒狀態(tài)的評(píng)價(jià)，例如：焦慮自評(píng)量表（Self-Rating Anxiety Scale，SAS）、抑 郁 自 評(píng) 量 表（Self-rating Depression Scale，SDS）、生活質(zhì)量量表（12-Item Short Form Health Survey，SF-12）、麥基爾疼痛問卷（Short-Form of the McGill Pain Questionnaire，SF-MPQ）、針刺療效期待量表等。當(dāng)受試者情緒評(píng)價(jià)結(jié)果為中重度焦慮或抑郁時(shí)，試驗(yàn)人員將與其溝通調(diào)整fMRI掃描時(shí)間或剔除病例。針對(duì)幽閉恐懼癥，初篩和復(fù)核人員都將對(duì)納入的受試者進(jìn)行詳細(xì)詢問，fMRI掃描前操作人員也將再三確認(rèn)。如遇第一次掃描患者則由掃描人員做好充分解釋說明，消除心理恐懼及負(fù)擔(dān)，若掃描過程中仍然出現(xiàn)幽閉恐懼癥則立即停止掃描，根據(jù)患者實(shí)際情況采取對(duì)癥處理，最后剔出病例做好相應(yīng)記錄。

1.2.4 其他伴隨癥狀/疾病

伴隨癥狀及疾病可能會(huì)嚴(yán)重影響試驗(yàn)結(jié)果的可靠性和說服力，因此應(yīng)根據(jù)試驗(yàn)?zāi)康?，在試?yàn)設(shè)計(jì)中盡可能排除伴隨癥狀/疾病的影響。例如研究非痛經(jīng)引起的痛癥，則需要考慮排除痛經(jīng)的影響，因?yàn)檠芯孔C明痛經(jīng)與相關(guān)的灰質(zhì)異常變化有關(guān)，即便在無疼痛的情況下也會(huì)出現(xiàn)灰質(zhì)異常改變[46,47]。另外，考慮到對(duì)影像數(shù)據(jù)的影響，頭部外傷、失眠和其他原因引起的疼痛也應(yīng)排除。除外，有報(bào)告稱針刺可能是獲得性血友病出血的誘發(fā)因素[48]，為規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)，凝血功能障礙者理應(yīng)排除。

本課題試驗(yàn)中，KOA 屬于慢型痛癥范疇，為了減少伴隨癥狀/疾病的影響，使結(jié)果更具說服力，我們排除了合并有精神智能障礙、神經(jīng)系統(tǒng)疾病、心血管疾病、肝腎功能損害、免疫缺陷、糖尿病、血液病患者；并發(fā)有其他不屬于骨性關(guān)節(jié)炎的患者（例如骨關(guān)節(jié)結(jié)核、腫瘤、風(fēng)濕和類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎等）；合并扭挫傷或其他外傷等其他部位疼痛的患者；以及患有腰椎間盤突出癥、髖關(guān)節(jié)炎、踝關(guān)節(jié)炎，其他慢性疼痛或有頭部外傷史意識(shí)喪失的病人。

1.2.5 洗脫期

在考慮受試者同質(zhì)性時(shí)，往往容易忽略其入組前的用藥情況以及針刺后效應(yīng)對(duì)研究的影響。一般來說，針刺后效應(yīng)的洗脫期較藥物更長(zhǎng)，但目前還沒有明確的洗脫時(shí)間。據(jù)統(tǒng)計(jì)，國(guó)外有關(guān)針刺研究的洗脫期較短，30 min 到2 周不等，而國(guó)內(nèi)臨床試驗(yàn)洗脫期相對(duì)較長(zhǎng)，以2周和1個(gè)月最為普遍[49]。由于本試驗(yàn)為非交叉試驗(yàn)，無法對(duì)洗脫期的殘余效應(yīng)進(jìn)行檢驗(yàn)，根據(jù)已有文獻(xiàn)研究結(jié)果，將入組前使用相關(guān)藥物及針刺治療的洗脫期定為1個(gè)月。

1.2.6 合并用藥

在試驗(yàn)過程中，應(yīng)考慮患者合并用藥對(duì)結(jié)果的影響。本研究在試驗(yàn)周期內(nèi)，建議受試者盡量不使用任何藥物治療，囑咐受試者盡量不服用茶、咖啡等含有咖啡因的食物或飲料。遵循《赫爾辛基宣言》規(guī)定的倫理法則，若受試者在試驗(yàn)期間突發(fā)膝痛難忍，可臨時(shí)服用非甾體抗炎藥物布洛芬緩釋膠囊止痛，但建議不服用其他的藥物。觀察期間受試者的用藥情況（藥物名稱、劑量、使用時(shí)間等）需詳細(xì)記錄在《膝關(guān)節(jié)疼痛日記》上，并告知試驗(yàn)人員。

1.2.7 女性受試者月經(jīng)期

女性月經(jīng)期與大腦的結(jié)構(gòu)和功能活動(dòng)聯(lián)系緊密[50]。研究指出即使當(dāng)女性處在月經(jīng)期中感覺到的疼痛強(qiáng)度和不適感保持不變時(shí)，與疼痛相關(guān)的大腦活動(dòng)卻在整個(gè)月經(jīng)周期中有顯著的變化[51]。因此，對(duì)于女性受試者的fMRI 掃描應(yīng)統(tǒng)一掃描時(shí)間段以減小月經(jīng)周期對(duì)掃描結(jié)果的影響。本試驗(yàn)中，KOA 患者雖以女性患者居多，但大多都為絕經(jīng)期女性，影響較?。粚?duì)于部分未絕經(jīng)女性，則要求在非經(jīng)期進(jìn)行掃描。

1.2.8 針刺經(jīng)歷、療效期待

針刺經(jīng)歷的有無在受試者間的腦反應(yīng)可能存在顯著差異[52]。因此，為保證受試者基線的一致性和結(jié)果的可比性，須考慮受試者入組前是否有針刺經(jīng)歷。另外，一項(xiàng)功能神經(jīng)影像學(xué)研究顯示，通過提高患者對(duì)針刺治療效果的期待可以加強(qiáng)針刺效應(yīng)，緩解KOA疼痛[53]。本研究在受試者入組后由CRF評(píng)定人員記錄有無針刺經(jīng)歷（具體時(shí)間、頻次、療效等），并應(yīng)用針灸期待量表對(duì)受試者進(jìn)行療效期待評(píng)估。

1.3 隨機(jī)方法與分配隱藏、盲法

隨機(jī)的實(shí)施是為防止人為地?cái)U(kuò)大或縮小組與組之間的差別，給試驗(yàn)結(jié)果帶來誤差。此外，有研究顯示如果不實(shí)施或不充分實(shí)施分配隱藏，試驗(yàn)結(jié)果可能會(huì)被夸大42%以上[54-56]。由于針灸類試驗(yàn)的特殊性，很難對(duì)操作者施盲，因此對(duì)受試者和結(jié)局評(píng)價(jià)者施盲尤為重要[54]。

本研究將符合條件的患者按1:1:1 的比例隨機(jī)分為真針刺、假針刺和等待治療組，每組36 例。具體方法：采用簡(jiǎn)單隨機(jī)，隨機(jī)序列在SAS 9.2 軟件上生成。試驗(yàn)設(shè)計(jì)者根據(jù)大小將隨機(jī)數(shù)字等分成A、B、C 3 組，并將隨機(jī)數(shù)字和組別裝入不透光的牛皮信封中密封，信封上標(biāo)注序號(hào)。隨機(jī)人員負(fù)責(zé)保存隨機(jī)信封，不參與分組及后期試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集具體實(shí)施。當(dāng)納入膝骨關(guān)節(jié)炎受試者時(shí)，按入組順序打開序號(hào)相同的信封，隨機(jī)分配到各組進(jìn)行試驗(yàn)。研究采用盲法評(píng)價(jià)，由不知分組情況的初篩人員評(píng)價(jià)治療效果。資料總結(jié)階段運(yùn)用盲法統(tǒng)計(jì)分析，施行研究者、操作者、統(tǒng)計(jì)者三分離原則。

1.4 針刺干預(yù)質(zhì)控

針刺治療者的水平以及手法的不同可能會(huì)造成療效上的巨大差異，這也是針刺研究結(jié)果可重復(fù)性低的重要原因之一。國(guó)外已有多項(xiàng)關(guān)于安慰針對(duì)照針刺的研究，結(jié)果顯示在鎮(zhèn)痛方面，針刺優(yōu)于非針刺，但與安慰針刺無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異[57,58]。這可能暗示針刺效應(yīng)中安慰效應(yīng)占比極大，而治療過程中的醫(yī)患溝通交流可能是安慰效應(yīng)的重要來源[58,59]。之后，有研究者在盡量控制其他可能影響療效的因素的前提下，比較了不同資質(zhì)的治療者對(duì)研究結(jié)果的影響，結(jié)果顯示高資歷針灸師療效明顯優(yōu)于低資歷針灸師[49]。因此，事先制定嚴(yán)密的針刺規(guī)范流程方案十分重要，建議參照針刺臨床試驗(yàn)干預(yù)措施報(bào)告標(biāo)準(zhǔn)（STRICTA2010）[60]制定方案，包括對(duì)針刺類型，針具選擇，針刺細(xì)節(jié)，具體治療方案，治療師背景，治療場(chǎng)所環(huán)境等。此外，《靈樞·九針十二原》中記載“刺之要，氣至而有效”，現(xiàn)代研究證實(shí)了針刺得氣與不得氣者的腦功能成像差異顯著[61]，且得氣能夠影響穴位及其所屬經(jīng)絡(luò)的能量代謝水平[62]，促進(jìn)不同腦區(qū)的代謝[63]。因此，在每次針刺治療后，都應(yīng)詳細(xì)記錄受試者的得氣情況。

本試驗(yàn)針刺治療由兩名具有主治醫(yī)師以上職稱并經(jīng)過課題組嚴(yán)格培訓(xùn)的針灸師進(jìn)行操作。具體操作方法為：針刺入穴位后行平補(bǔ)平瀉手法，要求得氣。提插捻轉(zhuǎn)得氣后，留針30 min。留針過程中每10 min行針1 次，共行針2 次，行針時(shí)間為每次10 s-15 s。針刺治療每天1 次，5 天為1 個(gè)療程，連續(xù)治療2 個(gè)療程，療程間休息2 天。在治療過程中，醫(yī)生盡量避免與受試者過多交流，保持受試者相對(duì)獨(dú)立安靜的環(huán)境。在每次治療結(jié)束后，由初篩人員使用麻省總醫(yī)院針感量表（MGH Acupuncture Sensation Scale，MASS）記錄受試者得氣情況，情緒狀態(tài)，針刺不良反應(yīng)等。

2 影像數(shù)據(jù)質(zhì)量控制

影像數(shù)據(jù)質(zhì)量受多方面的制約，其中主要包括fMRI的掃描以及圖像數(shù)據(jù)的處理，每一個(gè)環(huán)節(jié)都可能直接或間接影響數(shù)據(jù)質(zhì)量。如何提高檢查質(zhì)量，使各方面綜合平衡達(dá)到最佳，產(chǎn)生高質(zhì)量的影像數(shù)據(jù)，是針刺神經(jīng)影像學(xué)研究質(zhì)量控制的重要組成部分。

2.1 fMRI掃描質(zhì)控

fMRI 成像設(shè)備的質(zhì)控是獲取優(yōu)質(zhì)數(shù)據(jù)的前提。根據(jù)試驗(yàn)?zāi)康倪x擇適當(dāng)?shù)膾呙鑵?shù)是保證高質(zhì)量數(shù)據(jù)十分重要的一環(huán)，而對(duì)各種掃描參數(shù)進(jìn)行有機(jī)的組合是提高信噪比、降低噪聲與偽影的關(guān)鍵[64]。一旦機(jī)器和掃描參數(shù)確定后，掃描過程的質(zhì)控變得尤為重要，而作為一種針對(duì)人為操作技術(shù)的研究，可以通過制定和規(guī)范相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)操作流程，進(jìn)行質(zhì)量控制，減少由于操作所帶來的人為影響，以盡量保證所收集數(shù)據(jù)的質(zhì)量和一致性。

本試驗(yàn)掃描在中國(guó)電子科技大學(xué)磁共振成像中心完成，選擇使用西門子3.0T 核磁共振掃描儀。所有受試者分別于治療前后2 天內(nèi)[65]進(jìn)行掃描，掃描過程中保持室內(nèi)恒溫。具體掃描質(zhì)控過程實(shí)施如下：

2.1.1 掃描前

在正式掃描前，需要充分準(zhǔn)備，主要包括主試（掃描操作人員）以及被試（受試者）準(zhǔn)備兩部分。

（1）主試準(zhǔn)備

①實(shí)驗(yàn)前提前到達(dá)操作間，檢查冷頭聲音和房間溫度及主機(jī)狀態(tài)等信息，確保機(jī)器及附屬設(shè)施無異常；②詳細(xì)詢問被試有無不可拆卸的金屬植入物、有無手術(shù)史等情況，囑被試去掉所有金屬物品并更換衣物，并在換完衣服后用金屬探測(cè)器掃描被試全身，確保磁共振掃描安全；③確保每個(gè)被試者在掃描前填寫并簽署《被試同意書》和《被試檢查單》，有動(dòng)過手術(shù)等情況須問清楚并記錄在《被試檢查單》上，確認(rèn)被試安全和同意實(shí)驗(yàn)的情況下方可掃描；④交代被試大致操作流程及注意事項(xiàng)，特別強(qiáng)調(diào)在整個(gè)掃描過程中保持頭部及身體不動(dòng)，閉眼但不要睡著，保持放松狀態(tài)。

（2）被試準(zhǔn)備

①掃描前24 h 避免過度勞累、熬夜，保持正常生活方式，禁止飲用酒、濃茶和咖啡等。②到準(zhǔn)備室休息30 min；③去除身上所有金屬物品（常見物品如鑰匙、硬幣、耳環(huán)、發(fā)夾，女性帶金屬內(nèi)衣等）及各種磁卡，更換被試服、拖鞋；④仔細(xì)閱讀并簽署《被試同意書》和《被試檢查單》。

2.1.2 掃描中

掃描中只有在保證被試的安全前提下，才可能獲得高質(zhì)量的影像數(shù)據(jù)。具體實(shí)施如下：①主試輸入被試信息，選定掃描序列；②進(jìn)入磁體間前，再次用金屬探測(cè)器掃描被試全身，確保磁共振掃描安全，同時(shí)囑被試戴好防噪音耳塞，以保護(hù)聽力，并再次交代注意事項(xiàng)；③主試去除身上的所有鐵磁性物質(zhì)及磁卡、手機(jī)等物品，帶被試進(jìn)入磁體間，囑被試脫鞋戴好眼罩平躺于掃描床上，合上線圈后，主試將海綿墊及毛巾塞于被試頭部?jī)蓚?cè)以固定頭部，防止掃描過程中頭部晃動(dòng)，用毛毯遮蓋被試身體，將報(bào)警氣囊置于被試右手中，囑其在整個(gè)掃描過程中保持頭部及身體不動(dòng)，雙手勿交叉，閉眼但不要睡著，保持放松，如有任何不適，可按捏手中的報(bào)警氣囊；④主試操作：掃描線——定位——進(jìn)床至掃描位；⑤主試提醒被試開始正式掃描，并再次囑被試保持頭部及身體不動(dòng)；⑥按照設(shè)定好的序列依次掃描；⑦掃描結(jié)束，詢問被試有無任何不適并進(jìn)入磁體間幫助被試結(jié)束掃描，如無后續(xù)掃描拔下線圈。

2.1.3 掃描后

掃描完成后，主試須及時(shí)將掃描數(shù)據(jù)拷貝于課題組的硬盤中保存?zhèn)浞荩z查數(shù)據(jù)是否完整）；如無后續(xù)掃描，關(guān)閉刺激系統(tǒng)（投影儀、聲音系統(tǒng)、反饋系統(tǒng)等）電源，關(guān)閉磁體間照明燈電源，操作間照明燈電源等以保證機(jī)器的使用壽命。

2.1.4 特殊情況處理

頭動(dòng)：若在掃描過程中出現(xiàn)異常頭動(dòng)，顯示屏中發(fā)出黃色信號(hào)時(shí)，密切關(guān)注頭動(dòng)曲線波動(dòng)以及掃描室被試情況，如無特殊繼續(xù)完成掃描；若出現(xiàn)紅色警告則立即停止掃描，并詢問被試頭動(dòng)原因，如無特殊情況重新掃描該序列，并記錄此次重新掃描的被試分組、編號(hào)、姓名、時(shí)間、序列及頭動(dòng)原因等。幽閉恐懼癥處理見1.2.3受試者情緒評(píng)定。

2.2 圖像數(shù)據(jù)處理質(zhì)控

圖像質(zhì)量被認(rèn)為是腦成像研究中重要的混雜因素之一[66]。大量的證據(jù)表明，低質(zhì)量的圖像是結(jié)果多變的來源[67]，量化和監(jiān)控圖像質(zhì)量是確保許多類型的神經(jīng)成像數(shù)據(jù)分析的有效性和再現(xiàn)性的必要前提。實(shí)施質(zhì)量控制程序是確保神經(jīng)影像數(shù)據(jù)高質(zhì)量及其在后續(xù)分析中的有效性的關(guān)鍵[68]。

2.2.1 運(yùn)動(dòng)偽影

頭動(dòng)對(duì)fMRI是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)，先前的研究已經(jīng)證明，掃描儀內(nèi)頭部運(yùn)動(dòng)對(duì)結(jié)構(gòu)性神經(jīng)成像測(cè)量的估計(jì)有偏差[69-71]，即使是頭部微運(yùn)動(dòng)也可能引入人為的個(gè)體間差異[72]，還有研究顯示在MRI獲取過程中，頭部運(yùn)動(dòng)減少了灰質(zhì)體積和厚度的估計(jì)[73]。因此，對(duì)頭動(dòng)的控制十分重要，需要確保一個(gè)可接受的質(zhì)量水平，并量化排除圖像的標(biāo)準(zhǔn)。

2.2.2 圖像分割

確保組織分類的準(zhǔn)確性對(duì)于高質(zhì)量的研究是非常重要的，但因?yàn)榧夹g(shù)和臨床實(shí)施的局限性會(huì)帶來一些固有的方法上的挑戰(zhàn)。首先，由于運(yùn)動(dòng)偽影或掃描儀的不穩(wěn)定性，MRI 掃描的圖像本身可能會(huì)模糊或解剖邊界不清[74-75]；其次，MRI 硬件、軟件和獲取序列的差異也有可能影響組織分類的對(duì)比度差異和梯度失真，使得跨位點(diǎn)數(shù)據(jù)集的組合比較困難[76]；另一個(gè)誤差來源是分割算法的參數(shù)選擇，不同的參數(shù)選擇可以轉(zhuǎn)化為差異很大的結(jié)果[77]。因此，如何盡量保證圖像的精確分割也是質(zhì)控中不可忽視的一部分。

2.2.3 協(xié)變量回歸

協(xié)變量回歸是為了降低腦部其它協(xié)變量對(duì)研究目的的影響，協(xié)變量是指與試驗(yàn)?zāi)康牟幌嚓P(guān)卻對(duì)試驗(yàn)結(jié)果可能造成影響的干擾因素，而回歸協(xié)變量可使得研究結(jié)果更加接近真實(shí)的研究目的。

2.2.4 全腦平均信號(hào)

去除與非去除全腦平均信號(hào)，直接關(guān)系到功能連接分析的結(jié)果，所以一直是個(gè)爭(zhēng)議較大的熱點(diǎn)話題。部分研究支持全腦平均信號(hào)校正處理，發(fā)現(xiàn)去除全腦平均信號(hào)有助于減少頭動(dòng)引起的功能連接差異[78]；而非去除全腦平均信號(hào)可能導(dǎo)致功能網(wǎng)絡(luò)的結(jié)果中參雜腦基底區(qū)或縱裂池的噪聲信號(hào)，以及位于白質(zhì)區(qū)邊緣灰質(zhì)體素與其他腦區(qū)連接性降低[79-80]。而另一部分研究者認(rèn)為，全腦平均信號(hào)之后會(huì)導(dǎo)致負(fù)相關(guān)連接性出現(xiàn)[81]，改變左尾網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，使網(wǎng)絡(luò)受到損害[82]。此外，還有研究者在去除全腦平均信號(hào)方法上進(jìn)行了改進(jìn)[83]，建議同時(shí)保留去除與非去除全腦平均信號(hào)兩者的結(jié)果[84]。

2.2.5 其它因素

在圖像處理的過程中，有許多與影像數(shù)據(jù)質(zhì)量相關(guān)的影響因素和值得注意的細(xì)節(jié)。①原始圖像的質(zhì)量控制：可提高配準(zhǔn)、分割和標(biāo)準(zhǔn)化的精度，特別是當(dāng)圖像的初始方向與標(biāo)準(zhǔn)模板出現(xiàn)較大不一致時(shí)。②移除前n個(gè)時(shí)間點(diǎn)數(shù)據(jù)（Remove first time points）：儀器開始掃描時(shí)有一個(gè)平衡過程，即剛開始測(cè)得的圖像不穩(wěn)定或不準(zhǔn)確，需要舍棄前幾個(gè)時(shí)間點(diǎn)數(shù)據(jù)以保證結(jié)果的可靠性。③空間標(biāo)準(zhǔn)化（Normalize）：由于功能掃描中包含的切片數(shù)量有限，而不同受試者其頭部大小和形狀不完全一致，所以原始圖像的空間覆蓋范圍也各不相同，為了使受試者之間具有可比性，個(gè)體大腦需要配準(zhǔn)到標(biāo)準(zhǔn)化空間。④時(shí)間層校正（Slice timing）：采集一個(gè)腦圖數(shù)據(jù)需要逐層掃描，而不同層間存在時(shí)間偏移，需進(jìn)行校正。⑤平滑化（Smooth）：能夠降低信噪比。此外，還包括去線性漂移（Detrend），濾波（Filter），數(shù)據(jù)擦除（Scrubbing）等。在圖像預(yù)處理完成后，評(píng)價(jià)神經(jīng)成像數(shù)據(jù)集的質(zhì)量時(shí)，評(píng)價(jià)人員的水平以及主觀性，度量標(biāo)準(zhǔn)的選擇都對(duì)后續(xù)數(shù)據(jù)處理具有重要影響[66]。

3 小結(jié)

近年來，利用腦功能成像技術(shù)探討針刺的中樞機(jī)制越來越多，如何對(duì)此類研究進(jìn)行質(zhì)量的控制對(duì)于提高結(jié)果的可重復(fù)性尤為關(guān)鍵。本文以梁繁榮教授正在進(jìn)行的針刺治療KOA 的神經(jīng)影像學(xué)研究為例，從針刺臨床試驗(yàn)的質(zhì)量控制，到影像數(shù)據(jù)質(zhì)量的嚴(yán)格把控，拒絕“garbage in and garbage out”，旨在獲得高質(zhì)量證據(jù)和可靠的結(jié)果。

針灸臨床試驗(yàn)質(zhì)控方面：樣本量的大小對(duì)結(jié)果的穩(wěn)定性影響巨大，受試者同質(zhì)性是對(duì)結(jié)果可靠的重要保障，試驗(yàn)設(shè)計(jì)與分配隱藏、隨機(jī)、盲法的實(shí)施是獲得高質(zhì)量證據(jù)的前提，而規(guī)范化的針刺干預(yù)是結(jié)果可重復(fù)的關(guān)鍵因素。影像數(shù)據(jù)的質(zhì)量水平很大程度上取決于所收集的臨床數(shù)據(jù)的質(zhì)量。此外，規(guī)范的fMRI掃描流程和圖像處理對(duì)于影像數(shù)據(jù)質(zhì)量的控制至關(guān)重要。目前，許多研究依賴有一定經(jīng)驗(yàn)評(píng)判員的目測(cè)來進(jìn)行影像圖像的審查，而評(píng)判員之間和評(píng)判員自身的判斷都可能存在不一致性，這些人為的主觀性降低了研究之間的可比性。隨著機(jī)器學(xué)習(xí)的不斷進(jìn)步，人工智能在影像數(shù)據(jù)質(zhì)控領(lǐng)域可能大有作為。

針刺神經(jīng)影像學(xué)研究屬于典型的交叉學(xué)科，研究者需具備扎實(shí)的針灸臨床和科研基礎(chǔ)，在系統(tǒng)了解神經(jīng)影像技術(shù)的基本原理、設(shè)計(jì)、分析方法等多方面知識(shí)后才可能設(shè)計(jì)出和完成高質(zhì)量的針刺神經(jīng)影像學(xué)研究。而質(zhì)量控制貫穿針刺神經(jīng)影像學(xué)研究始終，任何一個(gè)環(huán)節(jié)的質(zhì)控差錯(cuò)都可能給試驗(yàn)結(jié)果帶來嚴(yán)重影響。目前國(guó)內(nèi)外仍缺乏完善的針刺神經(jīng)影像學(xué)研究的質(zhì)控標(biāo)準(zhǔn)以及評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，這使得研究質(zhì)量參差不齊，在出現(xiàn)矛盾結(jié)果時(shí)難以抉擇。本文以梁繁榮教授正在進(jìn)行的研究為例，淺談針刺神經(jīng)影像學(xué)研究的質(zhì)控思路及實(shí)際運(yùn)用，希望為今后的研究提供參考，為標(biāo)準(zhǔn)的制定提供思路，為針刺機(jī)理研究提供更加強(qiáng)有力的證據(jù)。