磁共振腦功能成像在針刺研究中的質(zhì)量控制

韋懿宸，梁玲艷，段高雄，鄧德茂

廣西醫(yī)學(xué)科學(xué)院/廣西壯族自治區(qū)人民醫(yī)院放射科，廣西 南寧530000

針刺作為我國中醫(yī)學(xué)的重要組成部分，已有2 000 余年歷史。至今已經(jīng)發(fā)展出了多種針刺方式及刺激方法，并已應(yīng)用于多種疾病的治療，其療效也得到了國際上的認(rèn)可。而其對人體的作用機(jī)制，目前仍是值得深入研究的科學(xué)問題。MRI 腦功能成像作為一種新興的檢查技術(shù)，因其無創(chuàng)、無輻射、經(jīng)濟(jì)的優(yōu)點，已經(jīng)應(yīng)用在了多種疾病的研究中；而靜息態(tài)fMRI 作為其中一個重要的技術(shù)手段，在腦功能的研究中也取得了豐碩的成果。兩者結(jié)合使得針刺療效的機(jī)制有可能以可視化及量化的結(jié)果呈現(xiàn)。但由于人腦活動是動態(tài)變化的，以及針刺治療的方式及手法也不盡相同，有可能導(dǎo)致部分同類型研究的結(jié)果一致性不佳。因此，為了保證研究結(jié)果的可重復(fù)性及可靠性，對此類研究過程中變量因素的控制顯得尤為重要。故本文將從被試者的納入、導(dǎo)致靜息態(tài)腦功能改變的因素及針刺方式方法三大方面對針刺MRI 腦功能成像研究的質(zhì)量控制進(jìn)行淺述，以期為其研究的深入開展提供參考。

1 被試者的納入

神經(jīng)影像學(xué)研究通常情況下樣本量相對較小，因此個體的差異性是一個無法完全避免的因素。被試者的一般情況，如年齡、性別、社會心理因素、健康狀態(tài)均可導(dǎo)致其腦功能狀態(tài)出現(xiàn)改變。因而，最大程度地保證同組中被試者的同質(zhì)性，成為一個需要關(guān)注的科學(xué)問題。

1.1 年齡

對人腦而言，其功能是從一個不完善到完善再到退變的一個變化的過程。腦功能隨著不同的生命階段而有著相應(yīng)的改變。默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)作為靜息態(tài)下最重要的腦功能網(wǎng)絡(luò)之一，已成為各種疾病腦功能的研究熱點，其不僅在疾病狀態(tài)下會發(fā)生改變，在不同的生命階段，也是動態(tài)變化的。有研究發(fā)現(xiàn)，老年人的默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)活動弱于年輕成人，即默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)的活躍度與年齡呈負(fù)相關(guān)趨勢［1］；同時有研究表明，在青年至老年的過程中，默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)所在腦區(qū)的灰質(zhì)隨年齡的增長而減少［2］。不僅如此，眾多針對人腦語言功能的研究也發(fā)現(xiàn)了與年齡相關(guān)的腦功能動態(tài)變化的現(xiàn)象。Kennedy 等［3］研究發(fā)現(xiàn)，在簡單的是與否的語義判斷任務(wù)中，人腦相應(yīng)腦區(qū)的激活度與年齡呈正相關(guān)，即在整個生命周期中，其相應(yīng)腦區(qū)的激活度隨著年齡的增加而增加，且未觀察到激活度減低的情況；而在復(fù)雜語義任務(wù)中，隨著任務(wù)難度的提升，人腦將通過調(diào)節(jié)機(jī)制調(diào)配更多的資源用于任務(wù)的執(zhí)行，而這種調(diào)配資源的能力自青年（20～39 歲）至中年（40～59 歲）有所增強(qiáng)；此后，隨著年齡的增長（60～89 歲），這種調(diào)配能力將逐漸減弱；這種變化趨勢在中年（40～59 歲）至老年（60～79 歲）之間最顯著，而在青年至中年、老年至非常老年（80～89 歲）的變化趨勢相對平緩。Xie［4］等也研究發(fā)現(xiàn)，靜息態(tài)fMRI 的信號變異性與大腦全局性功能連接隨著年齡的增加而呈現(xiàn)出相應(yīng)相關(guān)性的改變，且在老年組（＞60 歲）這種趨勢愈加明顯。而這種趨勢在年輕組（20～39 歲）及中年組（40～59 歲）相對平緩?？梢姡瑢κ茉囌叩哪挲g跨度進(jìn)行控制十分必要。在針對成人的研究中，應(yīng)考慮年齡跨度的問題，尤其需關(guān)注中年至老年這一年齡跨度。

1.2 性別

不同性別的區(qū)別不僅表現(xiàn)在軀體上，在行為、神經(jīng)心理特征及腦功能上也得到了證實［5-6］。此外，由于女性特殊的生理周期，處在月經(jīng)周期不同階段的女性，其腦功能也會發(fā)生變化，尤其是黃體期。有研究表明，經(jīng)前期綜合征、經(jīng)前期焦慮障礙女性在黃體期時會出現(xiàn)一系列的腦功能及腦結(jié)構(gòu)的改變［7-9］。同樣，女性在圍絕經(jīng)期，由于激素水平的波動等原因，也會導(dǎo)致腦功能的改變；Lu 等［10］研究發(fā)現(xiàn)與絕經(jīng)前女性相比，圍絕經(jīng)期女性的右側(cè)眶回與右側(cè)額上回中部、左側(cè)島葉與右側(cè)額上回功能連接降低，且與血清催乳素水平呈負(fù)相關(guān)。

不同性別在對針刺的反應(yīng)上也有區(qū)別。Li 等［11］在對健康志愿者針刺梁丘、內(nèi)膝眼、犢鼻、血海的研究中發(fā)現(xiàn)，針刺使得男性和女性的中央后回、楔前葉、顳葉和枕葉激活增加。除此之外，與女性相比，男性在右側(cè)額中回、額下回、右側(cè)楔前葉、右側(cè)頂葉上小葉、左側(cè)小腦前葉腦激活增加，在右額葉的激活減低；與男性相比，女性右側(cè)額葉、右側(cè)頂葉和右側(cè)顳中回激活增加，雙側(cè)內(nèi)側(cè)額葉激活減低。由此可見，性別的差異不僅體現(xiàn)在受試者的基線狀態(tài)，也體現(xiàn)在針刺對腦功能的響應(yīng)上。

可見，在研究時需關(guān)注性別間的腦功能差異及對針刺反應(yīng)的差異。在相關(guān)研究中還需注意育齡期女性處于不同月經(jīng)周期及圍絕經(jīng)期女性腦功能的變化。

1.3 社會心理因素

社會心理因素包括社會因素和自身心理因素對人的影響。不良的社會心理因素主要是負(fù)性生活事件造成的負(fù)性情緒的影響，其不僅會對人的身心健康造成影響，也可使腦功能發(fā)生改變。

Fernández-Alcántara 等［12］研究發(fā)現(xiàn)，與對照組相比，在近18 個月內(nèi)有至親去世的人群中，當(dāng)他們執(zhí)行死亡相關(guān)圖片的任務(wù)后，杏仁核、殼核、下丘腦、額中回和前扣帶皮質(zhì)的激活程度明顯高于對照組。Yoshino 等［13］研究正常人在不同情緒圖片刺激后對疼痛評分的影響中發(fā)現(xiàn)，觀看負(fù)性情緒相關(guān)的圖片后，正常人的疼痛評分明顯高于中性情緒及愉悅情緒圖片，且在此過程中前扣帶回與杏仁核的功能連接增加。由此可見，在對疼痛相關(guān)的研究中，負(fù)性情緒可能會通過影響前扣帶回與杏仁核的功能連接進(jìn)一步影響結(jié)果的可靠性。

盡管這是2 項任務(wù)態(tài)研究，但也從側(cè)面說明了生活負(fù)性事件、負(fù)性情緒可導(dǎo)致人腦對外來刺激的反應(yīng)發(fā)生改變；而對針刺而言，其本身就是一項外來刺激。因此，負(fù)性事件及負(fù)性情緒影響下的針刺腦效應(yīng)也可能異于常人，從而對研究結(jié)果產(chǎn)生一定的影響，在研究中需避免。

1.4 健康狀態(tài)

當(dāng)人體處于長期的非健康狀態(tài)時，腦功能也會發(fā)生相應(yīng)的改變。其中常見的非健康狀態(tài)包括BMI超標(biāo)（超重/肥胖）、糖尿病、高血壓、慢性疼痛等。

1.4.1 BMI 隨著物質(zhì)生活的豐富，肥胖、糖尿病、高血壓已成為一個重大的健康問題。Jastreboff 等［14］對BMI 超標(biāo)人群的研究中發(fā)現(xiàn)，與對照組相比，BMI 超標(biāo)者表現(xiàn)出了更高的焦慮及應(yīng)激狀態(tài)，這導(dǎo)致其腹側(cè)紋狀體處于高于常人的激活狀態(tài)，且其空腹血糖、胰島素及瘦素水平均高于對照組，并與BMI 呈正相關(guān)；而較高焦慮狀態(tài)、空腹血糖水平也與腹側(cè)紋狀體的異常激活存在相關(guān)性。異常的腹側(cè)紋狀體激活和高焦慮狀態(tài)也會導(dǎo)致大腦的獎勵/激勵回路受損和功能異常，從而促進(jìn)不良的進(jìn)食行為發(fā)生，進(jìn)一步使BMI 升高，形成惡性循環(huán)。Doucet 等［15］的研究也得出了相似結(jié)果，其研究還表明BMI 超標(biāo)人群的默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)、中央執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)、感覺運動網(wǎng)絡(luò)、視覺網(wǎng)絡(luò)及其組成模塊的功能連接出現(xiàn)了不同程度的異常。

1.4.2 糖尿病及高血壓 失控的肥胖狀態(tài)也可導(dǎo)致高血壓及糖尿病的發(fā)生。臨床前研究和臨床實踐均證明，高血壓對心臟、腎臟、血管和大腦等多種目標(biāo)器官具有巨大影響［16］。Carnevale 等［17］發(fā)現(xiàn)，高血壓患者腦背側(cè)注意網(wǎng)絡(luò)與感覺運動網(wǎng)絡(luò)、視覺網(wǎng)絡(luò)的功能連接增加，而與額頂網(wǎng)絡(luò)之間的功能連接降低，從而導(dǎo)致了認(rèn)知功能的損害。另一項研究也表明，高血壓會破壞人腦的額頂網(wǎng)絡(luò)的完整性，并使執(zhí)行功能受損［18］。糖尿病作為最常見的代謝病之一，其也會對全身多個器官造成損害。Chen 等［19］在對糖尿病腦損害的研究中，發(fā)現(xiàn)與健康對照相比，糖尿病患者右側(cè)顳中回、左側(cè)舌回、左側(cè)枕中回、左側(cè)中央前回與后扣帶回的功能連接降低，左側(cè)小腦后葉、右側(cè)額上回、右側(cè)額中回與后扣帶回功能連接增強(qiáng)。同時，糖尿病也會導(dǎo)致一些與認(rèn)知功能相關(guān)的腦網(wǎng)絡(luò)損傷，如默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)［20］。

1.4.3 慢性疼痛 慢性疼痛被定義為持續(xù)3 個月以上的疼痛。一般人群發(fā)病率約為46.5%，以老年人為主；最常見的表現(xiàn)為腰背痛、關(guān)節(jié)炎疼痛及其他損傷所致的慢性疼痛［21］。其不僅會引起軀體疼痛，同樣也會引起腦功能及結(jié)構(gòu)的改變。Brandl 等［22］的研究表明，慢性疼痛患者默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的連通性降低，且內(nèi)側(cè)顳葉的灰質(zhì)體積增大。Loggia 等［23］研究發(fā)現(xiàn)，慢性疼痛者的默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)與前扣帶回、左頂下小葉和右側(cè)島葉的功能連接增加。因此，長期疼痛也會導(dǎo)致腦功能的改變。

可見，被試者在長期的非健康狀態(tài)下，腦功能也會出現(xiàn)明顯變化，因此健康狀態(tài)在被試者納入過程中也是一個需關(guān)注的問題。

2 導(dǎo)致靜息態(tài)腦功能改變的因素

靜息態(tài)fMRI 作為一種重要的檢測腦功能活動的重要手段，已被廣泛應(yīng)用于腦功能的研究中。靜息狀態(tài)指的是被試者在放松的狀態(tài)下，眼睛閉著并且盡量避免任何有結(jié)構(gòu)的思維活動的狀態(tài)。因此，在靜息態(tài)序列臨掃描時，被試者靜息態(tài)的保持顯得尤為重要。一些日常因素，如睡眠狀況、飲食因素及其他日?；顒泳鶗绊戇@種狀態(tài)。

2.1 睡眠

睡眠剝奪會嚴(yán)重影響各種認(rèn)知和情感功能，包括警覺、注意力、感知覺、情感和長期記憶等。Dai 等［24］在研究長時睡眠剝奪對人腦的影響中發(fā)現(xiàn)，在72 h 睡眠剝奪后，默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)異常，主要表現(xiàn)在右頂下小葉與左側(cè)楔前葉/后扣帶回功能連接降低，左側(cè)梭狀回與右側(cè)顳中/顳下回的功能連接增強(qiáng)。Tamm 等［25］研究發(fā)現(xiàn)，人腦在部分睡眠剝奪（僅3 h 睡眠）之后，梭狀回激活減低，表現(xiàn)為對憤怒的感受增強(qiáng)，對快樂的感受減低；與年輕人相比，這種改變在老年人中更明顯。而單次睡眠剝奪對人腦的影響也并非一個短期效應(yīng)，Eide 等［26］研究發(fā)現(xiàn)，睡眠剝奪24 h 后，人腦的分子清除率明顯下降，且在睡眠剝奪之后的24 h不受限制的睡眠并不能改變這種狀態(tài)，且這種影響在之后4 周內(nèi)都無法完全消除。因此，睡眠狀態(tài)對腦功能的影響不僅在被試者納入時需關(guān)注，在被試者納入后的臨掃描前也需得到關(guān)注；當(dāng)掃描前出現(xiàn)短期睡眠剝奪時，需將相關(guān)試驗延緩進(jìn)行。

2.2 飲食因素

當(dāng)人體處于饑餓或進(jìn)食狀態(tài)時，腦功能也會出現(xiàn)相應(yīng)的變化。Al-zubaidi 等［27］研究發(fā)現(xiàn)處于饑餓狀態(tài)時，后扣帶回和楔前葉的fALFF 值增加。而當(dāng)人聞到食物的氣味后，嗅覺和獎勵相關(guān)區(qū)域?qū)⒈患せ?，其中包括?nèi)側(cè)前額葉、雙側(cè)前扣帶回、雙側(cè)眶額葉皮質(zhì)、雙側(cè)梨狀皮質(zhì)、杏仁核及海馬［28］。

此外，日常生活中一些常見的飲品也會引發(fā)腦功能的改變，如茶、咖啡的攝入。Wang 等［29］研究發(fā)現(xiàn)在攝入綠茶后，被試者額頂枕葉的ReHo 值增加，左楔葉及左舌回的ReHo 值降低，默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)、體感、視覺皮質(zhì)和頂額區(qū)的功能連接下降，而與記憶相關(guān)的腦區(qū)的功能連接增強(qiáng)。Li 等［30］對習(xí)慣性飲茶的老年人研究也發(fā)現(xiàn)了長期飲茶可改變默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)的功能連接，并能改善與年齡相關(guān)的大腦衰退。Magalhaes 等［31］研究發(fā)現(xiàn)，習(xí)慣性攝入咖啡者的軀體感覺和邊緣網(wǎng)絡(luò)功能連接下降，且在與軀體感覺、運動和情緒處理相關(guān)的皮質(zhì)下和后腦區(qū)域組成的網(wǎng)絡(luò)中也顯示出功能連通性下降；非咖啡慣用者在飲用咖啡后也會出現(xiàn)類似改變?？梢姡瑹o論是短期攝入茶、咖啡或是習(xí)慣性攝入，均會對腦功能造成一定影響。這一因素在靜息態(tài)腦功能的研究中也需注意。

2.3 其他日?；顒?/h3>

在掃描前，其他一些日常的活動也可能引起腦功能的改變，如聽音樂［32］、閱讀［33］、書寫［34］、短暫的情緒波動［12-13］等。因此，在掃描前，需盡量避免被試者進(jìn)行此類日?；顒樱詼p少對靜息態(tài)腦功能的影響。

3 針刺的方式方法

3.1 針刺種類

針刺刺激的種類繁多，目前研究中應(yīng)用較多的是手針及電針，兩者均可引起腦功能的改變從而發(fā)揮療效。在手針操作中，因針灸師的經(jīng)驗不同，在采用不同的操作手法時，操作幅度、頻率及作用時間都有所差異［35］。這就有可能引起不同的腦功能改變。而電針中因電流刺激的頻率不同所產(chǎn)生的腦效應(yīng)也有所不同。且由于刺激方式的不同，大腦對手針及電針響應(yīng)也有所不同。Napadow 等［36］在對比手針及不同頻率電針（2、100 Hz）對雙側(cè)足三里刺激的研究中發(fā)現(xiàn)，與手針相比，電針更能引起大腦更大范圍的fMRI 信號改變，而這一效應(yīng)在低頻時更顯著。這種由于電針刺激頻率的不同所引發(fā)的不同腦效應(yīng)的結(jié)果在后來Qiu 等［37］的研究中也得到了證實。

由于手針手法的個體化差異及電針不同刺激頻率的差異的存在，因此在針刺腦功能研究中，保證針灸師手法的相對一致性及保證電刺激強(qiáng)度、頻率的一致性是保證研究結(jié)果質(zhì)量的關(guān)鍵之一。

3.2 針刺的安慰針刺對照

目前，應(yīng)用較多的針刺對照的方法是假穴（非經(jīng)非穴）對照，以及同一穴位體表定位針刺的深淺程度（深刺、淺刺及非侵入表皮刺激）對照，其各有優(yōu)缺點。

劉波等［38］應(yīng)用真穴/非穴對照對針刺雙側(cè)足三里的研究發(fā)現(xiàn)，穴位和非穴位所引發(fā)腦功能連接改變的腦區(qū)大部分相同，但穴位組在腦內(nèi)腦功能連接改變的強(qiáng)度總體上高于非穴位組。這與Lewith 等［39］的研究結(jié)果相似，即針刺研究中使用的非穴針刺可能出現(xiàn)40%～50%有效率，即非穴針刺也可出現(xiàn)一定的治療效果。此方法的好處是保證了被試者得到了同樣的針刺感受，但不可避免非穴刺激帶來的治療效應(yīng)。

Napadow 等［40］在對內(nèi)關(guān)穴深刺（1.5 cm）對比非侵入表皮刺激的研究中發(fā)現(xiàn)兩者在大腦中引發(fā)的改變具有較大相似性，即均表現(xiàn)為運動感覺系統(tǒng)的激活及默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)的失活。但假刺激的感覺與感覺運動相關(guān)腦區(qū)的更大激活及默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)的更大失活有關(guān)，而真刺激的感覺與更大的認(rèn)知相關(guān)腦區(qū)（背內(nèi)側(cè)/外側(cè)前額葉）的激活有關(guān)，并認(rèn)為這可能是理解大腦對針刺感覺處理的關(guān)鍵改變。此方法優(yōu)點是可以避開非穴針刺激的腦效應(yīng)的影響，但不適用于長周期刺激的研究，因為缺乏得氣感或無針眼可能引起有針刺經(jīng)歷的被試者質(zhì)疑。而被試者的心理預(yù)期也會對針刺的腦效應(yīng)產(chǎn)生一定影響［41］，即安慰劑效應(yīng)。

可見在針刺的研究中，不同安慰針刺的對照方法均可導(dǎo)致腦功能的改變，且由于方式不同，所產(chǎn)生的結(jié)果也不同，其各有優(yōu)缺點；故目前在針刺研究中，安慰針對照的設(shè)定仍沒有一種兩全其美的方法，因此需根據(jù)自身臨床特點進(jìn)行相應(yīng)的研究設(shè)計。

3.3 針刺的安慰劑效應(yīng)

Kong 等［41］在研究心理預(yù)期對針刺的陣痛效果的研究中發(fā)現(xiàn)，對于從未經(jīng)歷針灸的被試者來說，不論在真針刺還是非侵入表皮安慰針中，針刺的陣痛效果在心理預(yù)期積極的被試者中好于消極心理預(yù)期的被試者；并通過fMRI 發(fā)現(xiàn)雙側(cè)前扣帶回前部/內(nèi)側(cè)前額葉、左側(cè)眶額葉和背外側(cè)前額葉等腦區(qū)參與此過程。而這一現(xiàn)象并不是反映了針灸治療并不起作用，而是表明心理預(yù)期在治療過程中的重要性。因此，在針刺MRI 腦功能研究中，需在施針的過程中保證雙盲，尤其是針對有過針刺治療經(jīng)歷的被試者。當(dāng)被試者不知道其接受的針刺是否是用作對照的情況下，或許能夠消除一部分心理預(yù)期帶來的影響。

綜上可見，針刺MRI 腦功能研究已取得了豐碩的成果，fMRI 使得針刺療效的機(jī)制能有機(jī)會以可視化及量化的結(jié)果呈現(xiàn)出來。但由于被試者的年齡、性別、社會心理因素、健康狀態(tài)的不同會導(dǎo)致不同的腦功能改變；被試者臨掃描前的狀態(tài)不同也會導(dǎo)致腦功能發(fā)生改變；由于針刺方式方法的多樣性，且不同安慰針對照各有優(yōu)缺點，這些因素同樣會導(dǎo)致針刺的腦功能響應(yīng)結(jié)果不一。在這些多變因素的影響下，同類研究結(jié)果會出現(xiàn)一致性不佳的情況。故對此類研究進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量控制，對于提高結(jié)果的可重復(fù)性尤為關(guān)鍵。