楊 駿,李傳富,張慶萍,袁愛(ài)紅,徐春生,朱一芳,李落意,趙 斌

(1.安徽省中醫(yī)院 數(shù)字化影像技術(shù)實(shí)驗(yàn)室，安徽 合肥 230031；2.安徽省中醫(yī)院 針灸科，安徽 合肥 230031；3.安徽中醫(yī)學(xué)院，安徽 合肥 230031)

針刺治療面癱具有顯著的臨床療效已經(jīng)大量的臨床研究報(bào)道證實(shí)[1]，然而如何利用現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的科研方法來(lái)闡釋針刺治療的內(nèi)在作用機(jī)制一直是一個(gè)難題[2]。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展以及人們對(duì)更好醫(yī)療服務(wù)需求不斷增長(zhǎng)，近年來(lái)在全球范圍內(nèi)興起了針刺研究的熱潮[3]。作為現(xiàn)代針刺研究的一種最重要技術(shù)手段，磁共振功能成像技術(shù)(functional Magnetic Resonance Imaging,fMRI)在針刺研究中發(fā)揮了極其重要的作用。本研究旨在利用任務(wù)態(tài)針刺fMRI以及靜息態(tài)fMRI技術(shù)，通過(guò)周?chē)悦姘c患者與正常健康志愿者的對(duì)照研究，分析針刺前、針刺中以及針刺后的fMRI變化，探索針刺治療周?chē)悦姘c的現(xiàn)代神經(jīng)生理學(xué)機(jī)制。

1 資料與方法

1.1 研究對(duì)象分組及納入排除標(biāo)準(zhǔn) 研究對(duì)象分為2組，即周?chē)悦姘c組(簡(jiǎn)稱(chēng)面癱組)和正常對(duì)照組(簡(jiǎn)稱(chēng)對(duì)照組)。面癱組35例, 女15例，男20例,年齡19～70歲，中位年齡35歲。對(duì)照組24例，女14例，男10例，年齡18～29歲，中位年齡23歲。面癱組均為安徽省中醫(yī)院門(mén)診或病房收治的周?chē)悦姘c病人，右手利，無(wú)中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病，無(wú)精神類(lèi)疾病，無(wú)嚴(yán)重的其他系統(tǒng)疾病。健康志愿者均為在校大學(xué)生或研究生，右利手，無(wú)精神或神經(jīng)系統(tǒng)疾病病史，無(wú)精神或神經(jīng)科藥物服用史，無(wú)嚴(yán)重心、肝、腎疾病等。

1.2 實(shí)驗(yàn)步驟與針刺 所有受試者均自愿參加全程實(shí)驗(yàn)并簽署知情同意書(shū)。實(shí)驗(yàn)前讓受試者更衣、休息，全身放松后進(jìn)入掃描室。檢查時(shí)囑受試者平躺，閉眼，用棉球塞耳，戴上專(zhuān)用隔音耳幔，固定頭部，最大限度地限制頭部活動(dòng)；關(guān)燈，以減少視覺(jué)刺激。整個(gè)掃描過(guò)程中，受試者盡可能避免心理活動(dòng)。采用一次性無(wú)菌不銹鋼毫針針刺受試者左側(cè)或右側(cè)合谷穴，用捻針和留針(非捻針)2種手法。捻針采用平補(bǔ)平瀉方法，左右捻針，頻率為1 Hz，進(jìn)針深度約1.0 cm。所有針刺操作均由一名專(zhuān)業(yè)的針灸醫(yī)師完成。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,詳細(xì)詢問(wèn)并記錄實(shí)驗(yàn)過(guò)程的相關(guān)信息。

1.3 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)采集 1)任務(wù)態(tài)針刺fMRI方案設(shè)計(jì):實(shí)驗(yàn)采用改良組塊設(shè)計(jì)[4]，采取靜息狀態(tài)(留針)與刺激狀態(tài)(捻針)交互進(jìn)行的方式。掃描開(kāi)始前進(jìn)針，獲得得氣感后留針并開(kāi)始采集fMRI數(shù)據(jù)，先采集靜息32個(gè)時(shí)間點(diǎn)，然后32個(gè)時(shí)間點(diǎn)針刺，再48個(gè)時(shí)間點(diǎn)靜息，32個(gè)時(shí)間點(diǎn)針刺,最后16個(gè)時(shí)間點(diǎn)靜息，每個(gè)時(shí)間點(diǎn)為4 s整，整個(gè)任務(wù)態(tài)fMRI數(shù)據(jù)采集共持續(xù)10 min 40 s。2)靜息態(tài)fMRI數(shù)據(jù)采集：分為針刺前、針刺中以及針刺后共3個(gè)階段。針刺開(kāi)始前，首先采集10 min共200個(gè)時(shí)間點(diǎn)的功能數(shù)據(jù)，每個(gè)時(shí)間點(diǎn)數(shù)據(jù)采集持續(xù)時(shí)間3 s；然后選擇左側(cè)或右側(cè)合谷穴插入針刺針，獲得得氣感后開(kāi)始采集針刺過(guò)程中的靜息態(tài)功能數(shù)據(jù)，同樣采集10 min 200個(gè)時(shí)間點(diǎn)的數(shù)據(jù)，掃描過(guò)程中每隔2 min捻針約10 s左右；最后拔出針刺針，再掃描10 min 200個(gè)時(shí)間點(diǎn)的針刺后靜息態(tài)功能數(shù)據(jù)。3)數(shù)據(jù)采集次序及參數(shù)設(shè)置：所有fMRI實(shí)驗(yàn)均在安徽中醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院影像中心磁共振室完成。使用Siemens Symphony 1.5T MRI全身掃描儀和標(biāo)準(zhǔn)頭線圈。共依次掃描8個(gè)序列，分別是:①定位像；②T2加權(quán)像；③T1加權(quán)2D解剖像：取與前后聯(lián)合連線平行的橫軸位，共36層，掃描范圍覆蓋全腦，采用自旋回波T1加權(quán)序列，TR/TE 500/12 ms，F(xiàn)OV 230 mm×230 mm，層厚/間距3.0 mm/0.75 mm，分辨率192×144；④針刺前靜息態(tài)fMRI:采用EPI-BOLD序列，掃描方位和層數(shù)與2D解剖像相同，TR/TE/FA 3000 ms/30 ms/90°，F(xiàn)OV 192 mm×192 mm,分辨率64×64；⑤針刺中靜息態(tài)fMRI：參數(shù)同針刺前；⑥針刺后靜息態(tài)fMRI：參數(shù)同針刺前；⑦任務(wù)態(tài)針刺fMRI：掃描序列和方位同靜息態(tài)掃描，參數(shù)設(shè)置稍有不同，TR/TE/FA 4 000 ms/50 ms/90 °;⑧T1加權(quán)3D解剖像：取矢狀位，共掃描176層，采用擾相梯度回波序列，TR/TE/FA 2 100 mm/3.93 mm/13 °；FOV 250 mm×250 mm；層厚/間距1.0 mm/0.5 mm；分辨率256×256，掃描范圍覆蓋全腦。完成全部磁共振掃描數(shù)據(jù)采集共需約60 min。

1.4 數(shù)據(jù)處理 所有數(shù)據(jù)均由安徽中醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院數(shù)字化影像技術(shù)實(shí)驗(yàn)室(國(guó)家中醫(yī)藥管理局三級(jí)實(shí)驗(yàn)室，編號(hào)TCM-2009-196)負(fù)責(zé)處理。1)任務(wù)態(tài)數(shù)據(jù)處理方法與步驟:任務(wù)態(tài)數(shù)據(jù)處理采用Linux平臺(tái)下的AFNI程序，處理步驟:①數(shù)據(jù)預(yù)處理：包括數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換、去線性漂移，位置對(duì)齊，頭動(dòng)校正，空域?yàn)V波，灰度標(biāo)準(zhǔn)化等；②個(gè)體統(tǒng)計(jì)參數(shù)圖：利用線性模型分析計(jì)算出每個(gè)個(gè)體數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)參數(shù)圖，并提取其中的coef值作為進(jìn)一步數(shù)據(jù)分析所需的對(duì)比圖(Contrast image)；③空間標(biāo)準(zhǔn)化及濾波：將對(duì)比圖從原始坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的TT坐標(biāo)系并進(jìn)行空域?yàn)V波；④組內(nèi)分析：將每組數(shù)據(jù)分別進(jìn)行組內(nèi)分析，得出組內(nèi)分析結(jié)果，并進(jìn)行Monte Carlo閾值校正(P<0.01,α≤0.05)，分別得出面癱組和對(duì)照組的針刺腦激活區(qū)；⑤組間分析：將2組任務(wù)態(tài)的腦功能數(shù)據(jù)進(jìn)行組間分析，得出2組之間的腦激活區(qū)差異，并進(jìn)行Monte Carlo閾值校正(P<0.01,α≤0.05)，得出面癱組與對(duì)照組的任務(wù)態(tài)針刺腦功能激活區(qū)的統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。2)靜息態(tài)數(shù)據(jù)處理方法與步驟：靜息態(tài)數(shù)據(jù)處理也采用AFNI程序，處理步驟：①數(shù)據(jù)預(yù)處理：同任務(wù)態(tài)處理方法；②頻域?yàn)V波：保留頻率在0.01～0.08 Hz范圍內(nèi)的時(shí)間序列信號(hào)；③消除頭動(dòng)、腦白質(zhì)及腦脊液信號(hào)的影響；④計(jì)算個(gè)體數(shù)據(jù)的腦功能聯(lián)系參數(shù):共選擇了7個(gè)感興趣區(qū)作為種子點(diǎn)，分別是后扣帶回(post cingulate cortex，PCC)，左側(cè)及右側(cè)第2軀體感覺(jué)區(qū)(second somatosensory area，SⅡ)，左側(cè)及右側(cè)第1感覺(jué)皮層(primary somatosensory cortex,SI)，左側(cè)及右側(cè)第1運(yùn)動(dòng)皮層(primary motor cortex，MI)；⑤個(gè)體數(shù)據(jù)后處理：包括提取個(gè)體對(duì)比圖、空間標(biāo)準(zhǔn)化以及空域?yàn)V波；⑥組內(nèi)分析：將2組各7種功能聯(lián)系的對(duì)比圖進(jìn)行組內(nèi)分析，并進(jìn)行Monte Carlo閾值校正(P<0.001，α≤0.05)，得出每組各7種腦功能聯(lián)系的結(jié)果；⑦組間分析：將對(duì)照組與面癱組的每種功能聯(lián)系數(shù)據(jù)進(jìn)行組間分析，得出每種功能聯(lián)系在2組之間的統(tǒng)計(jì)學(xué)差別，并進(jìn)行Monte Carlo閾值校正(P<0.01，α≤0.05)。

2 結(jié)果

為了避免頭動(dòng)因素可能對(duì)數(shù)據(jù)分析結(jié)果的影響,頭動(dòng)幅度超過(guò)3 mm或3 °(大約1個(gè)體素范圍)的數(shù)據(jù)將被剔除，本文面癱組35例以及對(duì)照組24例的研究數(shù)據(jù)均符合要求。

2.1 組內(nèi)分析結(jié)果 任務(wù)態(tài)fMRI組內(nèi)分析校正后結(jié)果在2組均可見(jiàn)多處激活區(qū)，但2組的激活區(qū)域有所不同，具體參見(jiàn)表1。靜息態(tài)fMRI數(shù)據(jù)的組內(nèi)功能聯(lián)系分析結(jié)果顯示針刺前、中、后均表現(xiàn)為全腦廣泛分布的功能聯(lián)系(見(jiàn)表1)，但不同類(lèi)型功能聯(lián)系的程度和范圍有所不同。

表1 對(duì)照組與面癱組任務(wù)態(tài)和靜息態(tài)的組內(nèi)分析結(jié)果

2.2 組間分析結(jié)果 任務(wù)態(tài)組間分析結(jié)果顯示面癱組與正常組之間針刺腦激活區(qū)沒(méi)有顯著性差異。靜息態(tài)功能聯(lián)系的組間比較，從總體上看，大多數(shù)功能聯(lián)系在2組之間，無(wú)論是針刺前、針刺中還是針刺后均無(wú)顯著性差別，見(jiàn)表2(圖略)。

表2 對(duì)照組與面癱組的任務(wù)態(tài)和靜息態(tài)的組間比較分析結(jié)果

3 討論

3.1 周?chē)悦姘c的靜息態(tài)腦功能聯(lián)系變化 面癱組與對(duì)照組的靜息態(tài)腦功能聯(lián)系組間對(duì)比分析結(jié)果顯示，面癱組針刺前的左側(cè)SI和右側(cè)MI的功能聯(lián)系發(fā)生了變化。仔細(xì)分析這些變化，發(fā)現(xiàn)無(wú)論是SI還是MI的功能聯(lián)系變化都表現(xiàn)在額上回和額中回的運(yùn)動(dòng)前區(qū)(Promotor Cortex，PMC)，而且都表現(xiàn)為PMC與SI或MI的功能聯(lián)系增強(qiáng)。PMC主要負(fù)責(zé)復(fù)雜運(yùn)動(dòng)的協(xié)調(diào)，是感覺(jué)運(yùn)動(dòng)皮層的更高級(jí)中樞[4-5]。面癱病人PMC與MI和SI的功能聯(lián)系增強(qiáng)很可能是中樞性神經(jīng)系統(tǒng)的一種代償性機(jī)制，具體的機(jī)制推測(cè)可能是因?yàn)槊姘c的肌肉無(wú)法執(zhí)行MI發(fā)出的傳出神經(jīng)指令，SI從面部獲取的肌肉本體感覺(jué)神經(jīng)傳入信息不能與之形成完整的反饋回路，因此更高級(jí)中樞的PMC發(fā)揮其運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)功能,反應(yīng)性增強(qiáng)其與MI和SI的功能聯(lián)系，以期實(shí)現(xiàn)其本身的感覺(jué)運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)功能。

3.2 針刺合谷穴治療周?chē)悦姘c中樞作用機(jī)制 綜合上述的針刺前、針刺中以及針刺后的數(shù)據(jù)分析，我們首次探索性地提出下述關(guān)于針刺合谷穴治療周?chē)悦姘c的中樞作用機(jī)制推論。首先,由于面癱病人的中樞代償機(jī)制，負(fù)責(zé)復(fù)雜運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)的PMC與SI和MI的功能聯(lián)系加強(qiáng)；然后,在這種代償機(jī)制的影響下，針刺過(guò)程中，負(fù)責(zé)感覺(jué)運(yùn)動(dòng)整合功能的SⅡ?qū)︶槾谭磻?yīng)更加突出，而其他腦區(qū)的激活相對(duì)減弱;針刺后效應(yīng)進(jìn)一步減弱了SⅡ與其他非軀體感覺(jué)功能腦區(qū)的聯(lián)系，結(jié)果使得感覺(jué)運(yùn)動(dòng)中樞包括SI、SⅡ、MI、PMC等不同腦區(qū)之間的功能聯(lián)系持續(xù)保持增強(qiáng)。這種功能聯(lián)系分增強(qiáng)實(shí)質(zhì)上就是神經(jīng)突觸活動(dòng)的增加，而持續(xù)的神經(jīng)突觸活動(dòng)增加將促進(jìn)腦功能重組的發(fā)生，最終發(fā)揮針刺治療周?chē)悦娌堪c瘓的臨床作用?；谥袠猩窠?jīng)系統(tǒng)突觸可塑性的腦功能重組已經(jīng)被大量的研究[6]證明是腦卒中病人能夠康復(fù)的神經(jīng)生理學(xué)基礎(chǔ)，在周?chē)悦姘c的康復(fù)過(guò)程中發(fā)揮著重要作用[7-8]。

綜上所述，本項(xiàng)研究的數(shù)據(jù)初步分析結(jié)果表明針刺合谷穴治療周?chē)悦姘c的可能機(jī)制是:針刺效應(yīng)利用SⅡ的感覺(jué)運(yùn)動(dòng)整合功能，通過(guò)弱化與非軀體感覺(jué)運(yùn)動(dòng)皮層的功能聯(lián)系，強(qiáng)化感覺(jué)運(yùn)動(dòng)中樞不同皮層之間的功能聯(lián)系，促進(jìn)基于突觸可塑性的腦功能重組，實(shí)現(xiàn)針刺治療面癱的臨床作用。然而，盡管本文的研究結(jié)果似乎能夠比較合理地解釋我們提出的針刺治療周?chē)悦姘c的中樞作用機(jī)制理論，但此觀點(diǎn)也還有待于對(duì)本研究fMRI數(shù)據(jù)的更深入分析研究證實(shí)，具體包括面癱治療前后，左右不同側(cè)針刺以及左右不同側(cè)面癱的對(duì)照分析等。

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