Research on central mechanism of acupuncture in chronic neck pain based on resting-state fMRI LISirongl，CHENJiashan2，LINMin2

'DepartmentofdioogHospitalofhejiangeople'sredPliceHangzouO5，hna;Departmentofdiologyd AffiliatedHospitalofZhejiangChineseMedical University，Hangzhou31ool2，China.

[Abstract] Objective：To explore thecentral mechanismsof acupunctureinchronicneckpain（CNP）using resting-state fMRIMethods：Atotalof31patientswithCNPwereenoled，including16patientsinheacupuncturegroupand15patints inthecontrol group.Theacupuncturegroupreceivedtreatmentconsistingof bodyacupuncturecombined withscalpacupuncture， whilethecontrolgroupreceived simple treatmentwithoutacupuncture.Bothgroupsunderwent scoring using visual analog scale（VAS）andNorthwick Park neck painquestionnaire（NPQ）andresting-state fMRI beforeandafter treatment.The brain functionalactvitieswereanalyzedusingamplitudeoflow-frequencyfluctuation（ALFF）andregionalhomogeneity（ReHo）. Results：Theacupuncturegrouphada significantdecrease inVASand NPQ scoresafteracupuncture treatment（both Plt; 0.05）.While in the control group，VASand NPQ scores had no diferences before and after treatment（both Pgt;0.05 ）.In the acupuncturegroup，theincreaseordecreaseinneuronalactivityintheprefrontalcortex，cingulatecortexinferiortemporal gyrus，cuneus，precuneus，parietallobule，anteroposteriorcentralgyrusandocipitalcortexafteracupuncturetreatmntwere revealed（all Plt;0.05 ）.While inthe control group，the decrease in neuronal activityin theright insula，right lenticular putamen，rightinferiorfrontalgyrusofhetriangle，andrightsuperiortemporalgyruswererevealedaftersimpletreatment（all （204號 Plt;0.05 ），and no brain regionswithactivated brain functionswere found.Conclusions：Acupuncture intervention demonstrates eficacyinalleviatingCNP.Thecerebralcortexexhibitssignificantactivityalterationspre-andpost-acupunctureintervention， indicatingthatacupuncturemodulatesthesebrainregionsassociatedwithsensory-cognitive-emotionalprocesestomitigatepain and ameliorate negative emotions.

[Keywords] Chronic neck pain;Acupuncture;Magnetic resonance imaging

慢性頸痛（chronic neck pain，CNP）是指持續(xù)或反復超過3個月的頸肩部疼痛或僵硬不適[1]，發(fā)病率高，病程長，高齡、女性、社會心理因素及久坐是頸部癥狀持續(xù)發(fā)作的危險因素[2]，不僅影響軀體運動，還能引起焦慮、抑郁等負性情緒，嚴重影響患者的生活質(zhì)量[3]。針刺能有效減輕CNP患者的疼痛及抑郁情緒，且療效可持續(xù)1年以上[4-5]。靜息態(tài)fMRI可對人腦結(jié)構(gòu)和神經(jīng)元活動進行定量分析及可視化[，被廣泛用于針刺鎮(zhèn)痛中樞機制探討及療效評估中[7]。其中，低頻振幅（amplitudeoflowfrequencyfluctuation，ALFF）和局部一致性（regional homogeneity，ReHo）因能反映大腦局部神經(jīng)元自發(fā)活動的變化，已用于精確定位各種疾病的異常自發(fā)大腦活動區(qū)域[8-9]。目前對針刺鎮(zhèn)痛的研究主要集中于不同針刺方法、穴位配伍干預后患者疼痛感覺及腦功能的變化，針刺干預伴情緒、認知障礙CNP的中樞機制尚未明確[10]。本研究采用靜息態(tài)fMRI探討針刺對CNP患者大腦功能活動的影響，揭示其中樞機制。

1資料與方法

1.1一般資料

選擇2022年10月至2023年3月中醫(yī)藥大學附屬第三醫(yī)院收治的CNP患者31例，男9例，女22例;年齡 18～60 歲，平均 35.55±2.14） 歲。根據(jù)患者意愿分為針刺組16例和對照組15例。

納入標準： ① 符合《頸椎病的分型、診斷及非手術(shù)治療專家共識（2018）》[1]中神經(jīng)根型及頸型頸椎病的診斷標準，視覺模擬量表（visualanalogotlsscale，VAS）評分 ?3 分； ② 以頸痛為主要表現(xiàn)，病程 gt; 3個月； ③ 無其他急慢性疼痛及腦外傷、手術(shù)史； ④ 均為右利手； ⑤ 無MRI檢查禁忌證。本研究經(jīng)醫(yī)院倫理委員會審查（批號：ZSLL-KY-2021-012-01），所有患者均簽署知情同意書。

1.2 MRI檢查方法

采用Siemens Magnetom Skyra 3.O T超導型MRI成像儀及標準GRE-EPI功能頭線圈采集。結(jié)構(gòu)像采用梯度回波序列3D-T，MPRAGE，TR 2530ms TE 2.89ms ，TI 1100ms ，層厚 1.2mm ，層距 1.0mm 層數(shù)249層，體素大小 1.0mm×1.0mm×1.0mm ，視野 256mm×256mm ，矩陣 64×64 ，翻轉(zhuǎn)角 9^° ，分辨率1mm ，掃描時間 5min 53s 。靜息態(tài)fMRI采用EP2D-BOLD序列，TR 2680ms ，TE 30ms ，TI 1100ms ，視野 192mm×192mm ，矩陣 64×64 ，翻轉(zhuǎn)角 90^° ，層厚 3mm ，層距 1mm ，全腦無間隔連續(xù)掃描，體素大小 3.0mm×3.0mm×3.0mm ，層數(shù)43層，掃描時間10min 53s 。

1.3 治療方法

針刺組采用體針 + 頭皮針治療。腧穴定位：參照《世界衛(wèi)生組織標準針灸經(jīng)穴定位（西太平洋地區(qū)）（中英文對照）》[12]。穴位選擇：頸肩部 + 頭皮經(jīng)穴[雙側(cè)風池、雙側(cè)風府、雙側(cè)肩井，雙側(cè)肩內(nèi)俞、雙側(cè)肩外俞，雙側(cè)曲池、百會、四神聰、頂顳后斜線（感覺區(qū)）頭面部]。具體操作：選用樂灸牌一次性針灸針（馬鞍山邦德醫(yī)用設備公司有限公司，型號H，規(guī)格0.22mm×25mm.0.25mm×40mm ；電刺激選用華佗牌電針療儀，SDZ-ⅡB型（蘇州市醫(yī)療保健用品廠公司）?；颊吒┡P于帶孔治療床，充分暴露針刺部位，局部消毒后，常規(guī)進針，針刺得氣，平補平瀉，雙側(cè)合谷、外關(guān)穴加用電針，疏密波， 2/100Hz ，留針 25～ 30min，3 次/周。本研究針刺療法均由同一位有10年以上工作經(jīng)驗的副主任醫(yī)師進行。

對照組：未行針刺干預，僅在疼痛發(fā)作時采取按摩或熱敷等頸部護理

1.4 療效指標

2組均在入組時、治療結(jié)束后采用VAS及頸痛量表（northwick park neck pain questionnaire，NPQ）評估疼痛程度及對日常生活的影響程度。

1.5 數(shù)據(jù)分析

運用Matlab 2013b的RESTplusV1.2工具包（http：//www.restfmri.net/進行圖像預處理。具體步驟包括：去除前10個時間點數(shù)據(jù)、時間層校正、頭動校正、圖像配準、空間標準化、空間平滑、去線性偏移及濾波。對ALFF及ReHo值進行分析。

1.6統(tǒng)計學方法

采用SPSS25.0軟件進行數(shù)據(jù)分析。計量資料以 表示，組間比較行 χ_t 檢驗。計數(shù)資料以例 （%） 表示，組間比較行 χ² 檢驗。以 Plt;0.05 為差異有統(tǒng)計學意義。

2結(jié)果

2.12組一般資料比較

2組年齡、性別及受教育年限差異均無統(tǒng)計學意義（均 Pgt;0.05 （表1）。

2.2 2組VAS、NPQ評分比較

2組入組時VAS、NPQ評分差異均無統(tǒng)計學意義（均 Pgt;0.05 ），具有可比性。針刺組治療前后比較，以及針刺組與對照組比較，VAS、NPQ評分均值降低，差異均有統(tǒng)計學意義（均 Plt;0.05 0；對照組治療前后VAS、NPQ評分差異均無統(tǒng)計學意義（均 Pgt; 0.05）（表2）。

2.3 2組fMRI值、ReHo值比較

2.3.1針刺組治療前后ALFF值與ReHo值比較針刺組治療前后，ALFF值顯著增高腦區(qū)有右側(cè)顳下回、左側(cè)眶部額下回及左側(cè)眶部額中回；ALFF值顯著減低腦區(qū)有左側(cè)聶下回、左側(cè)梭狀回及左側(cè)楔葉（均 Plt;0.05 ，F(xiàn)DR校正，體素 ≥200 ）。ReHo值顯著增高腦區(qū)有右側(cè)眶部額下回、右側(cè)額中回及雙側(cè)內(nèi)側(cè)和外側(cè)旁扣帶回；ReHo值顯著減低腦區(qū)有左側(cè)枕中回、左楔前葉及左側(cè)中央前回、左側(cè)中央后回、右側(cè)舌回、右側(cè)距狀裂周圍皮質(zhì)（均 Plt;0.05 ，F(xiàn)DR校正，體素 3200 （表3，4；圖1，2）。

2.3.2對照組治療前后ALFF值與ReHo值比較對照組治療前后比較，ALFF值顯著減低腦區(qū)有右側(cè)腦島、右側(cè)豆狀殼核及右側(cè)三角部額下回（均 Plt;0.05 ，F(xiàn)DR校正，體素 ?200 ），未發(fā)現(xiàn)ALFF值顯著增高腦區(qū)；ReHo值顯著減低腦區(qū)有右側(cè)顳上回（ ?Plt;0.05 FDR校正，體素 ?200 ），未發(fā)現(xiàn)ReHo值顯著增高腦區(qū)（表5，6；圖3，4）。

注：為 χ² 值，為t值。

表22組治療前后VAS評分及NPQ評分比較（分 ）

注：VAS為視覺模擬量表，NPQ為頸痛量表。

表12組一般資料比較

注：ALFF為低頻振幅，AAL為自動解剖標記，MNI為蒙特利爾神經(jīng)病學研究所。FDR校正， Plt;0.05 ，體素 ?200

表3針刺組治療前后ALFF值顯著差異腦區(qū)

表4針刺組治療前后ReHo值顯著差異腦區(qū)

：ReHo為局部一致性，AAL為自動解剖標記，MNI為蒙特利爾神經(jīng)病學研究所。FDR校正， Plt;0.05 ，體素 ?200，

2.3.32組治療后ALFF值與ReHo值比較2組治療后，ALFF值顯著增高腦區(qū)有右側(cè)聶中回、右側(cè)聶上回及右側(cè)緣上回；ALFF值顯著減低腦區(qū)有左側(cè)中央旁小葉、左側(cè)楔前葉及左側(cè)頂上回（均 Plt;0.05 ，F(xiàn)DR校正，體素 ?200 ）。ReHo值顯著增高腦區(qū)有左側(cè)梭狀回、左側(cè)顳下回、左側(cè)中央前回、左側(cè)三角部額下回及右側(cè)內(nèi)側(cè)額上回； ReHo 值顯著減低腦區(qū)有右側(cè)額中回、右側(cè)背外側(cè)額上回、右側(cè)尾狀核及右側(cè)中央后回（均 Plt;0.05 ，F(xiàn)DR校正，體素 ?200 （表7，8；圖5，6）。

圖1針刺組治療前后低頻振幅（ALFF）值顯著差異腦區(qū)注：配對t檢驗，F(xiàn)DR校正， Plt;0.05 ，體素 ?200 ；暖色調(diào)代表ALFF值升 高的腦區(qū)，冷色調(diào)代表ALFF值降低的腦區(qū);L為左側(cè)，R為右側(cè)圖2針刺組治療前后局部一致性 （ReHo） 值顯著差異腦區(qū) 注：配對t檢驗，F(xiàn)DR校正， Plt;0.05 ，體素 ?200 ；暖色調(diào)代表ReHo值升高的腦區(qū)，冷色調(diào)代表ReHo值降低的腦區(qū);L為左側(cè)，R為 右側(cè)

表5對照組治療前后ALFF值顯著差異腦區(qū)

注：ALFF為低頻振幅，AAL為自動解剖標記，MNI為蒙特利爾神經(jīng)病學研究所。FDR校正， Plt;0.05 ，體素 ?200

表6對照組治療前后ReHo值顯著差異腦區(qū)

注：ReHo為局部一致性，AAL為自動解剖標記，MNI為蒙特利爾神經(jīng)病學研究所。FDR校正， ?Plt;0.05 ，體素 ?200

3討論

與傳統(tǒng)經(jīng)絡腧穴的鎮(zhèn)痛作用不同，頭皮針療法將傳統(tǒng)經(jīng)穴與腦部功能分區(qū)密切關(guān)聯(lián)，以期通過中樞調(diào)節(jié)作用達到防治病痛的效果[13]，而電刺激能夠提高人體對疼痛的耐受閾、降低中樞敏化作用[14]。本研究采用頸肩部聯(lián)合頭皮經(jīng)穴及電針療法治療CNP，并對其臨床療效進行了初步評估，發(fā)現(xiàn)針刺組治療后VAS及NPQ評分顯著降低，而對照組癥狀無改變，且針刺干預前后患者全腦功能廣泛改變，主要集中在前額皮質(zhì)、扣帶回皮質(zhì)、顳下回、楔葉、楔前葉、頂上小葉、中央前后回及枕葉皮質(zhì)等腦區(qū)。其中，前額皮質(zhì)、扣帶回皮質(zhì)、楔葉、楔前葉等位于疼痛傳導通路中樞紐位置，同時也是默認網(wǎng)絡（defaultmodenetwork，DMN）的重要組成部分。DMN是人類意識的核心腦區(qū)，主要參與自我意識、情景記憶等高水平的認知功能[15]。這些腦區(qū)能夠廣泛收集來自皮質(zhì)和皮質(zhì)下的傷害性刺激信號，并匯集到輸出系統(tǒng)中，與人類的高級認知功能（如學習記憶、認知情緒思維和推理等方面）密切有關(guān)[16-17]。 Yu 等[18-19]發(fā)現(xiàn)相較健康對照組，CNP患者雙側(cè)額葉、前扣帶回、楔前腦區(qū)結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生改變，且這些改變與疼痛癥狀的加重呈正相關(guān)。徐韜等[20]發(fā)現(xiàn)CNP患者針刺敏化穴治療后左側(cè)前扣帶回與左側(cè)楔前葉、右側(cè)內(nèi)側(cè)額上回及右側(cè)眶內(nèi)額上回的功能連接增強。Zou等[21]發(fā)現(xiàn)針刺治療偏頭痛后，左額上回和左楔前葉DMN的功能連接廣泛降低，而在針灸治療結(jié)束后恢復到健康水平。本研究也發(fā)現(xiàn)，針刺組前額皮質(zhì)、扣帶回、楔葉、楔前葉、頂上小葉等神經(jīng)元活動顯著增強，提示針刺通過調(diào)節(jié)痛覺-認知相關(guān)腦區(qū)神經(jīng)元活動發(fā)揮治療作用。

圖3對照組治療前后低頻振幅（ALFF）值顯著差異腦區(qū)分布圖注：配對 Φ_t 檢驗，F(xiàn)DR校正， Plt;0.05 ，體素 ?200 ；顏色部分均代表ALFF值減低的腦區(qū);L為左側(cè)，R為右側(cè)圖4對照組治療前后局部一致性 （ReHo） 值顯著差異腦區(qū)分布圖注：配對t檢驗，F(xiàn)DR校正， Plt;0.05 cluster?200 ；暖色調(diào)代表ReHo值升高的腦區(qū)，冷色調(diào)代表 ReHo 值降低的腦區(qū);L為左側(cè)，R為右側(cè)

表72組治療后ALFF值顯著差異腦區(qū)

注：ALFF為低頻振幅，AAL為自動解剖標記，MNI為蒙特利爾神經(jīng)病學研究所。FDR校正， Plt;0.05 ，體素 ?200

表82組治療后ReHo值顯著差異腦區(qū)

注：ReHo為局部一致性，AAL為自動解剖標記，MNI為蒙特利爾神經(jīng)病學研究所。FDR校正， ?Plt;0.05 ，體素gt; 200

中央后回及中央前回同屬于感覺運動網(wǎng)絡（somatomotornetwork，SMN）的組成部分，其中中央后回屬于初級軀體感覺皮質(zhì)（primarysomatosensorycortex，S1），是傷害性刺激的初級感覺中樞，主要負責疼痛的強度評估及定位；而中央前回屬于初級軀體運動皮質(zhì)（primary somatomotorcortex，M1），是軀體產(chǎn)生運動的初級中樞，主要負責在接收疼痛刺激后作出的軀體反應，如回避動作。SMN負責疼痛的定位與強度的感知，并在運動的控制和協(xié)調(diào)中起著至關(guān)重要的作用[22]。Chen等[23]研究發(fā)現(xiàn)，與健康對照組相比，CNP患者左側(cè)感覺運動皮質(zhì)（左側(cè)中央后回和中央前回）ReHo值降低。謝玉潔24發(fā)現(xiàn)，針刺敏化穴組CNP患者左側(cè)中央后回ALFF值增加，而針刺假穴組雙側(cè)中央前回ALFF值增加，提示SMN在慢性疼痛過程中具有重要作用。而本研究發(fā)現(xiàn)針刺組治療后左側(cè)中央前回、左側(cè)中央后回 ReHo 值均降低，推測針刺干預可能通過抑制S1對疼痛信息的初級評估及增強M1對疼痛刺激的軀體反應，從而發(fā)揮對CNP的治療作用，有可能為CNP提供新的治療靶點。

圖5針刺組與對照組治療后低頻振幅（ALFF）值顯著差異腦區(qū)注：雙樣本t檢驗，F(xiàn)DR校正， Plt;0.05 ，體素 ?200 ；暖色調(diào)代表ALFF值升高的腦區(qū)，冷色調(diào)代表ALFF值降低的腦區(qū);L為左側(cè)，R為右側(cè)圖6針刺組與對照組治療后局部一致性 （ReHo） 值顯著差異腦區(qū)注：雙樣本 Φ_t 檢驗，F(xiàn)DR校正， Plt;0.05 ，體素 ?200 ；暖色調(diào)代表 ReHo 值升高的腦區(qū)，冷色調(diào)代表ReHo值降低的腦區(qū);L為左側(cè)，R為右側(cè)

枕葉在慢性疼痛研究中的應用較少，機制也尚未明確。徐亞卡等25發(fā)現(xiàn)CNP患者左側(cè)枕上回及枕下回與前扣帶回皮質(zhì)的功能連接增強，提示枕葉皮質(zhì)在疼痛的處理方面也發(fā)揮了一定作用。此外，視覺網(wǎng)絡主要包括枕中回、舌回、距狀溝旁皮質(zhì)等區(qū)域，是大腦的重要視覺處理中心，受注意力等因素的調(diào)節(jié)[26]。Shen等[27]發(fā)現(xiàn)慢性下腰痛患者視覺網(wǎng)絡的功能連接顯著增強，且與持續(xù)時間呈負相關(guān)。Zhang等[28]發(fā)現(xiàn)針刺治療偏頭痛后，患者左枕中回或右枕中回ReHo值降低，推測針刺通過將患者的注意力從恐懼、疼痛轉(zhuǎn)移開，從而降低中樞敏化，增加對疼痛的耐受性。本研究中CNP患者針刺后枕中回、舌回和近距狀裂周圍皮質(zhì)ReHo值明顯下降，提示針刺緩解CNP的機制包括對痛覺、情緒、視覺等多感官的調(diào)控作用。但有關(guān)枕葉在針刺治療CNP的功能改變還需進一步研究。

腦島是內(nèi)側(cè)疼痛系統(tǒng)的主要腦區(qū)，主要負責痛覺產(chǎn)生的情緒體驗的喚醒與加工[29]。腦島對疼痛感知較敏感，安慰針刺腦島可在疼痛早期階段即可出現(xiàn)活動降低[30]。本研究對照組右側(cè)腦島神經(jīng)元活動降低，推測對照組雖未行針刺干預，但以腦島為主的“疼痛矩陣\"相關(guān)腦區(qū)自身也對疼痛進行了調(diào)節(jié)，但作用不明顯。

本研究存在的不足：研究周期較短，僅初步評估針刺治療CNP的短期療效，后續(xù)將擴大樣本量，設置合適的隨訪期，進一步評價針刺治療的長期療效。此外，本課題組后續(xù)還將采用全腦結(jié)構(gòu)和功能網(wǎng)絡分析等方法進一步探討針刺治療CNP的療效及中樞機制。

綜上所述，靜息態(tài)fMRI發(fā)現(xiàn)針刺干預CNP后，DMN、SMN、視覺網(wǎng)絡等多個關(guān)鍵腦區(qū)的神經(jīng)元活性發(fā)生改變，提示上述腦區(qū)作為針刺干預CNP的關(guān)鍵腦區(qū)，在感覺-認知-情緒多維度上起著整合與調(diào)控的核心作用，進而達到緩解疼痛、改善負面情緒的目的，揭示了針刺干預CNP的中樞機制，為針刺治療CNP提供了理論依據(jù)。

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