应用REST分析静息态下针刺心包经经穴对大脑低频振幅信号的影响＊

韩红艳，张 驰，闫 镔，雷 煜，童 莉，杨海燕，周 斌，杨旭光，陈红亮

(1.河南中医学院针灸推拿学院、第三附属医院，郑州 450008;2.中国人民解放军信息工程大学，郑州 450002;3.河南中医学院第一附属医院，郑州 136300)

心包生理功能和病理变化与人体的精神意识、思维活动密切相关，手厥阴心包经是临床治疗神志、精神疾病的重要经脉。无论是基于任务还是静息态的fMRI(functional magnetic image，fMRI)技术对该经脉内关穴研究结果表明［1，2］，针刺该穴后大脑中与情绪、记忆等功能相关的脑区被明显激活，为该穴在临床中治疗上述高级认知功能损害类疾病提供一定依据［3］。但先期研究侧重于单穴，其结果对全面分析心包经的中枢作用机制未提供充分证据，在此基础上课题组对14名健康被试者心包经全部经穴(9个)进行静息态针刺扫描，应用REST软件［4］对图像进行低频振幅(Amplitude of Low Frequency Fluctuations，ALFF)信号分析，以期探索针刺该经脉后中枢效应，为针刺该经脉腧穴防治情绪、记忆等高级认知障碍类疾病提供理论依据。

1 对象与方法

1.1 研究对象

14名在读非医科类大学本科学生男女各7名，平均年龄(22.5±1.36)岁，身高(162.32±4.32)cm，体质量(58.02±3.12)kg。右利手，饮食规律，不嗜烟、酒、茶、咖啡等，睡眠正常，体型适中，经三甲医院医疗体检机构进行严格体检后确定健康者为被试对象。实验前均签署知情同意书，方案获河南中医学院第三附属医院医学伦理委员会批准后实施。

1.2 静息态fMRI扫描

1.2.1 被试者在MRI检查中心休息室安静休息10 min，此期间针刺操作者在其左侧上肢标记心包经9个经穴位置。

1.2.2 被试者休息后步入扫描室内，安静仰卧于扫描台上。扫描前塞入防噪耳塞，戴上耳机，用海绵垫填充头部两侧空间，告知被试者在扫描过程中双目注视头顶标注的“+”字标记，不执行任何任务，尽量保持静止状态。

1.2.3 首先进行T1结构像扫描，采用T1W-3D-FFE序列，对无脑结构异常者进行第1次静息态功能像扫描(Rest1，R1)。采用EPI-BOLD序列，扫描结束后由专业针灸师在被试者左侧上肢已标记腧穴处进行常规消毒后，使用特制脱磁针灸针，依照经络循行路线从“天府”开始至“中冲”结束，依次对9个腧穴给予针刺刺激，受试者得气后采取平补平泻操作手法，依次在各穴位处给予捻转刺激，频率60次/min，捻转角度为±180°，每穴操作1 min。

1.2.4 被试者留针并进行静息态扫描(Acupuncture，AP)，扫描序列及参数同 R1，取针后进行T2结构像扫描，采用T2-TSE序列，结束后进行第2次静息态功能像扫描(Rest2，R2)，扫描序列及参数同R1。

1.3 数据处理与分析

1.3.1 预处理 应用MRI Convert 2.0软件对扫描过程中获取的各序列图像进行转换;应用SPM8对转化后图像进行预处理，包括头动矫正、标准化、平滑、去漂移和滤波处理，滤波通过频率为0.01～0.08 Hz。预处理后14名被试头动均未超过1.5 mm，全部数据进行ALFF分析。

1.3.2 ALFF分析 分别对每个被试者R1、AP和R2序列ALFF进行单样本t检验，选择团块不少于100个体素，t＞4.437的体素(未校正P＜0.001)为有统计学意义的ALFF活跃脑区，对每个被试者R1、AP和R2序列脑内ALFF进行双样本配对t检验，选择团块不少于100个体素，t＞2.074的体素(未校正P＜0.05)为有统计学意义的ALFF差异活跃脑区。

2 结果

2.1 针刺前静息态(R1)ALFF信号单样本t检验结果

图1、表1显示，R1状态ALFF信号减弱脑区为左侧额上回、额中回、额内侧回、楔前叶，右侧小脑前叶、小脑后叶、扣带回、边缘叶和海马回，ALFF信号增强脑区为右侧小脑后叶和枕下回。

表1 R1状态ALFF信号变化脑区、峰值点坐标及簇数值表(n=14)

2.2 针刺过程中(AP)ALFF信号单样本t检验结果

图2、表2显示，ALFF信号减弱脑区为左侧额中回和右侧边缘叶、小脑前叶、扣带回、扣带后回、额下回、额内侧回，ALFF信号增强脑区为左侧海马回、边缘叶、小脑前叶、额上回、双侧额内侧上回。

2.3 针刺后静息态过程中(R2)ALFF信号单样本t检验结果

图3、表3显示，R2状态ALFF信号减弱脑区为左侧小脑前、后叶，右侧额中回、额内侧回，边缘叶，R2状态ALFF信号增强脑区为双侧额内侧上回、左侧额内侧回。

表2 AP状态ALFF信号变化脑区、峰值点坐标及簇数值表(n=14)

2.4 纯静息态(R1)与针刺静息态(AP)脑区ALFF信号双样本t检验结果

图4、表4显示，ALFF信号减弱的差异脑区为左侧扣带后回、海马回、边缘叶、枕上回和枕中回;ALFF信号增强的差异脑区为双侧额上回、右侧边缘叶、扣带回、额中回、额内侧回。

图1 纯静息态(R1)ALFF信号活跃的脑区图

图2 针刺左内关穴时ALFF信号活跃的脑区图

图3 针刺后静息态(R2)ALFF信号活跃的脑区图

图4 纯静息态与针刺状态ALFF信号差异活跃的脑区图

表3 R2状态ALFF信号变化脑区、峰值点坐标及簇数值表(n=14)

表4 R1、AP状态ALFF信号差异脑区、峰值点坐标及簇数值表(n=14)

3 讨论

静息态是指被试者保持清醒、不接收任何外部刺激或执行任何高级功能的状态，在这种状态下人脑也存在着功能活动区域即默认网络(default mode network，DMN)［5］，这些网络包括扣带回后部皮层、楔前叶、前额叶内侧皮层等区域。ALFF是静息态fMRI数据分析的主要方法之一，该方法以0.01～0.08 Hz内所有频率点上幅值的平均值来检测1个体素自发活动的强弱，从能量角度反映各个体素在静息状态下自发活动水平的高低，从而表现为变化脑区振幅的增强或减弱［6］。该实验中，R1状态ALFF信号变化的脑区主要分布在楔前叶、扣带回、边缘叶、海马回皮质及PFC内侧和腹侧皮质，与先期对本经脉单穴(内关)研究发现的DMN脑区比较一致［2，3］。

单纯静息状态DMN脑区所表现出的功能是自发和持续的，当执行定向任务时，这些自发活动会被减弱，随着任务难度增加，这些区域的功能则受到更加明显的抑制［7］，处理资源越来越多地从静息态发生的持续进行的内在处理转移到任务相关区域，那么任务处理区域的ALFF信号则显著增强。因此针刺后，静息态DMN脑区功能活动进一步受到抑制(即ALFF信号减弱)，而与针刺作用效应密切相关的脑区则表现为功能活动相对活跃(即ALFF信号增强)。先期对该经脉内关穴研究发现［2，3］，AP状态下梭状回、楔前叶、颞上回等DMN区域进一步受到抑制。AP与R1配对t检验结果显示，ALFF信号差异活跃的脑区(代表针刺内关穴后真正效应脑区)主要位于扣带回、额上回、额中回、小脑山坡等区域，推测针刺内关穴治疗情绪、记忆障碍类疾病的机理可能是针刺引起PFC和小脑皮质ALFF信号的变化进而导致相关脑区功能变化实现的，为内关穴治疗以情绪和记忆障碍类疾病提供了一定的理论依据。为全面考察该经脉治疗上述疾病的中枢效应，该实验取心包经全部腧穴按照经脉循行路线依次针刺扫描发现，AP状态下ALFF信号减弱脑区为左侧额中回和右侧边缘叶、小脑前叶、扣带回、扣带后回、额下回、额内侧回，表明针刺心包经全经腧穴后上述脑区的内部活动被明显抑制，左侧海马回、边缘叶、小脑前叶、额上回以及双侧额内侧上回等脑区活动在针刺后明显增强;对R1与AP进行双样本t检验后发现，PFC(额内侧回/额上回/额中回)、边缘叶/扣带后回/海马回是ALFF信号显著增强的区域，证实针刺心包经全经经穴后大脑皮层低频振幅活动的变化主要体现在PFC和边缘系统，与先期单穴研究结果较一致。而上述两部分脑区内部ALFF活动的增强则可能是针刺该经脉腧穴治疗情绪和记忆障碍类疾病可能的中枢机制。

随着静息态fMRI技术在针刺研究中的深入应用，激活脑区的分析对穴位和经脉中枢效应的研究至关重要。Napodow等［8，9］肯定了针刺静息网络的存在，黄泳等［10］进而提出在基于这个静息网络激活的脑区中，或者存在一个能够直接影响其他脑区激活的关键脑区，进而形成基于这一关键脑区而激活的整个功能连接网络。本实验结果表明，PFC(额内侧上回/额上回)、边缘叶/海马回/扣带回区域是针刺心包经全经腧穴后ALFF信号变化的主要区域。PFC结构和功能比较复杂，其外侧中部以及额上回主要接受感觉皮层具体的信号，主要负责认知、执行功能，腹侧内面、胼胝体膝部以下部分、眼眶表面的中间部分则主要负责与自我有关情绪信息的加工［11］，同时该区域还与杏仁核有着十分紧密的联系，而杏仁核在情绪调控中发挥着重要作用［12］。边缘系统在学习和记忆的建立中起重要作用。边缘旁联合皮质包括扣带回、海马旁回、颞极和眶额皮质等发出传出纤维至杏仁核、海马、嗅周皮质，传入的感觉信息则经过边缘旁联合皮质的处理，对情绪、记忆的发生起重要作用［13］。手厥阴心包经与心包的生理功能和病理特征正与上述特异性脑区情感活动、记忆等高级认知功能相吻合，为该经脉治疗以情绪、记忆功能损害类疾病提供一定的临床依据。

停止针刺后继续存在的效应称为针刺后效应，理论上这种后效应在拔针后还将持续数分钟甚至数小时［14］。较早关于针刺后效应的fMRI研究显示，拔针后14min脑活动仍然出现兴奋或者抑制［15］。继而1项静息态研究显示，ALFF显著增高脑区在拔针后10 min和25 min数量最多，拔针后45 min和60 min逐渐减少，且拔针后对DMN脑区活动影响较为显著，因此认为拔针后10 min和25min可能成为针刺后效应的重要时间变化点［16］。本实验中AP与R2双样本配对t检验结果比较差异无统计学意义(结果未列出)，且R2状态ALFF信号增强脑区为双侧额内侧上回和左侧额内侧回，说明拔针后8min 6sec至16 min 12sec期间后效应区域仍然在PFC，与AP状态下ALFF信号增强脑区、R1与AP双样本t检验结果后ALFF信号增强的差异脑区均较一致，即进一步推测该区域可能为针刺心包经全经腧穴的特异性脑区，关于针刺后效应持续时间也与先期研究结果比较一致。

Rest分析软件是对静息态数据进行分析的专用软件，运用该软件对针刺心包经全经腧穴数据进行ALFF分析的结果进一步验证，该经脉治疗以情绪、记忆等认知障碍为主的精神、神经疾病的效应机制，可能是通过激活PFC和边缘系统实现的，为该经脉中枢效应的研究及针刺后效应时间点提供了一定的理论依据。鉴于Rest软件在功能连接分析中的优势［17］，在此研究结果基础上，将对该数据进一步选择相关种子点为感兴趣区域进行功能连接分析，以期对该经脉中枢效应机制进行深入研究。

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