病理状态下针刺腧穴脑fMRI研究进展



病理状态下针刺腧穴脑fMRI研究进展

李晓陵张帆1王丰张贺1李崖雪

(黑龙江中医药大学附属第一医院，黑龙江哈尔滨150040)

〔关键词〕针刺；穴位；fMRI；病理状态

基于经络腧穴特异性中医理论基础，针刺腧穴治疗疾病已成为中医学重要组成部分，由于具有显著的临床疗效，在国际上已受到广泛认可〔1,2〕。但针刺穴位治疗疾病的机制尚不十分明确，有待国内外学者进一步研究。脑功能磁共振成像(fMRI)技术以无创、绿色且能显示分子水平功能信息等优点，成为针刺腧穴研究的重要手段。狭义上脑fMRI是基于血氧水平依赖(BOLD)的原理，可实时获取并观察与针刺相关的脑激活区，其定位准确，为研究针刺腧穴机制提供了一个全新的手段。目前为止，在生理状态下国内外学者运用fMRI技术对针刺腧穴机制研究已经取得了丰富成果，但在病理状态下，针刺腧穴脑活动的研究文献较少。因此，本文通过对国内外文献系统分析及总结，以临床老年患者为研究对象，通过应用fMRI技术观察针刺相关穴位激活或抑制的脑区进行综述，为后续研究者提供参考与借鉴。

1BOLD-fMRI的分类

目前，BOLD-fMRI主要包括任务态fMRI和静息态fMRI两大类。

任务态fMRI是相对较早的一种实验设计方式，其方法是在功能磁共振扫描过程中，让受试者同步配合完成一定的刺激任务，导致局部脑组织磁共振信号发生改变，获得数据后再利用统计参数图(SPM)软件包导出执行任务时的激活脑区，可对其精确定位。实验设计方式包括组块设计(block-design)、事件相关设计(event related-design)和混合设计。

静息态fMRI是指受试者在扫描过程中保持安静、清醒、闭眼、尽量不做任何思维活动的状态〔3,4〕，是脑组织在基础状态下的功能活动〔5〕。静息态fMRI的实验设计相对简单，其优势就是扫描后数据处理方式，主要有局部脑区活动分析和脑区间功能连接两大类分析方法。局部脑区活动分析又包括局部一致性(ReHo)分析、低频振幅(ALFF)分析及分数低频波幅(fALFF)分析等。功能连接分析方法包括基于种子的相关分析方法、独立成分分析(ICA)方法、主成份分析(PCA)方法等。

2任务态fMRI在针刺腧穴研究中的优势与不足

在针刺腧穴研究中，任务态fMRI通常采用组块设计方式，即：静息-刺激(捻针)-静息-刺激反复多次，此项设计的好处在于可以实时获得针刺穴位激活或抑制的脑功能区，具有较明确的因果关系，为揭示针刺腧穴治疗疾病的本质提供依据。再者通过针刺刺激的叠加或持续容易获得信噪比较强的BOLD信号，便于进行结果分析，这是传统(非针刺)任务态fMRI实验设计无法比拟的。由于针刺后效应的存在，使得基线(静息状态)发生了相应变化(基线水平逐步升高)，从而导致脑内激活区的数目和面积产生偏差。另外，采用静息-捻针反复的组块设计，需要有专业人员(针灸医生)进行间断性捻针，很难保证每一次捻针操作的一致性。任务态fMRI的研究往往都集中在个别孤立脑区，很少关注各激活脑区间同步或连结关系。病理状态下，任务态fMRI研究需患者配合良好，如果配合不佳，将对后期的数据分析产生影响。比如，患有脑卒中和认知功能障碍的老年患者，无法制动或不能感知针刺后“得气”状态等原因，使得任务态fMRI针刺研究受到一定限制。

为了克服传统组块设计存在基线不稳的问题，Qin等〔6〕首次提出单组块任务设计方式，即：静息-针刺刺激-长时间静息，此设计即可采集针刺的即时效应，还可对针刺后效应进行研究，可避免基线水平升高对实验结果造成的偏差。

3静息态fMRI在针刺腧穴研究中的优势与不足

静息态fMRI在扫描中无需针刺操作，受试者容易配合，减少了试验结果的误差，试验过程易于实施，可操作性更强，非常适合临床疾病诊断及疗效评价等方面研究和应用。与任务态fMRI比较，静息态fMRI不存在基线不稳的问题，虽然不能获得针刺时的即时脑效应，但可进行静息状态下各个活动脑区间功能连接的研究，对临床某些疾病的发病原因及治疗机制提供重要依据。另外，在疾病状态下，针刺腧穴静息态fMRI研究往往是将受试者疾病因素、针刺因素和功能磁共振因素等方面综合考虑，从临床受诊治多为老年患者的实际情况出发，来设计整体研究方案，观察针刺治疗前后受试者脑功能连接和相关默认网络的改变，更加客观、可视化地评估针刺效应，这种针刺脑效应机制的研究已被广泛应用。Biswal等〔7〕发现静息态下大脑感觉、运动皮层的BOLD磁共振信号有较高的相关性，揭示在静息状态下脑活动区存在复杂的功能连接。大量研究〔8~10〕也证实了在静息状态下，脑内存在各种不同的脑功能网络模式，即默认模式网络、情感网络、认知控制网络等，使静息态fMRI成为近几年来针刺腧穴研究领域中的热点，具有巨大潜力。

4病理状态下任务态fMRI在针刺腧穴研究中的应用

疾病状态下任务态fMRI针刺研究较少，主要由于老年患者的配合度低和基线不稳等缺陷所致。但是，此种研究能够获取针刺腧穴时脑激活区的数据，是很好的揭示针刺本质的手段，该方法多用于脑缺血和认知功能障碍等老年疾病方面的研究。如董培等〔11〕采用组块设计模式，针刺右侧脑梗死后痉挛期患者左侧阳陵泉穴出现左侧大脑皮质的运动前区和次级运动区的激活，表明针刺阳陵泉穴主要激活锥体外系，通过调节中枢神经释放递质，缓解痉挛状态。蒋垂刚等〔12〕采用单组块设计，针刺轻度认知障碍(MCI)患者右侧太溪穴和非穴，结果针刺太溪穴激活右侧扣带回、双侧额内侧回、左侧中央后回，得出针刺太溪穴靶向性激活了MCI患者病变脑区。李庆等〔13〕针刺缺血性脑卒中患者足三里、悬钟穴，随着治疗天数的增加脑激活区的数目明显增加,证明针刺足三里、悬钟能促进缺血性脑卒中患者康复。司卫军等〔14〕针刺右侧脑梗死恢复期左侧偏瘫患者左侧阳陵泉穴，左侧岛叶前部、额下回、中央前回、梭状回、小脑等区域中枢效应强于假穴，得出针刺阳陵泉可能通过调节运动相关网络促进偏瘫恢复。陈俊琦等〔15〕针刺左侧脑缺血性中风患者的右侧外关穴，特异性激活了主管感觉的脑区，使主管运动的脑区负激活，可能是外关穴治疗缺血性中风的机制之一。王苇等〔16〕发现针刺右侧足三里和阳陵泉穴激活了中风者的额叶及健康志愿者的运动区。任务态fMRI针刺研究在帕金森病、阿尔茨海默病等方面也有应用。Chae等〔17〕通过针刺帕金森患者左侧阳陵泉穴，发现脑内豆状核及与运动功能相关的脑区被激活。付平等〔18〕针刺阿尔茨海默病受试者内关穴发现更多激活区存在于额叶、颞叶、扣带回和小脑。

5病理状态下静息态fMRI在针刺腧穴研究中的应用

在病理状态下，静息态fMRI的应用明显多于任务态fMRI，除了实验易于操作以外，还可以分析脑功能连接，多应用于神经和精神障碍类疾病。如易洋等〔19〕采用分数低频振幅(fALFF)和功能连接的分析方法，对针刺抑郁症患者太冲穴治疗前、后脑功能变化进行比较，发现与抑郁症情感调节相关的脑区(如前额叶)fALFF值降低，双侧尾状核功能连接增强。大量研究已经证实额叶在认知功能中具有重要作用，前额叶中部参与了人脑对内外环境信息、情绪的整合及情景记忆提取等功能〔20〕。抑郁症患者工作记忆下降与前额叶损害有关，经颅磁仪刺激抑郁症患者前额叶皮质后症状减轻〔21,22〕。王丰等〔23〕应用静息态fMRI观察帕金森病(PD)针刺治疗前后脑活动局部一致性(Reho)，与治疗前比较，右侧前额叶、右侧顶下小叶、左侧楔前ReHo值增高，右侧颞下回、右侧辅助运动区、双侧豆状核、双侧丘脑、左侧尾状ReHo值减低，表明针刺治疗改善了PD患者相关症状。谢西梅等〔24〕以缺血性脑卒中患者为研究载体，从脑局部一致性的角度揭示针刺治疗缺血性卒中的中枢机制，发现静息状态下缺血性脑卒中患者存在脑功能区异常，得出针刺治疗主要就是调制脑卒中患者的基底节区。陈尚杰等〔25〕从脑功能连接的角度，分析基于认知疾病状态下的针刺人中穴对认知脑功能连接的影响，结果发现人中穴行针后的留针阶段，有认知和情绪等多方面的脑功能连接变化。戴西件等〔26〕针刺三阴交及其非穴对睡眠剥夺患者ALFF变化的脑区存在差异性，针刺三阴交穴使多个脑区共同作用从而对靶器官进行调节发挥相应功效。

6结语

针刺腧穴治疗疾病操作便利，经济成本低，疗效显著，得到了国内外医生和患者的广泛认可和应用。而fMRI突破了以往研究脑功能“黑箱技术”的限制，可无创地检测人脑活动，成为针刺研究手段之一〔27〕。研究表明针刺效应在生理和病理状态下对中枢神经系统产生的作用不完全相同〔28〕。目前针刺腧穴脑fMRI研究多以健康人为研究对象，并且取得丰硕成果，但在疾病状态下的研究文献较少，而运用任务态fMRI研究疾病状态的文献则少之甚少。基于任务态fMRI针刺穴位产生的即时脑效应，证明针刺不同穴位能导致相对特异性脑区激活，初步阐明了针刺治疗某些疾病的机制。静息态fMRI的发展为揭示大脑内部活动机制提供了一种全新方法，广泛应用于神经、精神类疾病及老年人常见病的研究中，并可以从功能连接和整体网络特性上进行观察，能更加全面地认识大脑的内在活动机制。任务态fMRI和静息态fMRI在病理状态下的针刺研究各有其优势，而且具有互补性。

合理利用fMRI可视化的直观技术，必将在病理状态下针刺腧穴作用机制研究中取得更多的成果，为指导临床疾病诊断和治疗发挥越来越重要的作用。

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〔2016-01-07修回〕

(编辑曲莉)

〔中图分类号〕R246；R445.2

〔文献标识码〕A

〔文章编号〕1005-9202(2016)05-1238-03；

doi：10.3969/j.issn.1005-9202.2016.05.100

通讯作者：王丰(1974-)，男，副主任医师，医学硕士，主要从事中西医结合影像学诊断及教学科研工作。

基金项目：国家自然科学基金资助面上项目(81373714)；黑龙江省自然科学基金资助面上项目(D201214)；黑龙江省卫生厅科研课题(2012-345；2012-346)

1黑龙江中医药大学

第一作者：李晓陵(1957-)，女，教授，主任医师，硕士生导师，主要从事中西医结合影像学诊断及教学科研工作。