动脉自旋标记技术在针刺fMRI后效应研究中的可行性分析

朱一芳，卢琦，李国强，徐春生，王安琴，张春芸，李传富，武红利

（1.安徽中医药大学第一附属医院a影像中心，b急诊科，安徽合肥230031；2.安徽中医药大学a研究生部，b生物医学教研室，安徽合肥230031）



论著

动脉自旋标记技术在针刺fMRI后效应研究中的可行性分析

朱一芳1a，卢琦1a，李国强1b，徐春生1a，王安琴2a，张春芸1a，李传富1a，武红利2b

（1.安徽中医药大学第一附属医院a影像中心，b急诊科，安徽合肥230031；2.安徽中医药大学a研究生部，b生物医学教研室，安徽合肥230031）

目的：探讨动脉自旋标记（arterial spin labeling imaging，ASL）灌注成像技术在针刺fMRI后效应研究中的可行性。方法：选取健康志愿者20例（男女各10例）；分别对针刺左侧足三里穴前、拔针后行fMRI扫描，用AFNI软件分析处理，采用两样本配对t检验进行针刺前后组间比较及Monte Carlo阈值校正方法（P=0.001，α＜0.05）确定脑功能激活区。结果：针刺后，双侧前扣带回、双侧扣带回、右侧颞上回、双侧颞中回、左侧额上回、左侧额中回、右侧额下回、左侧屏状核、右侧尾状核表现为正激活，右侧岛叶、右侧颞上回表现为负激活。结论：ASL技术能够较好地应用于fMRI针刺后效应研究。

ASL；针刺后效应；fMRI；足三里

［Abstract］Objective：To investigate the feasibility of applying ASL perfusion imaging technology to the study of the mechanism of post-acupuncture fMRI.Methods：Twenty right-handed healthy adult volunteers were recruited for this study；The fMRI data were scanned before and after manual acupuncture stimulation at left ST36.The activated brain areas induced were analyzed and compared using two sample paired-test.Results：Positive activation：left anterior cingulate，right anterior cingulate，left cingulate gyrus，right cingulate gyrus，right superior temporal gyrus，left middle temporal gyrus，right middle temporal gyrus，left superior frontal gyrus，left middle frontal gyrus，right inferior frontal gyrus，left claustrum，right caudate.Negative activation：right insula，right superior temporal gyrus.Conclusion：ASL technology can be better used in the study of post-acupuncture fMRI.

［Key words］ASL；Post-acupuncture；fMRI；Zusanli（ST36）

动脉自旋标记（aterial spin labeling imaging，ASL）技术是近年来兴起的一种无需外源性对比剂，通过标记自体动脉血质子无创获得脑血流量（cerebral brain flow，CBF）信息的灌注成像技术。ASL技术能够真实模拟临床治疗过程，不受试验方案限制，数据处理简单，特别是测量的区域性脑血流量（regional cerebral brain flow，rCBF）值具有明确的临床及生理学意义，是临床工作中认可度较高的常用检查技术。本研究通过分析健康人左侧足三里穴针刺后的脑内激活区，探讨ASL技术在针刺fMRI后效应研究中的应用。

1　资料与方法

1.1一般资料选取安徽中医药大学第一附属医院实习医学生、职工作为被试志愿者，均无精神或神经系统疾病及相关药物服用史，且为右利手，男女各10例，年龄23～30岁，平均（25.55±2.16）岁。将实验内容告知被试者，并自愿签署知情同意书。

1.2实验步骤志愿者更衣并休息30 min，进入扫描室。嘱其平躺，闭眼，用3M 1100防噪声弹性耳塞塞耳，固定头部，关闭通话系统，以减少其他声音刺激。扫描时，全身尤其是头部保持静止，心情放松并尽可能避免心理活动。采用一次性无菌不锈钢毫针（天协牌，直径0.35 mm，长40 mm）针刺被试者左侧足三里穴；用捻针和留针（非捻针）2种手法，捻针用平补平泻方法，左右捻针，频率1 Hz，进针深度约2.5 cm。针刺由同一名有多年工作经验的针灸医师完成。实验结束后，详细记录每一例被试者的针刺感觉。3.2 ms，TI 450 ms，FOV 256 mm×256 mm，SL 1 mm，分辨率256×256；⑤针刺前ASL，扫描方位同T2WI序列；ASL序列采用3D-pcASL序列，共36层，TR 4632ms，TE 10.5ms，SL 4mm，FOV 240mm×240mm，分辨率128×128，标记延时1 525 ms；BOLD采用EPI BOLD序列，共36层，TR 2 000 ms，TE 35 ms，FA 90°，SL 3 mm，层距1 mm，FOV 240 mm×240 mm，分辨率64×64；⑥针刺后ASL，扫描方位及序列同针刺前。

1.4数据处理所有实验数据在安徽中医药大学第一附属医院数字化影像技术实验室处理（国家中医药管理局三级实验室，编号TCM-2009-196）。采用功能成像分析（analysis of functional neuroimaging，AFNI）软件，步骤如下：①数据格式转换，将DICOM格式的图像文件转换为AFNI数据处理需要的nii格式；②将解剖像与功能像对齐并去除功能像周围噪声；③数据平滑，采用半高全宽（FWHM）为5 mm高斯函数进行滤波，对数据进行平滑化处理；④空间标准化，为消除个体大脑的解剖差异，将个体参数图从原始的坐标系转换为标准的TT坐标系；⑤采用双样本t检验计算出针刺中数据与针刺前数据的脑功能活动区差异，采用Monte Carlo模拟校正方法，选择P=0.001，计算出α≤0.05的最小Cluster Size Voxels（176个体素），并从参数图中提取coef值转变为Z值。统计并记录激活区的位置、信号类型、位置坐标系Z值。

2　结果

针刺后，多处脑功能区被激活，正激活区包括双侧前扣带回、双侧扣带回、右侧颞上回、双侧颞中回、左侧额上回、左侧额中回、右侧额下回、左侧屏状核、右侧尾状核，负激活区包括右侧岛叶、右侧颞上回（表1、2，图1）。

表1　针刺左侧足三里穴ASL所示脑内激活区

表2　针刺前后rCBF的变化（±s）

表2　针刺前后rCBF的变化（±s）

注：rCBF，区域性脑血流量。

变化幅度（%）左侧前扣带回75.4±2.3280.7±2.445.33±0.70左侧颞中回66.0±2.3370.5±2.314.47±0.52左侧额上回64.9±2.0269.9±2.124.99±0.61右侧岛叶67.0±1.9662.1±1.72-4.84±0.70左侧颞中回41.0±1.7545.1±1.674.10±0.61右侧颞中回60.9±2.1765.8±2.114.93±0.72左侧屏状核31.6±1.2835.3±1.473.68±0.60左侧额中回71.6±2.8777.0±3.175.39±0.91右侧颞上回78.1±2.5673.1±2.53-4.92±0.88右侧尾状核59.3±2.2863.3±2.203.97±0.64左侧扣带回30.7±1.6734.9±1.724.19±0.89右侧扣带回61.8±2.3066.5±2.354.64±0.84右侧前扣带回55.6±2.1159.7±2.104.10±0.75右侧额下回82.3±2.4986.8±2.674.53±0.84合计60.4±2.1563.6±2.183.18±0.73激活区针刺前（mL/min）针刺后（mL/min）

3　讨论

3.1ASL技术应用于针刺fMRI后效应研究的可行性针刺疗效出现的时间过程表现为即时效应和持续效应，其中持续效应是指停止针刺治疗后仍继续存在的针刺效应［1-2］，又称针刺后效应。研究显示［3-9］，针刺疗效在针刺结束后，可能持续存在数分钟、数小时甚至更久。本研究运用现代神经影像学技术，观察针刺后中枢神经系统引起的信号响应，客观地证实了针刺后效应的存在，即针刺后一段时间，其后效应仍影响脑神经的活动，与以往研究［10-12］一致。本研究针刺后大部分脑区激活强度增强，表现为正激活，这可能与针刺后脑能量代谢增高有关。以往研究显示［13-14］针刺足三里穴多个脑区，如颞顶叶、尾状核等葡萄糖代谢增加和脑血流增加，这些脑区与本研究一致，说明了基于ASL技术的fMRI后效应研究具有可行性。以往大量的针刺fMRI研究［15］报道的激活区结果有较大差异，但体感区域激活，如扣带回、岛叶是公认的针刺激活区，与本研究结果一致，从某种程度上也说明ASL应用于针刺研究的可行性。

研究［16］表明，针刺fMRI的负激活与反复针刺刺激的习惯化效应有关。与常规BOLD-fMRI相比，本研究ASL技术fMRI全脑激活区域负激活较少，有可能与ASL技术无需多次重复刺激的实验设计有关；也可能是ASL技术fMRI观察的是针刺刺激整体效应，时间分辨力较低的原因。

图1　针刺健康志愿者左侧足三里穴后、前比较ASL脑功能激活区，正激活区为双侧前扣带回、双侧扣带回、右侧颞上回、双侧颞中回、左侧额上回、左侧额中回、右侧额下回、左侧屏状核、右侧尾状核；负激活区为右侧岛叶、右侧颞上回

3.2ASL技术应用于针刺fMRI后效应研究的优势近年来，ASL作为一种评价CBF的非侵入性fMRI技术得到了广泛关注和研究。ASL的工作原理是利用选择性反转恢复脉冲在成像平面近端标记动脉中的水质子，待其流入成像平面后与未标记的水质子进行交换，改变局部组织的磁化率来反映血流灌注情况，从而产生对比图像。ASL优势在于能量波谱相对独立，适于追踪不断变化的频率；数据处理方法相对简单，无需复杂的预处理；不受实验方案的限制；可结合自旋回波减少伪影从而提高敏感性［17］。同时ASL用于针刺研究具有更高的稳定性，以往针刺引起BOLD信号变化幅度很小（1%）［18］，而本研究中rCBF的变化幅度为（3.18±0.73）%，高于BOLD信号变化幅度，ASL的优势体现在空间定位和信号量化上。

综上所述，ASL技术应用于针刺fMRI研究可行，且具有更高的稳定性和敏感性。

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Feasibility of applying arterial spin labeling to the study of post-acupuncture fMRI

ZHU Yifang，LU Qi，LI Guoqiang，XU Chunsheng，WANG Anqin，ZHANG Chunyun，LI Chuanfu，WU Hongli.Image center，The First Affiliated Hospital of Anhui University of Chinese Medicine，Hefei，230038，China.

2016-02-13）

10.3969/j.issn.1672-0512.2016.04.002

国家自然科学基金项目（81202768）；安徽中医学院青年科学临床基金（2014qn030）；安徽中医学院青年科学临床基金（2013qn016）。

武红利，E-mail：wuhongli1012@126.com。