针刺阳陵泉对中风偏瘫病人局部一致性影响的静息态fMRI研究

付彩红1，宁艳哲2，张 勇，张 虎1，谭 欣，邹忆怀

中风即现代医学的脑血管病，具有高发病率、高致残率、高死亡率、高复发率的特点，对人类的健康造成严重威胁，是目前世界公共卫生系统面临的主要挑战之一[1]。其幸存者中60%～70%的病人都存在不同程度的运动功能障碍，严重影响了病人的生存质量，也加剧了全球中风康复和护理的医疗负担[2]。因此，卒中后运动功能障碍的相关研究受到学者的广泛关注。临床实践及系统评价表明针刺是促进中风偏瘫康复的有效方法[3-4]，其效应机制一直是国内外学者探讨的热点问题。本研究基于功能磁共振成像(fMRI)技术，以针刺治疗中风偏瘫处方中使用频率较高的“筋会”阳陵泉穴为切入点[5]，采用局部一致性(regional homogeneity，ReHo)分析方法，观察静息态下即刻针刺效应对中风偏瘫病人运动功能相关脑区神经元的响应特征，以期为针刺促进中风偏瘫的脑功能重塑机制提供依据。

1 资料与方法

1.1 一般资料 纳入2011年2月—2016年2月于北京中医药大学东直门医院神经内科住院的脑梗死病人20例(病人组)，其中男13例，女7例，年龄(61.32±8.53)岁，均为右利手左侧偏瘫病人。同时纳入与中风偏瘫病人年龄和性别相匹配的健康受试者20名(健康组)，其中男10名，女10名，年龄(58.86±8.53)岁。两组年龄、性别构成差异无统计学意义(P>0.05)。

1.2 病例选择标准 诊断标准：参照2005年中华医学会神经病分会制定的《中国脑血管病防治指南》的诊断标准，并经头颅CT或核磁共振(MRI)诊断为脑梗死。纳入标准：符合脑梗死的诊断标准；首次发病，病灶以右侧基底节和(或)放射冠为主；右利手；左侧偏瘫病人；发病2周至3个月，处于脑梗死恢复期，无意识障碍，病情相对平稳；年龄40～75岁；签署知情同意书。排除标准：合并心、肝、肾以及造血系统等严重原发性疾病者；精神病病人，过敏体质，易合并感染及出血者；不能理解配合检查或有幽闭恐怖症等其他MRI检查禁忌者；1个月内参加过类似神经影像学研究的病人。所有健康受试者均无器质性及显著功能性疾病。以上受试者均配合完成试验。

1.3 试验设计 参照中国科学院自动化研究所复杂系统与智能科学重点实验室研究结论，采用非重复事件相关的试验设计模式，符合针刺临床的基本操作过程，适用于针刺中枢神经响应信号特征的研究。中风偏瘫病人进行静息态、针刺态以及T1结构像扫描。①静息态扫描：接受扫描者经休息完全平静后，维持视听封闭状态，磁共振线圈固定，保持头位不动，连续扫描8 min10 s后静息状态扫描结束；②针刺态扫描：左阳陵泉穴进针，留针1 min，持续捻针1 min，再留针8 min10 s后出针，以上进行连续功能成像扫描；③高分辨T1结构像扫描4 min10 s。健康受试者行静息态及结构像扫描，具体流程同中风偏瘫病人。

1.4 针刺方法 针刺选穴参照中华人民共和国国家标准 GB/T 12346—2006《腧穴名称与定位》执行，选取左侧(偏瘫侧)阳陵泉穴(GB34)，位于小腿外侧，腓骨头前下方凹陷中。使用针具为北京中研太和医疗器械有限公司的中研太和银质针灸针(0.40 mm×40 mm)。针刺前先进行局部常规消毒，然后采用单手垂直进针法，进针深度1.5～2.0寸，留针1 min，捻转1 min，采用平补平泻手法，捻转频率为100次/ min。试验过程中的针刺操作均由同一位医师完成。扫描结束后，对所有受试者进行针感量表评价。

1.5 数据采集 将纳入的中风偏瘫病人和健康受试者按照试验设计方案进行功能磁共振扫描和T1结构像扫描。所有磁共振成像均应用北京中医药大学附属东直门医院核磁室西门子3.0T磁共振设备完成。其中功能像的各项参数为：FOV=225 mm×225 mm，matrix=64×64，层厚3.5 mm，TR=2 000 ms，TE=30 ms， 翻转角为90°。结构像的各项参数为：FOV=250 mm×250 mm，matrix=256×256，层厚1 mm，TR=1 900 ms， TE=2.52 ms，翻转角90°。

1.6 数据预处理及统计分析 应用SPM8、REST 1.8、DPARSF2.3、Free Surfer、AFNI软件包对功能磁共振数据进行数据预处理和统计分析。首先使用自编软件将所有的磁共振数据统一至AC-PC线，然后使用Free Surfer软件包将每个受试者T1像进行皮层分割，再使用AFNI-SUMA软件包对所有皮层模型重新计算，将其转换为标准皮层空间模型。使用SPM8软件包对功能像数据进行预处理时，首先去掉前10个时间点以避免不稳定的磁场及环境变化对实验造成的影响，依次进行时间层校正、头动矫正。然后使用REST软件包进行线性漂移、低通滤波(filter为0.01～0.08 Hz)，将其处理过的功能像与AC-PC对齐的T1像配准，并投射到标准皮层模型中，得到预处理后的功能像。通过评估皮层每个顶点与以其为圆心半径6 mm内相邻顶点的时间序列之间的肯德尔系数(Kendall′s coefficient of concordance， KCC)得到每个被试者的局部一致性图像，使用AFNI软件包进行基于皮层的平滑，将单个被试者的局部一致性图像进行Fisher-Z转换，最终得到标准化的ReHo图。病人组与健康组采用独立样本t检验，病人针刺前后进行配对t检验，使用蒙特卡罗模拟迭代1 000次进行簇校正，以限定簇大小。比较结果限定P<0.05为差异有统计学意义的脑区。记录有统计学意义激活脑区的蒙特利尔神经病学研究所(Montreal Neurological Institute，MNI)坐标及体素大小，查看其具体解剖位置。

2 结 果

2.1 中风偏瘫病人针刺前与健康受试者局部一致性值的差异 与健康组相比，中风偏瘫病人局部一致性增强的脑区均位于左侧大脑半球，分别为左侧额上回、额中回、额下回、额内侧回、中央前回、中央后回、顶下小叶、扣带回、岛叶；而在右侧额中回、右侧中央前回、右侧扣带回、右侧岛叶以及双侧小脑扁桃体局部一致性减弱。详见表1、图1。

表1 中风偏瘫病人针刺前与健康受试者ReHo值存在差异的脑区分布

注：P<0.05， 蒙特卡罗校拟迭代1 000次进行簇校正，限定簇大小为大于130个体素

图1 中风偏瘫病人针刺前与健康受试者ReHo值存在差异的脑区图

2.2 中风偏瘫病人针刺前后局部一致性值的差异 与针刺前相比，中风偏瘫病人针刺后在左侧额中回、左侧中央前回、左侧中央后回、左侧顶下小叶以及双侧尾状核的局部一致性增强，未显示局部一致性减弱的脑区。详见表2、图2。

表2 中风偏瘫病人针刺后与针刺前ReHo值存在差异的脑区分布

注：P<0.05， 蒙特卡罗校拟迭代1 000次进行簇校正，限定簇大小为大于90个体素

图2 中风偏瘫病人针刺后与针刺前ReHo值存在差异的脑区图

2.3 中风偏瘫病人针刺后与健康受试者ReHo值的差异 与健康受试者相比，中风偏瘫病人针刺后局部一致性增强的脑区均位于左侧大脑半球，分别为额中回、中央前回、中央后回、顶下小叶、扣带回、岛叶；而在右侧中央前回、右侧中央后回、双侧额内侧回局部一致性减弱。详见表3、图3。

3 讨 论

中风偏瘫是由脏腑气血阴阳失调导致的肢体经络病症，可表现为肢体不遂、肢体麻木、肢体强痉以及足外翻或足内翻等诸症。偏瘫即“偏枯”之证，《灵枢》云：“偏枯者以巨针取之，益其不足，损其有余，可乃复也”。说明针刺可通过“调其偏性”促进中风偏瘫康复。根据腧穴分经主治规律，遵循“腧穴所在，主治所在”的选穴原则，“筋会”阳陵泉穴常作为临床针刺治疗中风偏瘫的有效穴位之一[5]。针刺阳陵泉穴可使经络疏通，气达病所，筋骨得养，关节通利，促进运动功能逐渐恢复[6]。近年来功能磁共振成像技术因其具有较高的时间和空间维度、无创性、动态性、无放射性且功能和结构相结合，符合针刺经络的整体性、功能性的特点，已成为国内外学者探索针刺效应机制的公认方法。本研究基于功能磁共振技术，以中风偏瘫病人为研究载体，从局部脑神经元活动层面对针刺的脑功能重塑机制进行了初步探讨。

本研究结果显示，与健康受试者相比，中风偏瘫病人局部一致性增强的脑区为左侧额上回、额中回、额下回、额内侧回、中央前回、中央后回、顶下小叶、扣带回、岛叶；而局部一致性减弱的脑区位于右侧大脑半球的额中回、中央前回、扣带回、岛叶以及双侧小脑扁桃体。说明静息状态下中风偏瘫病人多个运动相关的脑区的局部一致性存在异常变化，既有增强也有减弱，在一定程度上反映了脑运动皮质自发活动的损伤与重塑，且ReHo值增强的脑区多位于病灶对侧，提示本研究纳入的恢复期中风偏瘫病人仍以健侧脑区运动皮质的代偿功能为主。既往研究表明脑卒中后皮层功能重组与运动功能恢复密切相关[7]，卒中后脑功能损伤不仅发生在损伤区域，而且可出现在未受损的对侧皮质区域，提示卒中康复需要双侧大脑半球的重塑和重组[8]。亦有研究指出病灶对侧的运动皮质在卒中早期运动功能的康复中起到重要作用，与本研究结果具有较好的一致性[9]。

中医针刺疗法以中医“整体观念”和“辨证论治”为指导理念，通过全方位、多靶点、多途径对中风后脑功能恢复有一定的调节和促进作用。刘宏伟等[10]发现针刺阳陵泉与被动运动时激活的脑区(中央前回、中央后回等)均以运动功能区为主，为针刺阳陵泉穴治疗运动功能障碍提供了可能的理论依据。本研究结果显示，与针刺前相比，中风偏瘫病人针刺后在左侧额中回、中央前回、中央后回、顶下小叶以及双侧尾状核的局部一致性增强。而与健康受试者相比，中风偏瘫病人针刺后局部一致性增强的脑区均位于左侧大脑半球，分别为额中回、中央前回、中央后回、顶下小叶、扣带回、岛叶；而在右侧中央前回、中央后回及双侧额内侧回局部一致性减弱。该结果表明针刺阳陵泉穴对中风偏瘫病人运动相关脑区的自发活动呈现双向调整作用，其中额叶(额中回、额内侧回、中央前回)、顶叶(中央后回、顶下小叶)、扣带回、岛叶、尾状核是脑功能代偿及重组的关键区域，也是针刺发挥治疗效应的重要调制区域。额叶为人体的感觉运动中枢，额中回、额内侧回参与部分记忆、认知、语言和随意运动[11]。中央前回，亦称“皮质运动区”，包括初级运动区(M1)，是支配和管理对侧运动的高级中枢[12]。中央后回为支配对侧肢体深浅感觉的皮质中枢，卒中后可引起脑内损伤进而影响躯体感觉回路，导致难以感知和控制身体对侧的运动[2]。顶下小叶与前运动区存在解剖连接，是有意识的运动意图产生的重要区域，被认为是感觉信息处理和感觉运动整合的区域[13]。扣带回为边缘系统的重要组成部分，主要参与复杂的躯体和内脏运动功能及记忆作用[14]。尾状核是锥体外系组成部分，参与肌张力的调节，该部位受损则会出现肌张力性运动障碍[15]。以上脑区均参与了运动功能的传导通路。另外，从运动功能区的角度分析，运动前区(中央前回前部)、躯体感觉区(中央后回)等将冲动传入M1区(中央前回)，M1区接收冲动后控制对侧肢体的运动，运动前区激活后可加强对肢体运动的选择、准备及学习，又间接与基底节区尾状核等核团形成一个运动环路[16-17]。说明针刺阳陵泉可通过调节运动通路受损的重要脑区形成代偿环路促进脑功能重塑。另外，额中回、额内侧回、扣带回及岛叶为执行控制网络的重要脑区，在注意控制、工作记忆以及目标导向行为的判断和决策方面发挥重要调控作用[18]；额中回、中央前回、顶下小叶为额顶叶网络和感觉运动网络的重要组分[19-20]，参与运动的启动与执行；额内侧回、扣带回、岛叶为默认网络的重要脑区[21]，对维持静息态下人类意识的觉醒及情感记忆等发挥重要作用。既往研究表明针刺阳陵泉对上述脑功能网络均有调节作用[20-23]。因此，认为针刺阳陵泉可能通过促进额顶叶网络、默认网络、执行控制网络等认知网络对针刺感应信息的集成和决策，进而加强感觉运动网络对感觉和运动信息的反馈和整合作用，从而有利于偏瘫病人运动功能的改善。

表3 中风偏瘫病人针刺后与健康受试者ReHo值存在差异的脑区分布

注：P<0.05， 蒙特卡罗校拟迭代1 000次进行簇校正，限定簇大小为大于130个体素

图3 中风偏瘫病人针刺后与健康受试者ReHo值存在差异的脑区图

中风后脑功能重塑是一个多因素影响的综合结果，虽然脑缺血损伤后可通过多种途径实现神经功能恢复，但由于中枢神经系统的复杂性且存在许多未知因素，并非中枢系统的所有损伤都有恢复的可能，故中风偏瘫后脑的可塑性机制仍有待进一步探索和研究。针刺效应是一个涉及多系统的复杂响应模式，是通过多个脑区间的协调而发挥作用的。本研究采用的局部一致性方法，主要用于评估脑区的神经元活动在时间序列上的一致性程度，通过局部一致性值的大小间接反映对应脑区自发神经元的活动性，若局部一致性值增高则表示在该时间序列上局部脑区神经元活动趋于同步，反之亦然[24]。有学者甚至将其作为卒中康复治疗效率的一种有效评估工具，因此该方法较适用于针刺效应机制的探讨[25]。周玉梅[26]发现针刺组穴可使缺血性中风病人左侧中央前回、左侧额上回、双侧颞中回、左侧顶下小叶等脑区的局部一致性值增高。谢西梅等[27]也采用局部一致性的方法对针刺组穴(曲池、合谷、足三里、阳陵泉、三阴交等穴)治疗9例缺血性脑卒中的效应机制进行了探讨，结果显示针刺后基底节区、脑初级运动前区、运动前区、辅助运动区、顶下小叶等区域的局部一致性值发生了动态变化。以上结论进一步支持针刺效应引起卒中病人运动相关脑区的相应特征。

本研究旨在从静息下脑神经元自发活动层面初步探讨即刻针刺效应对中风偏瘫病人脑功能重塑的效应机制，其结果肯定了针刺对健侧脑区代偿与重组的促进作用，而对病灶侧运动皮质的重塑效应相对较小。虽已有研究指出针刺可导致缺血性卒中病人健侧半球脑功能的反应侧化[28]，从而增强代偿效应，但与既往一些研究结论[22-23， 29-30]不完全契合，结合临床实际及文献报道，主要考虑以下因素：一方面，由于中风病发病时间、运动损伤程度以及操作手法的不同，针刺方法对脑区神经元活动效应表达出不同的结果，因此针刺干预的最佳时间窗、干预方法的强度和持续时间等问题，还需进一步研究；另一方面，选取分析方法时应考虑一些特定条件和因素，如国外学者提出频率依赖的R-fMRI模式[31]，即不同频段测得的反映脑区不同及局部一致性值也有所不同，同时病损程度也是影响脑区活动特异性的重要因素[32]。因此，在今后研究中，应密切结合临床卒中运动康复的难点问题，进一步完善实验设计，对纳入标准、针刺操作以及分析方法等方面进行严格的界定和考量，充分借鉴现代多种影像学技术和分析方法相互佐证，以期更精准地表达针刺干预促进脑功能重塑机制的效应位点，为临床推广卒中康复的针刺治疗提供有力支撑。