治疗中风后认知功能障碍电针刺激参数的数据挖掘研究

徐敏杰 谭逸海 李晓琳 李昌明 徐基民 李艳丽 常静玲

中风后认知功能障碍(Post-stroke cognitive impairment, PSCI)是指在中风后6个月内出现达到认知障碍诊断标准的一系列综合征，包括从中风后认知障碍非痴呆到中风后痴呆不同程度的认知障碍[1]，PSCI会影响患者的注意力、执行力、记忆力、语言和视觉空间[2]等，严重影响患者日常生活能力和社会功能，降低患者生活质量，给家庭和社会带来巨大经济负担[3]。降低致残率的最有效方法是针对功能障碍的康复治疗[4]，具有中医优势的电针、头针联合认知训练可改善PSCI患者的认知功能(B级证据)[5]。电针治疗仪具有精确刺激量、操作简单、规范治疗、提高疗效、节约人力成本的特点[6]。纵观目前使用的中医治疗仪，主要包括G6805、KWD-808、SDZ等系列的传统电针治疗仪。这些传统电针治疗仪，多存在参数精确度、安全性、智能化和灵活性较低的问题[7]。随着人工智能、虚拟现实[8]、脑-机接口(Brain-computer interface，BCI)[9]等现代技术的发展，产生了如：穿戴式康复治疗设备[10]、家用循证针灸保健仪和医用循证针灸治疗与经穴检测仪[11]、基于脑-机接口的经皮腧穴电刺激设备[12]、基于脑电的BCI电刺激控制系统等设备系统[13]，以及采用新兴材料取代毫针针刺刺激，如：多通道电极、分形电极、可塑电极等柔性材料和通路被用于实验电极[14-15]。因此未来的电针治疗仪研发必然要向控制数字化、功能多样化、病种针对化、参数稳定化等功能方向发展，使得电针仪按需化、小型化、智能化[15-16]。但实验方法中针刺操作细节被客观量化的报道很少[17]，使得针刺技术转化过程缺少数据支持。因此本研究以电针治疗PSCI刺激参数为立足点，借助数据挖掘和共现分析技术分析电针刺激参数规律。

1 资料与方法

1.1 文献资料

计算机检索中国知网、维普数据库、万方数据知识服务平台、Pubmed、Cochrane Library数据库；中文检索词包括：“电针”与“中风”“卒中”“脑出血”“脑梗”及“血管性认知功能障碍”“血管性认知功能损害”“血管性痴呆”。英文检索词包括：(vascular dementia OR cognitive impairment OR cognitive disorders) AND (stroke OR cerebrovascular accident) AND (electroacupuncture)。检索时间限定为2000年1月至2020年10月。

1.2 纳入标准

(1)所有涉及均以使用毫针为主，电针治疗PSCI临床文献，包括任何强度、持续时间等，实验类型不限。(2)所有纳入均有明确认知障碍诊断标准。(3)患者可能同时接受其他类型的干预，包括参考指南标准药物和其他康复治疗，干预措施有电针治疗方式均可纳入，如电针加西药、电针加经颅电刺激、电针加中药干预等。(4)结局指标不限，所有能够反应认知功能障碍改善的评价指标均可纳入。

1.3 排除标准

(1)排除只有语言功能障碍文献。(2)排除重复检出或发表的文献：学位论文又发期刊、会议论文文献，只纳入其期刊论文；第一作者为同一人，在不同时期发表的文献，结局指标不同，但针刺参数未变的，只纳入1篇；相同针刺方案，作者及发表时期不同，但针刺参数相同，只纳入1篇。(3)没有列出本文所观察针刺参数任意之一的文献、只描述电针仪器名称或只描述波形，无其他参数的文献。(4)仅在对照组涉及电针、电针干预无效的文献。(5)排除动物实验文献。对于符合排除标准的经小组讨论同意后予以排除。

1.4 文献管理和质量控制

严格采用三级质量控制进行文献管理。按照纳入标准和排除标准对计算机检索到的所有文献资料的标题、摘要进行仔细阅读，初次排除不符合要求的文献资料。将初步筛选出文献进行全文阅读，重点看具体干预方法、有无明确波形与频率等，再进行二次筛选。将二次筛选后文献再次专人全面审核后进行数据输入统计。

1.5 数据提取

用EXCEL提取数据，将名称不统一的内容，按照《针灸技术操作规范第11部分：电针》[18]进行统一规范，对电针：针具规格、仪器、治疗波形、电针频率、治疗强度、留针时间、治疗频次、观察时间、电刺激腧穴等参数进行文献提取。

1.6 数据处理

1.6.1 数据预处理 (1)去重：在EXCEL中对数据进行高级筛选功能操作，得到不重复每一列项目。(2)赋值：在录入过程中，将输入格式不同的相同变量统一化、规范化，并将相同属性变量赋值。(3)转化为R语言软件可分析的矩阵格式文件。

1.6.2 描述性分析 基于频次分析，按频次顺序排列各项。

1.6.3 关联分析 (1)定义置信度和支持度：运用R语言软件关联分析(Aprior)算法对电针刺激参数进行关联分析，结合同类研究参考[9]，定义支持度和置信度。(2)可视化：根据规则提升度(lift)，将lift大于1的关联规则结纳入最后结果[10]，并运用R语言软件参与构建网络关系图。

1.6.4 聚类分析 采用离差平方和法聚类算法，运用R语言对使用腧穴行聚类分析，得到树状图。

2 结果

共检出文献1385篇，去重排除1118篇，阅读题目及摘要后，全文检索102篇，对符合纳入和排除标准的研究进行筛选，删除重复针刺方案8篇，参数不足7篇，最终数据库纳入87篇。

2.1 电针参数频次分析

使用频率最高的参数为：电针仪G6805，疏密波，耐受为度，频率为2/15 Hz、5～8.3 Hz，电针刺激时间30分钟/次、1次/天，5次/周，观察时间28天，取频次大于1的波形和频率分项列见表1。

表1 PCSI电针刺激参数频次分析

2.2 电刺激腧穴频次分析

对纳入87篇文献进行分析，共涵盖69种腧穴，涉及腧穴总频次为324次，每个腧穴平均使用4.68次，腧穴使用频率最高前5位累计频次占总频次的52%。腧穴使用频率大于均数的共有15个，累计频次占总频次的73%，具体见表2。除表中所示穴位，还包括以线为维度的取穴方式如：顶颞前后斜线、顶额前斜线、额旁1～3线、顶前后线、颞前后线、颞线等、以及以区域为维度的取穴方式：顶前区、额区、颞区、供血区、血管舒缩区。

表2 电刺激腧穴频次分析分布表

2.3 电刺激腧穴归经分析

对69个腧穴进行归经统计分析，共涉及14条经脉，其中以督脉总频次最多。归经频率最高前5位分别是督脉、足少阳胆经、经外奇穴、足太阳膀胱经、足阳明胃经。累计频次占总频次的76%。总频次比为所属经的腧穴总频次÷总取穴频次。电刺激腧穴频次及腧穴归经分布见表3。

表3 电刺激腧穴归经频次分析分布表

2.4 电针刺激参数关联分析结果

对使用频次5次以上的各电针参数进行关联规则分析，支持度定义为0.2，置信度定义为0.9，经Aprior算法及去冗余分析，共得出11条关联规则，见表4，可视化结果见图1。关联规则分析及可视化分析显示电针治疗PSCI，疏密波、连续波、5次/周、强度为耐受与电针刺激时间30 分钟/次，治疗频率1次/天，最常一起使用。

注：图中节点为关联规则前项和后项，箭头方向从前项指向后项。箭头宽度大小表示规则支持的大小，灰度深浅表示提升度高低。

表4 电针刺激参数关联分析结果

2.4 电刺激腧穴关联分析结果

对使用频次5次以上的电刺激腧穴进行关联规则分析，设置支持度=0.1，置信度=0.5，经Aprior算法，共得出20条关联规则，详见表5。并对20条关联规则进行可视化分析，见图2。关联规则分析及可视化分析结果显示关联性较强的腧穴为：百会、四神聪、本神—风池，百会—神门，足三里—百会。

表5 电刺激腧穴关联分析结果

2.5 电刺激腧穴聚类分析结果

对使用5次以上腧穴进行聚类分析，得到聚类分析树状图3a，可分有效聚类3个，分别为百会—神庭、四神聪—风池、合谷—三阴交—悬钟—太溪—足三里—风府—大椎—肾俞—神门—内关—本神。为进一步探讨有效聚类，扩大选穴，对使用频次3次以上的腧穴进行聚类分析，得到腧穴聚类分析树状图3b，可分有效聚类13个，分别为四神聪—风池—百会—神庭、悬钟—上星—太溪—太冲—三阴交—合谷、肝俞—脾俞—水沟—丰隆—大椎、顶中线—额中线—顶颞前斜线—顶颞后斜线、本神、内关—神门、足三里—肾俞、风府—太阳穴。

注：图中节点为关联规则前项和后项，箭头方向从前项指向后项。箭头宽度大小表示规则支持的大小，灰度深浅表示提升度高低。

图3 认知障碍电刺激腧穴聚类分析树状图

3 讨论

3.1 电针刺激参数选择分析

电针刺激参数的选择是临床上容易忽略的疗效参数，影响电针效应参数主要有：输出强度(电压或电流)、基波的波宽、频率、电针时间[19]，结合研究结果临床上电针刺激时间，波宽，波形选取相对固定、集中，本研究仅对频率、强度(电流)选择进行探讨，结合现代研究进展为今后优势参数选取缩小范围。

(1)频率：本研究显示治疗PSCI电针频率分布范围从0.5～100 Hz，存在数据分散，参数选值不统一的情况，基于目前公认的电针频率分类：2～5 Hz为低频，15～30 Hz为中频，50～100 Hz为高频，本研究显示临床上频率参数选择落在低频范围较多。相关研究显示：2 Hz腧穴电刺激与默认模式网络密切相关，100 Hz与腹侧纹状体和背侧前扣带回皮质有关[20]。2 Hz的低频电针和2/100 Hz的变频电针较100 Hz的高频电针对学习记忆干预效果较好[21]，并认为与改善大鼠海马记忆相关蛋白含量及基因的表达有关。张华伟[22]研究则认为在改善大鼠记忆相关基因表达方面2/15 Hz可能优于2/100 Hz；上述实验研究结果相似，可能与相对于低频，高频电刺激对杏仁、额叶等认知相关脑区的强抑制作用有关[23]。因此基于目前研究现状今后研究可进一步比较2/15 Hz、2 Hz的差异。

(2)强度：在强度方面，临床试验电针强度参数多描述为患者能耐受的最大强度，有3篇文章介绍了具体参数，分别为0～9.9 mA[24]；0.8～1 mA[25]；20 mA[26]。现代研究显示，与电针刺激前静息态比较，低强度电针组(感受穴位有微弱电流刺激)脑持续活动强弱，高强度电针组(穴位有强烈电流刺激而不痛)脑持续活动大部分增强[27]。这项研究为临床上选取“能耐受的最大强度”提供了依据。在具体取值方面，动物研究结果显示：电针1.5 mA相较于电针0.5 mA可以更有效下调脑缺血大鼠学习记忆相关蛋白的表达[28-29]。3 mA电针相较于1 mA电针对改善血管性痴呆大鼠记忆功能更有效，4～7 mA与1～3 mA对急性脑缺血再灌注脑组织含水量无明显差异[30]。但应指出人体颅骨的电导率与颅骨厚度、年龄等有关，个体电阻不同，因此在设置仪器刺激参数时将受试者间颅骨电导率和厚度的变异性考虑在内是很重要的[31]。基于目前研究现状，今后研究可重点研究基于人体，电刺激强度1.5～3 mA的效应机制。

3.2 针刺治疗PSCI治则和选穴

腧穴方面排名前十的是：百会、神庭、四神聪、风池、本神、足三里、内关、神门、大椎。百会与大椎同属督脉，百会为督脉与足太阳经交会穴，位于巅顶，阳气最盛之处；大椎有“三阳督脉之会”之称，二者皆可开窍醒脑。四神聪属经外奇穴，效如其名，具有醒神开窍、清利头目之功。神庭是督脉、足太阳、阳明之交会穴，可安神定惊。本神属足少阳胆经，内应于脑，能祛风定惊、安神止痛。刘兰群等[32]研究显示：电刺激四神聪、神庭、本神穴可提高认知量表评分并缩短P300电位潜伏期，增高波幅。以上腧穴皆头部取穴，起到调阴阳、壮阳气、醒神之效。

内关、神门等手厥阴心包经、手少阴心经之高频穴，取心脑同治，宣心开窍、调节心脑。PSCI通常认为病位在脑，结合关联分析百会—神门，聚类分析内关—神门，显示了调控心神与心脑同治在治疗PSCI中的核心地位。心主神明，来自《素问·灵兰秘典论篇》记载：“心者，君主之官也，神明出焉。”在疾病治疗中，心脑共主神明而相辅相成，此理论最早由张锡纯提出[33]，其在《医学衷中参西录》有言“人之神明，原在心与脑两处”“心脑不通，则神明皆乱”。后代医家又进一步明确心主神明与脑主神明之别，并认为心神是主导对客观世界的认知、感知过程[34]。现代研究证实[35]针刺心经/心包经可显著激活认知相关脑区。因此本研究结果突出了调控心神在PSCI中的地位。

高频穴足三里是足阳明胃经的合穴，是胃经脉气之所入，可运化水谷、生精化血、填精益髓，使“神”物质基础充沛，精神意识清晰，以达到改善认知功能的效果[35]。关联分析结果：足三里—百会，聚类分析之足三里—肾俞也显示补后天以养先天，肾主骨生髓，髓海得充，诸神皆明。

综上，临床电针刺激PSCI治疗上以“升阳为纲，补益气血为本，醒神为要”。同时发现电刺激腧穴的选择相较于综合针灸穴位刺激研究[36]，结果显示虽仍以督脉、膀胱经、胆经头部穴位近端取穴为主，配合心经、脾经、胃经等远端取穴的基本法则，但选穴上更精炼，以强化上述治则。除此之外，聚类分析及描述性分析则突出了电刺激腧穴呈由点至面逐渐扩大刺激面积的趋势，除上述以腧穴定位的刺激点，纳入文章还涉及以头针区定位的刺激线、如额区、顶前区、颞区取穴[37]，额中线、顶中线、顶颞前斜线、顶颞后斜线[38-39]等，以及多针丛刺[40]以刺激面为单位的治疗方式，但其效应机制以及优效性仍值得进一步探讨。

3.3 展望

电针参数之间存在着交互作用，多数学者针对电针刺激参数，探讨了针对同一腧穴更有效的频率、波形、刺激时间等，这对指导PSCI规范化治疗提供了数据支撑，但在仪器参数设定过程中除优势参数、特定腧穴研究，个体病理生理状态、心理状态、治疗目标、患者依从性等诸多其他因素也直接影响电针选择和疗效，因此电针参数探讨应标准化与个体化相结合，开发针对PSCI的自主反馈调节电针系统，通过优化电针参数设计方案，形成参数配伍处方，为PSCI中医治疗设备研发提供数据参考，进一步提高标准化、规范化程度。