BOLD‑fMRI扫描时间窗对穴位脑效应的影响：以本神穴为例

魏翔宇 陈 慧 谭文莉 詹松华△ 黄姬玲 刘姗姗 龚志刚 王 辉 黄炎文 张钰莹 李勇爱

针刺研究引入血氧水平依赖脑功能成像（blood oxygen level dependent functional magnetic resonance imaging，BOLD‑fMRI）技术以来，为阐明穴位的疗效机制起到了重要作用。由于头部穴位的特殊性，既往头穴功能磁共振成像（fMRI）扫描多设置在针刺前后，并以组合穴模式进行干预［1］。查阅既往文献发现，不同研究对于fMRI扫描时间窗的设置不完全统一［2-3］，在不同研究中，“实时脑效应”和“即刻脑效应”两种概念均有报道，但常易混淆。这可能导致穴位脑效应在不同的研究报道中差异较大。本神穴（GB13）是头部常用穴位，属足少阳胆经（Gall Bladder，GB），在治疗头痛、失眠、中风、痴呆、抑郁、癫狂等神经系统疾病中多有应用，但既往鲜见其fMRI相关报道。基于此，本研究以本神穴为目标穴位，探索不同扫描时间窗的设置对穴位脑效应存在的影响，为今后阐明针刺头部穴位干预神经系统疾病的中枢机制以及相关研究设计提供参考。

方 法

1.一般资料

于2020年6—9月纳入符合标准的健康受试者42名，所有受试者来自上海中医药大学在校学生。按照随机数字表法，分为观察组和对照组。本研究获我院医学伦理委员会批准（编号：2019‑766‑121‑01），所有受检者同意并签署知情同意书。纳入标准：①既往体健，无头部疼痛、身体重大外伤及手术史；女性不在生理期内。②右利手。③年龄18~30岁。④既往未接受过针灸干预治疗。⑤近3个月内无发热、未服用过解热镇痛药物。⑥知情同意并签署知情同意书。排除标准：①患有颅脑器质性疾病或酒精、药物依赖者；②有（偏）头痛、双相情感障碍、精神分裂症、抑郁症等神经或精神疾病；③处于月经、哺乳或妊娠期女性；④对针灸刺激无反应者；⑤有幽闭恐惧症者；⑥体内有金属植入物等不宜行磁共振扫描的情况。

2.研究设计

受试者体检合格并休息后，进入机房，取仰卧位，头部固定，戴耳塞，闭目并保持清醒。采用联影uMR 780 3.0 T磁共振仪及12通道柔性头颅线圈。首先行常规T1加权成像（WI）结构像平扫，排除脑内器质性病变。功能像采用T2WI‑BOLD脉冲序列，重复时间（TR）2 000 ms，回波时间（TE）30 ms，反转角90°，视野（FOV）224 mm×224 mm，矩阵64×64，层数33。体素3.5 mm×3.5 mm×3.5 mm，全脑横断扫描，平行于前连合(AC)后缘中点至后连合(PC)前缘中点的连线(AC‑PC线），包括小脑和脑干，每次扫描前行空扫5次。每期扫描时间均为8 min，共240个时间点。

2组受试者均于针刺前行第一期BOLD‑fMRI扫描。随后观察组于电针刺激状态下行第二期扫描，对照组于电针刺激结束后即刻行第二期扫描。

区域一致性（regional homogeneity，ReHo）分析采用RESTplus软件包（http：//restfmri.net/forum/restplus）。处理步骤：①时间校正；②头动校正（剔除各角度头动>1.5°及空间移位>1.5 mm的受试者）；③空间标准化；④去线性漂移；⑤空间平滑：⑥对空间平滑后的图像进行空域滤波，获得各组ReHo值；⑥得到电针刺激前后不同时段之间的脑功能变化图谱。

3.针刺方案

所有针刺操作均由同一位具有3年经验的针灸师进行。穴位定位依据中医针灸穴位位置标准《腧穴名称与定位：GB/T12346‑006》。本神穴（GB13）定位：前正中线旁开3寸，前发际直上0.5寸。主要器材包括14K特制金针（华佗牌，0.2 mm×35 mm），以及特制磁屏蔽针疗仪（华佗牌，G6805‑2）。针刺前行常规消毒，平次进针，受试者出现酸、麻、痛、胀、传递等感觉为得气标志，随后连接电针仪并调试电流量，连续波，2 Hz/50 Hz，3 mA，以受试者耐受为度并持续8 min。金针及柔性线圈见图1。电针刺激结束后，受试者接受针感视觉模拟评分法（visual analogue scale，VAS）评分，数字0表示无酸、麻、痛、胀等针感，10表示难以忍受的剧烈针感。

图1 针刺检测相关设备

4.统计学分析

2组ReHo值的组内比较采用配对t检验，组间比较采用独立样本t检验，高斯随机场（Gaussian random‑field theory，GRF）校正，以P<0.005，连续体素数目>10为差异具有统计学意义，统计结果由RESTplus软件自带的slice viewer子模块呈现。计数资料（如性别构成）以相对数（例数比）表示，计量资料（如年龄、受教育时间、针感VAS评分）以均数±标准差（±s）表示，采用SPSS 24.0软件分析。正态分布的计量资料采用独立样本t检验；非正态分布的计量资料采用Mann‑WhitneyU检验；2组性别构成比采用卡方检验。以P<0.05为差异有统计学意义。

结 果

本研究在剔除头动过大、颅脑结构异常及无法耐受针刺或电针刺激的受试者后，最终共纳入40名符合标准的受试者（观察组和对照组各20名），2组受试者在平均年龄、性别构成比、受教育时间等基本资料以及针感VAS评分方面的差异均无统计学意义（表1、2）。

表1 观察组与对照组受试者基本资料对比

表2 观察组与对照组受试者针感VAS评分比较

观察组2期扫描结果比较，ReHo值有差异的脑区包括右侧颞上回、右侧额中回、左侧额下回、左侧枕中回、左侧舌回、双侧额上回、双侧距状裂周围灰质、双侧楔叶（表3、图2A）。

表3 观察组2期ReHo值差异有统计学意义的脑区

对照组2期扫描结果比较，ReHo值有差异的脑区包括右侧额中回、右侧额上回、左侧楔前叶、左侧中央后回（表4、图2B）。

表4 对照组2期ReHo值差异有统计学意义的脑区

2组第二期扫描结果比较，ReHo值有差异的脑区包括右侧顶上回、左侧枕上回、双侧楔叶（表5、图2C）。

图2 BOLD‑fMRI扫描结果

表5 观察组与对照组第二期ReHo值差异有统计学意义的脑区

讨 论

本神穴位于额肌中，周围有颞浅动、静脉额支和额动、静脉外侧支，以及额神经外侧支。该穴位常用于治疗失眠、头痛、抑郁、痴呆、认知障碍等疾病，且多与其他穴位配伍使用，例如临床广泛应用的智三针，即为本神穴与神庭穴配伍，用于脑瘫、老年痴呆、认知障碍、儿童智力发育迟缓等疾病的治疗。本神穴在不同的穴位配伍以及不同病种的研究中，其脑功能结果有所不同。这其中既有多个穴位相互协同或拮抗的因素，也和不同病种脑功能的初始状态有关，因此本研究首先从健康群体及单穴入手。

本研究发现，观察组ReHo值有差异的脑区主要集中在额叶、颞叶及枕叶等脑区。额叶主要负责情绪相关信息的处理，诸如对压力、抑郁等情绪的感知以及冲动行为的抑制等，一些精神类疾病，例如精神分裂症患者广泛存在额叶与其他脑区的功能连接异常，抑郁症患者表现出额叶功能的抑制等现象［4］。颞上回包含听觉语言中枢，在许多痴呆患者中存在的语言表达或理解障碍，多由颞叶损害导致［5-6］。舌回位于枕叶，负责处理加工视觉信息，并且与情景记忆相关，楔叶和距状裂周围灰质同属于视觉联合皮质的一部分，此三处脑区共同参与视觉信号处理，以及视觉与其他信息的整合。舌回、楔叶等脑功能异常，患者常表现出对空间感知的异常，以及前庭功能的整合障碍。临床常见到痴呆患者出现迷路、头晕等症状，以及阿尔茨海默病痴呆患者常出现的视空间功能损害，与这些视觉脑区的功能异常有关。这些变化可能是本神穴通过调控相关脑区活动来治疗痴呆、抑郁等疾病的机制之一。对照组2期结果对比显示，ReHo值有差异脑区主要是额叶、颞叶、楔前叶、扣带回等脑区，这些脑区目前多被认为属于默认网络（default mode network，DMN）的重要组成部分［7］。默认网络被认为和阿尔茨海默病痴呆、精神分裂症、癫痫等神经精神类疾病密切相关［8］。既往研究［9］表明，精神分裂症患者默认网络出现过度激活，阿尔茨海默病痴呆患者脑内淀粉样沉积，会导致默认网络过度抑制，从而表现出淡漠、抑郁、健忘等症状。目前认为，扣带回和楔前叶是默认网络的重要节点，楔前叶同样参与视觉信息的加工整合，在空间定位、空间感知中发挥重要作用。扣带回是边缘系统的主要组成部分，具有调节感情、记忆、自主神经功能和运动的作用，同时扣带回也归属于电针脑网络的一部分，该网络主要以边缘叶-前额叶皮质为主要节点。2组第二期扫描结果相比，ReHo值有差异的脑区主要集中在顶叶和楔叶。这些差异表明，电针刺激状态下的“实时脑效应”与电针刺激后的“即刻脑效应”存在脑功能变化的不同。分析其原因，电针刺激过程与电针刺激结束后即刻2种不同状态下，受试者神经元活动伴随针感产生动态变化，对应脑区血流信号产生相应改变，这种改变最终会影响受试者BOLD信号值在时间序列上的一致性，即局部区域一致性。因此，顶叶和楔叶的差异最终反映了“实时脑效应”和“即刻脑效应”2种扫描时间窗的差异。

既往头部穴位针刺过程与磁共振扫描存在冲突，其原因是常规针具和电针仪在通电中会影响磁场均匀性，干扰BOLD‑fMRI信号。本研究团队前期成功开发的头颅柔性线圈、具有磁屏蔽功能的磁共振专用电针仪及配套导线等硬件，解决了头部穴位针刺与扫描相互干扰的难题，使头部实时扫描能够在穴位接受电针刺激的状态下进行。前期研究结果表明，采用以上设备不会影响磁共振扫描磁场的均匀性，且没有一般金属及电流导致的图像伪影。在此基础上，本研究结果提示，在今后的研究设计中，需考虑扫描时间窗对穴位脑效应的影响。从既往体部穴位研究报道来看，2种扫描窗各有侧重，“实时脑效应”有利于观察受试者进针、得气后留针以及对针灸刺激耐受状态下的反应，而“即刻脑效应”更倾向于观察受试者在针刺操作结束的出针状态下的反应。2组脑区激活的差异表明针灸脑效应可能存在动态变化过程，并最终指向不同的临床意义。

本研究结果尚存在一些不足之处，如样本量较少且受试者为年轻健康群体。在后续研究中，我们将继续纳入头痛、认知障碍等患者群体对本神穴进行深入研究。

总之，本研究借助前期开发成功的头颅柔性线圈，对头部穴位实时脑效应和即刻脑效应2种不同的研究设计进行了初步探索，并观察到这2种模式下脑效应的差异，表明扫描时间窗的选择对于穴位中枢机制的研究具有重要意义。