基于fMRI 对针刺治疗偏头痛的研究进展

杨 旭 李晓陵 马翠松 高胜兰 王 鹏 孙旭晨 苑 媛 赵 佩

1.黑龙江中医药大学研究生院，哈尔滨 150040；2.黑龙江中医药大学附属第一医院CT 磁共振科，哈尔滨 150040；3.黑龙江中医药大学附属第一医院肿瘤科，哈尔滨 150040

偏头痛是临床上最常见的原发性头痛类型，以发作性中重度、搏动样头痛为主要表现，据相关流行病学调查研究结果显示，全球范围内发生过偏头痛患者占总人群的一半[1-2]。偏头痛发作与患者的工作压力、情绪变化及劳累程度等相关，具有高度流行、迁延难愈等特点，造成患者生活质量及工作效率的下降[3]。最近大量文献显示，针刺治疗偏头痛效果肯定，最新的西医临床指南也推荐针刺预防治疗偏头痛，且其中多数研究将针刺干预与神经影像学相结合，对偏头痛发病机制及治疗提供了一定的循证医学证据[4-6]。近年来不断发展的功能磁共振成像（functional magnetic resonance imaging，fMRI）是一种无创、高分辨率的检查技术，原理是利用磁共振造影来测量神经元活动所引发之血液动力的改变[7]。血氧水平依赖（blood oxygen level dependent，BOLD）fMRI 根据脑部的血氧水平变化来间接反应脑部的神经活动状态，其优势在于不仅可进行脑部活动的活体检测，还可构建完整的脑部活动功能像及结构像，从而精准匹配功能与解剖定位，广泛应用于针刺对偏头痛的诊断与治疗之中[8-9]。本文将针刺治疗偏头痛的fMRI 研究进行梳理归纳，以期为未来临床针刺治疗偏头痛的相关研究提供帮助。

1 任务态fMRI

任务态模式的fMRI 研究中，要求研究对象根据研究指令完成同步刺激任务，继而捕捉引起的脑部血流信号改变，可反映大脑在执行相应任务时的功能状态。但脑fMRI 任务态模式难以有效控制基线水平，从而导致任务态模式的研究应用有所受限，因此在针刺治疗偏头痛的研究中应用并不广泛[10]。目前任务态fMRI 研究主要集中在偏头痛的发作间期及发作前兆两个方面。

1.1 发作间期

有研究表明在偏头痛发作间期，患者的认知功能已经开始下降，主要表现为视觉和语言记忆受损、信息处理速度降低、执行功能障碍和注意力缺陷[11-13]。在针刺治疗偏头痛干预效果的相关机制研究中，通过采取观测某一穴位刺激导致的脑激活区改变，从而判断针刺干预偏头痛的疗效[14]。李晓陵等[15]发现针刺内关穴可特异性激活脑区扣带回、颞叶、枕叶、海马等部位，这些脑区的激活对于改善偏头痛患者发作间期的认知功能有所帮助。刘宏伟等[16]为了探究网络功能层面的偏头痛发生机制及针刺足临泣的特定治疗机制，纳入15 例偏头痛患者并针刺其足临泣进行fMRI 扫描，结果显示偏头痛患者的后扣带回及海马旁回的功能连接有所减弱，而针刺干预后偏头痛患者的相应部位功能连接皆有所增强，提升针刺足临泣可增强患者的相应脑区功能连接，是患者任务态下fMRI研究的一次尝试。任务态fMRI 研究显示了针刺治疗可以在偏头痛发作间期改善患者的认知功能。

1.2 发作前兆

在偏头痛患者中，30%左右的患者报告有伴随头痛的先兆，且超过90%的有先兆偏头痛患者为视觉先兆[17]。有任务态fMRI 研究表明[18]，三叉神经伤害性热刺激有强烈的皮质和皮质下反应。有先兆的偏头痛患者高级皮质区活动显著增加，这些区域是参与高级视觉处理的分布式网络的一部分，包括舌回、顶下小叶、额下回和额内侧回。相似的研究，Hadjikhani 等[19]发现BOLD 信号的变化首先出现在视觉区域舌状回，然后缓慢扩布到大脑皮层。偏头痛先兆的发生机制可能与皮层扩布抑制有关，有先兆偏头痛患者因先兆症状不同，产生改变的脑区存在差异[20]。以上研究结果可以对未来临床针刺治疗先兆偏头痛提供指导。

2 静息态fMRI

静息态模式要求研究对象保持清醒静息状态，无需额外的指令操作，通过MRI 检测脑区自发的神经元调节作用，具有无创、操作性强、重复可行性高等特点，可较为全面分析脑部各区域的互相联系[21]。静息态fMRI 在针刺治疗偏头痛的相关研究中最为普遍，可通过低频的血氧信号水平反应大脑的自发活动情况，已被广泛应用于患者脑部结构研究，尤其是对固有功能的检测成果显著[22]。目前静息态fMRI 局部脑活动特性分析方法的主要包括局部一致性(regional homogeneity，ReHo)分析和低频振荡振幅(amplitude of low frequency fluctuation，ALFF)分析等。本文侧重介绍ReHo 和ALFF 分析法的研究进展。

2.1 ALFF 研究

ALFF 研究主要通过fMRI 分析静息态患者的脑部自发活动强度，具有明确的可重复性、可靠性及数据驱动特点[23]。ALFF 通过对脑部低频信号的检测，继而评估患者脑部自发神经元活动情况。既往已有大量研究证实，fMRI 的相关研究可明确检测到精神分裂、肝性脑病、遗忘型认知障碍及慢性疼痛等患者的脑部ALFF 改变[24]。在针刺治疗偏头痛的相关研究中，ALFF改变也被证实与针刺干预有关。Li 等[25]研究证实，与健康对照组比较，偏头痛患者的壳核及后脑岛ALFF 增加，而三叉神经颈复合体ALFF 增加减少，接受针刺治疗可促使偏头痛患者的ALFF 趋于平衡状态。从神经元活动呈现了偏头痛患者局部脑区的功能特点，提示静息状态下偏头痛患者ALFF 值与疼痛调节相关脑区的功能变化有关。

2.2 ReHo 研究

ReHo 是脑部fMRI 数据分析的新假说，该方法突破了线性时不变的理论。ReHo 分析方法不仅考虑了时间序列和领域信息，还融入了时间序列上的非线性及线性变化规律，因此是“时不变”理论的突破[26]。赵海娜[27]通过纳入7 篇脑fMRI 研究ReHo 值进行meta分析，最终纳入偏头痛与健康患者150 例，各项研究无显著异质性，最终研究结果显示：静息态下的偏头痛患者脑区的异常活动位于多个区域，与健康对照组患者相比较，偏头痛患者的左侧小脑绒球小结叶、右侧角回、楔叶具有较高ReHo 值。Yu 等[28]通过ReHo 分析证实，无先兆偏头痛患者的疼痛处理功能障碍与部分区域的ReHo 降低有关。基于前述偏头痛患者的静息态ReHo 值特点，多项研究通过检测针刺干预偏头痛患者的ReHo 值变化，继而验证了针刺治疗的有效性及相应机制。董习林[29]通过针刺偏头痛患者不同部位穴位的静息态fMRI 数据ReHo 分析证实，针刺治疗可导致偏头痛患者前部额叶和前扣带回的局部一致性升高。前额叶皮质可通过认知回馈衰减疼痛信号的产生，这可能是针刺治疗对调节痛觉系统的平衡协调起作用。

3 功能连接

功能连接是指大脑在静息或激活状态下存在大量神经活动，不同的脑区之间进行信息传递，由此构成脑网络连接，已成为脑部网络研究的重要价值工具[30]。在针刺治疗偏头痛的静息态fMRI 功能连接的研究中，大多数是用独立成分分析(independent component analysis，ICA)的方法。既往已有研究证实，偏头痛患者的静息态脑部网络结构性及结构性异常与患者的疼痛状态息息相关，脑部网络功能连接异常易导致其信息整合功能的异常，且偏头痛患者的功能连接改变主要为默认模式网络（default mode netwoks，DMN）和执行控制网络等[31]。

3.1 默认网络

DMN 位于大脑中轴线上的皮质区，从前额叶内侧延伸至后脑。偏头痛患者在执行能力、视觉空间的构建及图形觉、延迟记忆、字形觉等方面皆存在一定的功能损伤，而针刺治疗是否可以有效改善患者上述功能认知损害，需要通过ICA 的数据分析模型进行验证。既往已有研究通过ICA 分析偏头痛的严重程度与下丘脑的连接强度呈正相关，与属于DMN 的内侧前额叶皮质的连接强度呈负相关[32]。Zou 等[33]研究者通过ICA 分析了14 例接受针刺治疗的偏头痛患者静息态fMRI 数据，结果显示偏头痛患者的左前额上回和左楔前叶DMN 内功能连接降低，而针刺后功能连接增强。以上研究提示针刺可以恢复偏头痛患者的脑网络功能连接，进而改善患者的认知功能。

3.2 执行控制网络

执行控制网络主要包括前额叶上部和中部、前扣带回及前额叶腹外侧脑部位，主要负责执行和记忆功能。Li 等[34]研究者采用ICA 进行fMRI 数据分析发现，与健康对照组患者比较，偏头痛患者的右额顶叶网络和双侧楔前叶之间的静息状态功能连接降低，采用针刺治疗后右额顶叶网络静息态功能连接显著改变，而上述改变与患者的头痛症状减轻有关，提示诸如针刺等有效的治疗方式，可通过加强患者认知适应及应对过程来缓解症状。Zhang 等[35]研究者为解释针灸治疗偏头痛的神经机制进行了深入探究，通过fMRI 检查数据比较患者治疗前后的静息态功能连接变化，结果显示治疗前偏头痛患者的额叶和颞叶内某些脑区的功能连接性显降低，而针刺治疗后降低的脑区显著减少，提示针刺治疗可显著增加偏头痛患者内在减少的脑网络中脑区的功能连接。

Cai 等[36]研究结果证实了针刺治疗的有效性，证实功能连接网络与针刺机制密切相关，中枢整合在针刺机制中起关键作用。

4 小结

综上，国内外大量研究证实了fMRI 应用与偏头痛机制研究的可行性，且证实了偏头痛症状与患者相应脑部功能及结构改变有关，后续fMRI 或许可发展为诊治偏头痛的重要手段。而针刺治疗作为临床治疗偏头痛的重要方法，研究中结合fMRI 的检测手段，可为探究偏头痛干预效果的机制研究提供客观证据。但已有的相关研究尚存在一些不足之处：①目前的fMRI实施分析方法多种多样，但皆有其受限之处，无法仅凭单种方法全面评估脑部功能，因此后续研究中可综合利用多种fMRI 分析方法，更加全面评估针刺治疗的作用机制；②研究样本量皆有所不足，研究出发点及目的也有所差异，或许会导致研究结论存在一定程度偏差，可在后续研究中不断完善，进行更加全面的研究及结果评估。