针刺治疗对腹泻型肠易激综合征病人rs-fMRI脑功能连接的影响

张伟晓 刘永康 姚刚 梁志鹏

肠易激综合征（irritable bowel syndrome,IBS）是临床常见的功能性胃肠病之一，其症状反复，常迁延不愈。针刺作为中医传统疗法在治疗IBS方面疗效确切，可显著改善IBS病人的临床症状[1]。静息态功能MRI（resting-state functional MRI,rs-fMRI）是研究疾病的中枢发病及疗效机制的重要方法[2]。既往研究[3-5]多采用rs-fMRI分析IBS的中枢发病机制，而针对针刺治疗IBS中枢效应机制的研究较少。本研究采用基于rs-fMRI的功能连接（functional connectivity,FC）方法分析IBS病人在针刺治疗前后大脑FC的变化，对针刺治疗IBS的中枢效应机制进行研究。

1 资料与方法

1.1 研究对象前瞻性纳入2019年1月—2020年10月于南京医科大学附属逸夫医院、江苏省中医院确诊的24例腹泻型IBS（diarrhea-predominant IBS，IBS-D）病人，并于同期纳入性别、年龄、受教育程度相匹配的23例健康志愿者作为正常对照（normal control,NC）组。IBS-D病人组纳入标准：①符合IBS-D RomeⅢ诊断标准[6]；②年龄18～70岁，病程≥6个月；③右利手；④严重程度评分（symptom severity score,SSS）量表基线得分＞75分；⑤参与本研究前至少2周未接受相关药物治疗，近3个月未接受针刺治疗。NC组纳入标准：①无胃肠道疾病发作史，实验室检查及临床查体无明显异常；②年龄18～70岁；③右利手。2组排除标准：①患有严重的心、脑、肾等疾病及精神心理疾病；②药物滥用；③有MRI检查禁忌证。NC组仅于纳入当日行rsfMRI检查，IBS-D病人分别于纳入当日和针刺治疗6周结束后48 h内行2次rs-fMRI检查。本研究经过江苏省中医院伦理委员会批准，所有受试者均签署知情同意书。

1.2 临床量表评估IBS-D病人分别于纳入时及治疗6周后采用严重程度评分（symptom severity score,SSS）、生活质量量表（quality of life,QOL）、汉密尔顿焦虑量表（Hamilton anxiety scale,HAMA）对病情进行评估。

1.3 IBS-D病人针刺方案根据世界卫生组织（WHO）穴位定位法取穴，选百会、印堂、双侧上巨虚、双侧天枢、双侧足三里、双侧太冲穴、双侧三阴交进行针刺。病人平卧位，由1名经验丰富的主任中医师采用调神健脾针法施针，所有穴位均以局部酸胀为得气，然后在此基础上施行补泻手法，每隔10 min行针1次，共行针3次，留针30 min。连续治疗6周，3次/周。

1.4 设备与方法采用Siemens Verio 3.0 T MRI设备，8通道相控阵头线圈，扫描范围自颅顶至颅底。病人取仰卧位，不进行意向性思考。扫描序列及参数：①高分辨T1WI，视野256 mm×256 mm，矩阵256×256，体素1.0 mm×1.0 mm×1.0 mm，TR 2 500 ms，TE 2.26 ms，翻转角8°。②血氧水平依赖（BOLD）序列，视野224 mm×224 mm，矩阵64×64，体素3.5 mm×3.5 mm×3.5 mm，TR 2 310 ms，TE 21 ms，翻转角90°，采集210个时间点。

1.5 静息态fMRI数据处理与分析①数据预处理：在Matlab 2020a平台上采用统计参数图（SPM12,http://www.fil.ion.ucl.ac.uk/spm）软件包、脑成像数据处理和分析工具(data processing&analysis for brain imaging,DPABI）5.0工具包对影像数据进行预处理。主要步骤：首先去除前10个时间点所采集的图像，避免扫描初始阶段磁场不均的影响；然后对剩余200个时间点数据进行层面时间校正、头动校正、空间标准化、去除协变量、低频（0.01~0.08 Hz）滤过和空间平滑（半高全宽8 mm×8 mm×8 mm）等。剔除头动范围平移＞2 mm、偏移角度＞2°的数据。将预处理后的影像数据配准到蒙特利尔空间（Montreal Neurological Institute,MNI）后，生成空间分辨率为3 mm×3 mm×3 mm的标准化数据。②种子点选取及FC分析：采用REST软件（http://www.restfmri.net）进行基于种子点的FC分析，在自动解剖标记（anatomical automatic labeling,AAL）脑区模板上选取双侧岛叶，扣带回（前、中、后部），杏仁核及丘脑为种子点。首先提取种子点内所有体素的时间序列并计算平均时间序列，然后计算种子点平均时间序列与全脑体素时间序列间的Pearson相关系数，最后通过Fisher Z值变换，获得每个体素的FC值。

1.6 统计学方法 采用SPSS 22.0和SPM12.0软件进行数据分析。符合正态分布的计量资料以均数±标准差（±s）表示，2组间比较采用独立样本t检验或配对t检验；3组间比较采用单因素方差分析，组间两两比较采用事后检验。计数资料以例表示，2组间比较采用卡方检验。采用Pearson相关对2组间差异脑区的FC值与临床量表评分进行分析。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 IBS-D病人与NC组的一般资料比较IBS-D病人与NC间年龄、性别及受教育程度的差异均无统计学意义（均P>0.05），详见表1。

表1 IBS-D病人与NC组的一般资料比较

2.2 IBS-D病人针刺治疗前后的临床量表评分比较 经6周针刺治疗后，IBS-D病人临床症状改善。相较于治疗前，治疗后IBS-D病人SSS、HAMA评分下降（均P<0.05），QOL评分升高（P<0.05），详见表2。

表2 IBS-D病人治疗前后的临床量表评分比较n=24

2.3 IBS-D病人与NC组的FC值比较 与NC组相比，治疗前IBS-D病人的左侧岛叶-右侧颞中回、左侧中扣带回-右侧颞极颞中回脑区的FC增强（均P<0.05），右侧前扣带回-小脑蚓部3区、左侧杏仁核-左侧中央后回的FC差异无统计学意义（均P>0.05），详见表3、图1。治疗后，IBS-D病人左侧岛叶-右侧颞中回、左侧中扣带回-右侧颞极颞中回脑区、左侧杏仁核-左侧中央后回的FC均减弱（均P<0.05），右侧前扣带回-小脑蚓部3区的FC增强（P<0.05）（表4，图1、2）。

图1 NC组与治疗前、后IBS-D病人差异脑区的FC值小提琴图。*表示P<0.05，2组间FC值差异有统计学意义。

表3 NC组与治疗前IBS-D病人间FC差异脑区参数对照

表4 IBS-D病人治疗前、后FC差异脑区参数对照

2.4 治疗前后IBS-D病人差异脑区FC值与临床量表评分相关性分析 治疗后IBS-D病人的右侧前扣带回-小脑蚓部3区间FC值（0.1±0.2）与HAMA评分（8.2±3.9）呈负相关（r=-0.451，P=0.027），左侧杏仁核-左侧中央后回间FC值（-0.1±0.2）与HAMA评分（8.2±3.9）呈负相关（r=-0.456，P=0.025）（图3）。其余差异脑区FC值与临床量表评分均无相关性（均P>0.05）。

图3 IBS-D病人针刺治疗后差异脑区FC值与HAMA评分相关性分析图

3 讨论

IBS是一种常见的慢性功能性肠病，其症状反复，常迁延不愈。IBS分为便秘型、腹泻型、混合型及不定形4个亚型，其中腹泻型IBS（IBS-D）最常见，约占所有IBS病人的40%，其生活质量明显低于其他亚型[6]。针灸治疗IBS-D临床疗效确切，但其中枢效应机制尚不明确[7]。内脏高敏感性是IBS-D发病的核心机制，研究[7-8]显示静息状态下IBS-D病人参与内脏感觉及情绪调节的多个脑区（如脑岛、前扣带回、前额叶等）活动存在异常，而针刺治疗可通过调节相关脑区的活动，改善病人的临床症状。因此，本研究选择IBS-D病人来探讨针刺治疗前后大脑FC的变化，试图为更深入地研究针刺治疗IBS的中枢效应机制提供依据。本研究结果显示，经针刺治疗后，IBS病人的临床症状明显改善，焦虑情绪缓解，说明经过针刺治疗后IBS-D病人的脑肠轴趋于良性互动，适合后续静息态fMRI中枢效应机制的研究。

图2 IBS-D病人针刺治疗后FC重塑的脑区示意图。背景图像为MNI模板脑，蓝色区域表示种子点及差异脑区，棕黄色线表示脑区间FC。

3.1 针刺治疗可改变IBS-D病人注意网络-疼痛处理脑区的FC颞叶参与记忆、认知活动，是注意网络的组成部分，岛叶、中扣带回等是与情绪及内脏感觉处理相关的脑区，属于内脏痛觉网络。Labus等[9]研究认为大脑网络功能失调可能是IBS病理生理学改变和中枢疼痛放大的主要机制。Weng等[10]关于IBS病人的rs-fMRI研究发现，IBS病人岛叶、扣带回、前额叶等脑区的FC发生变化，且脑岛与尾状核的FC改变与IBS病情严重程度相关。本研究结果显示，相较于正常志愿者，IBS-D病人左侧岛叶-右侧颞中回、左侧中扣带回-右侧颞极颞中回脑区间FC增强，针刺治疗后上述FC均减弱。该结果与Weng等[10]的结果不完全一致，但均涉及岛叶、中扣带回等与情绪及内脏感觉处理相关的脑区，进一步证实了IBS病人存在大脑网络功能失调。Hubbard等[11]认为注意网络功能的改变可能是IBS病人内脏高敏感性的基础。Zhao等[12]的研究也显示针刺治疗后腹侧注意网络-默认网络间FC的改变与IBS-D病人临床症状、生活质量改善相关。本研究结果显示IBS-D病人治疗前注意网络（颞叶）与内脏痛觉网络（如岛叶、中扣带回）的FC较正常人增强，经针刺治疗后该FC减弱，推测针刺可能通过调整IBS病人注意网络-内脏疼痛网络间的FC发挥治疗作用。

3.2 针刺治疗可整合重塑IBS-D病人内脏痛觉、情绪调节相关脑区的FC疼痛是一种涉及生理、感觉、认知、情感等多重因素的复杂主观体验，疼痛病人常伴有焦虑、抑郁等情感障碍。前扣带回、中央后回、杏仁核等脑区参与内脏痛觉、情绪调节，小脑蚓部也与疼痛处理、认知及情绪等有关[8]。研究[13]显示IBS病人的疼痛刺激可激活前扣带回，而经药物治疗后前扣带回的激活减弱，表明疼痛处理相关脑区功能的调节可能是潜在的治疗靶点。本研究结果发现IBS-D病人在针刺治疗后，右侧前扣带回-小脑蚓部3区间的FC增强，左侧杏仁核-左侧中央后回间的FC减弱，并且上述FC改变均与IBS-D病人治疗后的HAMA评分呈负相关，推测针刺治疗可能通过调节内脏疼痛、情绪处理相关脑区间的偶联关系，从而缓解病人的焦虑症状。

3.3 局限性 本研究尚存在一些不足：①纳入的样本量较小，而且主要研究对象是IBS-D病人，限制了研究结果的普适性，后续的研究中需扩大样本量，并对IBS其他亚型进行分类研究。②考虑到伦理因素影响，本研究未对NC组进行针刺干预，对研究结果可能会产生一定影响。③基于种子点方法分析脑区间的FC，可能忽略了非种子点区域的影响，因而当前的研究结果还需从大尺度网络角度及其他分析方法进行验证。