合谷穴針刺周圍性面癱患者腦功能成像初步分析

楊 駿,李傳富,張慶萍,袁愛紅,徐春生,朱一芳,李落意,趙 斌

(1.安徽省中醫(yī)院 數(shù)字化影像技術實驗室，安徽 合肥 230031；2.安徽省中醫(yī)院 針灸科，安徽 合肥 230031；3.安徽中醫(yī)學院，安徽 合肥 230031)

針刺治療面癱具有顯著的臨床療效已經(jīng)大量的臨床研究報道證實[1]，然而如何利用現(xiàn)代醫(yī)學的科研方法來闡釋針刺治療的內(nèi)在作用機制一直是一個難題[2]。隨著現(xiàn)代科學技術的不斷發(fā)展以及人們對更好醫(yī)療服務需求不斷增長，近年來在全球范圍內(nèi)興起了針刺研究的熱潮[3]。作為現(xiàn)代針刺研究的一種最重要技術手段，磁共振功能成像技術(functional Magnetic Resonance Imaging,fMRI)在針刺研究中發(fā)揮了極其重要的作用。本研究旨在利用任務態(tài)針刺fMRI以及靜息態(tài)fMRI技術，通過周圍性面癱患者與正常健康志愿者的對照研究，分析針刺前、針刺中以及針刺后的fMRI變化，探索針刺治療周圍性面癱的現(xiàn)代神經(jīng)生理學機制。

1 資料與方法

1.1 研究對象分組及納入排除標準 研究對象分為2組，即周圍性面癱組(簡稱面癱組)和正常對照組(簡稱對照組)。面癱組35例, 女15例，男20例,年齡19～70歲，中位年齡35歲。對照組24例，女14例，男10例，年齡18～29歲，中位年齡23歲。面癱組均為安徽省中醫(yī)院門診或病房收治的周圍性面癱病人，右手利，無中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病，無精神類疾病，無嚴重的其他系統(tǒng)疾病。健康志愿者均為在校大學生或研究生，右利手，無精神或神經(jīng)系統(tǒng)疾病病史，無精神或神經(jīng)科藥物服用史，無嚴重心、肝、腎疾病等。

1.2 實驗步驟與針刺 所有受試者均自愿參加全程實驗并簽署知情同意書。實驗前讓受試者更衣、休息，全身放松后進入掃描室。檢查時囑受試者平躺，閉眼，用棉球塞耳，戴上專用隔音耳幔，固定頭部，最大限度地限制頭部活動；關燈，以減少視覺刺激。整個掃描過程中，受試者盡可能避免心理活動。采用一次性無菌不銹鋼毫針針刺受試者左側或右側合谷穴，用捻針和留針(非捻針)2種手法。捻針采用平補平瀉方法，左右捻針，頻率為1 Hz，進針深度約1.0 cm。所有針刺操作均由一名專業(yè)的針灸醫(yī)師完成。實驗結束后,詳細詢問并記錄實驗過程的相關信息。

1.3 實驗設計與數(shù)據(jù)采集 1)任務態(tài)針刺fMRI方案設計:實驗采用改良組塊設計[4]，采取靜息狀態(tài)(留針)與刺激狀態(tài)(捻針)交互進行的方式。掃描開始前進針，獲得得氣感后留針并開始采集fMRI數(shù)據(jù)，先采集靜息32個時間點，然后32個時間點針刺，再48個時間點靜息，32個時間點針刺,最后16個時間點靜息，每個時間點為4 s整，整個任務態(tài)fMRI數(shù)據(jù)采集共持續(xù)10 min 40 s。2)靜息態(tài)fMRI數(shù)據(jù)采集：分為針刺前、針刺中以及針刺后共3個階段。針刺開始前，首先采集10 min共200個時間點的功能數(shù)據(jù)，每個時間點數(shù)據(jù)采集持續(xù)時間3 s；然后選擇左側或右側合谷穴插入針刺針，獲得得氣感后開始采集針刺過程中的靜息態(tài)功能數(shù)據(jù)，同樣采集10 min 200個時間點的數(shù)據(jù)，掃描過程中每隔2 min捻針約10 s左右；最后拔出針刺針，再掃描10 min 200個時間點的針刺后靜息態(tài)功能數(shù)據(jù)。3)數(shù)據(jù)采集次序及參數(shù)設置：所有fMRI實驗均在安徽中醫(yī)學院第一附屬醫(yī)院影像中心磁共振室完成。使用Siemens Symphony 1.5T MRI全身掃描儀和標準頭線圈。共依次掃描8個序列，分別是:①定位像；②T2加權像；③T1加權2D解剖像：取與前后聯(lián)合連線平行的橫軸位，共36層，掃描范圍覆蓋全腦，采用自旋回波T1加權序列，TR/TE 500/12 ms，F(xiàn)OV 230 mm×230 mm，層厚/間距3.0 mm/0.75 mm，分辨率192×144；④針刺前靜息態(tài)fMRI:采用EPI-BOLD序列，掃描方位和層數(shù)與2D解剖像相同，TR/TE/FA 3000 ms/30 ms/90°，F(xiàn)OV 192 mm×192 mm,分辨率64×64；⑤針刺中靜息態(tài)fMRI：參數(shù)同針刺前；⑥針刺后靜息態(tài)fMRI：參數(shù)同針刺前；⑦任務態(tài)針刺fMRI：掃描序列和方位同靜息態(tài)掃描，參數(shù)設置稍有不同，TR/TE/FA 4 000 ms/50 ms/90 °;⑧T1加權3D解剖像：取矢狀位，共掃描176層，采用擾相梯度回波序列，TR/TE/FA 2 100 mm/3.93 mm/13 °；FOV 250 mm×250 mm；層厚/間距1.0 mm/0.5 mm；分辨率256×256，掃描范圍覆蓋全腦。完成全部磁共振掃描數(shù)據(jù)采集共需約60 min。

1.4 數(shù)據(jù)處理 所有數(shù)據(jù)均由安徽中醫(yī)學院第一附屬醫(yī)院數(shù)字化影像技術實驗室(國家中醫(yī)藥管理局三級實驗室，編號TCM-2009-196)負責處理。1)任務態(tài)數(shù)據(jù)處理方法與步驟:任務態(tài)數(shù)據(jù)處理采用Linux平臺下的AFNI程序，處理步驟:①數(shù)據(jù)預處理：包括數(shù)據(jù)格式轉換、去線性漂移，位置對齊，頭動校正，空域濾波，灰度標準化等；②個體統(tǒng)計參數(shù)圖：利用線性模型分析計算出每個個體數(shù)據(jù)的統(tǒng)計參數(shù)圖，并提取其中的coef值作為進一步數(shù)據(jù)分析所需的對比圖(Contrast image)；③空間標準化及濾波：將對比圖從原始坐標系轉換為標準的TT坐標系并進行空域濾波；④組內(nèi)分析：將每組數(shù)據(jù)分別進行組內(nèi)分析，得出組內(nèi)分析結果，并進行Monte Carlo閾值校正(P<0.01,α≤0.05)，分別得出面癱組和對照組的針刺腦激活區(qū)；⑤組間分析：將2組任務態(tài)的腦功能數(shù)據(jù)進行組間分析，得出2組之間的腦激活區(qū)差異，并進行Monte Carlo閾值校正(P<0.01,α≤0.05)，得出面癱組與對照組的任務態(tài)針刺腦功能激活區(qū)的統(tǒng)計學差異。2)靜息態(tài)數(shù)據(jù)處理方法與步驟：靜息態(tài)數(shù)據(jù)處理也采用AFNI程序，處理步驟：①數(shù)據(jù)預處理：同任務態(tài)處理方法；②頻域濾波：保留頻率在0.01～0.08 Hz范圍內(nèi)的時間序列信號；③消除頭動、腦白質及腦脊液信號的影響；④計算個體數(shù)據(jù)的腦功能聯(lián)系參數(shù):共選擇了7個感興趣區(qū)作為種子點，分別是后扣帶回(post cingulate cortex，PCC)，左側及右側第2軀體感覺區(qū)(second somatosensory area，SⅡ)，左側及右側第1感覺皮層(primary somatosensory cortex,SI)，左側及右側第1運動皮層(primary motor cortex，MI)；⑤個體數(shù)據(jù)后處理：包括提取個體對比圖、空間標準化以及空域濾波；⑥組內(nèi)分析：將2組各7種功能聯(lián)系的對比圖進行組內(nèi)分析，并進行Monte Carlo閾值校正(P<0.001，α≤0.05)，得出每組各7種腦功能聯(lián)系的結果；⑦組間分析：將對照組與面癱組的每種功能聯(lián)系數(shù)據(jù)進行組間分析，得出每種功能聯(lián)系在2組之間的統(tǒng)計學差別，并進行Monte Carlo閾值校正(P<0.01，α≤0.05)。

2 結果

為了避免頭動因素可能對數(shù)據(jù)分析結果的影響,頭動幅度超過3 mm或3 °(大約1個體素范圍)的數(shù)據(jù)將被剔除，本文面癱組35例以及對照組24例的研究數(shù)據(jù)均符合要求。

2.1 組內(nèi)分析結果 任務態(tài)fMRI組內(nèi)分析校正后結果在2組均可見多處激活區(qū)，但2組的激活區(qū)域有所不同，具體參見表1。靜息態(tài)fMRI數(shù)據(jù)的組內(nèi)功能聯(lián)系分析結果顯示針刺前、中、后均表現(xiàn)為全腦廣泛分布的功能聯(lián)系(見表1)，但不同類型功能聯(lián)系的程度和范圍有所不同。

表1 對照組與面癱組任務態(tài)和靜息態(tài)的組內(nèi)分析結果

2.2 組間分析結果 任務態(tài)組間分析結果顯示面癱組與正常組之間針刺腦激活區(qū)沒有顯著性差異。靜息態(tài)功能聯(lián)系的組間比較，從總體上看，大多數(shù)功能聯(lián)系在2組之間，無論是針刺前、針刺中還是針刺后均無顯著性差別，見表2(圖略)。

表2 對照組與面癱組的任務態(tài)和靜息態(tài)的組間比較分析結果

3 討論

3.1 周圍性面癱的靜息態(tài)腦功能聯(lián)系變化 面癱組與對照組的靜息態(tài)腦功能聯(lián)系組間對比分析結果顯示，面癱組針刺前的左側SI和右側MI的功能聯(lián)系發(fā)生了變化。仔細分析這些變化，發(fā)現(xiàn)無論是SI還是MI的功能聯(lián)系變化都表現(xiàn)在額上回和額中回的運動前區(qū)(Promotor Cortex，PMC)，而且都表現(xiàn)為PMC與SI或MI的功能聯(lián)系增強。PMC主要負責復雜運動的協(xié)調，是感覺運動皮層的更高級中樞[4-5]。面癱病人PMC與MI和SI的功能聯(lián)系增強很可能是中樞性神經(jīng)系統(tǒng)的一種代償性機制，具體的機制推測可能是因為面癱的肌肉無法執(zhí)行MI發(fā)出的傳出神經(jīng)指令，SI從面部獲取的肌肉本體感覺神經(jīng)傳入信息不能與之形成完整的反饋回路，因此更高級中樞的PMC發(fā)揮其運動協(xié)調功能,反應性增強其與MI和SI的功能聯(lián)系，以期實現(xiàn)其本身的感覺運動協(xié)調功能。

3.2 針刺合谷穴治療周圍性面癱中樞作用機制 綜合上述的針刺前、針刺中以及針刺后的數(shù)據(jù)分析，我們首次探索性地提出下述關于針刺合谷穴治療周圍性面癱的中樞作用機制推論。首先,由于面癱病人的中樞代償機制，負責復雜運動協(xié)調的PMC與SI和MI的功能聯(lián)系加強；然后,在這種代償機制的影響下，針刺過程中，負責感覺運動整合功能的SⅡ對針刺反應更加突出，而其他腦區(qū)的激活相對減弱;針刺后效應進一步減弱了SⅡ與其他非軀體感覺功能腦區(qū)的聯(lián)系，結果使得感覺運動中樞包括SI、SⅡ、MI、PMC等不同腦區(qū)之間的功能聯(lián)系持續(xù)保持增強。這種功能聯(lián)系分增強實質上就是神經(jīng)突觸活動的增加，而持續(xù)的神經(jīng)突觸活動增加將促進腦功能重組的發(fā)生，最終發(fā)揮針刺治療周圍性面部癱瘓的臨床作用?；谥袠猩窠?jīng)系統(tǒng)突觸可塑性的腦功能重組已經(jīng)被大量的研究[6]證明是腦卒中病人能夠康復的神經(jīng)生理學基礎，在周圍性面癱的康復過程中發(fā)揮著重要作用[7-8]。

綜上所述，本項研究的數(shù)據(jù)初步分析結果表明針刺合谷穴治療周圍性面癱的可能機制是:針刺效應利用SⅡ的感覺運動整合功能，通過弱化與非軀體感覺運動皮層的功能聯(lián)系，強化感覺運動中樞不同皮層之間的功能聯(lián)系，促進基于突觸可塑性的腦功能重組，實現(xiàn)針刺治療面癱的臨床作用。然而，盡管本文的研究結果似乎能夠比較合理地解釋我們提出的針刺治療周圍性面癱的中樞作用機制理論，但此觀點也還有待于對本研究fMRI數(shù)據(jù)的更深入分析研究證實，具體包括面癱治療前后，左右不同側針刺以及左右不同側面癱的對照分析等。

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