靜息態(tài)功能磁共振在針灸治療腦梗死研究中的應(yīng)用

王凱，金肖青，房瑛

（1.浙江中醫(yī)藥大學(xué)，浙江杭州310053；2.浙江醫(yī)院，浙江杭州310053）

靜息態(tài)功能磁共振成像是一種非損傷性的腦功能檢測(cè)技術(shù)，在數(shù)據(jù)掃描時(shí)參與者不需要執(zhí)行任何復(fù)雜的認(rèn)知任務(wù)，只需保持全身放松、頭腦清醒的狀態(tài)，已被廣泛應(yīng)用到人腦器官水平的針刺效應(yīng)及機(jī)制研究中。在臨床上針灸治療腦梗死后遺癥療效顯著，但是針灸治療腦梗死起效的機(jī)制尚不明確，因此利用靜息態(tài)功能核磁共振成像技術(shù)觀察腦梗病人靜息態(tài)下腦活動(dòng)的異常模式，以及針灸治療對(duì)患者靜息態(tài)下腦活動(dòng)模式的影響，為針灸治療腦梗死的研究創(chuàng)造新的思路。

1 靜息態(tài)功能磁共振成像技術(shù)

1.1 靜息態(tài)功能核磁共振的原理和機(jī)制靜息態(tài)功能磁共振是一種能夠無創(chuàng)地研究基線狀態(tài)腦功能或自發(fā)神經(jīng)活動(dòng)的技術(shù)［1］，目前主要用于正常人及各種神經(jīng)、精神疾病的研究，如阿爾茨海默病、幻聽、注意力缺陷多動(dòng)綜合征、精神分裂癥、癲癇等［2］。靜息態(tài)是讓受試者保持放松、靜止不動(dòng)并且閉上雙眼的狀態(tài)，不要進(jìn)行任何思維活動(dòng)的狀態(tài)［3］。已經(jīng)有研究表明，大腦在進(jìn)行某個(gè)功能活動(dòng)時(shí)對(duì)應(yīng)的功能區(qū)域就會(huì)出現(xiàn)血氧水平依賴（blood oxygen level de?pendent，BOLD）信號(hào)增強(qiáng)的現(xiàn)象［4］，這表明了局部大腦區(qū)域的功能活動(dòng)加強(qiáng)［5］。在與功能核磁共振相關(guān)的實(shí)驗(yàn)中，研究者還發(fā)現(xiàn)任務(wù)相關(guān)腦區(qū)的BOLD信號(hào)會(huì)出現(xiàn)減弱，說明局部血氧水平和腦血流在靜息狀態(tài)下大于任務(wù)狀態(tài)，表明大腦在靜息狀態(tài)下的活動(dòng)可能并不是無序的。

早在1995年，Biswal等［6］就已發(fā)現(xiàn)正常被試者在靜息狀態(tài)下大腦腦區(qū)之間存在一種具有同步的低頻波動(dòng)的BOLD信號(hào)，說明兩側(cè)運(yùn)動(dòng)皮層具有功能連接。Raichle等［7］認(rèn)為大腦腦區(qū)在靜息狀態(tài)下功能上相對(duì)活躍，并把這些腦區(qū)構(gòu)成的這個(gè)網(wǎng)絡(luò)命名為“默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)”，當(dāng)大腦處于靜息狀態(tài)時(shí)存在由某些腦區(qū)組成的相對(duì)活躍的網(wǎng)絡(luò)執(zhí)行重要的功能。即使當(dāng)人腦處于靜息狀態(tài)時(shí)，大腦內(nèi)的某些區(qū)域仍然保持活動(dòng)狀態(tài)，這些大腦區(qū)域構(gòu)成了大腦靜息狀態(tài)的“默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)”［8］。Greicius等［9］利用功能核磁共振的實(shí)驗(yàn)證明了“默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)”的存在，他們認(rèn)為后扣帶回是這個(gè)網(wǎng)絡(luò)的中心，這個(gè)網(wǎng)絡(luò)在執(zhí)行簡(jiǎn)單的感覺任務(wù)時(shí)不會(huì)出現(xiàn)中斷，但是在進(jìn)行相對(duì)復(fù)雜的認(rèn)知任務(wù)時(shí)就可能會(huì)被中斷?；谇叭说难芯砍晒覀儼鸯o息態(tài)技術(shù)與功能磁共振成像相結(jié)合，更有利于對(duì)大腦功能網(wǎng)絡(luò)連接變化的研究。

1.2 靜息態(tài)功能磁共振的優(yōu)點(diǎn)以前的功能磁共振成像技術(shù)是讓被檢查者執(zhí)行某些任務(wù)，進(jìn)而使相關(guān)腦區(qū)功能被集激活，只是把各個(gè)大腦區(qū)域看作相對(duì)獨(dú)立的單位，忽略了大腦是一個(gè)各功能區(qū)域緊密聯(lián)系的整體。當(dāng)大腦處于無任務(wù)狀態(tài)時(shí)，大腦各區(qū)域的神經(jīng)功能活動(dòng)依然存在［10］。靜息態(tài)fMRI就是從整體上觀察整個(gè)大腦各功能區(qū)之間的網(wǎng)絡(luò)連接。在靜息態(tài)fMRI掃描時(shí)，被檢查者閉上雙眼，靜躺在磁共振掃描儀器中，不需要執(zhí)行任何任務(wù)，腦梗死患者容易配合檢查，研究人員操作起來簡(jiǎn)便易行，因此靜息態(tài)功能磁共振可以用于腦梗死患者的大腦功能區(qū)域神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)連接的檢查和研究。而且靜息態(tài)fM?RI具有較高的信噪比和簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)處理流程［11］，不需要復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，注重各腦區(qū)之間的相互聯(lián)系，并且能夠避免因?yàn)閳?zhí)行某項(xiàng)任務(wù)出現(xiàn)被檢查者執(zhí)行情況的差異而導(dǎo)致研究結(jié)果的不可比性，具有經(jīng)濟(jì)、安全、分辨率高的特點(diǎn)。

2 靜息態(tài)功能核磁共振在針灸治療腦梗死研究中的應(yīng)用

2.1 靜息態(tài)fMRI對(duì)腦梗死的研究腦梗死又稱缺血性腦卒中，中醫(yī)稱之為“中風(fēng)”。本病是由多種原因?qū)е碌拇竽X局部的組織區(qū)域血液供應(yīng)障礙，導(dǎo)致腦組織缺血缺氧變性壞死，進(jìn)而產(chǎn)生臨床上對(duì)應(yīng)的神經(jīng)功能缺失表現(xiàn)。腦梗死急性期因大腦發(fā)生形態(tài)學(xué)改變，因此及時(shí)準(zhǔn)確的影像學(xué)檢查非常重要。

在以往的臨床研究中發(fā)現(xiàn)，腦梗死患者會(huì)發(fā)生大腦皮質(zhì)脊髓束的損傷。皮質(zhì)脊髓束主要來自初級(jí)運(yùn)動(dòng)皮層，也有源自于其它運(yùn)動(dòng)功能相關(guān)的區(qū)域，這些區(qū)域統(tǒng)稱為次級(jí)運(yùn)動(dòng)皮層。次級(jí)運(yùn)動(dòng)皮層不僅與脊髓的運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元有突觸聯(lián)系，還與初級(jí)運(yùn)動(dòng)皮層區(qū)有投射聯(lián)系［12］。Xiong等［13］發(fā)現(xiàn)正常被試者靜息狀態(tài)下大腦皮層功能連接存在于整個(gè)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)。還有研究顯示正常人靜息態(tài)運(yùn)動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的雙側(cè)功能連接是對(duì)稱的［14］。He等［15］發(fā)現(xiàn)腦梗死患者大腦某一部分受損，則該功能區(qū)域靜息狀態(tài)下的網(wǎng)絡(luò)連接可能就會(huì)消失，同時(shí)他們研究發(fā)現(xiàn)，相較于健康對(duì)照組，腦梗死后遺癥患者表現(xiàn)出明顯的運(yùn)動(dòng)網(wǎng)絡(luò)連接的破壞。

王輝等［16］利用靜息態(tài)功能磁共振成像分?jǐn)?shù)低頻振幅（fALFF）技術(shù)，發(fā)現(xiàn)腦梗死亞急性期患側(cè)楔前葉、扣帶回前部及雙側(cè)前額皮質(zhì)內(nèi)側(cè)的fALFF降低，雙側(cè)上縱束區(qū)域的fALFF顯著降低，這說明靜息態(tài)fMRI技術(shù)可對(duì)腦梗死的腦功能損傷和預(yù)后提供有價(jià)值的信息。

以上研究證明，腦梗死患者在靜息狀態(tài)下，大腦功能區(qū)的網(wǎng)絡(luò)連接會(huì)出現(xiàn)中斷或消失，而這種功能連接的中斷或消失也伴隨著腦梗死患者運(yùn)動(dòng)功能或語言功能的減弱，因此通過靜息態(tài)fMRI采集腦梗死患者大腦數(shù)據(jù)可以來研究其大腦功能區(qū)網(wǎng)絡(luò)連接的變化。

2.2 針灸可以影響靜息態(tài)下大腦網(wǎng)絡(luò)連接針灸是中醫(yī)學(xué)的重要組成部分，它通過經(jīng)絡(luò)、腧穴的傳導(dǎo)作用來治療全身的疾病。針灸治療一些常見疾病療效明顯。目前有許多關(guān)于針灸治療起效機(jī)制的研究。易洋等［17］通過針刺肝經(jīng)的太沖穴治療抑郁癥來研究肝經(jīng)與額葉之間的聯(lián)系，運(yùn)用靜息態(tài)功能磁共振發(fā)現(xiàn)肝經(jīng)與大腦額葉存在聯(lián)系，針刺足厥陰肝經(jīng)太沖穴治療抑郁癥可能與肝經(jīng)在額區(qū)的傳導(dǎo)有關(guān)。

戴西件等［18］利用靜息態(tài)功能磁共振低頻振幅技術(shù)評(píng)價(jià)睡眠剝奪下，針刺三陰交后的效應(yīng)，研究表明在睡眠剝奪狀態(tài)靜留針對(duì)靜息態(tài)腦網(wǎng)絡(luò)活動(dòng)均有影響，情緒相關(guān)腦區(qū)表現(xiàn)明顯。其作用機(jī)制可能是通過相關(guān)的大腦功能網(wǎng)絡(luò)連接對(duì)相應(yīng)的靶器官進(jìn)行調(diào)節(jié)從而發(fā)揮相應(yīng)功效。

宋云娥等［19］利用靜息態(tài)fMRI技術(shù)采集原發(fā)性痛經(jīng)患者腦血氧水平依賴信號(hào)，并采用低頻振幅數(shù)據(jù)分析方法研究原發(fā)性痛經(jīng)患者艾灸關(guān)元穴前后的腦功能活動(dòng)，研究發(fā)現(xiàn)艾灸關(guān)元穴引起了多個(gè)與疼痛相關(guān)腦區(qū)的功能變化，為臨床上艾灸關(guān)元穴可以有效治療原發(fā)性痛經(jīng)的中樞鎮(zhèn)痛機(jī)制提供影像學(xué)依據(jù)。

臨床研究發(fā)現(xiàn)針刺能降低腦細(xì)胞的應(yīng)激性毒性，減少自由基的損害，緩解腦血管痙攣，增加腦血流量，改善腦電活動(dòng)及氧代謝，恢復(fù)腦代謝，使神經(jīng)功能明顯改善［20］。以上研究成果說明通過針刺穴位可以影響大腦的功能活動(dòng)，針灸能夠有效地改善大腦各功能區(qū)之間的網(wǎng)絡(luò)連接，加強(qiáng)各功能區(qū)之間的聯(lián)系。

2.3 靜息態(tài)fMRI對(duì)針灸治療腦梗死的研究現(xiàn)在臨床上，針灸已被廣泛地用于腦梗死的康復(fù)治療，且療效明顯。研究證實(shí)，運(yùn)用針灸療法結(jié)合頭針和體針治療腦梗死半身不遂安全有效［21］。姚福弟［22］等發(fā)現(xiàn)通過語言康復(fù)訓(xùn)練治療腦梗死失語患者并且配合針灸治療，其療效明顯超過單純的進(jìn)行語言康復(fù)訓(xùn)練，加快了患者的語言功能的康復(fù)。但是目前臨床尚缺乏科學(xué)的方法來解釋針灸治療腦梗死起效的機(jī)制。靜息態(tài)fMRI可以客觀地反應(yīng)針灸對(duì)腦梗死患者大腦功能區(qū)網(wǎng)絡(luò)連接的影響。

胡昔權(quán)等［23］利靜息態(tài)fMRI技術(shù)探討腦梗死患者在恢復(fù)過程中對(duì)大腦功能重組的影響，結(jié)果表明腦梗死患者運(yùn)動(dòng)功能的康復(fù)程度與大腦相關(guān)腦區(qū)的功能重組和代償密切相關(guān)。

2012 年汪洋等［24］運(yùn)用靜息態(tài)fMRI技術(shù)研究恢復(fù)期腦梗死患者初級(jí)運(yùn)動(dòng)皮層（M1）的結(jié)構(gòu)損傷與功能連接的相關(guān)性。采用3.0TMR掃描儀采集腦梗死患者靜息態(tài)fMRI數(shù)據(jù)，用Matlab7.8、REST軟件進(jìn)行處理，發(fā)現(xiàn)腦梗死患者M(jìn)1區(qū)、丘腦的灰質(zhì)體積減少，患側(cè)M1區(qū)與雙側(cè)前島葉、眶額回、額下回、前扣帶回、左側(cè)緣上回的功能連接減弱。這表明了靜息態(tài)fMRI從形態(tài)學(xué)及功能學(xué)的角度能夠更清楚地闡釋恢復(fù)期腦梗死患者的神經(jīng)調(diào)節(jié)機(jī)制。

2013 年謝西梅等［25］等采用靜息態(tài)BOLD-fMRI成像技術(shù)，以10例健康被試者和9例腦梗死患者為研究對(duì)象，比較腦梗死患者治療前后與健康受試者在靜息態(tài)下腦局部一致性（ReHo）的異同。對(duì)腦梗死患者經(jīng)過針灸治療后再做靜息態(tài)fMRI檢查，研究發(fā)現(xiàn)大腦皮層初級(jí)運(yùn)動(dòng)區(qū)、輔助運(yùn)動(dòng)區(qū)、頂下小葉以及運(yùn)動(dòng)前區(qū)是腦梗死患者靜息態(tài)大腦功能區(qū)域重組、代償?shù)闹饕獏^(qū)域，是針灸治療腦梗死患者調(diào)節(jié)的重要區(qū)域。該研究通過靜息態(tài)fMRI來觀察腦梗死患者在針灸治療前后大腦功能區(qū)網(wǎng)絡(luò)連接的改變，對(duì)臨床針灸治療腦梗死具有指導(dǎo)意義。

結(jié)合以上各家利用靜息態(tài)fMRI對(duì)腦梗死患者治療后大腦皮層各功能區(qū)域連接的研究，把靜息態(tài)fMRI運(yùn)用到針灸治療腦梗死患者的研究當(dāng)中，觀察針灸對(duì)腦梗死患者腦部各功能區(qū)域之間的連接的影響，來探索針灸起效的機(jī)制。

3 小結(jié)與展望

綜上所述，目前利用靜息態(tài)fMRI研究針灸治療腦梗死患者起效的機(jī)制還比較少，很多靜息態(tài)fMRI的研究只注重于對(duì)大腦局部功能區(qū)域的連接，而忽視了大腦整體網(wǎng)絡(luò)連接的改變。在以后的研究中，我們可以注意觀察靜息態(tài)下腦梗死患者大腦整體網(wǎng)絡(luò)連接的變化，更加全面地了解大腦活動(dòng)的機(jī)制。當(dāng)然，由于靜息態(tài)fMRI在采集數(shù)據(jù)的過程中，機(jī)器聲音較大，而且患者需要保持閉眼靜躺的狀態(tài)，因此需要患者的積極配合，這也是我們有待改進(jìn)的地方。把靜息態(tài)fMRI應(yīng)用于檢查針灸治療腦梗死患者腦部網(wǎng)絡(luò)連接的改變，將為針灸治療腦梗死起效提供可靠的依據(jù)，為針灸的療效評(píng)估開拓新的思路和新的科學(xué)方法，并將為針灸在臨床中的應(yīng)用和推廣提供有力的支持。

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