電刺合谷穴后頸脊髓損傷患者的大腦功能磁共振成像研究

摘要：目的 觀察電刺激合谷穴位時，頸脊髓損傷患者腦中樞神經(jīng)功能活動變化對脊髓神經(jīng)功能恢復(fù)可能存在的影響。為進一步探索針灸治療脊髓損傷的作用機理提供一定的實驗依據(jù)和方法。方法 9例頸脊髓損傷的受試患者進行電刺右手合谷穴位，采用\"靜息-任務(wù)刺激-靜息\"的時段設(shè)計模式，共5次刺激，5次靜息，各長40 s，進行腦功能成像，獲得的fMRI信號用SPM2軟件進行后處理，獲得腦功能激活區(qū)域。結(jié)果 頸脊髓損傷患者電刺合谷穴后腦功能磁共振成像組，實驗過程中2例受試者實驗中因頭動程度大中途退出，1例因發(fā)現(xiàn)腦血管畸形剔除，其余6例受試患者完成實驗全過程。6例SCI患者行右手電針刺激合谷穴后行大腦功能磁共振成像，腦內(nèi)均發(fā)現(xiàn)激活信號，其中3例患者在同側(cè)大腦出現(xiàn)激活，激活區(qū)域分部為：額葉及中央后回白質(zhì)區(qū)；3例患者在對側(cè)大腦出現(xiàn)激活，激活區(qū)域分別為：頂葉中央后回、額葉及中央后回。結(jié)論 頸脊髓損傷后，電刺合谷穴的腦功能成像研究有助于進一步探索研究針灸在大腦神經(jīng)中樞效應(yīng)對SCI脊髓功能恢復(fù)可能存在的重要作用機制。

關(guān)鍵詞：電刺激；合谷穴；頸脊髓損傷；中樞神經(jīng)功能

脊髓損傷（SCI）后腦中樞神經(jīng)系統(tǒng)可發(fā)生一系列結(jié)構(gòu)重排或功能適應(yīng)性改變，即可塑性變化，這種變化可促進SCI患者功能恢復(fù)。本研究擬對頸脊髓損傷患者行針刺刺激合谷穴，應(yīng)用功能磁共振成像技術(shù)觀察腦中樞神經(jīng)系統(tǒng)的功能活動變化，觀察穴位刺激后損傷頸髓患者大腦神經(jīng)功能激活特征。

1主要實驗設(shè)備

主要實驗設(shè)備有：1.5T核磁共振機美國GE通用公司（Signa，GE medical systems，Milwaukee， USA）；常規(guī)頭項圈及頸項圈；AFNI、SPM2、FUNCTOOL分析軟件；電針治療儀（6805-A型）

2脊髓損傷受試患者及臨床資料

9例受試者來自2009年7月～2011年12月在汕頭大學(xué)醫(yī)學(xué)院第二附屬醫(yī)院脊柱外科住院的頸脊髓損傷患者，入選要求一般情況良好，生命體征穩(wěn)定，無重大創(chuàng)傷及截癱的不完全性脊髓損傷的輕癥患者，患者必須志愿，并能配合實驗，實驗前簽知情同意書。其中男性6例，女性3例，年齡35～72歲，平均47歲，外傷4例，頸椎病患者5例。

3實驗設(shè)計

實驗采用時段模式Block design設(shè)計，靜息相（rest period）與刺激相（stimulation period）交替，模式設(shè)計為RSRSRSRSRS，共5次刺激，5次靜息，各長40 s，見圖1。

4實驗前準(zhǔn)備

4.1實驗時一定要取得志愿者的配合，志愿者要處于安靜狀態(tài)，全身放松，不思考問題，視聽封閉，盡量減少吞咽，用力呼吸，及頸頭部活動。

4.2環(huán)境要安靜，注意志愿者的保溫，以免因寒冷引起肌肉收縮造成偽激活。

4.3確定受試者電刺激感受閾值，擇刺激強度略高于受試者的感受閾限，使受試者每次刺激均可感覺到刺激部位有輕微的麻木感。\"得氣\"感是針灸師和志愿者的互動感受，應(yīng)相互交流，爭取合作，有助于實驗的成功。

5實驗過程

脊髓損傷患者針刺合谷穴，行腦fMRI掃描。實驗過程中2例受試者實驗中因頭動程度大中途退出，1例因發(fā)現(xiàn)腦血管畸形剔除，其余6例受試患者完成實驗全過程。

6 fMRI參數(shù)設(shè)定

三維定位像掃描：采用3D-BRAVO成像序列，掃描時間為350 s，翻轉(zhuǎn)角（Flip angle） 25°，Band-Width：31.25，F(xiàn)OV：24 cm×24 cm，層厚1.4 mm，每層掃描120次，矩陣：256×256。 功能像：采用GRE-EPI序列，參數(shù)為：TR 4000 ms，TE 60 ms，總掃描時間為6 min+40 s。

7數(shù)據(jù)后處理

采用統(tǒng)計參數(shù)圖（Statistical Parametric Mapping 2，SPM2）軟件）對原始數(shù)據(jù)進行空間平滑、去漂移、頭動矯正、反卷積分析等處理后，定義P<0.001具有顯著性差異，獲得復(fù)雜對指刺激和功能性電刺激任務(wù)誘發(fā)的脊髓功能激活圖及激活區(qū)的刺激-信號強度曲線。

8頸脊髓損傷受試者在電刺合谷穴下的腦fMRI激活結(jié)果

實驗過程中2例受試者實驗中因頭動程度大中途退出，1例因發(fā)現(xiàn)腦血管畸形剔除，其余6例受試患者完成實驗全過程。6例SCI患者行右手電針刺激合谷穴后行大腦功能磁共振成像，腦內(nèi)均發(fā)現(xiàn)激活信號，其中3例患者在同側(cè)大腦出現(xiàn)激活，激活區(qū)域分部為：額葉及后側(cè)扣帶皮層；3例患者在對側(cè)大腦出現(xiàn)激活，激活區(qū)域分別為：頂葉中央后回、額葉及中央后回，見圖2～7。

9討論

目前對SCI 治療方法的探索主要集中在兩方面：減輕繼發(fā)性SCI 和促進受損傷脊髓的神經(jīng)再生。SCI可分為不完全損傷和完全損傷，兩種不同的損傷對應(yīng)著不同的可塑性變化。不完全損傷后皮層可塑性變化與運動功能恢復(fù)程度密切相關(guān)。Michael[1]等對6例恢復(fù)期的SCI（C5-C8）患者進行了長達1年的fMRI研究（受試者進行自控節(jié)奏的伸腕運動）。發(fā)現(xiàn)隨著運動功能的逐漸恢復(fù)，運動功能恢復(fù)得越接近正常，患者的M1區(qū)由早期的無明顯活化逐漸增大，而相關(guān)的運動感覺皮層則由早期的廣泛活化逐漸縮小。臨床上診斷為完全SCI的急性期患者，刺激功能損傷區(qū)域其大腦并非完全沒有活化。Wietek[2]等報道了球囊充氣刺激11例截癱患者（T3-L3）的肛門及直腸時的腦fMRI變化。6例患者經(jīng)ASIA標(biāo)準(zhǔn)診斷為完全SCI，刺激時發(fā)現(xiàn)患者的右側(cè)次級軀體感覺皮質(zhì)、后扣帶回、額前皮質(zhì)、左后小腦葉均有顯著活化。Curt[3]等用fMRI研究9例完全SCI（胸腰段）患者上肢活動時的腦功能變化時發(fā)現(xiàn)：手指連續(xù)對指運動時其M1（primary motor cortex）區(qū)、非初級運動區(qū)、頂葉區(qū)、小腦的活化體積較健康受試者均有明顯增加。腕、肘關(guān)節(jié)連續(xù)屈伸運動時非初級運動區(qū)、頂葉區(qū)、小腦的活化體積會增加，而舌水平運動時無明顯變化，且上肢及舌的軀體皮層定位并沒向下肢代表區(qū)移位，提示遠端神經(jīng)損傷可對整個CNS產(chǎn)生影響。Lotze[4]等的研究結(jié)果在是否向去傳入皮層移位方面與此相反，他們用fMRI研究5例完全SCI患者（T3-T11）和1例不完全SCI患者（L1）去傳入軀體皮層代表區(qū)的可塑性變化時發(fā)現(xiàn)：肱二頭肌運動時完全SCI患者的皮層活化峰值向去傳入胸段皮層平均有11.9 mm的移位，且這種移位會隨時間的增加而增加，而完全SCI患者拇短展肌運動時和不完全SCI患者的活化峰值均無明顯移位。Ramu[5]等對脊髓（T7）中度挫傷大鼠的腦功能變化進行了fMRI研究。18只大鼠被分成正常組、SCI4w及8w組（生理鹽水處理），電刺激其前肢時發(fā)現(xiàn)：①正常組僅對側(cè)軀體感覺皮層有活化，損傷組大鼠的活化區(qū)域包含雙側(cè)軀體感覺皮層，尾狀核、丘腦、海馬區(qū)。②定量分析表明：8 w組同側(cè)丘腦和尾狀核的活化體積較4w組有明顯增加。上述結(jié)果表明SCI后，丘腦可能參與慢性期可塑性變化，大鼠腦內(nèi)會發(fā)生廣泛而持續(xù)的可塑性變化。目前對SCI可塑性變化的機制已進行了廣泛而深入的研究，有報道認(rèn)為NgR與皮層可塑性變化有關(guān)[6]。Endo[7]等用fMRI研究SCI大鼠皮層可塑性變化與Nogo信號系統(tǒng)的聯(lián)系，同時還用原位雜交法檢測NgR、LINGO-1受體、腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子的轉(zhuǎn)錄活性，進一步證實了Nogo信號系統(tǒng)與皮層可塑性變化有關(guān)。

本研究首次探索性對SCI患者行針灸刺激模式下行腦功能成像，研究發(fā)現(xiàn)6例SCI患者行右手電針刺激合谷穴后行大腦功能磁共振成像，腦內(nèi)均發(fā)現(xiàn)激活信號，其中3例患者在同側(cè)大腦出現(xiàn)激活，激活區(qū)域主要位于額葉及右中央后回白質(zhì)區(qū)；3例患者在對側(cè)大腦出現(xiàn)激活，激活區(qū)域主要位于頂葉中央后回、額葉及中央后回。本實驗研究觀察到電刺合谷穴后左側(cè)中央后區(qū)即運動區(qū)被有效激活。運動區(qū)它的主要功能是發(fā)出運動指令，支配和調(diào)節(jié)身體在空間的位置、姿勢及頭面、身體各部的運動。運動區(qū)與軀干、四肢運動的關(guān)系也是左右交叉、上下倒置的，這也印證了刺激右側(cè)合谷穴而腦功能效應(yīng)區(qū)位于左側(cè)。

額葉是人腦掌控推理、計劃、思考和決策的相關(guān)區(qū)域，運動功能，語言、記憶認(rèn)知功能。額葉有豐富的傳入和傳出聯(lián)系，幾乎與中樞神經(jīng)系統(tǒng)所有部分均有聯(lián)系，是唯一與四個感覺傳導(dǎo)有相互作用的皮質(zhì)區(qū)。本試驗針刺合谷穴時可見雙側(cè)額葉區(qū)信號升高，我們推測雙側(cè)額葉皮層的神經(jīng)功能激活可能在SCI神經(jīng)功能恢復(fù)中起重要作用。

頂葉的中央后回整合各種體感刺激，對物體的形狀，質(zhì)地和重量正確的辨認(rèn)。后外側(cè)的區(qū)域提供正確的視覺空間關(guān)系的感知，并將相關(guān)的感知與其他的感覺進行整合，創(chuàng)造出對移動物體軌跡的意識。對身體各部位所處在的位置的意識也起源于這部位。雙側(cè)頂下小葉、頂上小葉還參與軀體感覺，響應(yīng)疼痛、觸摸、溫度、壓力等感覺，針灸得氣后的疼痛，麻木感在針灸合谷穴后出現(xiàn)頂葉中央后回激活。這種機會可能還與針灸對傷害性信息的認(rèn)知、注意過程有關(guān)。本研究提示頸脊髓損傷后，電刺合谷穴的腦功能成像研究有助于進一步探索研究針灸在大腦神經(jīng)中樞效應(yīng)對SCI脊髓功能恢復(fù)可能存在的重要作用機制。

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編輯/張燕