基于ReHo方法的針刺合谷穴靜息態(tài)腦功能磁共振研究

唐勁松，翁國盛，胡建平

（1.福建中醫(yī)藥大學(xué)附屬第二人民醫(yī)院，福建福州350003；2.福建省體育科學(xué)研究所，福建福州350003；3.福建醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院，福建福州350005）

·臨床研究·

基于ReHo方法的針刺合谷穴靜息態(tài)腦功能磁共振研究

唐勁松1，翁國盛2，胡建平3

（1.福建中醫(yī)藥大學(xué)附屬第二人民醫(yī)院，福建福州350003；2.福建省體育科學(xué)研究所，福建福州350003；3.福建醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院，福建福州350005）

目的采用局部一致性（regionalhomogeneity，ReHo）方法觀察針刺合谷穴的靜息態(tài)腦功能活動特性。方法選取12名健康志愿者，采集針刺合谷穴前及拔針后5min、25m in的靜息態(tài)腦功能磁共振數(shù)據(jù)，采用ReHo方法分析針刺合谷穴后的全腦活動情況。結(jié)果針刺后ReHo值升高腦區(qū)主要有雙前扣帶回和雙額內(nèi)側(cè)回，ReHo值下降腦區(qū)主要有雙丘腦、左蒼白球、右額下回等；隨著針刺后時間延長，雙前扣帶回、雙額上回ReHo值升高強度降低，ReHo值降低腦區(qū)明顯增多。結(jié)論合谷穴功效與邊緣系統(tǒng)存在密切聯(lián)系，并涉及多個腦區(qū)協(xié)同整合；針刺合谷穴能對相關(guān)腦區(qū)產(chǎn)生持續(xù)性影響。

合谷穴；靜息態(tài)；功能磁共振；R eho方法

功能磁共振成像（functionalmagnetic resonance imaging，fMRI）是目前最常用的一種非損傷性活體腦功能檢測技術(shù)，已廣泛應(yīng)用到認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)、臨床醫(yī)學(xué)等學(xué)科，在針灸領(lǐng)域的研究也備受關(guān)注。靜息態(tài)功能磁共振成像（resting-state fMRI）掃描時，參與者不需要執(zhí)行任何復(fù)雜的任務(wù)，只需保持全身放松、頭腦清醒的狀態(tài)，能夠在生理狀態(tài)下實時、無創(chuàng)地反映人腦的功能活動，成為針刺穴位在中樞神經(jīng)系統(tǒng)作用機制研究的新手段。局部一致性（regional homogeneity，ReHo）分析法是通過計算某一體素與相鄰若干體素時間序列之間的Kandell相關(guān)系數(shù)（Kendall's coefficient of concordance，KCC），然后將相關(guān)系數(shù)向每一體素賦值，來表征某一腦區(qū)局部功能強度的靜息態(tài)功能磁共振數(shù)據(jù)分析方法［1］。本研究運用Reho數(shù)據(jù)分析算法，對比針刺合谷穴前后的不同時間節(jié)點相關(guān)腦區(qū)局部功能活動改變，探究針刺合谷穴對中樞神經(jīng)系統(tǒng)的影響。

1資料與方法

1.1 一般資料健康志愿者12例，男5例，女7例；年齡21～68歲，平均（41±18.78）歲，均為右手利。所有志愿者無MRI檢查禁忌證，既往健康，無家族精神病史，實驗前近期內(nèi)無疼痛、抑郁等身體和精神癥狀，無進(jìn)行過針灸理療，未服用過鎮(zhèn)痛、鎮(zhèn)靜類藥物，對本實驗的方法簽署知情同意書。

1.2 實驗方法

1.2.1 實驗前準(zhǔn)備檢查前去除志愿者身上的金屬及磁性物品，更換檢查服，讓志愿者熟悉掃描環(huán)境；磁共振操作醫(yī)師給志愿者講解實驗流程及磁共振掃描期間注意事項，并了解針刺合谷穴后何為“得氣”感。志愿者仰臥于檢查床上，閉目放松、平靜呼吸、不進(jìn)行主動思維，使用海綿泡沫頭墊固定頭部及耳塞降低噪音干擾。選擇右手合谷穴，手針針刺，針具采用一次性無菌針灸針（無錫佳健醫(yī)療器械有限公司）。所有針刺操作由同一位具有5 a以上臨床經(jīng)驗的針灸醫(yī)師完成。

1.2.2 實驗方案實驗設(shè)計采用非重復(fù)時間相關(guān)模式，即“針刺前靜息－針刺刺激－針刺后靜息”。由針灸醫(yī)師行針刺合谷穴操作，在志愿者得氣后留針5 min，留針期間毎間隔1 min給予運針10～15 s，加強穴位刺激量。Resting-State fMRI共掃描3次，分別為針刺前、拔針后5min和25min。

1.2.3 resting-state fMRI數(shù)據(jù)采集使用GE Signa HDxt 1.5T超導(dǎo)磁共振系統(tǒng)，線圈為正交頭頸線圈。靜息態(tài)功能磁共振成像掃描序列采用T2*-EPIGRE序列，采集參數(shù)：TR 3 000ms，TE 40ms，層厚5 mm，間隔1mm，矩陣64×64，翻轉(zhuǎn)角90°，F(xiàn)OV 240× 240，掃描時間7 min 15 s。腦解剖圖采用Ax-3DT1FSPGR序列，采集參數(shù)：TR 9.2 ms，TE 3.0 ms，層厚1.2 mm，矩陣256×256，F(xiàn)OV 240×240，掃描時間3min 52 s，掃描范圍包括全腦。

1.2.4 圖像處理及統(tǒng)計學(xué)處理應(yīng)用北京師范大學(xué)認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)與學(xué)習(xí)國家重點實驗室開發(fā)的DPARSF軟件包和英國K arl Friston開發(fā)的SPM8（statistical parametric mapping）軟件包在Matlab2013平臺上對數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理。去除功能像掃描前10個時間點數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行時間矯正和頭動校正，剔除各方向（x，y，z）最大頭動＞1.5 mm及轉(zhuǎn)動角度＞1.5°的數(shù)據(jù)；后將圖像空間歸一化到蒙特利爾神經(jīng)學(xué)研究所標(biāo)準(zhǔn)空間，重采樣大小設(shè)定為3mm×3 mm×3 mm；隨后進(jìn)行去線性漂移和濾波（0.01＜頻率＜0.08 H z）處理，去除低頻漂移和高頻的呼吸、心跳噪聲。使用REST軟件對預(yù)處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行ReHo分析，計算

出腦內(nèi)每個體素與其周圍相鄰的體素在時間序列上的一致性，得出該體素的KCC值；然后將每個體素的KCC值除以全腦所有體素KCC均值而得到平均的ReHo圖；最后對平均ReHo圖以4 mm×4 mm× 4mm全寬半高（FWHM）高斯參數(shù)進(jìn)行平滑，得到個體全腦Reho信號圖。采用配對t檢驗對針刺前、拔針后5 min和25 min的ReHo信號圖進(jìn)行組間水平分析，最后對結(jié)果行Monte Carlo閾值校正，P≤0.001，計算出α≤0.01的最小數(shù)據(jù)簇大?。╟luster size＝10）。通過閾值校正后得到具有統(tǒng)計學(xué)意義的腦激活區(qū)圖像疊加到標(biāo)準(zhǔn)腦圖像中，統(tǒng)計并記錄激活區(qū)的位置、Brodmann分區(qū)、信號類型和位置坐標(biāo)。

2結(jié)果

與針刺前比較，針刺5 min后ReHo值升高腦區(qū)有雙前扣帶回、雙額葉內(nèi)側(cè)回、左小腦；ReHo值降低腦區(qū)有左顳下回、右小腦，見表1、圖1。針刺25min后ReHo值升高腦區(qū)有雙額葉內(nèi)側(cè)回、雙前扣帶回，ReHo值降低腦區(qū)有雙丘腦區(qū)、左蒼白球、右額葉內(nèi)側(cè)回、右額下回，見表2、圖2。從不同時間節(jié)點的腦功能激活圖中可以看出：隨著時間的延長，雙額上回、雙前扣帶ReHo值的強度降低、體素減少，同時ReHo值降低腦區(qū)明顯增多。

表1 針刺合谷穴5 m in后ReHo值升高和降低腦區(qū)

表2 針刺合谷穴25 m in后ReHo值升高和降低腦區(qū)

3討論

合谷穴最早見于《靈樞·本輸》記載：“大腸上合手陽明……過于合谷，合谷在大指歧骨之間，為原”。元代杜思敬在其著作《針經(jīng)摘英集》（1315年）中曾清楚描述過引起循手陽明大腸經(jīng)感傳的針刺手法：“針手陽明經(jīng)合谷，在手大指歧骨間陷中。隨患人咳嗽一聲下針，刺五分，內(nèi)捻針，令病人吸氣三口；次外捻針，呼氣三口；次又內(nèi)捻針，吸氣五口，令人覺針下一道痛如線，上至頭為度，長呼一口氣出針”［2］。這是古人對合谷穴與頭面部上下之間聯(lián)絡(luò)反應(yīng)確切的記載。統(tǒng)計清代以前古籍文獻(xiàn)資料，合谷單穴主治涉及內(nèi)科、外科、婦科、兒科、眼科、口腔科、皮膚科、耳鼻喉科7種科別，在內(nèi)科病證中應(yīng)用最為廣泛，以肢體經(jīng)絡(luò)病證所占的比例最多，其次為肝膽病證、心系病證、脾胃系病證、氣血津液病證、肺系病證、腎系病證［3］。由于合谷穴在鎮(zhèn)痛、中風(fēng)后癱瘓肢體康復(fù)、調(diào)節(jié)

神經(jīng)等方面有著廣泛應(yīng)用，常用于基礎(chǔ)經(jīng)絡(luò)腧穴研究。

resting-state f MRI是研究針刺穴位在中樞神經(jīng)系統(tǒng)作用機制的新手段，磁共振功能成像是利用腦神經(jīng)活動與血流動力學(xué)間存在密切關(guān)系，生理刺激下使腦區(qū)神經(jīng)元活動增強，該腦區(qū)血氧飽和度發(fā)生變化，在T2WI或T2*WI上相應(yīng)區(qū)信號強度增加，經(jīng)過適當(dāng)處理后可將這種代表神經(jīng)元興奮活動的信號提取出來，從而獲得激活腦區(qū)的功能成像圖［4］。靜息態(tài)是一種狀態(tài)，研究者可以根據(jù)自己的需要，設(shè)計各種各樣的狀態(tài)，比如情緒激發(fā)狀態(tài)、成癮者的渴求狀態(tài)、針灸的“得氣”狀態(tài)等。局部一致性是由我國學(xué)者藏玉峰等［1］開發(fā)研究的一種新的圖像處理方法，主要用來評價功能磁共振信號在同一時間序列中強度改變的相似程度，間接反映局部腦區(qū)神經(jīng)元活動時間上的一致性。局部一致性增高表明局部腦區(qū)神經(jīng)元活動在時間上趨于同步，相反，則提示局部神經(jīng)元活動不同步［5］。故而，ReHo值變化提示局部神經(jīng)元同步性活動發(fā)生改變，ReHo值反映的是區(qū)域BOLD信號的時間同步性，而不是信號強度。通過ReHo值的高低反映腦區(qū)的活動性，在檢測局域腦功能方面具有很高的可靠性、靈敏性和實用性。

3.1 合谷穴功效與邊緣系統(tǒng)功能存在密切聯(lián)系本組數(shù)據(jù)顯示針刺合谷穴ReHo值升高腦區(qū)有雙額葉內(nèi)側(cè)回、雙前扣帶回；同時，針刺合谷穴5 min和25 min后ReHo值增高的腦區(qū)高度重疊，反映了上述腦區(qū)神經(jīng)元活動在時間上趨于同步。這些腦區(qū)是大腦邊緣系統(tǒng)的重要組成部分，而邊緣系統(tǒng)的主要功能包括影響或產(chǎn)生情緒、調(diào)節(jié)中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)的感覺信息、調(diào)節(jié)內(nèi)臟活動、引起睡眠活動、參與學(xué)習(xí)和記憶活動。

另外，在針刺25 min后我們發(fā)現(xiàn)雙側(cè)丘腦及蒼白球ReHo值明顯減低，推測可能與針刺合谷穴具有多重功效，且穴位本身存在雙向調(diào)節(jié)有關(guān)。這些腦區(qū)是邊緣系統(tǒng)-皮層-紋狀體-蒼白球-丘腦神經(jīng)解剖環(huán)路中的重要結(jié)構(gòu)，這進(jìn)一步說明了針刺合谷穴后產(chǎn)生的鎮(zhèn)靜、鎮(zhèn)痛機制同邊緣系統(tǒng)功能活動密切相關(guān)，邊緣系統(tǒng)內(nèi)功能活動同步性上隨著時間的改變而發(fā)生變化。

3.2 多腦區(qū)協(xié)同整合作用本組實驗數(shù)據(jù)除前扣帶回外，其它腦區(qū)ReHo值也出現(xiàn)了不同程度增高或降低，反映神經(jīng)元同步性活動發(fā)生改變，尤其以前額葉（額上回、額中回內(nèi)側(cè)）、左顳下回、雙小腦半球、雙丘腦、左蒼白球。前額葉是一個重要的神經(jīng)組織區(qū)域，因為有著廣泛的神經(jīng)聯(lián)系和復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，具有豐富的、復(fù)雜的雙向性聯(lián)系。邊緣葉與前額葉之間亦存在密切的協(xié)同作用，屬于邊緣葉的扣帶回（BA47）又參與前額葉執(zhí)行功能。由此可見：針刺合谷穴引起了的腦功能活動改變，不是通過單純的一兩個分工腦區(qū)來調(diào)節(jié)，而是通過多個腦區(qū)的網(wǎng)絡(luò)式調(diào)節(jié)而發(fā)揮作用。因此，針灸的中樞響應(yīng)是一個復(fù)雜過程，可能是腦網(wǎng)絡(luò)綜合作用的結(jié)果，包括對針刺信息的匯聚、整合、執(zhí)行、傳導(dǎo)等諸個環(huán)節(jié)［6］。

3.3 針刺合谷后中樞神經(jīng)系統(tǒng)的持續(xù)性效應(yīng)以往研究中，針刺fMRI設(shè)計多采用Block設(shè)計，這種設(shè)計要求針刺任務(wù)是按照組塊形式來變化，即強調(diào)針刺效應(yīng)的瞬時回落性。但根據(jù)傳統(tǒng)中醫(yī)理論，針刺存在持續(xù)性效應(yīng)，即針刺過程以及針刺后都伴有不同程度得氣感，若僅強調(diào)針刺的瞬時效應(yīng)，會影響結(jié)論的可靠性。resting-state f MRI則可避免只注重針刺即時效應(yīng)的研究而忽略了針刺效應(yīng)的持續(xù)性。2009年，龍玉等［7］利用resting-state f MRI評估了針刺足三里穴的針刺后效應(yīng)，發(fā)現(xiàn)針刺后效應(yīng)對靜息態(tài)網(wǎng)絡(luò)活動產(chǎn)生顯著影響，拔針后10min和25min低頻振蕩信號幅度增高的腦區(qū)最多。為了研究針刺的持續(xù)效應(yīng)，本研究我們特別設(shè)計了在拔針后5min和25 min進(jìn)行2組靜息態(tài)腦功能磁共振掃描來對比研究。從5min和25min前后不同的時間點ReHo值變化來看，針刺合谷穴對中樞神經(jīng)系統(tǒng)影響均集中在前額葉和邊緣系統(tǒng)，ReHo值增高的腦區(qū)前后2組高度重合；作用的效果并沒有很快衰減，相關(guān)腦區(qū)功能活動并沒有因為拔針而恢復(fù)針刺前狀態(tài)，從而體現(xiàn)了針刺合谷穴能對中樞神經(jīng)系統(tǒng)的相關(guān)腦區(qū)產(chǎn)生持續(xù)影響和調(diào)節(jié)。

綜上所述，磁共振功能成像具有無創(chuàng)性、空間分辨率高、可重復(fù)性好等優(yōu)點，將針刺作用機制及其治療效應(yīng)客觀化、可視化，因而在針刺機制的研究中具有獨特優(yōu)勢，已獲得國際同行的普遍認(rèn)可，并已成為國際針刺機制的基本研究模態(tài)［8］?？梢灶A(yù)見：隨著腦功能磁共振技術(shù)的發(fā)展、數(shù)據(jù)分析方法的進(jìn)步，基于Re h o方法的靜息態(tài)腦功能磁共振研究將為祖國傳統(tǒng)針灸醫(yī)學(xué)針刺作用機制探索開辟新的途徑，具有良好的基礎(chǔ)科研和臨床應(yīng)用前景。

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R245-0

A

1000-338X（2016）04-0001-03

2015-11-24

福建中醫(yī)藥大學(xué)校管課題（XB2012014）

唐勁松（1973—），男，副主任醫(yī)師，主要從事醫(yī)學(xué)影像診斷及腦功能磁共振研究。

胡建華（1973—），男，副主任醫(yī)師。E-mail：464829492@qq. com