不同強度電針刺激上巨虛后續(xù)效應(yīng)磁共振成像比較

熊繁 黎詩琪 吳笑 穆可濤 劉勇 鄭翠紅 龔萍 黃光英

摘要：目的 ?通過血氧水平依賴性-功能性磁共振成像，觀察針刺后續(xù)效應(yīng)，探討不同強度電針刺激健康志愿者上巨虛（ST37）腦功能活動差異。方法 ?將22名健康志愿者隨機分為低強度電針組和高強度電針組。2組均針刺左側(cè)上巨虛，輔助針在距離上巨虛0.3～0.5 cm近心端淺刺，電針疏密波，2～50 Hz，脈沖寬度0.2～0.6 ms，低強度電針組電流量以受試者感受穴位有微弱電流刺激為度，高強度電針組以受試者感覺穴位有強烈電流刺激而不痛為度。采集電針刺激前靜息態(tài)和電針刺激后2個靜息態(tài)數(shù)據(jù)，比較不同強度電針刺激前后具有顯著差異的腦區(qū)及磁共振信號時間域振幅（AM）變化情況。結(jié)果 ?不同強度電針刺激前后具有顯著差異的腦區(qū)：顳上回，顳中回，顳下回，中央前回;頂上小葉，頂下小葉，中央后回;舌回，梭狀回，楔葉，距狀裂周圍皮層;額中回，眶額葉皮層;島葉，丘腦，前扣帶回，后扣帶回。與電針刺激前靜息態(tài)比較，低強度電針組AM大部分減弱，高強度電針組AM大部分增強。結(jié)論 ?不同強度電針刺激導(dǎo)致不同的腦功能活動。低強度電針組AM大部分減弱，高強度電針組AM大部分增強。

關(guān)鍵詞：血氧水平依賴性-功能性磁共振成像;電針;電流強度;上巨虛

中圖分類號：R245.3 ???文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ???文章編號：1005-5304（2019）12-0026-05

DOI：10.3969/j.issn.1005-5304.2019.12.007 ?開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：

Comparison of fMRI of Sustained Effects with Different Intensitiesof Electroacupuncture at Shangjuxu （ST37）

XIONG Fan¹， LI Shiqi²， WU Xiao¹， MU Ketao¹， LIU Yong³， ZHENG Cuihong¹， GONG Ping¹， HUANG Guangying¹

1. Tongji Hospital， Tongji Medical College， Huazhong University of Science and Technology， Wuhan 430030， China; 2. Hubei University of Chinese Medicine， Wuhan 430061， China;3. Institute of Automation， Chinese Academy of Sciences， Beijing 100190， China

Abstract： ObjectiveTo observe the sustained effects after acupuncture through blood oxygen level dependent-functional magnetic resonance image （BOLD-fMRI）; To explore the differences in brain function activities of Shangjuxu （ST37） on healthy volunteers with different intensities of electroacupuncture.MethodsTotally 22 healthy volunteers were randomly divided into low-intensity electroacupuncture stimulation group （L-EAS） and high-intensity electroacupuncture stimulation group （H-EAS）. Both groups received electroacupuncture at Shangjuxu （ST37）. The auxiliary needle was shallowly punctured at a distance of Shangjuxu （ST37） about 0.3 to 0.5 cm near the heart， electroacupuncture was densely waved， 2 to 50 Hz， and the pulse width was 0.2 to 0.6 ms. L-EAS was stimulated by the weak current of the subjects acupoints， and H-EAS was stimulated by the subjects with a strong current without pain. The resting data before?and the electroacupuncture stimulation?and two resting state data after the electroacupuncture stimulated were collected. The time domain amplitude （AM） of magnetic resonance signals was compared in brain regions with significant differences before and after different intensities of electroacupuncture stimulation.ResultsThe brain regions with significant differences of different intensities of electroacupucture stimulation?were as followed： superior temporal cortex， middle temporal cortex， inferior temporal cortex， precentral; superior parietal lobule， inferior parietal lobule， postcentral; lingual gyrus， fusiform gyrus， cunces， calcarine; middle?front gyrus， orbitofrontal cortex; nsula， thalamus， anterior cingulated cortex， posterior cingulated cortex. Compared with the resting state before electroacupucture stimulation， the AM in the L-EAS was mostly weakened， and the AM in the H-EAS was mostly enhanced.ConclusionDifferent intensities of electroacupucture stimulation?can induce different brain functional activities. The AM of L-EAS is mostly weakened， and the AM of H-EAS is mostly enhanced.

Keywords：blood oxygen level dependent-functional magnetic resonance image; electroacupuncture; current intensity; Shangjuxu

電針參數(shù)是影響其療效的重要因素^[1]。由于電針包含頻率、波形、電流強度、刺激時間等多種技術(shù)參數(shù)^[2]，為電針參數(shù)量化和優(yōu)化研究帶來較大困難。有研究者認(rèn)為高強度電針比低強度電針療效更好^[3-4]，也有研究者認(rèn)為不同強度電針療效差異不顯著^[5-6]。功能性磁共振成像為中樞作用機制研究提供了可視化依據(jù)。研究表明，針刺對腦功能活動具有持續(xù)后續(xù)效應(yīng)，針刺后續(xù)效應(yīng)可以改變大腦的低頻振幅、局部一致性、腦功能連接^[7]。不同頻率電針可導(dǎo)致不同的腦區(qū)激活模式，產(chǎn)生不同臨床療效^[8-9]。本研究通過觀察針刺后續(xù)效應(yīng)，探討不同強度電針導(dǎo)致腦功能活動變化情況，現(xiàn)報道如下。

1 ?資料與方法

1.1 ?一般資料

納入2015年10月-2017年10月公開招募的華中科技大學(xué)同濟醫(yī)學(xué)院本科生或研究生22名，為女性健康受試者，隨機分配到低強度電針組（L-EAS）和高強度電針組（H-EAS）。L-EAS平均年齡（26.00±0.33）歲，H-EAS平均年齡（25.75±0.33）歲。本研究經(jīng)華中科技大學(xué)同濟醫(yī)學(xué)院附屬同濟醫(yī)院醫(yī)學(xué)倫理委員會審查批準(zhǔn){[2010]倫審字（124）號}。

1.2 ?納入標(biāo)準(zhǔn)

①右利手者;②體檢健康，無器質(zhì)性疾病及明顯功能性疾病者;③無任何精神性疾病者;④近2周內(nèi)未服用任何藥物;⑤體內(nèi)無金屬植入物、無fMRI掃描禁忌者;⑥自愿簽署知情同意書。

1.3 ?排除標(biāo)準(zhǔn)

①各類神經(jīng)、精神障礙類疾病;②幽閉恐懼癥;③頭部外傷史;④頭顱解剖結(jié)構(gòu)不對稱或有明確病變;⑤女性特殊生理期;⑥不能配合完成研究流程。

1.4 ?針刺處理

取一次性不銹鋼針灸針（0.30 mm×40 mm），酒精消毒左側(cè)上巨虛，針刺25～50?mm;一次性不銹鋼輔助針（0.18 mm×13 mm）在上巨虛近心端淺刺0.5～1 cm，距離上巨虛約0.3～0.5 cm。對上巨虛施以平補平瀉手法，輔助針僅起固定作用。將二者分別連接電針儀，確定合適的電流量。L-EAS電流量以受試者確定能感覺到穴位有微弱電流刺激為準(zhǔn);H-EAS電流量以受試者感覺穴位有強烈電流刺激而不引起疼痛為準(zhǔn)。均疏密波，2～50 Hz，脈沖寬度0.2～0.6 ms，持續(xù)15 min。以上操作均由同一位經(jīng)驗豐富的針灸師完成。

1.5 ?磁共振掃描

①電針前靜息態(tài)掃描：Rest;②電針刺激期間不掃描;③電針后2個靜息態(tài)掃描：Post-Rest1、Post-Rest2。要求受試者閉上雙眼，塞好耳塞以減少噪音，海綿塞緊頭部左右兩側(cè)以防止頭部移動，調(diào)整呼吸保持平靜狀態(tài)，不刻意進(jìn)行思考。

1.6 ?針感評分

掃描結(jié)束后，由一位不知曉分組情況的工作人員詢問受試者針感。采用視覺模擬量表（VAS）評價酸、麻、脹、重、疼痛、麻刺、灼熱、跳動和刺痛。0分：沒有感覺;1～3分：感覺溫和;4～6分：感覺適中;7～9分：感覺強烈;10分：無法忍受^[10]。若受試者在掃描過程中入睡，則刪除相應(yīng)數(shù)據(jù)。

1.7 ?數(shù)據(jù)采集

采用GE公司3.0T磁共振掃描機進(jìn)行血氧水平依賴性-功能性磁共振成像（BOLD-fMRI）圖像采集。32通道頭部掃描線圈覆蓋大腦，掃描基線與AC-PC連線平行。掃描步驟：①功能像采用回波平面成像（EPI）序列，TR=2000 ms，TE=30 ms，矩陣=64×64，F(xiàn)OV=240 mm×240 mm，層厚=3 mm，層間距=1 mm，翻轉(zhuǎn)角=90°，掃描時間=8 min。②結(jié)構(gòu)像采用3D解剖定位序列，TR/TE/TI=6/2/380 ms，矩陣=192×192，F(xiàn)OV=256 mm×256 mm，翻轉(zhuǎn)角=15°，帶寬=41.67 Hz，層厚=1.2 mm，層間距=0?mm，激勵次數(shù)=1，掃描時間=1 min 40 s。

1.8 ?數(shù)據(jù)處理

采用SPM12軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。①運動矯正和時間校正，消除頭部運動和時間延遲對圖像的影響;②空間標(biāo)準(zhǔn)化，蒙特利爾神經(jīng)學(xué)研究所（MNI）EPI模板用于空間標(biāo)準(zhǔn)化，重采樣至2 mm³的像素分辨率;③帶通濾波處理，采用頻率0.01～0.08 Hz濾波，減少低頻漂移和高頻噪聲對圖像的影響;④空間平滑處理，高斯濾波最大半寬為6 mm。

1.9 ?數(shù)據(jù)分析

時間域振幅（AM）為研究靜息狀態(tài)下局部腦活動的分析方法，通過檢測不同體素功能磁共振信號在時間序列上的活動強度直接反映靜息狀態(tài)下持續(xù)活動的強弱^[11]。通過計算每個體素的AM，可得到全腦信號活動強弱統(tǒng)計圖。

1.10 ?統(tǒng)計學(xué)方法

采用SPSS18.0統(tǒng)計軟件進(jìn)行分析。計量資料以

x（—）±s表示，組間比較采用t檢驗;組間有顯著差異腦區(qū)采用單因素方差分析，以P<0.001，聚集規(guī)模>100體素為有統(tǒng)計學(xué)差異;磁共振信號時間域振幅比較，采用兩樣本比較的Wilcoxo秩和檢驗。P<0.05表示差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 ?結(jié)果

2.1 ?2組電流強度比較

所有受試者在掃描過程中均保持清醒狀態(tài)。L-EAS電流量為（0.50±0.02）mA，H-EAS電流量為（1.10±0.10）mA。與L-EAS比較，H-EAS電流量明顯升高（P<0.01）。

2.2 ?2組針感評分比較

2組針感中，酸、麻、重、疼痛、跳動比較差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.05）。見表1。

2.3 ?2組具有顯著差異的腦區(qū)結(jié)果

Post1為針刺后第1個靜息態(tài)和針刺前靜息態(tài)的差異（Post1=Post-Rest1-Rest）;Post2為針刺后第2個靜息態(tài)和針刺前靜息態(tài)的差異（Post2=Post-Rest2-Rest）。L-EAS的Post1、Post2和H-EAS的Post1、Post2，4組數(shù)據(jù)間具有顯著差異的腦區(qū)為：顳上回，顳中回，顳下回，中央前回;頂上小葉，頂下小葉，中央后回;舌回，梭狀回，楔葉，距狀裂周圍皮層;額中回，眶額葉皮層;島葉，丘腦，前扣帶回，后扣帶回（單因素方差分析，P<0.001，聚集規(guī)模>100體素）。見表2、圖1。

2.4 ?2組磁共振信號時間域振幅比較

L-EAS大多數(shù)腦區(qū)的信號活動強度減弱，腦區(qū)9、11除外;H-EAS所有腦區(qū)信號活動強度增強。P1=Post1/Rest，P2=Post2/Rest。與L-EAS P1比較，除腦區(qū)7、9、11、13，H-EAS其他腦區(qū)的信號活動強度增強（P<0.005）;與L-EAS P2比較，H-EAS所有腦區(qū)信號活動強度均增強（P<0.001）。見圖2。

3 ?討論

上巨虛為下合穴，《靈樞·咳論》有“治臟者治其俞，治腑者治其合”，針刺上巨虛可清熱利濕、通腑化滯、調(diào)理腸胃，常用于治療腹痛、便秘、腹瀉等^[12]。筆者既往研究表明，不同強度電針刺激上巨虛可治療功能性便秘，但相比低強度電針刺激，高強度電針刺激能顯著改善排便困難程度^[13]。本研究觀察不同強度電針引起的腦功能變化，進(jìn)一步分析了不同強度電針調(diào)節(jié)胃腸運動作用的相關(guān)腦區(qū)。本研究顯示，不同強度電針組電流強度存在明顯差異，導(dǎo)致酸、麻、重、疼痛、跳動感不同。通過對比不同強度電針刺激前后的磁共振圖像，發(fā)現(xiàn)不同強度電針刺激上巨虛后產(chǎn)生不同模式的后續(xù)效應(yīng)。

中央前回、中央后回與軀體感覺運動功能有關(guān)，中央前回、中央后回的激活可能是軀體感覺運動中樞對針刺感覺和作用的整體反應(yīng)。頂上小葉具有軀體定位功能和物體識別功能，對外界刺激敏感，能準(zhǔn)確辨別刺激信息。顳中回參與復(fù)雜聲音處理，負(fù)責(zé)聯(lián)系初級與次級聽覺皮層^[14]，且能通過調(diào)節(jié)注意力網(wǎng)絡(luò)和情感表達(dá)調(diào)節(jié)疼痛感覺^[15-16]。顳下回主要與語義理解及認(rèn)知學(xué)習(xí)、記憶相關(guān)，顳下回?fù)p傷后會出現(xiàn)詞語、聲音、圖片、氣味、動作等識別障礙^[17]，顳下回激活可能與受試者認(rèn)知功能相關(guān)。不同強度電針刺激后存在差異的腦區(qū)，主要與軀體感覺運動功能、認(rèn)知、疼痛調(diào)節(jié)處理功能有關(guān)。

島葉、前扣帶回、后扣帶回、內(nèi)側(cè)前額葉皮層和丘腦等邊緣-旁邊緣結(jié)構(gòu)，在調(diào)節(jié)認(rèn)知和內(nèi)臟相關(guān)感覺中發(fā)揮重要作用^[18-19]。島葉在接受電刺激后，血壓、心跳、呼吸頻率、胃和小腸能動性出現(xiàn)相應(yīng)改變^[20]。前扣帶回在處理內(nèi)臟感覺和調(diào)節(jié)胃腸感覺信號時發(fā)揮重要作用^[21-22]。此外，前扣帶回與處理疼痛的認(rèn)知有關(guān)，以及調(diào)節(jié)疼痛感覺的通路有關(guān)^[23-24]?？纛~葉皮層是內(nèi)側(cè)前額葉一部分，內(nèi)側(cè)前額葉可以通過調(diào)節(jié)迷走神經(jīng)反射傳輸，影響和調(diào)節(jié)胃腸蠕動^[25]。后扣帶回與學(xué)習(xí)、空間記憶、認(rèn)知及整合前扣帶回情感過程有關(guān)^[26]。此外，健康受試者和功能性胃腸病患者在接收內(nèi)臟刺激后丘腦均有功能活動變化，表明丘腦在內(nèi)臟活動中發(fā)揮重要作用^[27]。腦功能成像技術(shù)研究針刺經(jīng)穴的腦響應(yīng)過程有助于闡釋針刺調(diào)節(jié)腦-腸互動的機制^[28]，本研究也再次為腦-腸互動提供可視化依據(jù)。

舌回、梭狀回、楔葉和距狀裂周圍皮層都屬于視覺聯(lián)合皮層。研究表明，在刺激與視力相關(guān)的穴位光明和陽陵泉后，視覺聯(lián)合皮層可被激活^[29-30]。采用微弱電針、假針刺和正常電針3種方式分別刺激陽陵泉，視覺皮層同樣可被激活^[31]，視覺皮層激活與穴位特異性無關(guān)聯(lián)。針刺與視覺相關(guān)穴位光明和非視覺相關(guān)穴位涌泉時，均能引起相似的視覺皮層激活^[32]。

與針刺前靜息態(tài)比較，接受電針刺激后，L-EAS信號活動強度大都減弱，H-EAS信號活動強度大都增強。隨著針刺效應(yīng)持續(xù)，不同強度電針組信號活動強度差異逐漸增大。這種隨著時間推移差異逐漸擴大的趨勢，很可能會導(dǎo)致不同強度電針遠(yuǎn)期療效的差異。

綜上所述，電流強度可能是影響電針療效的重要因素，今后在臨床應(yīng)用選擇電流強度時須慎重考慮。本研究也存在局限性，如樣本量較小、性別單一、研究對象為健康志愿者、電針后續(xù)效應(yīng)的掃描持續(xù)時間較短等，我們將繼續(xù)進(jìn)行深入研究。

參考文獻(xiàn)：

[1] 顧陳懌，胡軍，蔡云彪.電針刺激參數(shù)的研究進(jìn)展[J].中國針灸，2003， 23（8）：489-491.

[2] 朱丹，白潔靜，張曉慶，等.電針參數(shù)定量化的研究進(jìn)展[J].中國針灸， 2015，35（5）：525-528.

[3] 吳雪芬，劉麗，鄭雪娜，等.不同電針刺激強度對糖尿病胃輕癱大鼠胃腸運動及饑餓素的影響[J].中國中醫(yī)藥信息雜志，2018，25（5）：36-40.

[4] 張拯，楊娟嬌，孫琪，等.不同強度電針治療對血管性癡呆大鼠學(xué)習(xí)記憶功能及海馬CA1區(qū)β淀粉樣蛋白1-40表達(dá)的影響[J].中國腦血管病雜志，2017，14（6）：321-325，331.

[5] 丁麗.不同強度電針風(fēng)池、曲池穴對原發(fā)性高血壓大鼠NF-κB P65蛋白及其基因表達(dá)的影響[J].山西中醫(yī)學(xué)院學(xué)報，2018，19（3）：20-23，39.

[6] XIONG F， WANG Y， LI S Q， et al. Clinical study of electro- acupuncture treatment with different intensities for functional constipation patients[J]. J Huazhong Univ Sci Technol （Med Sci），2014，34（5）：775.

[7] 李曉陵，楊晶晶，孫忠人，等.針刺后效應(yīng)研究進(jìn)展[J].中國老年學(xué)雜志，2017，37（17）：4403-4406.

[8] HSIEH C L， KUO C C， CHEN Y S， et al. Analgesic effect of electric stimulation of peripheral nerves with different electric frequencies using the formalin test[J]. Am J Chin Med，2000，28（2）：291-299.

[9] ZHANG W T， JIN Z， CUI G H， et al. Relations between brain network activation and analgesic effect induced by low vs. high frequency electrical acupoint stimulation in different subjects：a functional magnetic resonance imaging study[J]. Brain Res，2003， 982（2）：168-178.

[10] HUI K?K， LIU J， MARINA O， et al. The integrated response of the human cerebro-cerebellar and limbic systems to acupuncture stimulation at ST36 as evidenced by fMRI[J]. Neuroimage，2005， 27（3）：479-496.

[11] 周波，張增強，安寧豫，等.阿爾茨海默病患者靜息態(tài)功能磁共振信號活動強度的研究[J].中華老年心腦血管病雜志，2014，16（12）：1235-1237.

[12] 陳采益，王晅.上巨虛穴證治機理淺探[J].遼寧中醫(yī)雜志，2016， 43（12）：2534-2536.

[13] WU X， ZHENG C， XU X， et al. Electroacupuncture for functional constipation：a multicenter， randomized， control trial[J]. Evid Based Complement Alternat Med，2017，2017：1428943.

[14] MAUDOUX A， LEFEBVRE P， CABAY J E， et al. Auditory resting-state network connectivity in tinnitus：a functional MRI study[J]. PLoS One，2012，7（5）：e36222.

[15] PARIENTE J， WHITE P， FRACKOWIAK R S， et al. Expectancy and belief modulate the neuronal substrates of pain treated by acupuncture[J]. Neuroimage，2005，25（4）：1161-1167.

[16] WAGER T D， RILLING J K， SMITH E E， et al. Placebo-induced changes in FMRI in the anticipation and experience of pain[J]. Science， 2004，303（5661）：1162-1167.

[17] JEFFERIES E. The neural basis of semantic cognition：converging evidence from neuropsychology， neuroimaging and TMS[J]. Cortex， 2013，49（3）：611-625.

[18] 卜凡優(yōu)，魏峰，代雪雙，等.針灸調(diào)節(jié)胃腸系統(tǒng)功能與中樞核團關(guān)系的研究進(jìn)展[J].針刺研究，2017，42（4）：363-366.

[19] AZIZ Q， SCHNITZLER A， ENCK P. Functional neuroimaging of visceral sensation[J]. J Clin Neurophysiol，2000，17（6）：604-612.

[20] BAGAEV V， ALEKSANDROV V. Visceral-related area in the rat insular cortex[J]. Auton Neurosci，2006，125（1/2）：16-21.

[21] CHANG L， BERMAN S， MAYER E A， et al. Brain responses to visceral and somatic stimuli in patients with irritable bowel syndrome with and without fibromyalgia[J]. Am J Gastroenterol，2003，98（6）：1354- 1361.

[22] VERNE G N， HIMES N C， ROBINSON M E， et al. Central representation of visceral and cutaneous hypersensitivity in the irritable bowel syndrome[J]. Pain，2003，103（1/2）：99-110.

[23] PETROVIC P， INGVAR M. Imaging cognitive modulation of pain processing[J]. Pain，2002，95（1/2）：1-5.

[24] PRICE D D. Psychological and neural mechanisms of the affective dimension of pain[J]. Science，2000，288（5472）：1769-1772.

[25] PANTELEEV S， GRUNDY D. Descending influences from the infralimbic cortex on vago-vagal reflex control of gastric motor activity in the rat[J]. Auton Neurosci，2000，86（1/2）：78-83.

[26] 王薇薇，吳遜.扣帶回的解剖生理及扣帶回癲癇[J].中國現(xiàn)代神經(jīng)疾病雜志，2018，18（5）：315-323.

[27] MAYER E A， AZIZ Q， COEN S， et al. Brain imaging approaches to the study of functional GI disorders：a Rome working team report[J]. Neurogastroenterol Motil，2009，21（6）：579-596.

[28] 唐雷，張紅星，余超超，等.針刺治療功能性胃腸病的腦響應(yīng)機制研究進(jìn)展[J].湖北中醫(yī)藥大學(xué)學(xué)報，2019，21（1）：119-122.

[29] CHO Z H， CHUNG S C， JONES J P， et al. New findings of the correlation between acupoints and corresponding brain cortices using functional MRI[J]. Proc Natl Acad Sci U S A，1998，95（5）： 2670-2673.

[30] WU M T， SHEEN J M， CHUANG K H， et al. Neuronal specificity of acupuncture response：a fMRI study with electroacupuncture[J]. Neuroimage，2002，16（4）：1028-1037.

[31] WU M T， SHEEN J M， CHIN S L， et al. “Visual” and “Auditory” cortical activation by acupuncture：Is there a specfic acupoint-cortical correlation？ A fMRI study using controlled electroacupuncture[J]. Neuroimage，2001，13（6）：1282.

[32] ZHANG Y， LIANG J， QIN W， et al. Comparison of visual cortical activations induced by electro-acupuncture at vision and nonvision-related acupoints[J]. Neurosci Lett，2009，458（1）：6-10.

（收稿日期：2019-05-24）

（修回日期：2019-07-06;編輯：季巍巍）