針刺治療偏頭痛功能磁共振成像研究進(jìn)展※

李曉陵 姜曉旭 王 豐 曹丹娜 劉曉慧 蔡麗娜 姚春麗 劉 陽(yáng) 馬 健

(黑龍江中醫(yī)藥大學(xué)附屬第一醫(yī)院CT磁共振科，黑龍江 哈爾濱 150040)

偏頭痛是一種高度流行的神經(jīng)系統(tǒng)疾病，據(jù)統(tǒng)計(jì)世界上約有1/2的人口患有偏頭痛[1]，是造成殘疾的第三大最常見(jiàn)原因[2]。偏頭痛是一種周期性頭痛，典型特征為單側(cè)位、搏動(dòng)性、中度或重度、活動(dòng)時(shí)加重，同時(shí)伴有惡心、畏光、恐聲等，發(fā)作持續(xù)4～72 h[3]。偏頭痛又分為發(fā)作性偏頭痛(每月發(fā)作<15 d)和慢性偏頭痛(每月發(fā)作>15 d)。由于偏頭痛的具體病理生理機(jī)制尚不清楚，目前臨床上仍然無(wú)有效的方法對(duì)其進(jìn)行明確的診斷和治療，一些藥物如普萘洛爾、美托洛爾、氟桂利嗪、丙戊酸和托吡酯，已被證明可使部分患者發(fā)作頻率降低，然而這些藥物都有一定的副作用。近年來(lái)，針刺的鎮(zhèn)痛作用已得到廣泛認(rèn)可[4-5]，尤其是對(duì)頭痛、頸部或背部疼痛的鎮(zhèn)痛效果顯著，可以顯著緩解偏頭痛患者的疼痛強(qiáng)度和頻率，改善患者生活質(zhì)量[6-7]。關(guān)于針刺治療偏頭痛的機(jī)制研究，既往主要集中在調(diào)節(jié)內(nèi)源性阿片肽系統(tǒng)、血液流變學(xué)等方面。近年來(lái)應(yīng)用功能磁共振成像(functional magnetic resonance imaging，fMRI)技術(shù)對(duì)偏頭痛的疾病機(jī)制及針刺的治療機(jī)制研究逐漸成為熱點(diǎn)[8]。fMRI是一種利用快速磁共振成像方法探測(cè)大腦功能區(qū)域的技術(shù)，具有高度的有效性、可用性、高空間分辨率、相對(duì)高時(shí)間分辨率的特點(diǎn)[9-10]。有研究開(kāi)始探索偏頭痛患者大腦感興趣區(qū)域的功能以及與之相關(guān)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)[11]的特點(diǎn)，并發(fā)現(xiàn)偏頭痛患者的大腦結(jié)構(gòu)和功能與健康人有顯著差異，這些差異可能源于對(duì)疼痛、光線和氣味的反應(yīng)，或者是對(duì)重復(fù)的疼痛攻擊的適應(yīng)性反應(yīng)[12]。本研究對(duì)利用fMRI技術(shù)探索針刺治療偏頭痛機(jī)制的相關(guān)研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 針刺治療偏頭痛的靜息態(tài)功能磁共振成像(resting state-fMRI，rs-fMRI)研究

在針刺治療偏頭痛機(jī)制的研究中，利用rs-fMRI的研究最為普遍。rs-fMRI是一種無(wú)創(chuàng)成像技術(shù)，它通過(guò)大腦靜息態(tài)血氧水平依賴(blood oxygenation level dependent，BOLD)信號(hào)的低頻波動(dòng)來(lái)測(cè)量大腦的自發(fā)活動(dòng)[13]，被廣泛用于揭示大腦固有的功能結(jié)構(gòu)的研究。在靜息狀態(tài)下，相關(guān)的自發(fā)波動(dòng)發(fā)生在大腦皮層和皮層下的廣泛區(qū)域內(nèi)，這些區(qū)域由人類大腦的固有功能網(wǎng)絡(luò)組成[14]。

1.1 針刺治療偏頭痛的rs-fMRI低頻振幅(amplitude of low frequency fluctuation，ALFF)研究 ALFF分析方法是指在靜息狀態(tài)下分析腦區(qū)自發(fā)神經(jīng)元活動(dòng)[15]，是一種可靠的、可重復(fù)的、數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的測(cè)量低頻信號(hào)的方法，反映了區(qū)域自發(fā)腦活動(dòng)的強(qiáng)度。慢性疼痛、遺忘型輕度認(rèn)知障礙、精神分裂癥和肝性腦病等疾病中可觀察到ALFF的改變。Zhengjie Li等[16]研究顯示，與健康對(duì)照組相比，偏頭痛患者后島葉、殼核和尾狀核ALFF升高，而腹內(nèi)側(cè)髓質(zhì)及三叉神經(jīng)頸髓復(fù)合體ALFF降低。經(jīng)針刺治療后，偏頭痛患者三叉神經(jīng)頸髓復(fù)合體ALFF值趨于正常，針刺對(duì)偏頭痛患者三叉神經(jīng)頸髓復(fù)合體ALFF有不同的調(diào)節(jié)作用，提示三叉神經(jīng)血管傷害性通路的內(nèi)穩(wěn)態(tài)損傷與偏頭痛的神經(jīng)病理生理學(xué)有關(guān)。

1.2 針刺治療偏頭痛的rs-fMRI局部一致性(regional homogeneity，ReHo)研究 Dahua Yu等[17]采用rs-fMRI的ReHo研究方法發(fā)現(xiàn)，無(wú)先兆偏頭痛患者右前扣帶回、前額葉皮層及輔助運(yùn)動(dòng)區(qū)ReHo值明顯下降，這些區(qū)域的異?？赡芘c無(wú)先兆偏頭痛患者疼痛過(guò)程中的功能損傷有關(guān)。張茜等[18]采用rs-fMRI方法通過(guò)對(duì)比無(wú)先兆偏頭痛患者、有先兆偏頭痛患者及健康人的大腦自發(fā)腦活動(dòng)的ReHo差異，從而闡明偏頭痛的腦功能機(jī)制。研究結(jié)果顯示，與健康對(duì)照組相比，無(wú)先兆偏頭痛組患者右側(cè)丘腦、右側(cè)殼核、右側(cè)前額葉皮質(zhì)、右側(cè)海馬區(qū)的ReHo值顯著升高(P<0.05)；偏頭痛組患者右側(cè)丘腦、右側(cè)殼核、右側(cè)小腦、腦干的ReHo值顯著降低(P<0.05)，而右側(cè)枕葉的ReHo值顯著升高(P<0.05)。與偏頭痛組患者相比，無(wú)先兆偏頭痛組患者的右小腦和腦干的ReHo值升高(P<0.05)。表明靜息態(tài)下這些功能異常的腦區(qū)可能與偏頭痛疼痛調(diào)節(jié)功能受損相關(guān)，也反映出無(wú)先兆偏頭痛與偏頭痛存在病理機(jī)制的異同。多項(xiàng)臨床研究均證實(shí)，針刺可改變相關(guān)腦區(qū)的ReHo值來(lái)緩解偏頭痛患者的疼痛程度。XiaoLan Qin等[19]利用rs-fMRI的ReHo分析平衡針針刺治療無(wú)先兆偏頭痛的鎮(zhèn)痛作用與腦功能改變的關(guān)系，結(jié)果顯示，與干預(yù)前相比，平衡針針刺治療4周后，無(wú)先兆偏頭痛患者前扣帶回、中央前回、腦島、左前扣帶回、腹外側(cè)核、小腦扁桃體和額下回區(qū)的ReHo值升高，右腦橋、中央后回、后扣帶回、左側(cè)中央前回及海馬區(qū)的ReHo值降低。提示平衡針針刺對(duì)無(wú)先兆偏頭痛患者的鎮(zhèn)痛作用可能與調(diào)節(jié)腦邊緣系統(tǒng)為主的多個(gè)腦區(qū)靜息狀態(tài)腦功能有關(guān)。

1.3 針刺治療偏頭痛的rs-fMRI獨(dú)立成分分析(independent component analysis，ICA)研究 偏頭痛患者在視覺(jué)空間構(gòu)象、執(zhí)行能力及延遲記憶、圖形覺(jué)、字形覺(jué)等方面存在認(rèn)知功能損害。針刺能改善偏頭痛患者的認(rèn)知狀態(tài)。右額頂葉網(wǎng)絡(luò)是與認(rèn)知相關(guān)的重要的大腦網(wǎng)絡(luò)，并已被ICA可靠的識(shí)別[20]。默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)(default mode network，DMN)也稱默認(rèn)狀態(tài)網(wǎng)絡(luò)，是一種與意識(shí)水平密切相關(guān)的大腦網(wǎng)絡(luò)。無(wú)先兆的慢性偏頭痛患者的DMN受損。Yan Zou等[20]對(duì)14例偏頭痛患者針刺治療前后的rs-fMRI數(shù)據(jù)以及18例健康對(duì)照組的rs-fMRI數(shù)據(jù)進(jìn)行ICA，以調(diào)查DMN中的連通性。結(jié)果顯示，針刺治療后，偏頭痛患者的左前額上回和左楔前葉的DMN功能連接降低，甚至恢復(fù)到健康對(duì)照水平。此外，DMN內(nèi)某些感興趣區(qū)域中成對(duì)功能連接強(qiáng)度也增加，主要分布在右顳葉和左前扣帶回皮層之間、右顳葉和左前扣帶回皮層之間。提示DMN的變化可用于觀察偏頭痛的治療效果，可用于針刺治療偏頭痛的機(jī)制研究。楔前葉是為頂葉的主要部分，位于大腦半球內(nèi)側(cè)，與許多高水平的認(rèn)知功能有關(guān)，如情景記憶、自我相關(guān)的信息處理以及意識(shí)等。Zhengjie Li等[21]將100例偏頭痛患者隨機(jī)分為針灸組、假針灸組和對(duì)照組，設(shè)立健康對(duì)照組(46例)，收集rs-fMRI數(shù)據(jù)，并進(jìn)行ICA。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與健康對(duì)照組相比，偏頭痛患者雙側(cè)楔前葉之間的功能連接降低，治療后，功能連接明顯減少，這種減少可能與頭痛強(qiáng)度減輕有關(guān)。表明偏頭痛與右額頂葉網(wǎng)絡(luò)功能連接異常相關(guān)，針灸可以通過(guò)增強(qiáng)自我代償性適應(yīng)過(guò)程來(lái)緩解頭痛強(qiáng)度，這為針灸治療偏頭痛提供了新的方向。

1.4 針刺治療偏頭痛患者rs-fMRI功能連接研究 越來(lái)越多的證據(jù)表明，rs-fMRI功能連接可能是研究大腦網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)有價(jià)值的工具[22]。既往rs-fMRI研究證實(shí)，偏頭痛患者靜息態(tài)腦網(wǎng)絡(luò)中存在一系列與疼痛相關(guān)的功能性和結(jié)構(gòu)性異常[23-24]。異常的功能連接網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)致大腦整合信息過(guò)程改變,與偏頭痛發(fā)病相關(guān)，功能連接改變主要分布在右額頂葉網(wǎng)絡(luò)、DMN、感覺(jué)運(yùn)動(dòng)網(wǎng)絡(luò)、中腦導(dǎo)水管周圍灰質(zhì)網(wǎng)絡(luò)等[25]。Cai R L等[26]研究顯示，與假針刺相比，針刺可增加與疼痛、情感和記憶相關(guān)的大腦區(qū)域的DMN和感覺(jué)運(yùn)動(dòng)網(wǎng)絡(luò)連接，導(dǎo)水管周圍灰質(zhì)、前扣帶皮層、左后扣帶皮層、右前島葉和楔前葉之間的功能連接明顯更強(qiáng)。Yong Zhang等[27]對(duì)12例無(wú)先兆偏頭痛患者針刺治療前后和12例健康對(duì)照組分別進(jìn)行rs-fMRI掃描，采集功能連接數(shù)據(jù)。結(jié)果顯示，與健康對(duì)照組相比，針刺前無(wú)先兆偏頭患者額顳葉部分腦區(qū)功能連接明顯降低；與針刺前相比，針刺后無(wú)先兆偏頭患者功能連接降低的腦區(qū)明顯減少。說(shuō)明針刺治療可增加無(wú)先兆偏頭痛患者內(nèi)源性腦網(wǎng)絡(luò)下降的腦區(qū)功能連接，進(jìn)一步解釋了針刺治療偏頭痛的神經(jīng)機(jī)制。

2 針刺治療偏頭痛的任務(wù)態(tài)fMRI研究

任務(wù)態(tài)fMRI是在掃描過(guò)程中，受試者按照試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案同步完成某種刺激任務(wù)，導(dǎo)致激活區(qū)腦組織BOLD信號(hào)發(fā)生改變。在針刺治療偏頭痛機(jī)制的研究中，通常用任務(wù)態(tài)fMRI來(lái)觀察針刺某一穴位導(dǎo)致的腦激活區(qū)反應(yīng)的改變，以判斷偏頭痛的發(fā)病機(jī)制以及針刺的效果[28]。劉宏偉等[29]對(duì)15例偏頭痛患者和13名健康受試者進(jìn)行針刺足臨泣狀態(tài)fMRI掃描，分別對(duì)比分析偏頭痛患者與健康受試者及其針刺前后的疼痛相關(guān)腦區(qū)之間的功能連接度。結(jié)果顯示，與健康受試者比較，針刺前，偏頭痛患者疼痛相關(guān)網(wǎng)絡(luò)的腦區(qū)主要在左側(cè)海馬旁回、右側(cè)后扣帶回及左側(cè)角回，功能連接度減弱；針刺后，右側(cè)海馬旁回、雙側(cè)扣帶回及左側(cè)緣上回之間的功能連接度均不同程度增強(qiáng)。表明針刺足臨泣能使疼痛相關(guān)腦區(qū)功能連接度增加，這些腦區(qū)也多位于痛覺(jué)傳導(dǎo)通路及軀體感覺(jué)皮層，為主要的痛覺(jué)調(diào)節(jié)中樞，可能與偏頭痛的發(fā)病相關(guān)。

3 問(wèn)題與展望

綜上所述，國(guó)內(nèi)外學(xué)者發(fā)表了大量關(guān)于應(yīng)用fMRI研究偏頭痛致病機(jī)制的文章[30-31]，研究證明，偏頭痛患者均存在不同程度的腦功能和結(jié)構(gòu)的變化。fMRI很可能成為診斷偏頭痛的影像學(xué)技術(shù)。針刺作為治療偏頭痛的重要手段，通過(guò)應(yīng)用fMRI發(fā)現(xiàn)針刺對(duì)腦功能有明顯的調(diào)節(jié)作用[32-33]，應(yīng)用fMRI可揭示針刺治療偏頭痛的療效機(jī)制。在對(duì)針刺治療偏頭痛的監(jiān)測(cè)及療效評(píng)估上，fMRI都是一種客觀依據(jù)。但目前相關(guān)的研究仍有一定的局限性，如fMRI分析方法眾多，各有優(yōu)缺點(diǎn)，憑借一種方法不能對(duì)全腦功能進(jìn)行客觀的評(píng)估，需要多種分析方法綜合運(yùn)用、分析；且試驗(yàn)研究均樣本量小，研究的切入點(diǎn)也有所差異，這些問(wèn)題均可能導(dǎo)致研究結(jié)果存在偏差，有待在以后的研究中進(jìn)一步完善。