針刺陽陵泉對中風(fēng)偏癱后運(yùn)動(dòng)區(qū)之間腦功能連接度的影響

陸夢馨 江 瀾 杜鐘名 王雅惠 陳 琛 吳 康 王 月 耿花蕾 金 賀 鄒憶懷

(1 北京中醫(yī)藥大學(xué)東直門醫(yī)院，北京，100700； 2 北京協(xié)和醫(yī)院，北京，100730)

腦梗死(缺血性腦卒中)，中醫(yī)屬于“中風(fēng)”范疇，是最常見的腦卒中類型，約占全部腦卒中的60%～80%[1]。中風(fēng)偏癱，即腦梗死后運(yùn)動(dòng)功能障礙，是最常見的后遺癥，也是最主要的致殘?jiān)騕2]，對患者及其家庭造成極大的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。

現(xiàn)代研究表明，大腦功能損傷后存在可塑性變化，而當(dāng)腦梗死后運(yùn)動(dòng)功能的恢復(fù)情況，除了與初始病變體積、病灶位置及損傷程度有關(guān)以外[3]，同時(shí)又和損傷后中樞神經(jīng)系統(tǒng)中運(yùn)動(dòng)相關(guān)腦區(qū)之間功能連接的重建與修復(fù)有關(guān)，而不同腦區(qū)、不同程度功能損傷在腦功能恢復(fù)中所產(chǎn)生的效應(yīng)也不盡相同。目前已有研究表明[4]，初級運(yùn)動(dòng)皮層(Primary Motor Cortex，M1)是與運(yùn)動(dòng)恢復(fù)有關(guān)的重要腦區(qū)，雙側(cè)M1之間功能重組與解剖連接完整性有關(guān)；運(yùn)動(dòng)前區(qū)可進(jìn)一步劃分背側(cè)運(yùn)動(dòng)前區(qū)(Dorsal Premotor Area，PMd)Dorsal Premotor Area(DPM)和腹側(cè)運(yùn)動(dòng)前區(qū)(Ventral Premotor Area，PMv)Ventral Premotor Cortex(PMv)[5]，完整的半球PMd有助于慢性中風(fēng)患者的運(yùn)動(dòng)功能恢復(fù)，可在中風(fēng)發(fā)生后承擔(dān)M1的某些功能；而PMv可能參與對動(dòng)作的識(shí)別和視覺、感覺運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)換[6]，2個(gè)腦區(qū)對于中風(fēng)偏癱后腦功能恢復(fù)都有重要影響，且與運(yùn)動(dòng)功能損傷程度及其恢復(fù)有關(guān)[7]。然而PMd、PMv與M1之間功能連接的變化與運(yùn)動(dòng)功能損傷程度的效應(yīng)機(jī)制不甚明確。

針刺作為中醫(yī)藥最具特色療法之一，借助現(xiàn)代醫(yī)學(xué)影像學(xué)技術(shù)，可以發(fā)現(xiàn)針刺對于腦功能重塑有一定的激活促進(jìn)作用，其對于中風(fēng)后偏癱的療效不斷得到驗(yàn)證[8]，其作用機(jī)制的探究也不斷充實(shí)完善。因此，針刺如何作用于運(yùn)動(dòng)相關(guān)腦區(qū)，從而促進(jìn)不同程度運(yùn)動(dòng)功能損傷恢復(fù)的腦效應(yīng)機(jī)制有待進(jìn)一步探索。

本研究基于功能性磁共振成像技術(shù)(Functional Magnetic Resonance Imaging，fMRI)，通過觀察不同程度運(yùn)動(dòng)功能損傷后運(yùn)動(dòng)相關(guān)腦區(qū)PMd、PMv與M1之間腦功能連接變化及針刺陽陵泉對其影響，探究不同程度運(yùn)動(dòng)功能損傷后腦功能重塑的機(jī)制和針刺治療效應(yīng)靶點(diǎn)，為針刺促進(jìn)腦梗死運(yùn)動(dòng)功能損傷后腦功能重塑提供部分影像學(xué)證據(jù)。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選取2014年9月至2019年9月北京中醫(yī)藥大學(xué)東直門醫(yī)院腦病一區(qū)、二區(qū)、三區(qū)及針灸科收治的中風(fēng)左側(cè)偏癱的住院患者26例作為研究對象，根據(jù)Fugl-Meyer運(yùn)動(dòng)功能評分(Fugl-Meyer Assessment，F(xiàn)MA)分為2組。本試驗(yàn)通過北京中醫(yī)藥大學(xué)東直門醫(yī)院倫理委員會(huì)審批(倫理審批號：DZMEC-KY-2018-58；DZMEC-KY-2018-04)。2組年齡、性別構(gòu)成比、病程、簡易精神狀態(tài)檢查(Mini Mental Status Examination，MMSE)評分及針感等級分布比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)，具有可比性，且可以配合完成試驗(yàn)。見表1。

表1 一般資料分布情況

1.2 診斷標(biāo)準(zhǔn)

1.2.1 中醫(yī)診斷標(biāo)準(zhǔn) 中風(fēng)病病名診斷標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)《中風(fēng)病診斷與療效評定標(biāo)準(zhǔn)》[9](二代標(biāo)準(zhǔn))對“中風(fēng)病”病名進(jìn)行診斷，由國家科委攻關(guān)項(xiàng)目“85-919-02-01中風(fēng)病證候?qū)W與臨床診斷的研究”課題組、國家中醫(yī)藥管理局腦病急癥科研協(xié)作組制定。

1.2.2 西醫(yī)診斷標(biāo)準(zhǔn) 腦梗死診斷標(biāo)準(zhǔn)參照中華醫(yī)學(xué)會(huì)神經(jīng)病學(xué)分會(huì)腦血管病學(xué)組急性缺血性腦卒中診治指南撰寫組編寫的《中國急性缺血性腦卒中診治指南2014》[1]制定的標(biāo)準(zhǔn)。

1.3 納入標(biāo)準(zhǔn) 符合以下8項(xiàng)方可納入臨床研究范圍：1)符合腦梗死診斷標(biāo)準(zhǔn)；2)發(fā)病時(shí)間為2個(gè)月以內(nèi)；3)首次發(fā)病，單側(cè)偏癱患者，病灶位于放射冠或基底節(jié)；4)右利手；5)年齡35～80歲，男女均可；6)患者無意識(shí)障礙，病情相對平穩(wěn)；7)近1個(gè)月來未服用精神類藥物；8)患者本人或直系家屬簽署知情同意書。

1.4 排除標(biāo)準(zhǔn) 具備以下6項(xiàng)中任何一項(xiàng)者，不可被納入臨床研究范圍：1)合并心血管、高血壓、消化系統(tǒng)、造血系統(tǒng)、肝、腎等嚴(yán)重原發(fā)性疾病者；2)精神病患者，過敏體質(zhì)，易合并感染及出血者；3)孕婦、哺乳期及經(jīng)期婦女；4)不能理解配合檢查或有幽閉恐怖癥等其他MRI檢查禁忌者；5)在MRI掃描中發(fā)現(xiàn)嚴(yán)重的頭顱解剖結(jié)構(gòu)不對稱或有其他明確病變的；6)1個(gè)月內(nèi)參加過類似神經(jīng)影像學(xué)試驗(yàn)者。

1.5 脫落與剔除標(biāo)準(zhǔn) 1)凡不符合納入標(biāo)準(zhǔn)而被誤入的病例應(yīng)予以剔除；2)受試者依從性差，MRI掃描中頭動(dòng)過大，不能配合試驗(yàn)進(jìn)行；3)發(fā)生嚴(yán)重不良事件或并發(fā)癥，不宜繼續(xù)而被中止試驗(yàn)的病例。

1.6 研究方法 對符合納排標(biāo)準(zhǔn)的患者在入組時(shí)進(jìn)行FMA，將FMA=50～99分者分為輕中度損傷組，將FMA=0～49者分為重度損傷組[10]，對2組患者進(jìn)行fMRI掃描，掃描靜息態(tài)、高分辨率T1及針刺態(tài)(掃描針刺態(tài)時(shí)，針刺患側(cè)陽陵泉)。采用視覺模擬評分法記錄患者針感，患者有針感被視為“得氣”。以上過程中，評價(jià)者與針刺者均在試驗(yàn)前進(jìn)行專業(yè)培訓(xùn)。

1.7 fMRI方案 本研究在北京中醫(yī)藥大學(xué)東直門醫(yī)院核磁室進(jìn)行，掃描儀器為Siemens Novus 3.0T超導(dǎo)磁共振掃描儀。采用T2 WI梯度回波-平面回波成像(Echo Planar Imaging，EPI)序列，回波時(shí)間(Echo Time，TE)：30 ms，重復(fù)時(shí)間(Repetition Time，TR)：2 000 ms，層厚：3.5 mm，視野(Field of View，F(xiàn)OV)：225 mm×225 mm，矩陣：64×64，翻轉(zhuǎn)角(Flip Angle，F(xiàn)A)：90°。三維結(jié)構(gòu)成像掃描采用T1WI序列，掃描全腦，TR/TE：1 900 ms/2.52 ms，層厚：1.0 mm，F(xiàn)OV：256 mm×256 mm，矩陣：256×256，F(xiàn)A：9°。

囑患者平靜休息，在磁共振室保持視聽封閉狀態(tài)，固定頭部保持不動(dòng)。靜息態(tài)掃描8 min 10 s，針刺態(tài)掃描10 min 10 s(患側(cè)陽陵泉穴進(jìn)針，留針1 min，持續(xù)捻針1 min，再留針8 min 10 s后出針)，高分辨T1結(jié)構(gòu)像掃描4 min 10 s。

1.8 數(shù)據(jù)分析與統(tǒng)計(jì)

1.8.1 核磁數(shù)據(jù)分析處理 1)運(yùn)用靜息態(tài)fMRI數(shù)據(jù)處理助手(Date Processing Assistant for Resting-State fMRI，DPARSF)軟件包在MatLab數(shù)據(jù)平臺(tái)上對數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理。預(yù)處理包括：去除前10個(gè)時(shí)間點(diǎn)以去除磁飽和效應(yīng)，進(jìn)行時(shí)間層矯正、頭動(dòng)校正、空間標(biāo)準(zhǔn)化(利用SMP12軟件包進(jìn)行皮層分割，剝離頭皮及皮層下部分，并區(qū)分出皮層分區(qū)，最終得到皮層結(jié)構(gòu)圖像，將這些成分分配到蒙特利爾神經(jīng)病學(xué)研究所(Montreal Neurological Institute，MNI)空間，對所得到數(shù)據(jù)以3×3×3 mm3體素大小重新采樣)、去線性漂移、空間平滑(采用6 mm半高全寬的高斯平滑核)及濾波(0.01～0.08 Hz)。2)通過MRICroN軟件繪制疊加所有受試者病灶圖。3)基于感興趣區(qū)(Region of Interest，ROI)的功能連接度(Functional Connectivity，F(xiàn)C)分析：采用DPARSF軟件，以選定的ROI為種子點(diǎn)，提取該區(qū)域內(nèi)各體素的時(shí)間序列并計(jì)算得到該種子區(qū)域的平均序列；計(jì)算該平均序列與其他腦區(qū)體素的時(shí)間序列之間的相關(guān)系數(shù)，相關(guān)系數(shù)通過Fisher z校對轉(zhuǎn)化為近高斯分布，以其值作為FC。

本研究選取雙側(cè)半球運(yùn)動(dòng)相關(guān)腦區(qū)作為ROI，包括雙側(cè)PMd、PMv、M1共計(jì)6個(gè)感興趣區(qū)，兩兩配對組成15對ROI，計(jì)算靜息態(tài)及針刺態(tài)下每對ROI之間的FC。根據(jù)以往參考文獻(xiàn)[11]，獲得6個(gè)ROI的MNI坐標(biāo)，以MNI坐標(biāo)為中心取直徑6 mm的球形區(qū)域，進(jìn)行ROI之間的FC分析。6個(gè)ROI的MNI坐標(biāo)如表2所示，ROI示意圖如圖1所示，15對ROI見表2。

表2 6個(gè)感興趣區(qū)MNI坐標(biāo)

圖1 感興趣區(qū)示意圖

2 結(jié)果

2.1 病灶分布 2組患者病灶分布情況如圖2所示。

圖2 病灶分布圖

2.2 組內(nèi)靜息態(tài)與針刺態(tài)下FC比較 全組內(nèi)，針刺態(tài)下健側(cè)PMd-病灶側(cè)M1、雙側(cè)PMv、雙側(cè)PMd之間FC明顯高于靜息態(tài)，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，說明針刺時(shí)，健側(cè)PMd-病灶側(cè)M1、雙側(cè)PMv、雙側(cè)PMd之間FC明顯較靜息態(tài)時(shí)增強(qiáng)，如圖3A紅線所示。2組內(nèi)，針刺態(tài)下輕中度組的健側(cè)PMd-病灶側(cè)M1、病灶側(cè)PMd-M1、雙側(cè)M1之間FC明顯高于靜息態(tài)，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，即針刺時(shí)，輕中度組中健側(cè)PMd-病灶側(cè)M1、病灶側(cè)PMd-M1、雙側(cè)M1之間FC明顯較靜息態(tài)時(shí)增強(qiáng)，如圖3B黃線所示；而針刺態(tài)重度組的病灶側(cè)PMv-M1之間FC則低于靜息態(tài)，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，即針刺時(shí)，重度組中病灶側(cè)PMv-M1之間FC明顯較靜息態(tài)時(shí)減弱，如圖3B藍(lán)線所示。其余ROI之間FC在靜息態(tài)與針刺態(tài)比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。見表3。

表3 靜息態(tài)與針刺態(tài)下組內(nèi)FC變化分布

圖3 種子點(diǎn)對之間FC比較

2.3 靜息態(tài)、針刺態(tài)下組間FC比較 在靜息態(tài)下，重度組病灶側(cè)PMv-健側(cè)M1、病灶側(cè)PMv-M1之間FC明顯強(qiáng)于輕中度損傷組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)；其余13對感興趣區(qū)對之間FC比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。在針刺態(tài)下，2組間15對ROI之間FC比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。見表4，圖3A綠虛線所示。

表4 靜息態(tài)下2組FC分布比較

2.4 相關(guān)性分析 計(jì)算FMA評分與15對ROI之間FC的相關(guān)性，在重度組中，靜息態(tài)時(shí)FMA評分與健側(cè)PMv-病灶側(cè)M1、健側(cè)PMv-病灶側(cè)PMd、雙側(cè)PMv之間FC正相關(guān)(r>0，P<0.05)；針刺態(tài)時(shí)FMA評分與健側(cè)PMd-病灶側(cè)M1、病灶側(cè)PMd-M1之間FC正相關(guān)(r>0，P<0.05)；FMA評分與其余ROI之間FC無相關(guān)性。具有相關(guān)性ROI的情況見表5及圖4。

表5 重度組中FMA評分與ROI之間FC的相關(guān)性

圖4 重度組中FMA評分與種子點(diǎn)對相關(guān)性

3 討論

FC是來自大腦不同區(qū)域的神經(jīng)或血流動(dòng)力學(xué)信號在時(shí)間上的相關(guān)性，在靜息狀態(tài)下表現(xiàn)出大腦的可塑性變化。有學(xué)者認(rèn)為，中風(fēng)患者比健康人具有更強(qiáng)的靜息態(tài)FC，多以健側(cè)半球的FC增高為主，這可能與大腦半球處于一種動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)有關(guān)，中風(fēng)導(dǎo)致患側(cè)半球內(nèi)的病變與健側(cè)運(yùn)動(dòng)區(qū)域之間FC失調(diào)，而這種動(dòng)態(tài)平衡通過增強(qiáng)健側(cè)半球的FC來補(bǔ)償患側(cè)半球內(nèi)FC的降低[12]。

陽陵泉屬于足少陽膽經(jīng)之下合穴，八會(huì)穴中的“筋會(huì)”，是治療半身不遂的主穴，在《黃帝內(nèi)經(jīng)》中有：“筋急，陽陵泉主之?！边x取陽陵泉更有合治內(nèi)府之意。《針灸大成》中對于陽陵泉的功效描述更為詳細(xì)，認(rèn)為其“主膝股內(nèi)外廉不仁，偏風(fēng)半身不遂”?，F(xiàn)代應(yīng)用fMRI對針刺陽陵泉和假穴對比研究發(fā)現(xiàn)，針刺陽陵泉特異性激活與運(yùn)動(dòng)功能相關(guān)的對側(cè)殼核、尾狀核體和雙側(cè)小腦[13]。田麗芳等[14]對健康受試者針刺陽陵泉的研究結(jié)果顯示：針刺陽陵泉穴依次激活雙側(cè)枕葉、小腦、額葉和顳葉，同時(shí)也可以引起雙側(cè)軀體運(yùn)動(dòng)區(qū)大腦皮質(zhì)的興奮性，可能是臨床中針灸治療中風(fēng)后偏癱的中樞效應(yīng)基礎(chǔ)。

本團(tuán)隊(duì)在此之前已初步探究過針刺陽陵泉對于中風(fēng)后偏癱患者腦功能重塑的影響，發(fā)現(xiàn)針刺陽陵泉可以增加右側(cè)半球皮層下梗死偏癱患者雙側(cè)M1之間的FC[15]，減少對側(cè)運(yùn)動(dòng)皮層的補(bǔ)償，并增強(qiáng)默認(rèn)模式網(wǎng)絡(luò)的FC[16]，初步為針刺陽陵泉治療中風(fēng)后運(yùn)動(dòng)功能障礙提供了一定的神經(jīng)可塑性機(jī)制依據(jù)。

本研究則以PMd、PMv、M1之間FC變化為主要觀察點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)在靜息狀態(tài)下重度組比輕中度組在病灶側(cè)PMv-健側(cè)M1、病灶側(cè)PMv-M1之間具有更強(qiáng)的FC。既往有研究認(rèn)為，病灶側(cè)PMv與M1之間的FC與極重程度運(yùn)動(dòng)損傷的恢復(fù)有關(guān)[3]，由此，某種程度上可以認(rèn)為M1與病灶側(cè)PMv之間FC存在一定的補(bǔ)償調(diào)節(jié)作用，雙側(cè)M1之間協(xié)同作用，往往損傷程度越重，F(xiàn)C越強(qiáng)，越有助于嚴(yán)重運(yùn)動(dòng)損傷的恢復(fù)。這一結(jié)果一定程度上表明了中風(fēng)后大腦自發(fā)修復(fù)機(jī)制在損傷程度越重的患者中，表現(xiàn)為M1與病灶側(cè)PMv之間的FC增強(qiáng)，通過促進(jìn)健側(cè)M1對病灶側(cè)PMv之間的相互作用，自發(fā)補(bǔ)償患側(cè)運(yùn)動(dòng)功能，促進(jìn)運(yùn)動(dòng)恢復(fù)。

在此基礎(chǔ)之上，選擇陽陵泉為代表穴位，觀察針刺對于特定腦區(qū)之間的影響，發(fā)現(xiàn)在針刺狀態(tài)下，全組健側(cè)PMd-病灶側(cè)M1、雙側(cè)PMv、雙側(cè)PMd之間FC明顯增強(qiáng)；輕中度組健側(cè)PMd-病灶側(cè)M1、病灶側(cè)PMd-M1、雙側(cè)M1之間FC明顯增強(qiáng)；而重度組病灶側(cè)PMv-M1之間FC明顯減弱。相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，健側(cè)PMd較健側(cè)M1可能對半球之間的相互作用具有更強(qiáng)的影響[7]，而病灶側(cè)PMd在損傷程度更大的患者中具有更大的參與度[17]；也有研究發(fā)現(xiàn)，健側(cè)PMd與病灶側(cè)M1之間的FC在腦梗死的恢復(fù)中起關(guān)鍵作用[18]，可在腦梗死急性期作為獨(dú)立預(yù)測功能恢復(fù)結(jié)局。一項(xiàng)fMRI的Meta分析指出，中風(fēng)后腦功能康復(fù)需要雙側(cè)半球間功能一致性的重組[19]。這在某種程度上可以解釋針刺陽陵泉后，損傷程度較輕的大腦半球間特定腦區(qū)FC增強(qiáng)的情況，提示針刺陽陵泉在雙側(cè)PMd、PMv與M1之間存在特定的效應(yīng)位點(diǎn)，從而通過健側(cè)補(bǔ)償患側(cè)受損功能；而對于損傷程度較重者，針刺陽陵泉降低了病灶側(cè)PMv-M1之間的FC，這可能提示了針刺通過抑制病灶側(cè)異常的FC，調(diào)節(jié)腦功能重塑機(jī)制。同時(shí)，根據(jù)本研究中FMA與FC之間的相關(guān)性發(fā)現(xiàn)，運(yùn)動(dòng)功能損傷程度與部分種子點(diǎn)對之間FC具有一定的相關(guān)性，針刺可以改變這些相關(guān)關(guān)系，在重度運(yùn)動(dòng)功能損傷者中表現(xiàn)明顯。

本研究存在一定的局限性，本研究納入的患者均為發(fā)病2個(gè)月以內(nèi)的左側(cè)偏癱，對于入組樣本同質(zhì)性要求較高，全組及輕中度組樣本量可保證較高的統(tǒng)計(jì)學(xué)效力[20]；而運(yùn)動(dòng)功能損傷程度較重的患者，在核磁掃描的過程中配合情況較差，因此重度組樣本量較少，但基于對患者同質(zhì)性較高的要求，可保證一定的數(shù)據(jù)質(zhì)量。在今后的研究中，需要進(jìn)一步擴(kuò)大樣本量，探究不同運(yùn)動(dòng)功能損傷程度與不同運(yùn)動(dòng)相關(guān)腦區(qū)之間的關(guān)系。

綜上所述，本研究提示腦梗死后不同程度運(yùn)動(dòng)功能損傷在中風(fēng)后偏癱的腦功能重塑中存在相應(yīng)的效應(yīng)腦區(qū)，針刺陽陵泉對于PMd、PMv與M1之間FC有特定的效應(yīng)位點(diǎn)，可通過抑制異常FC，促進(jìn)健側(cè)補(bǔ)償病灶側(cè)受損功能，加強(qiáng)雙側(cè)大腦間連通性，以恢復(fù)運(yùn)動(dòng)功能，影響中風(fēng)后偏癱的腦功能恢復(fù)與重塑，為針刺促進(jìn)中風(fēng)后偏癱康復(fù)的腦效應(yīng)機(jī)制提供了一定的影像學(xué)證據(jù)。