電針干預(yù)輕微型肝性腦病即刻腦效應(yīng)的BOLD-fMRI研究

黃姬玲 康英杰 成建明 魏翔宇 莫雪蕊 周峰峰 龔志剛 黃炎文王 輝 譚文莉 詹松華

肝性腦?。╤epatic encephalopathy，HE）是指繼發(fā)于嚴重肝功能障礙和／或門體分流的一種神經(jīng)精神異常綜合征。輕微型肝性腦?。∕HE）指無明顯癥狀，但智力及神經(jīng)檢測異常的早期肝性腦病?；颊叱１憩F(xiàn)為記憶減退、認知功能障礙［1］。既往研究發(fā)現(xiàn)，MHE 在肝硬化患者中發(fā)病率很高。針灸是中醫(yī)學(xué)重要組成部分，大量研究表明針刺“百會”“神庭”治療認知功能障礙具有一定療效。目前，研究表明靜息態(tài)BOLD-fMRI可發(fā)現(xiàn)MHE患者腦功能神經(jīng)元活動及功能區(qū)連接異常［2］，且靜息態(tài)BOLD-fMRI已被廣泛用于揭示電針療效影響的相關(guān)腦區(qū)，已成為研究針刺作用腦神經(jīng)機理的重要手段。局部一致性（regional homogeneity，ReHo）及低頻振幅（amplitude of lowfrequency fluctuations，ALFF）作為靜息態(tài)功能磁共振成像（rs-fMRI）的分析方法，可直接反映腦自發(fā)性神經(jīng)元活動的強弱，是研究靜息狀態(tài)下局部腦區(qū)活動變化的重要指標(biāo)［3］。因此，本研究以百會穴、神庭穴為目標(biāo)穴位，首次聯(lián)合ALFF 和ReHo 兩種分析方法對比研究健康受試者、肝硬化患者、MHE 患者針刺前后腦活動的改變情況，探討正常及不同病理狀態(tài)對穴位腦效應(yīng)的影響，為今后闡明針刺頭部穴位干預(yù)神經(jīng)系統(tǒng)疾病的中樞機制以及相關(guān)研究設(shè)計提供參考。

方 法

1. 一般資料

納入2020 年6 月至2021 年7 月 間35 例肝 病患 者（由本院肝病科兩名高年資醫(yī)師共同診斷且具有穿刺活檢或影像學(xué)檢查支持），包括經(jīng)神經(jīng)心理學(xué)測試診斷為MHE 的患者17 例（MHE 組），無MHE 的肝硬化患者18 例（LC 組），另選取年齡及文化程度與病例組相匹配的23 名健康志愿者（healthy control，HC組）。本研究獲上海中醫(yī)藥大學(xué)附屬曙光醫(yī)院醫(yī)學(xué)倫理委員會批準(zhǔn)（編號：201976612101），所有受試者均行神經(jīng)心理學(xué)測試和功能磁共振檢查，實驗前均告知研究相關(guān)內(nèi)容并簽署知情同意書。

納入標(biāo)準(zhǔn)：確診的MHE 患者及肝硬化患者：選用數(shù)字連接試驗（number connection test-A，NCT-A）和數(shù)字符號試驗（digital symbol test，DST）進行神經(jīng)心理測試，根據(jù)中國肝性腦病診治共識意見［4］，NCT-A 及DST 兩項測試結(jié)果均為陽性者納入MHE組：右利手。年齡18～65 歲。近3 個月未接受針灸干預(yù)。不伴有影響腦結(jié)構(gòu)及功能的其他神經(jīng)或精神疾病。能接受電針并配合完成實驗檢查。排除標(biāo)準(zhǔn)：頭動過大。顱內(nèi)偽影。對針灸刺激無反應(yīng)者。MRI掃描禁忌證。

2. 研究設(shè)計

所有受試者檢查前進行NCT-A 及DST 測試，采用簡易智力狀態(tài)檢查量表（MMSE）評估患者認知能力。采用聯(lián)影公司uMR 780 3.0 T 磁共振機及頭針專用柔性線圈（AHC12）。掃描前囑受試者平臥休息，直至完全平靜，配戴耳塞，避免頭動，保持清醒平靜狀態(tài)。待受試者適應(yīng)機房環(huán)境后進行掃描。MR 序列采集：結(jié)構(gòu)像采用3D-T1WI，掃描方向平行于大腦正中矢狀位，TR=8.6 ms，TE=4 ms，TI=1 120，BW=150 Hz/pixel，F(xiàn)A=20°，層 厚=1 mm，F(xiàn)OV=260 mm×260 mm，Matrix=330×256；功能像采用BOLD序 列，TR=2 000 ms，TE=30 ms，BW=2 370 Hz/pixel，F(xiàn)A=90°，F(xiàn)OV=224 mm×224 mm，矩陣=64×64，掃描層數(shù)=33。每期掃描時間均為8 min。

3 組受試者均于針刺前行第一期BOLDfMRI 掃描。隨后于檢查床上進行百會穴、神庭穴針刺及電針刺激，為保證研究的一致性，所有針刺均由一名從業(yè)多年的針灸師進行。針刺采用特制的0.5 寸金針，尺寸0.13 mm×25 mm，在百會穴（位于頭頂正中線與兩耳尖連線的交叉處）、神庭穴（位于前發(fā)際正中直上0.5 寸）處用平刺法（針身與頭皮15°角左右）刺入，以受試者出現(xiàn)酸、麻、脹、痛為得氣，隨后連接經(jīng)改進的低頻脈沖治療儀（G6805-2），連續(xù)波，頻率2 Hz，電流1～5 mA，以受試者能忍受為度，電針刺激8 min 結(jié)束后即刻行第二期掃描。掃描結(jié)束后拔針，各組受試者完成針感視覺模擬評分（visual analog scale，VAS），評分采用10 分制，其中0 分為此項無感覺，10分為此項感覺難以忍受。

3. 數(shù)據(jù)處理

BOLD-fMRI數(shù)據(jù)采用RESTplus 軟件進行后處理（http：//restfmri. net/forum/ restplus），將MRI 采集的DICOM 數(shù)據(jù)分類整理后進行圖像預(yù)處理，基本步驟依次為：轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)格式、去除前10 個時間點、頭動校正、時間校正、空間標(biāo)準(zhǔn)化、空間平滑、去線性漂移及低頻濾波處理（0.01～0.08 Hz）。將預(yù)處理后獲得的時間序列轉(zhuǎn)換為頻譜，然后對每個體素內(nèi)頻率在0.01～0.08 Hz范圍內(nèi)信號的功率進行開方后平均，得到ALFF 圖。ReHo 圖是計算每個體素的肯德爾和諧系數(shù)（Kendall’s coefficient of concordance，KCC），計算KCC-ReHo，獲得各組的ReHo值。

4. 統(tǒng)計學(xué)分析

使用SPSS 25 及RESTplus 自帶軟件進行統(tǒng)計學(xué)分析。所有計量資料以±s表示。對3 組間年齡、受教育年限、針感評分、NCT-A 及DST 測試結(jié)果的比較采用獨立樣本T檢驗，性別構(gòu)成采用卡方檢驗，P＜0.05 表示差異有統(tǒng)計學(xué)意義。3 組ALFF 值、ReHo 值的組內(nèi)比較采用配對t檢驗，高斯隨機場（Gaussian randomfield theory，GRF）校正，以P＜0.005，體素數(shù)目＞10為差異具有統(tǒng)計學(xué)意義。

結(jié) 果

本研究中，1 例健康受試者及2 例患者頭動過大被剔除、余受試者都堅持完成實驗，最終共納入57例符合標(biāo)準(zhǔn)的受試者（HC 組22 例，LC 組17 例，MHE 組16 例），3 組受試者在年齡、性別構(gòu)成比、受教育時間等基本資料方面差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）；針感VAS 評分方面經(jīng)過統(tǒng)計學(xué)分析，除了痛感，其余針感量表差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）；3組NCT-A、DST 及MMSE 測試結(jié)果差異具有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）（表1、圖1）。

表1 受試者一般資料、神經(jīng)心理學(xué)測試結(jié)果比較

HC組電針前后比較，ReHo值有差異的腦區(qū)包括右側(cè)顳下回、右側(cè)梭狀回、右側(cè)顳中回、左側(cè)楔葉、兩側(cè)楔前葉等（圖2A，表2），ALFF值有差異的腦區(qū)包括右側(cè)眶部額上回、右側(cè)眶部額中回、右側(cè)眶部額下回、尾狀核、左側(cè)內(nèi)側(cè)額上回、左側(cè)前扣帶和旁扣帶腦回等（圖3A，表3）。

LC 組前后比較，ReHo 值有差異的腦區(qū)包括兩側(cè)楔前葉、兩側(cè)后扣帶回、右側(cè)中央后回、兩側(cè)內(nèi)側(cè)和旁扣帶腦回（圖2B，表2），ALFF值有差異的腦區(qū)包括右側(cè)眶部額下回、右側(cè)眶部額中回、右側(cè)海馬、右側(cè)中央后回、右側(cè)中央前回（圖3B，表3）。

表2 組內(nèi)比較HC組電針前后、LC組電針前后與MHE組電針前后ReHo值存在差異的腦區(qū)

MHE 組前后比較，ReHo 值有差異的腦區(qū)包括右側(cè)顳下回、右側(cè)顳中回、右側(cè)枕上回、左側(cè)小腦（圖2C），ALFF 值有差異的腦區(qū)包括右側(cè)眶部額上回、右側(cè)眶部額下回、右側(cè)尾狀核、左側(cè)頂下緣角回、左頂上回（圖3C，表3）。

表3 組內(nèi)比較HC組電針前后、LC組電針前后與MHE組電針前后ALFF值存在差異的腦區(qū)

討 論

關(guān)于針刺腦效應(yīng)的多層次、多維度研究是現(xiàn)如今針刺效應(yīng)機理的熱點，針刺組合穴在腦功能區(qū)激活方面的優(yōu)勢在于能夠?qū)⒏鲉窝ㄌ禺愋约せ顓^(qū)域重新加工、整合，既往少有對百會、神庭配伍穴腦功能研究，且少有在輕微型肝性腦病等病理狀態(tài)下的研究。ReHo 是指給定的體素與周圍相鄰體素在時間序列上的同步性，它采用KCC 系數(shù)在體素層面來計算給定的體素與相鄰的體素之間的時間序列的一致性。某腦區(qū)ReHo 值的改變表示該腦區(qū)在某些特定狀態(tài)下的時間序列具有一致性的特點。低頻能量振幅（ALFF）是從能量角度反映大腦局部神經(jīng)元活動的強弱［5］。ALFF值的升高或降低，提示MHE患者存在靜息狀態(tài)下自發(fā)腦活動的異常。然而，目前絕大多數(shù)研究只關(guān)注MHE 患者腦區(qū)間的功能連接，并未直接反映神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)局部腦區(qū)的功能活動情況。ALFF 及ReHo 作為不同的功能算法，可以從不同角度反映相關(guān)腦區(qū)神經(jīng)活動的改變情況。因此，本研究采用ALFF 及ReHo 兩種不同的算法來觀察針刺百會、神庭組合穴在MHE 患者腦效應(yīng)的改變。且本課題組前期研發(fā)的針灸專用頭顱柔性線圈及具有磁屏蔽功能的磁共振專用電針儀也為研究的順利開展提供了有力保障［6］。

臨床實踐已證明針刺療法是防治認知功能障礙的有效方法，本研究選用百會、神庭配伍穴，是因為百會與神庭同屬督脈，百會位于頂骨正中，稱“三陽五會”，故能通達陰陽脈絡(luò)，調(diào)節(jié)人體內(nèi)部陰陽之氣；神庭是督脈、陽明經(jīng)和足太陽交匯之穴，針刺百會、神庭共奏開竅醒腦、安神益智之功。針刺百會、神庭可以降低患者血清炎癥因子IL-6、TNF-α水平，與改善認知功能密切相關(guān)［7］。近年來發(fā)展BOLD-fMRI 技術(shù)，使針刺效果呈現(xiàn)可視化。既往研究發(fā)現(xiàn)不同穴位針刺時可能對腦皮層神經(jīng)活動有較相對特異的作用，有更多的研究進行對比，若能夠有激活腦區(qū)的重疊，說明經(jīng)脈也有固定的腦效應(yīng)區(qū)域［8］。本研究基于fMRI 的ALFF 及ReHo 技術(shù)在正常（健康受試者）和不同病理狀態(tài)下（肝硬化、MHE 患者）觀察針刺百會、神庭腦效應(yīng)，發(fā)現(xiàn)雖然部分激活的腦區(qū)存在差異現(xiàn)象，但部分腦區(qū)是重疊的。且大部分重疊的激活區(qū)，集中在楔前葉、顳下回、眶部額下回、尾狀核等與聽覺、語言、高水平的認知功能相關(guān)的腦區(qū)，故針刺百會、神庭能夠治療語言障礙和認知障礙的相關(guān)疾病。此研究結(jié)果也與“經(jīng)脈所過、主治所在”的經(jīng)絡(luò)腧穴理論相吻合，為臨床百會、神庭配伍治療機制提供一定可視化理論依據(jù)。

本研究發(fā)現(xiàn)，HC組、LC組、MHE組ALFF值有差異的腦區(qū)主要集中在眶部額上回、眶部額中回、眶部額下回、扣帶旁回等腦區(qū)，LC 組與其他兩組針刺前后有差異的腦區(qū)主要集中在中央前回及中央后回?？舨款~上回、左眶部額中回及眶部額下回均位于額葉，屬于前額葉皮層。額葉作為大腦最發(fā)達的腦區(qū)，是大腦高級認知功能的綜合區(qū)域，參與執(zhí)行、記憶、情緒等功能，額下回作為主管運動語言的中樞之一，不僅對新舊知識進行整合，而且對語言語義加工處理，是調(diào)節(jié)高級認知功能的重要區(qū)域［9］。本研究中，針刺引起額葉皮層局部含氧血紅蛋白增加，促進腦神經(jīng)元活動，增強了額葉與其他腦區(qū)間神經(jīng)元信號的傳導(dǎo)，對認知相關(guān)腦網(wǎng)絡(luò)起到一定調(diào)控作用。中央前、后回，這些區(qū)域主要涉及與運動相關(guān)的認知功能，如感覺運動轉(zhuǎn)換、行動理解和有關(guān)行動執(zhí)行的決定。在本研究中，針刺肝硬化患者出現(xiàn)眶部額上回、中回、下回、中央前回、中央后回等腦區(qū)的異常激活，說明即使沒有HE 癥狀，但也存在與運動、記憶等認知有關(guān)的腦區(qū)功能障礙，反映了肝病患者大腦功能的損害。而MHE 組與其他兩組ALFF 值有差異的腦區(qū)主要集中在頂下緣角回、頂上回等腦區(qū)。角回的主要功能是注意力、視覺整合及閱讀理解能力［10］，該腦區(qū)神經(jīng)活動減弱提示MHE 患者閱讀理解能力存在一定程度的受損。據(jù)此推測，MHE 患者認知功能障礙及記憶力減退等與此相關(guān)腦區(qū)的神經(jīng)元損傷有關(guān)。頂上回屬于頂葉，主要參與運動、空間認知、計算、感覺、情景記憶等功能，也是完成計算功能的重要結(jié)構(gòu)。本研究提示，MHE 患者針刺干預(yù)后，左頂上回ALFF 值增高，考慮針刺是通過對頂葉、角回等腦區(qū)來提高患者的運動能力、空間認知能力、計算能力等。

HC 組、LC 組、MHE 組三組結(jié)果對比顯示，ReHo 值有差異腦區(qū)主要是顳葉、楔前葉、扣帶回等腦區(qū)，這些腦區(qū)目前多被認為屬于默認網(wǎng)絡(luò)（default mode network，DMN）的重要組成部分［11］。其損傷可導(dǎo)致認知功能障礙、記憶力減退等。楔前葉與后扣帶回是默認網(wǎng)絡(luò)中的重要節(jié)點，楔前葉參與情景記憶提取、視空間信息整合等認知功能，與許多高水平的認知功能有關(guān)［12］。顳葉是注意網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分。顳中回與語言信息執(zhí)行處理及加工、演繹推理有關(guān)，顳下回靠近枕葉，屬于視覺環(huán)路的組成部分，負責(zé)情景記憶與特征識別，并參與認知調(diào)節(jié)等過程［13］?？蹘Щ厥沁吘壪到y(tǒng)的主要組成部分，具有調(diào)節(jié)感情、記憶、自主神經(jīng)功能和運動的作用。右此可以推測，使用ReHo 的分析方法中，可發(fā)現(xiàn)針刺對默認網(wǎng)絡(luò)的廣泛調(diào)制作用。本結(jié)果中，LC組出現(xiàn)楔前葉、扣帶回、中央后回等腦區(qū)的ReHo 值異常激活，提示肝硬化患者也存在相關(guān)腦區(qū)的損傷。在MHE 組患者中發(fā)現(xiàn)在右側(cè)枕上回及左側(cè)小腦腦區(qū)的異常激活，枕下回是初級視覺通路，小腦半球可通過小腦-皮質(zhì)通路影響運動及認知等功能，結(jié)合既往研究結(jié)果，推測MHE 患者視覺通路、空間記憶及工作記憶的損傷可能與枕葉及小腦半球有關(guān)。以上研究也證明了BOLD-fMRI 與ReHo分析的可行性。

綜上，本研究采用ALFF 及ReHo 兩種分析方法對比分析并相互驗證后發(fā)現(xiàn)，BOLD-fMRI 技術(shù)為針刺百會、神庭能治療認知功能障礙的相關(guān)疾病提供可視化基礎(chǔ)。同時發(fā)現(xiàn)針刺的即刻效應(yīng)可以順序、特異性地激活或失活MHE 患者與認知功能相關(guān)的一些腦區(qū)的神經(jīng)元活動，筆者推測這種針刺效應(yīng)的潛在神經(jīng)機制可能是針灸對MHE 認知功能障礙治療作用的基礎(chǔ)，但針刺的后續(xù)效應(yīng)是否與其存在相關(guān)性和一致性，還有待以后進一步開展實驗加以證實。在今后的神經(jīng)影像學(xué)研究中，應(yīng)加大對MHE 患者針刺后fMRI的縱向研究，并選擇新的組合穴位，觀察其激活區(qū)的差異及探索其作用機制，識別改善MHE 患者認知功能障礙的優(yōu)勢穴位，以期為MHE提供新的治療途徑。