基于rs-fMRI技術探討艾灸原發(fā)性痛經患者熱敏態(tài)關元穴即時腦效應研究*

熊俊，徐紹忠，周星辰，謝洪武，項潔

（江西中醫(yī)藥大學附屬醫(yī)院，江西 南昌 330006）

原發(fā)性痛經（primary dysmenorrhea,PD）是一種非炎癥非器質性痛癥，表現(xiàn)為女性經期前后周期性的痛感覺和痛情緒。研究顯示，PD影響50%～90%的女性[1]，超過四分之一的女性因經痛而缺勤[2]。因西藥副作用明顯，且機制尚未探明，因此安全有效的中醫(yī)針灸療法備受青睞。艾灸是針灸領域最為安全、舒適的療法，逐漸成為患者的首要選擇。

熱敏灸是基于穴位敏化理論而創(chuàng)新的一種艾灸新療法[3]。最新疾病譜顯示，PD是熱敏灸能夠單獨干預并取得良好療效的優(yōu)勢病種[4]。PD熱敏態(tài)穴位中，以關元穴研究最多，且熱敏態(tài)激發(fā)效率高[5]。單穴使用即可顯示理想療效[6]。痛感覺和痛情緒是PD患者的典型表現(xiàn)和最常見的主訴。這種主訴與熱敏灸感的生動描述，必然是大腦對傳入信號高度整合的結果。因此開展腦科學研究有利于真正意義上揭示穴位-腦效應的本質。

靜息態(tài)功能磁共振（resting-state functional Magnetic Resonance Imaging,rs-fMRI）其以非創(chuàng)傷性、零輻射及高空間分辨率[7]成為當代針灸學科研究的有效新手段，能客觀可視化的觀察大腦的中樞功能調控。局部一致性（Regional Homogeneity,ReHo）和功能連接（functional connection,FC）是rs-fMRI最常用的兩種數(shù)據(jù)分析方法。前者代表腦區(qū)局部功能活動的一致性，反映局部腦區(qū)時間序列的同步性。后者代表腦區(qū)與腦區(qū)之間的功能連接強度，可反映感興趣區(qū)（Region Of Interest,ROI）與全腦網絡化功能的時程相關性[8]。

因此，本研究計算ReHo值以檢測區(qū)域內大腦功能活動的一致性，找出顯著差異的腦區(qū)，并以最為顯著差異的腦區(qū)團塊峰值坐標劃定ROI，計算其與全腦網絡FC，以期揭示艾灸PD患者熱敏態(tài)關元穴的中樞響應特征。

1 資料與方法

1.1 一般資料

收集江西中醫(yī)藥大學附屬醫(yī)院針灸科門診PD患者18例。采集基線資料（年齡、體重、身高等），要求均為右利手。所有受試者均可在關元穴[9]探查出熱敏灸感。

1.2 診斷標準

①西醫(yī)診斷標準參照加拿大婦產科學院（SOGC）在2017年制定的《原發(fā)性痛經臨床指南》[10]。女性在經期或者月經期前后，產生周期性小腹部疼痛癥狀，或者痛及腰骶部，甚則疼痛劇烈導致暈厥。②中醫(yī)診斷標準參照2002年發(fā)布的《中藥新藥臨床研究指導原則》[11]中的痛經篇。婦女大多數(shù)與于來月經前或來月經數(shù)小時后發(fā)生小腹部的疼痛癥狀，伴隨癥狀可有眩暈、頭痛、腹瀉、嘔吐、惡心、疲乏等，偶可出現(xiàn)昏厥或體溫上升，導致影響患者的生活和工作。通過B超和其他婦科方面檢查，除外生殖器官顯著的器質性病理改變。

1.3 納入標準

①符合中、西醫(yī)原發(fā)性痛經的診斷標準及證型標準；病程≥6個月。②年齡18～35歲未育婦女；月經規(guī)律（28±7天）；右利手。③過去2個月內未服用藥物或其他方法治療。④意識、行為正常，言語清晰能正確表達灸感。⑤所有受試者均可在關元穴探查出熱敏灸感。

1.4 排除標準

①經期紊亂，無法推測治療時間者。②有心腦血管疾病，或診斷不符合要求者。③艾灸部位出現(xiàn)表皮破損、潰爛等不能使用熱敏灸療法者。④據(jù)判斷，易因其他因素脫落者。⑤磁共振檢測規(guī)定的禁止情況。

1.5 剔除，脫落，終止標準

①剔除標準：依從性差，配合不佳者。②脫落標準：自動放棄者。③終止標準：出現(xiàn)不良事件者。

1.6 醫(yī)學倫理

本研究已被江西中醫(yī)藥大學附屬醫(yī)院倫理委員會批準，倫理審查號：JZFYKYLL20200420005。

1.7 方法

1.7.1 穴位探查與艾灸材料

①需要對合格受試者采用灸感法探查關元穴的功能狀態(tài)。具體操作參照陳日新著的《熱敏灸實用讀本》[12]。②本實驗統(tǒng)一采用磁共振室可安全使用的無煙艾灸條。具體規(guī)格為￠22mm×120mm。

1.7.2 選穴依據(jù)及定位

①選穴依據(jù)：依據(jù)既往研究指出[9]，原發(fā)性痛經患者關元（80.00%）、子宮（73.33%）、次髎（38.33%）、三陰交（31.67%）等是高頻次運用的穴位?？梢婈P元穴是熱敏高發(fā)穴區(qū)。②腧穴定位：依據(jù)普通高等教育中醫(yī)藥類“十三五”規(guī)劃教材《經絡腧穴學》中的相關標準取穴。關元穴：位于下腹部前正中線上，臍中下3寸[13]。

1.7.3 儀器設備

①GE3.0T超導型磁共振成像儀（Discovery750，GE，美國）；②移動硬盤、光盤用于數(shù)據(jù)傳輸及數(shù)據(jù)貯存；③Mircro軟件、SPSS26.0統(tǒng)計軟件、SPM12及其操作平臺；④高性能電腦，配置為內存16G，硬盤512G+4T機械硬盤，CPU為Intel酷睿i7-12700，操作系統(tǒng)：Windows 10/Ubuntu Linux 16.04雙系統(tǒng)，可以順利處理MRI數(shù)據(jù)。

1.7.4 掃描過程

首先進行結構像掃描，時間6分鐘。艾灸前進行功能像掃描，時間6分鐘。然后對入組患者關元穴進行艾灸。當受試者出現(xiàn)熱敏化灸感并持續(xù)艾灸10分鐘時，進行灸感功能像掃描。其中，結構像掃描序列為：梯度回波序列3D-T1W1。TR/TE為7.90 ms/3.06 ms。翻轉角度（FA）取15°。層數(shù)為249層。層厚1.2 mm。層間距1 mm。掃描視野（FOV）240×240 mm2。矩陣大小512×512。分辨率1 mm。掃描范圍涵蓋全腦。靜息態(tài)功能像掃描序列為：平面回波成像（echo-planar imaging,EPI）序列。TR/TE為2000 ms/40ms。掃描層數(shù)為40層。層厚3.0mm。體素大小（voxel size）3.75×3.75×3mm。掃描視野(FOV)240×240 mm2，矩陣大小64×64。掃描時間為6min。

1.7.5 數(shù)據(jù)預處理

先用MRIcro核查原始數(shù)據(jù)，祛除偽影嚴重和缺失巨大的數(shù)據(jù)。然后應用Matlab 2013進行數(shù)據(jù)格式轉換（DICOM to NIFTI）、去除時間點（Remove First Time Point）、時間校正（Slice Timing）、頭動校正（Realign）、圖像配準（Coregister）、空間標準化（Normalize）、空間平滑（Smooth）、去線性漂移（Detrend）、濾波（Filter）等預處理。

1.7.6 局部一致性分析（ReHo）分析

應用Restplus計算出ReHo值。運用SPM12軟件，對ReHo值進行配對t檢驗。利用xjview95獲取相應圖像，并報告定位系統(tǒng)坐標（MNI），和AAL腦區(qū)。簇塊體積閾值（Cluster）≥85個體素，單體素閾值P＜0.05的結果定義為具有顯著差異的腦區(qū)。通過BrainNet獲取全腦三維圖。

1.7.7 功能連接分析（FC）

基于ReHo值顯著差異的腦區(qū)團塊峰值坐標劃定10mm半徑范圍作為ROI，并應用Restplus計算出FC值。SPM12進行配對t檢驗、xjview95獲取相應圖像、BrainNet獲取全腦三維圖。簇塊體積閾值（Cluster）≥85個體素，單體素閾值P＜0.05的結果定義為具有顯著差異的腦區(qū)。

2 結果

2.1 基線資料

年齡（22.52±3.43）歲、體重（51.28±6.27）KG、身高（161.22±6.51）CM；CMSS平 均 疼痛積分（12.65±1.32）；VAS評分（6.64±1.55）；平均病程（5.17±5.33）年；關元穴[9]熱敏灸感主要表現(xiàn)為透熱78%、擴熱82%、傳熱34%；均為右利手。

2.2 常規(guī)頭顱磁共振結構像

研究對象均為青年女性，常規(guī)結構像掃描均未見異常信號。

2.3 ReHo值顯著差異的腦區(qū)（P＜0.05，體素≥85）（如表1、表2、圖1）

圖1 艾灸熱敏態(tài)關元穴前后ReHo值顯著差異的腦區(qū)

表1 艾灸熱敏態(tài)關元穴前后ReHo值顯著增強的腦區(qū)

表2 艾灸熱敏態(tài)關元穴前后ReHo值顯著減弱的腦區(qū)

（1）ReHo顯著增強的腦區(qū)集中在8個團塊

團塊1分布主要有右側顳上回、右側顳中回、右側顳極：顳上回；團塊2分布主要有左側顳極：顳上回、左側顳中回、左側角回、左側三角部額下回；團塊3分布主要有左側海馬、左側海馬旁回；團塊4分布主要有右側尾狀核、右側腦島；團塊5分布主要有右側角回、右側顳中回、右側緣上回；團塊6分布主要有右側額中回、左側額中回、右側背外側額上回；團塊7分布主要有左側枕中回；團塊8分布主要有右側中央前回、右側中央后回、右側中央溝蓋。其中ReHo分布范圍最大的是團塊6，有1413個體素量；ReHo分布范圍最小的是團塊7，有126個體素量。不同團塊，ReHo值最大的是右側額中回，體素量237，其次為左側額中回，體素量220。不同團塊，腦區(qū)體素占比最大的是左側枕中回，達95%。

（2）ReHo顯著降低的腦區(qū)集中在2個團塊

團塊1分布主要有左側中央前回、左側中央后回；團塊2分布主要有左側內側和旁扣帶腦回、右側內側和旁扣帶腦回、左側補充運動區(qū)。其中減弱最強的是左側中央前回，其次是左側內側和旁扣帶腦回。其中ReHo分布范圍最大的是團塊1，有345個體素量；ReHo分布范圍最小的是團塊2，有167個體素量。不同團塊，ReHo值最大的是左側中央前回，體素量146，其次為左側中央后回，體素量99。不同團塊，腦區(qū)體素占比最大的是左側中央前回，達41%。

2.4 以ReHo值差異最大的腦區(qū)作為ROI進行全腦FC分析結果（P＜0.05，體素≥85）（如表3、表4、圖2所示）

圖2 ReHo值最大差異腦區(qū)（團塊6）與全腦功能連接（FC）顯著差異的腦區(qū)

表3 ReHo值最大差異腦區(qū)（團塊6）與全腦功能連接（FC）顯著增強的腦區(qū)

表4 ReHo值最大差異腦區(qū)（團塊6）與全腦功能連接（FC）顯著減弱的腦區(qū)

（1）FC顯著增強的腦區(qū)集中在2個團塊

團塊1分布主要有右側角回；團塊2主要有左側頂上回、左側頂下緣角回。其中FC分布范圍最大的是團塊1，有522個體素量；FC分布范圍最小的是團塊2，有390個體素量。不同團塊，F(xiàn)C值最大的是右側角回，體素量207，其次為左側頂上回，體素量122。不同團塊，腦區(qū)體素占比最大的是右側角回，39.66%。

（2）FC顯著降低的腦區(qū)集中在10個團塊

團塊1分布主要有右側顳中回、右側顳下回；團塊2分布主要有左側顳中回、左側顳下回；團塊3分布主要有左側顳中回；團塊4分布主要有左側尾狀核；團塊5分布主要有左側額中回；團塊6分布主要有右側尾狀核、；團塊7分布主要有右側中央前回、右側中央后回；團塊8分布主要有左側內側額上回；團塊9分布主要有左側補充運動區(qū)；團塊10分布主要有右側楔前葉、右側中央后回。其中FC分布范圍最大的是團塊9，有1193個體素量；FC分布范圍最小的是團塊3，有97個體素量。不同團塊，F(xiàn)C值最大的是左側補充運動區(qū)，體素量308，其次為左側額中回，體素量243。不同團塊，腦區(qū)體素占比最大的是左側顳中回，達73.20%。

3 討論

PD患者主要表現(xiàn)為周期性的痛感覺和痛情緒，而熱敏灸是能單獨干預且取得良好療效的干預措施。課題組認為，痛感覺、痛情緒及熱敏灸感的生動描述，必然是大腦對傳入信號高度整合的結果。rs-fMRI技術能夠客觀、科學的揭示艾灸鎮(zhèn)痛中樞效應，近年來相關研究也不斷涌現(xiàn)。Gui[14]應用rs-fMRI技術的低頻振幅（ALFF）為結局指標對PD患者進行腦功能分析，發(fā)現(xiàn)默認網絡、感覺運動網絡和與疼痛相關的皮層下核是鎮(zhèn)痛的關鍵腦網絡。Yu[15]則應用了該技術的功能連接強度（FCD）為結局指標，同樣也發(fā)現(xiàn)默認網絡和感覺運動網絡是鎮(zhèn)痛調控的關鍵網絡，此外，該研究還發(fā)現(xiàn)中央執(zhí)行網絡和海馬體也起到了關鍵作用?？梢姡瑀s-fMRI技術是觀察PD患者腦功能特征的有效手段。

本研究發(fā)現(xiàn)，艾灸PD患者熱敏態(tài)關元穴Re-Ho值以正激活為主，其中體素量最大的是右側額中回，其次為左側額中回，二者均分布在6號團塊，屬于前額葉（PFC）。進而以6號團塊峰值坐標劃定10mm半徑作為種子點與全腦FC分析可見，艾灸刺激后，F(xiàn)C值以抑制為主。顯著差異的腦區(qū)主要分布在角回、頂葉顳葉、額中回等，這些均屬于默認網絡的主要組成部分。

3.1 艾灸PD患者熱敏態(tài)關元穴前額葉（PFC）的ReHo協(xié)調作用增強

前額葉（PFC）前額葉主司高級精神活動和隨意運動[16]，在大腦感覺傳導和情感傳導中起主導作用[17]。有研究發(fā)現(xiàn)PD患者主要累及的腦區(qū)就是PFC皮層[18]。劉軍蓮[19]也發(fā)現(xiàn)PD患者痛經產生及調節(jié)與PFC的ReHo值增高相關。有趣的是，另一項研究直接經顱直流電刺激PFC，可有效改善PD患者癥狀[20]。本研究結果顯示，右側額中回和左側額中回在ReHo值表現(xiàn)為一致性顯著增強，與中樞鎮(zhèn)痛通路高度一致。因此，本結果可能提供了進一步的證據(jù)支持艾灸PD患者熱敏態(tài)穴位能高效激活PFC,從而發(fā)揮中樞即刻鎮(zhèn)痛效應。

3.2 艾灸PD患者熱敏態(tài)關元穴PFC-DMN的FC強度的低連接性

默認網絡（DMN）位于大腦的內側和外側頂葉、角回、內側前額葉、內側和外側顳葉皮質，主司功能障礙與慢性疼痛調節(jié)[21]。該功能網絡表現(xiàn)為靜息態(tài)呈激活狀態(tài)，但有刺激時卻呈抑制狀態(tài)[22]。本研究顯示顯著差異的腦區(qū)主要分布在角回、頂葉顳葉、額中回等，這些均屬于DMN的主要組成部分，恰與刺激的負調節(jié)吻合。因此，本結果證實了PFC-DMN的功能連接改變極有可能是鎮(zhèn)痛起效的重要中樞機制。類似的結果，Liu[23]也得到了論證。另有研究指出，PD患者因長期周期性慢性疼痛導致了PFC皮層和DMN表現(xiàn)出不適應的低連接性[24]，該特征在未受外界刺激時已經發(fā)生了改變。該觀點或可進一步說明，人體自身調節(jié)本身已有一定的鎮(zhèn)痛調節(jié)功能，而該功能始終離不開PFC-DMN的低連接性調節(jié)作用。

綜上，艾灸PD患者熱敏態(tài)關元穴，即刻效應顯著，腦區(qū)局部一致性協(xié)調以正激活為主要表現(xiàn)，其中PFC很可能在鎮(zhèn)痛感覺和鎮(zhèn)痛情緒起關鍵作用。PFC-DMN功能連接改變可能是鎮(zhèn)痛起效的重要中樞機制。但本次研究重點關注艾灸熱敏態(tài)穴位的即刻效應，并不能直觀判斷此療法的臨床療效。后續(xù)應繼續(xù)給予受試者連續(xù)療程的熱敏灸治療，將治療后的腦效應數(shù)據(jù)進行對比，以更好的佐證熱敏灸“灸效”的中樞機制。本次研究是從腦功能的角度探討艾灸PD患者的腦效應，今后應結合VBM（腦結構）、ASL（腦血流）、MRS（腦代謝）等角度，全方位多模態(tài)的探索其中樞機制。