局部一致性方法研究足三里穴的作用机制

局部一致性方法研究足三里穴的作用机制

针灸和艾灸的广泛应用于疼痛、调节胃肠功能和神经功能异常的领域。然而,针刺治疗的机制仍不清楚。此次研究中,我们运用局部一致性(regionalhomogeneity,ReHo)方法来研究健康被试者在接受针刺刺激后静息状态下的脑功能活动,以进一步探索针刺机制。1数据和方法1.1实验材料及排除标准16例正常健康志愿者,男8例,女8例;年龄22~28岁,平均(25±3.3)岁;皆为右利手。纳入标准:①既往健康;无精神神经系统疾病史,实验前近期内无疼痛、抑郁等身体和精神症状;②循环系统、呼吸系统、神经系统体格检查无异常;③学历为大学本科或硕士研究生;④均为右利手;⑤头颅MRI无异常;⑥签署知情同意书者。排除标准:①严重视力、听力障碍;②体内有金属者或有手术史者;③女性月经期,有怀孕史;④合并有肝、肾、造血系统和内分泌系统严重原发性疾病,精神病,严重糖尿病,大量饮酒、滥用药物及恶性肿瘤患者;⑤参加实验前1周内服用镇静药物史。1.2先静后静,注重思维活动采用Siemens公司生产的Avanto1.5T磁共振成像系统,使用标准正交头颅线圈。受试者仰卧于扫描床上,头部摆放于舒适位置时予以适当固定,并使用橡皮耳塞降低噪音;嘱其放松、闭眼平静呼吸,尽量保持头部及其他部位静止,同时尽量不要进行思维活动。扫描前关灯,待受试者熟悉环境后开始静息态扫描。针刺方法:所有针刺穴位的操作均由同一针灸科高年资医师完成。依据有关文献,取双侧足三里穴,即膝眼下3寸,胫骨旁开1.5寸。常规消毒,选1.5寸银质针1根刺入所取穴位,垂直进针15mm,采用前后上下均匀提插捻转行针法,提插幅度在上下1mm,使每一受试者获得“得气”感。待受试者得气后留针20min(其中每隔7min手法捻转行针1次,捻转角度180°,频率1.5Hz)后拔针,拔针后25min后再行功能磁共振扫描,扫描序列与针刺前相同。每例受试者在针刺后功能磁共振扫描(fMRI)结束后,完成针刺时的针刺感觉评分和疼痛评分调查,疼痛评分采用目测类比疼痛评分法(即标尺法,简称VAS评分)。1.3扫描fovfMRI序列采用T2*-EPI-GRE序列,成像参数为TR/TE/flipangle2000ms/30ms/90°,层厚4mm,间隔1mm,FOV240mm×240mm,矩阵64×64,层数30,扫描时间6min;解剖图像采用T1WI三维磁化强度预备梯度回波序(3D-MPRAGE)序列,成像参数为TR/TE/flipangle24ms/6ms/35°,层厚0.9mm,FOV240mm×240mm,矩阵256×256。1.4生态和谐系数个体数据分析法计算出全脑每个体素与其周围相邻的26个体素在时间序列上的一致性,得到该体素的肯德尔和谐系数(KCC值);将全脑每个体素的KCC值除以全脑所有体素KCC值的均值而得到标准化的ReHo图。最后对ReHo图进行平滑处理,即对一个半高全宽(FWHM)为4mm的各向同性的高斯核进行卷积处理,目的是确保图像数据具有随机高斯场的性质以满足SPM的统计假设及提高信噪比。1.5个体素阈值和连续体素比较校正fil.ion.ucl.ac.uk/spm)对进行高斯平滑后的ReHo图进行统计分析。组内统计采用单样本t检验,单个体素阈值P<0.05(FDR校正),并选用连续体素大于10(簇空间体积为270mm3)作为最小簇块进行多种比较校正;然后对针刺足三里穴前、拔针后的数据进行配对t检验的组间统计,得到2组间差异具有统计学意义的脑区。2针刺前后血压变化针刺2组(针刺穴位组与非穴位组)后感觉和疼痛评分,2组差异无统计学意义(P<0.05)。fMRI数据被分为2组:REST(针刺足三里穴前)与ACUP(针刺足三里穴拔针后)。统计分析后分别得到每组的组内统计图(图1,见封3)。组间比较显示,与针刺前比,针刺足三里穴拔针后一些疼痛相关脑区的活动发生改变:右侧前扣带回背侧、双侧中央前回、左侧中央后回、左侧丘脑的ReHo值增高,左侧前扣带回膝下区、左侧岛叶的ReHo值减低,杏仁核区ReHo值在针刺前后无显著变化。此外,双侧中央前回、左侧中央后回、左侧丘脑的ReHo值升高,左侧中央前回ReHo值降低(见表1)(图2,见封3)。3acc不同亚区与针刺资源整合ReHo方法采用KCC为指标来度量一个团块(常为27个体素)内时间序列变化的一致性,通过分析一定条件下功能区内空间上相邻的多个体素在同一时间序列中BOLD信号波动的相似性来探测脑功能。当局部脑区的功能发生改变时,其内的ReHo值也随之改变。因此,ReHo值能反映局部脑区神经元活动的同步性,已被应用于多种疾病的研究,如精神分裂症、阿尔茨海默病、抑郁症、孤独症等。笔者检索相关文献,未发现采用ReHo方法研究针灸机制的相关报道。前扣带回(ACC)是大脑边缘系统中最重要的脑区,分ACC膝前区、ACC膝下区和ACC背侧3个亚区,与疼痛、注意、记忆以及情感等多方面密切相关。Hui等发现疼痛可导致ACC区呈正激活,而Bai等发现针刺镇痛效应可使ACC脑区呈负激活,上述研究表明,ACC与痛觉信息和镇痛信息密切相关。本研究结果发现,针刺后ACC背侧区ReHo值增高,而ACC膝下区ReHo值减低,表明ACC不同亚区对针刺刺激呈现了不同反应。这种同一结构不同亚区同时显示不一致的神经活动现象在以往文献中未见报道,我们认为这与ACC不同亚区的功能不同有关。ACC背侧区常与注意以及认知功能有关,在执行认知注意相关任务时表现负激活;而ACC膝下区与情感、情绪及自律等有关,在悲伤或不愉快事件发生时ACC膝下区呈正激活。笔者认为针刺引发局部效应(包括得气效应,如麻酸胀等;不愉快的感觉,如痛)与针刺镇痛效应的同时启动导致ACC不同亚区出现相反的ReHo值变化,即ACC背侧区ReHo值增高,ACC膝下区ReHo值减低。我们推测正是上述2种不同信号在ACC不同亚区汇聚和整合,发挥针刺调节作用。本研究中,针刺后左侧岛叶ReHo值明显减低。岛叶是情感网络的重要组成之一,其与额前回、额叶岛盖、躯体感觉区、ACC、杏仁核、下丘脑及脑干等脑区广泛连接。以往研究显示在疼痛刺激后常导致岛叶脑区的激活,而针刺后使岛叶的负激活,可能触发了脑下行镇痛系统。因此,我们推测岛叶ReHo值减低与针刺镇痛信号和针刺引发不愉快信号在该区的相互整合有关。同时,本研究中,杏仁核区ReHo值在针刺前后无显著变化。杏仁核直接与脑干相连接,被认为是情感编码的一个非常重要的脑区,尤其是对于恐惧及防御等行为的编码,同时参与了神经内分泌及自身功能稳定等方面的作用。既往大部分研究表明,针刺镇痛后常导致杏仁核脑区的负激活,而在疼痛刺激后,可导致杏仁核脑区正激活。这些结论显示针刺局部效应与针刺的镇痛效应在杏仁核呈现相反的反应。本研究未发现杏仁核针刺前后ReHo值的改变,我们推测这可能由于针刺引发的局部效应及针刺镇痛信号在杏仁核汇集,发生相互拮抗、相互中和所致。除此以外,我们还发现双侧中央前回、左侧中央后回、左侧丘脑的ReHo值升高,左侧中央前回ReHo值降低。这些脑区是感觉上行及下行传导通路的重要组成脑区,同时也是感觉辨别神经网络的组成部分。在既往对针刺的研究中也观察到这些脑区的BOLD信号发生改变,我们的结果也证实了