左、右后溪穴激活脑功能区相关性fMRl比较研究
2015-11-04胡霞王华李佳刘建民吴松唐宏图徐海波韩俊洲
胡霞,王华,李佳,3,刘建民,吴松,唐宏图,3,徐海波,韩俊洲
(1.湖北中医药大学基础医学院,武汉 430065;2.湖北中医药大学/针灸治未病湖北省协同创新中心,武汉430065;3.香港科技大学电子与计算机工程学系,香港;4.华中科技大学同济医学院附属协和医院,武汉 430000)
·经络腧穴·
左、右后溪穴激活脑功能区相关性fMRl比较研究
胡霞1,王华2,李佳2,3,刘建民2,吴松2,唐宏图2,3,徐海波4,韩俊洲4
(1.湖北中医药大学基础医学院,武汉 430065;2.湖北中医药大学/针灸治未病湖北省协同创新中心,武汉430065;3.香港科技大学电子与计算机工程学系,香港;4.华中科技大学同济医学院附属协和医院,武汉 430000)
目的 观察电针刺激周围性面瘫患者后溪穴在患者脑功能区的激活相关性,比较左、右侧后溪穴在成像上是否存在差异,并与电针合谷穴做比较。方法 筛选左、右侧周围性面瘫患者各6例为研究对象,电针刺激,同时行全脑fMRI扫描,SPM软件进行图像后处理,t检验(P<0.01)分析得出电针不同穴位的脑功能图像。结果 电针左侧后溪穴,右侧尾状核头、右侧扣带回、右侧海马回、右侧颞上回、脑干、小脑蚓等脑区信号升高;电针右侧后溪穴,右侧额内侧回、左侧额中回、左侧扣带回前部、右侧扣带回、右侧颞上回等脑区信号升高。结论 电针后溪穴与合谷穴、地仓穴的成像存在差异,同时两侧后溪穴成像也存在较大差异,信号升高或降低的脑区并不一致。进一步证明了“面口合谷收”的科学性,也说明同名的穴位也许在人体的两侧存在一定的差异,比如传导通路的不完全相同,治疗作用的不完全一致等。
磁共振成像;面神经麻痹;电针;穴,后溪
笔者曾报道电针左侧周围性面瘫患者地仓穴[1]和合谷穴[2]功能性磁共振成像技术(fMRI)研究。本研究仍应用 fMRI,以周围性面瘫患者为研究对象,观察电针刺激与合谷穴同样位于上肢远端的后溪穴(左侧面瘫取左侧后溪穴、右侧面瘫取右侧后溪穴)在患者脑功能区的激活相关性,以期进一步证实“面口合谷收”的科学性。同时,根据中医学经络腧穴的理论,十二经脉左、右各一,腧穴左右对称,临床运用对于左、右两侧同名的穴位是否具有功效的不同考虑较少。本研究对左、右侧后溪穴在成像上是否存在差异进行了观察。
1 临床资料
1.1 一般资料
左、右侧周围性面瘫患者各6例,分别来源于湖北中医药大学附属医院针灸科、湖北省人民医院针灸科、武汉市第一医院针灸科,均为右利手。按照针刺患侧穴的原则分为电针左侧后溪穴组与电针右侧后溪穴组,简称左后溪组与右后溪组。左后溪组中男 2例,女 4例;平均年龄44岁,平均病程14.7个月。右后溪组中男3例,女3例;平均年龄47岁;平均病程14.3个月。两组之间年龄、病程具有可比性。
1.2 纳入标准
患者经其主管医师推荐,由家属或亲友陪同,经询问病史并进行常规体格检查与神经系统检查后,符合以下标准者纳入观察。所有病例均符合周围性面瘫诊断标准[3],均为单侧面瘫,排除中枢性面瘫。所有患者均无心脏病、高血压病、精神病及其他神经系统疾病病史。所有受试患者对本试验均知情并签署知情同意书。
2 试验方法
2.1 仪器设备
环球牌0.28 mm×15~25 mm无菌针灸针,LH202H型韩氏穴位神经刺激仪,Simens Avanto 1.5T超导磁共振扫描机和标准头部线圈(德国西门子公司)。
2.2 试验前准备
患者于预备间休息20 min,全身放松后,进入扫描室。嘱患者平躺,闭眼,橡皮耳套塞耳,戴上专用隔音耳套,用自制头套固定其头部,以最大限度限制其头部活动,关灯,以减少视听刺激,除系统噪声外尽可能去除其他一切声音。待患者自诉适应后开灯,取下头套、耳套及橡皮耳套。
2.3 电针方法
采用不锈钢针灸针针刺患侧后溪穴,得气;于旁开约1 cm的非经穴处再针一针,二针用胶布固定。针刺全部由本文第一作者一人完成,以避免因针刺操作者手法的不同对试验结果可能造成的影响。进针后在所针刺的穴位及旁开1 cm处的非经穴处接上韩氏穴位神经刺激仪电极,于扫描脑功能像(ep2d_bold _moco)时开始通电刺激。电流强度以受试者局部有胀、麻、跳动等感觉并能耐受为度(约1~2 mA),频率2 Hz,选连续波,静息期关闭电针电源。
2.4 fMRl检测
针刺开始后,扫描时戴上头套、耳套及橡皮耳塞并开始通电刺激。脑功能像每周期扫描244次(需14 min 18 s),每例患者脑功能像扫描 3个周期,周期间间隔1 min,每周期扫描成像7808帧,3个周期获得23424帧功能像。刺激模式见图1。
图1 电针刺激模式图
使用 Siemens AVANTO 1.5T超导磁共振扫描机,使用标准头部线圈进行扫描。①SE序列:T1WI扫描平行于前、后胼胝体联合的连线,TR500 ms,TE11 ms,FOV230 mm,层厚4 mm,层间距0.4 mm,获得包括颅顶至延髓的32层轴位图像,作为fMRI扫描参照图。②fMRI检查:单次激发平面回波成像梯度回波序列(GRE-EPI),层数 32层,FOV 230 mm,层厚 4 mm,层间距 0.4 mm,TR3500 ms,TE50 ms。③三维梯度回波脉冲序列(3DFSPGR)获得精细解剖图像,层数32层, FOV230 mm,层厚1 mm,层间距0.4 mm,TR8.8 ms, TE4.76 ms。
2.5 图像处理
fMRI资料的分析采用基于 Mat lab平台的 SPM (statistical paramet ric mapping)软件,为减少血流动力学对被激活脑区信号的影响,fMRI扫描最初12 s内采集的信号均予以剔除。处理过程包括以下3项。
空间预处理:图像重排(real ignment)减少头部位置及信号的偏移;Talairach空间标化(normalization)将不同形态的脑转换为标准脑,平滑(smoothing)处理。
选择处理模型及参数估计:校正试验中的血流动力学延迟反应,滤掉高频及低频噪声。
统计学处理及空间定位:用t检验(P<0.01)分析得出电针状态与静息状态信号对比的平均脑功能图,并得出脑功能区域的 Talairach空间坐标及体积,再利用Talairach Daemon及Talspace软件进行脑功能区的准确Brodmann区(BA)定位。最后把平均脑功能图叠加于解剖图。
3 结果
表1-2及图2-3显示,电针左侧后溪信号升高区包括右侧尾状核头、右侧扣带回、右侧海马回、右侧颞上回、脑干、小脑蚓;信号降低区包括双侧额下回、右侧额中回、左侧豆状核、右侧颞中回、右侧小脑扁桃体。电针右侧后溪信号升高区包括右侧中央前回、右侧扣带回、右侧颞上回、左侧额下回、左侧尾状核、左侧顶下小叶、左侧舌回;信号降低区包括右侧额内侧回、左侧额上回、左侧小脑扁桃体。
表1 电针左侧后溪穴平均信号降低区和信号升高区解剖部位
表2 电针右侧后溪穴平均信号降低区和信号升高区解剖部位
图2 针右侧后溪穴的fMRl平均信号降低区和信号升高区解剖部位图
图3 电针左侧后溪穴的fMRl平均信号降低区和信号升高区解剖部位图
4 讨论
随着现代影像学技术的不断发展,越来越多的科研人员运用影像学技术验证针灸作用的效果,并且以定量的方式来理解它的内在机理。这些技术包括计算机断层扫描(CT)[4]、磁共振(MRI)[5]、功能磁共振(fMRI)[6-7]、正电子发射计算机断层扫描(PET)[8-10]、正电子发射断层显像/X线计算机体层成像(PET-CT)[11-13]等。
后溪穴属于手太阳小肠经,主治头项强痛、耳聋、热病、疟疾、癫狂、痫证、盗汗、目眩、目赤、咽喉肿痛[14]。本试验观察到电针后溪穴后采集到的 fMRI图像与电针合谷[1]、地仓穴[2]都有较大差异,电针合谷穴与电针地仓穴则在中央前回、中央后回区域呈现出重合、汇聚的趋势,可见后溪穴与合谷、地仓在治疗作用上存在较大差异,从另一个角度验证了四总穴歌之“面口合谷收”。
试验观察到电针后溪穴引起了豆状核、尾状核头等基底核区域信号的变化。基底核是重要的运动整合中枢之一,含有多种神经递质,可能也与针刺镇痛的机制有关[15]。有研究表明,豆状核对调节疼痛反应起着重要作用[16-17]。尾状核内含有5-羟色胺、乙酰胆碱和内啡肽等多种与疼痛有关的神经递质[18-21],是中枢内啡肽受体和内源性吗啡物质含量最高的区域,参与了疼痛的调节过程。据此推测,后溪穴镇痛作用的发生,可能与基底核区域被激活或抑制有关。
我们注意到,电针左、右侧后溪穴,均引起了右侧扣带回的兴奋。而在痛觉敏感相关脑区中,扣带回前部被报道的激活频率相当高,被认为是代表编码痛觉情感成分的脑区。许多研究均发现疼痛刺激可引起前扣带回区的功能活动,认为该脑区与疼痛引起的情感活动有关,疼痛导致前扣带回区血流增加,使该区域fMRI信号升高。在试验中电针双侧后溪穴均出现扣带回信号升高的原因,我们推测可能与后溪穴特殊的解剖部位有关。本穴位痛觉神经末梢分布丰富,针刺时极易产生疼痛感。因此,我们认为,电针后溪穴,既有针感的产生,起到镇痛等各种相应的治疗作用;同时也有局部疼痛感的伴随,这种感觉是一种不适感。值得注意的是,我们电针双侧后溪穴均发现右侧扣带回激活,这个现象是否与患者的右利手有关有待研究。
对电针左、右侧后溪穴出现的fMRI图像比较,发现两侧成像具有相同的同时,又存在较大差异,信号升高或降低的脑区并不一致。我们认为,人体本身的解剖结构就并非左右对称。这在人脑体现得尤为明显,左右半球的结构、功能都存在着巨大的差异。本研究观察对象均为右利手,可能与其优势半球有关。跟人脑的左、右半球存在差异一样,在某些方面,同名的穴位也许在人体的两侧存在一定的差异,比如传导通路的不完全相同,治疗作用的不完全一致等。由于BOLD-fMRI只能间接显示大脑活动,因为它测量的是脑血流的变化而不是大脑本身。所以,任何影响脑血氧饱和度及血流量的因素,都能引起脑功能图像的变化,比如系统噪声和生理噪声、受试者的运动造成的伪影等,这给针刺的脑功能成像研究带来众多的不确定因素。
[1] 唐宏图,李佳,吴松,等.电针周围性面瘫患者左、右侧地仓穴的fMRI比较研究[J].江苏中医药,2014,46(9):61-63.
[2] 唐宏图,王华,徐海波,等.电针周围性面瘫患者左侧合谷穴的fMRI研究[J].中华中医药学刊,2010,28(5):964-966.
[3] 史玉泉.实用神经病学[M].上海:上海科学技术出版社,1995:112.
[4] Wang Y. Treatment of apoplectic hemiplegia w ith scalp acupuncture in relation to CT findings[J]. J Tradit Chin Med, 1993,13:182-184.
[5] Li G. Cortical activations upon stimulation of the sensorimotorim -plicated acupoints[J]. Magn Reson Imaging, 2004,22:639-644.
[6] Liu J. Additional evidence for the sustained effect of acupuncture at the vision-related acupuncturepoint GB37[J]. Acupuncture in Medicine, 2013,31(2):185-194.
[7] Feng Y. FMRI connectivity analysis of acupuncture effects on the whole brain network in m ild cognitive impairment patients[J]. Magnetic Resonance Imaging, 2012,30(5):672-682.
[8] Zuo F. Effects of Electroacupuncture at Head Points on the Function of Cerebral Motor Areas in Stroke Patients: A PET Study[J]. Evidence -Based Complementary and Alternative Medicine, 2012,902413.
[9] Lu Y, Huang Y, Tang C, et al. Brain areas involved in the acupuncture treatment of AD model rats: a PET study[J]. BMC Complement Altern Med, 2014,14:178.
[10] Xiang XH, Chen YM, Zhang JM, et al. Lowand high-frequency transcutaneous electrical acupoint stimulation induces different effects on cerebral μ-opioid receptor availability in rhesus monkeys[J]. J Neurosci Res, 2014,92(5):555-563..
[11] Huang, Y. Acupuncture regulates the glucose metabolism in cerebral functional regions in chronic stage ischemic stroke patients-a PET-CT cerebral functional imaging study[J]. BMC Neuroscience, 2012,13:75.
[12] Yang J. A PET-CT study on the specificity of acupoints through acupuncture treatment in migraine patients[J]. BMC Complementary and Alternative Medicine, 2012,12:123.
[13] Yang M. Electroacupuncture stimulation at sub-specific acupoint and non-acupoint induced distinct brain glucose metabolism change in migraineurs: a PET-CT study[J]. J Transl Med, 2014,12(1):351.
[14] 孙国杰.针灸学[M].上海:上海科学技术出版社,1997:43-69.
[15] 张培林.神经解剖学[M].北京:人民卫生出版社,1999:371-492.
[16] Hui KK, Liu J, Makris N, et al. Acupuncture modulates the limbic system and subcortical gray structures of the human brain: evidence from fMRI studies in normal subjects[J]. Hum Brain Mapp, 2000,9(1):13-25.
[17] Loher TJ, Hasdemir MG, Burgunder JM, et al. Long-term followup study of chronic globus pallidus internus stimulation for posttraumatic hemidystonia[J]. J Neurosurg, 2000,92(3):457-460.
[18] 张吉.针灸镇痛机制与临床[M].北京:人民卫生出版社,2002:152-156.
[19] 柯青,王廷华,赵有成.针刺镇痛及其机理[J].四川解剖学杂志,2002,10(4):225-230.
[20] 杨骏,李传富,徐春生,等.健康成人合谷穴、后溪穴的针刺fMRI比较研究[J].世界中医药,2014,(12):1575-1580.
[21] 赵欣,于布为.疼痛机制研究进展[J].上海医学,2007,30(6):462-465.
A fMRI Comparative Study of the Correlation of Left and Right Points Houxi(SI3) with Activated Brain Function Areas
HU Xia1, WANG Hua2, LI Jia2,3, LIU Jian-min2, WU Song2, TANG Hong-tu2,3, XU Hai-bo4, HAN Jun-zhou4.
1..Hubei University of Traditional Chinese Medicine School of Basic Medicine, Wuhan 430065,China; 2. Hubei University of Traditional Chinese Medicine/ Hubei Collaborative Innovation Center of Acupuncture and Moxibustion for Preventive Treatment of Disease, Wuhan 430065,China; 3. Department of Electronic and Computer Engineering, Hong Kong University of Science and Technology, Hong Kong,China; 4.Huazhong University of Science and Technology Tongji Medical College Union Hospital, Wuhan 430000,China
Objective To investigate the correlation between electro-acupunctured point Houxi(SI3) and activated brain function areas, contrast the images produced w ith electroacupuncture at left and right points Houxi and make a comparison with electroacupuncture at point Hegu (LI4) in patients w ith peripheral facial paralysis. Method Patients w ith peripheral facial paralysis, six on the left side and six on the right side, were enrolled as subjects. A scan of the whole brain was taken using fMRI during electroacupuncture stimulation. The images were processed using SPM software. An analysis using a t-test (P<0.01) showed differences in brain functional images produced with electroacupuncture at different points. Result Electroacupuncture at left point Houxi increased the signals of brain regions: right caudate nucleus, right cingulate gyrus, right parahippocampal gyrus, right superior temporal gyrus, the brainstem and the cerebellar vermis. Electroacupuncture at right point Houxi increased the signals of brain regions: right medial frontal gyrus, left middle frontal gyrus, left anterior cingulate gyrus, right cingulate gyrus and right superior temporal gyrus. Conclusion There is a difference in the image between electroacupuncture at point Houxi and at point Hegu or Dicang (ST4). There is also a larger difference in the image between bilateral points Houxi. The brain regions with high-frequency or low-frequency signals are not consistent. The results further prove the scientificalness of “Point Hegu is indicated for diseases in the face and mouth” and also show that the cognom inal acupoints on the two sides of the human body may have some differences, e.g. the conduction pathways are not completely the same and the therapeutic effects are not completely consistent.
Magnetic resonance imaging; Facial paralysis; Electroacupuncture; Point, Houxi(SI3)
R224
A
10.13460/j.issn.1005-0957.2015.12.1234
1005-0957(2015)12-1234-05
2015-03-20
国家自然科学基金项目(90209031)
胡霞(1978 - ),女,讲师,硕士
唐宏图(1976 - ),男,土家族,副教授,博士,硕士生导师,香港科技大学电子与计算机工程学系从事博士后研究,Email:tanghunu@163.com