基于ReHo方法的针刺合谷穴静息态脑功能磁共振研究

2016-12-06唐劲松翁国盛胡建平

福建中医药 2016年4期

关键词：合谷静息脑区

唐劲松，翁国盛，胡建平

（1.福建中医药大学附属第二人民医院，福建福州350003；2.福建省体育科学研究所，福建福州350003；3.福建医科大学附属第一医院，福建福州350005）

·临床研究·

基于ReHo方法的针刺合谷穴静息态脑功能磁共振研究

唐劲松1，翁国盛2，胡建平3

（1.福建中医药大学附属第二人民医院，福建福州350003；2.福建省体育科学研究所，福建福州350003；3.福建医科大学附属第一医院，福建福州350005）

目的采用局部一致性（regionalhomogeneity，ReHo）方法观察针刺合谷穴的静息态脑功能活动特性。方法选取12名健康志愿者，采集针刺合谷穴前及拔针后5min、25m in的静息态脑功能磁共振数据，采用ReHo方法分析针刺合谷穴后的全脑活动情况。结果针刺后ReHo值升高脑区主要有双前扣带回和双额内侧回，ReHo值下降脑区主要有双丘脑、左苍白球、右额下回等；随着针刺后时间延长，双前扣带回、双额上回ReHo值升高强度降低，ReHo值降低脑区明显增多。结论合谷穴功效与边缘系统存在密切联系，并涉及多个脑区协同整合；针刺合谷穴能对相关脑区产生持续性影响。

合谷穴；静息态；功能磁共振；R eho方法

功能磁共振成像（functionalmagnetic resonance imaging，fMRI）是目前最常用的一种非损伤性活体脑功能检测技术，已广泛应用到认知神经科学、临床医学等学科，在针灸领域的研究也备受关注。静息态功能磁共振成像（resting-state fMRI）扫描时，参与者不需要执行任何复杂的任务，只需保持全身放松、头脑清醒的状态，能够在生理状态下实时、无创地反映人脑的功能活动，成为针刺穴位在中枢神经系统作用机制研究的新手段。局部一致性（regional homogeneity，ReHo）分析法是通过计算某一体素与相邻若干体素时间序列之间的Kandell相关系数（Kendall's coefficient of concordance，KCC），然后将相关系数向每一体素赋值，来表征某一脑区局部功能强度的静息态功能磁共振数据分析方法［1］。本研究运用Reho数据分析算法，对比针刺合谷穴前后的不同时间节点相关脑区局部功能活动改变，探究针刺合谷穴对中枢神经系统的影响。

1资料与方法

1.1 一般资料健康志愿者12例，男5例，女7例；年龄21～68岁，平均（41±18.78）岁，均为右手利。所有志愿者无MRI检查禁忌证，既往健康，无家族精神病史，实验前近期内无疼痛、抑郁等身体和精神症状，无进行过针灸理疗，未服用过镇痛、镇静类药物，对本实验的方法签署知情同意书。

1.2 实验方法

1.2.1 实验前准备检查前去除志愿者身上的金属及磁性物品，更换检查服，让志愿者熟悉扫描环境；磁共振操作医师给志愿者讲解实验流程及磁共振扫描期间注意事项，并了解针刺合谷穴后何为“得气”感。志愿者仰卧于检查床上，闭目放松、平静呼吸、不进行主动思维，使用海绵泡沫头垫固定头部及耳塞降低噪音干扰。选择右手合谷穴，手针针刺，针具采用一次性无菌针灸针（无锡佳健医疗器械有限公司）。所有针刺操作由同一位具有5 a以上临床经验的针灸医师完成。

1.2.2 实验方案实验设计采用非重复时间相关模式，即“针刺前静息－针刺刺激－针刺后静息”。由针灸医师行针刺合谷穴操作，在志愿者得气后留针5 min，留针期间毎间隔1 min给予运针10～15 s，加强穴位刺激量。Resting-State fMRI共扫描3次，分别为针刺前、拔针后5min和25min。

1.2.3 resting-state fMRI数据采集使用GE Signa HDxt 1.5T超导磁共振系统，线圈为正交头颈线圈。静息态功能磁共振成像扫描序列采用T2*-EPIGRE序列，采集参数：TR 3 000ms，TE 40ms，层厚5 mm，间隔1mm，矩阵64×64，翻转角90°，FOV 240× 240，扫描时间7 min 15 s。脑解剖图采用Ax-3DT1FSPGR序列，采集参数：TR 9.2 ms，TE 3.0 ms，层厚1.2 mm，矩阵256×256，FOV 240×240，扫描时间3min 52 s，扫描范围包括全脑。

1.2.4 图像处理及统计学处理应用北京师范大学认知神经科学与学习国家重点实验室开发的DPARSF软件包和英国K arl Friston开发的SPM8（statistical parametric mapping）软件包在Matlab2013平台上对数据进行预处理。去除功能像扫描前10个时间点数据，然后进行时间矫正和头动校正，剔除各方向（x，y，z）最大头动＞1.5 mm及转动角度＞1.5°的数据；后将图像空间归一化到蒙特利尔神经学研究所标准空间，重采样大小设定为3mm×3 mm×3 mm；随后进行去线性漂移和滤波（0.01＜频率＜0.08 H z）处理，去除低频漂移和高频的呼吸、心跳噪声。使用REST软件对预处理后的数据进行ReHo分析，计算

出脑内每个体素与其周围相邻的体素在时间序列上的一致性，得出该体素的KCC值；然后将每个体素的KCC值除以全脑所有体素KCC均值而得到平均的ReHo图；最后对平均ReHo图以4 mm×4 mm× 4mm全宽半高（FWHM）高斯参数进行平滑，得到个体全脑Reho信号图。采用配对t检验对针刺前、拔针后5 min和25 min的ReHo信号图进行组间水平分析，最后对结果行Monte Carlo阈值校正，P≤0.001，计算出α≤0.01的最小数据簇大小（cluster size＝10）。通过阈值校正后得到具有统计学意义的脑激活区图像叠加到标准脑图像中，统计并记录激活区的位置、Brodmann分区、信号类型和位置坐标。

2结果

与针刺前比较，针刺5 min后ReHo值升高脑区有双前扣带回、双额叶内侧回、左小脑；ReHo值降低脑区有左颞下回、右小脑，见表1、图1。针刺25min后ReHo值升高脑区有双额叶内侧回、双前扣带回，ReHo值降低脑区有双丘脑区、左苍白球、右额叶内侧回、右额下回，见表2、图2。从不同时间节点的脑功能激活图中可以看出：随着时间的延长，双额上回、双前扣带ReHo值的强度降低、体素减少，同时ReHo值降低脑区明显增多。

表1 针刺合谷穴5 m in后ReHo值升高和降低脑区

表2 针刺合谷穴25 m in后ReHo值升高和降低脑区

3讨论

合谷穴最早见于《灵枢·本输》记载：“大肠上合手阳明……过于合谷，合谷在大指歧骨之间，为原”。元代杜思敬在其著作《针经摘英集》（1315年）中曾清楚描述过引起循手阳明大肠经感传的针刺手法：“针手阳明经合谷，在手大指歧骨间陷中。随患人咳嗽一声下针，刺五分，内捻针，令病人吸气三口；次外捻针，呼气三口；次又内捻针，吸气五口，令人觉针下一道痛如线，上至头为度，长呼一口气出针”［2］。这是古人对合谷穴与头面部上下之间联络反应确切的记载。统计清代以前古籍文献资料，合谷单穴主治涉及内科、外科、妇科、儿科、眼科、口腔科、皮肤科、耳鼻喉科7种科别，在内科病证中应用最为广泛，以肢体经络病证所占的比例最多，其次为肝胆病证、心系病证、脾胃系病证、气血津液病证、肺系病证、肾系病证［3］。由于合谷穴在镇痛、中风后瘫痪肢体康复、调节

神经等方面有着广泛应用，常用于基础经络腧穴研究。

resting-state f MRI是研究针刺穴位在中枢神经系统作用机制的新手段，磁共振功能成像是利用脑神经活动与血流动力学间存在密切关系，生理刺激下使脑区神经元活动增强，该脑区血氧饱和度发生变化，在T2WI或T2*WI上相应区信号强度增加，经过适当处理后可将这种代表神经元兴奋活动的信号提取出来，从而获得激活脑区的功能成像图［4］。静息态是一种状态，研究者可以根据自己的需要，设计各种各样的状态，比如情绪激发状态、成瘾者的渴求状态、针灸的“得气”状态等。局部一致性是由我国学者藏玉峰等［1］开发研究的一种新的图像处理方法，主要用来评价功能磁共振信号在同一时间序列中强度改变的相似程度，间接反映局部脑区神经元活动时间上的一致性。局部一致性增高表明局部脑区神经元活动在时间上趋于同步，相反，则提示局部神经元活动不同步［5］。故而，ReHo值变化提示局部神经元同步性活动发生改变，ReHo值反映的是区域BOLD信号的时间同步性，而不是信号强度。通过ReHo值的高低反映脑区的活动性，在检测局域脑功能方面具有很高的可靠性、灵敏性和实用性。

3.1 合谷穴功效与边缘系统功能存在密切联系本组数据显示针刺合谷穴ReHo值升高脑区有双额叶内侧回、双前扣带回；同时，针刺合谷穴5 min和25 min后ReHo值增高的脑区高度重叠，反映了上述脑区神经元活动在时间上趋于同步。这些脑区是大脑边缘系统的重要组成部分，而边缘系统的主要功能包括影响或产生情绪、调节中枢神经系统内的感觉信息、调节内脏活动、引起睡眠活动、参与学习和记忆活动。

另外，在针刺25 min后我们发现双侧丘脑及苍白球ReHo值明显减低，推测可能与针刺合谷穴具有多重功效，且穴位本身存在双向调节有关。这些脑区是边缘系统-皮层-纹状体-苍白球-丘脑神经解剖环路中的重要结构，这进一步说明了针刺合谷穴后产生的镇静、镇痛机制同边缘系统功能活动密切相关，边缘系统内功能活动同步性上随着时间的改变而发生变化。

3.2 多脑区协同整合作用本组实验数据除前扣带回外，其它脑区ReHo值也出现了不同程度增高或降低，反映神经元同步性活动发生改变，尤其以前额叶（额上回、额中回内侧）、左颞下回、双小脑半球、双丘脑、左苍白球。前额叶是一个重要的神经组织区域，因为有着广泛的神经联系和复杂的结构，具有丰富的、复杂的双向性联系。边缘叶与前额叶之间亦存在密切的协同作用，属于边缘叶的扣带回（BA47）又参与前额叶执行功能。由此可见：针刺合谷穴引起了的脑功能活动改变，不是通过单纯的一两个分工脑区来调节，而是通过多个脑区的网络式调节而发挥作用。因此，针灸的中枢响应是一个复杂过程，可能是脑网络综合作用的结果，包括对针刺信息的汇聚、整合、执行、传导等诸个环节［6］。

3.3 针刺合谷后中枢神经系统的持续性效应以往研究中，针刺fMRI设计多采用Block设计，这种设计要求针刺任务是按照组块形式来变化，即强调针刺效应的瞬时回落性。但根据传统中医理论，针刺存在持续性效应，即针刺过程以及针刺后都伴有不同程度得气感，若仅强调针刺的瞬时效应，会影响结论的可靠性。resting-state f MRI则可避免只注重针刺即时效应的研究而忽略了针刺效应的持续性。2009年，龙玉等［7］利用resting-state f MRI评估了针刺足三里穴的针刺后效应，发现针刺后效应对静息态网络活动产生显著影响，拔针后10min和25min低频振荡信号幅度增高的脑区最多。为了研究针刺的持续效应，本研究我们特别设计了在拔针后5min和25 min进行2组静息态脑功能磁共振扫描来对比研究。从5min和25min前后不同的时间点ReHo值变化来看，针刺合谷穴对中枢神经系统影响均集中在前额叶和边缘系统，ReHo值增高的脑区前后2组高度重合；作用的效果并没有很快衰减，相关脑区功能活动并没有因为拔针而恢复针刺前状态，从而体现了针刺合谷穴能对中枢神经系统的相关脑区产生持续影响和调节。

综上所述，磁共振功能成像具有无创性、空间分辨率高、可重复性好等优点，将针刺作用机制及其治疗效应客观化、可视化，因而在针刺机制的研究中具有独特优势，已获得国际同行的普遍认可，并已成为国际针刺机制的基本研究模态［8］。可以预见：随着脑功能磁共振技术的发展、数据分析方法的进步，基于Re h o方法的静息态脑功能磁共振研究将为祖国传统针灸医学针刺作用机制探索开辟新的途径，具有良好的基础科研和临床应用前景。

［1］ZANG Y，JIANG T，LU Y，et al.R egional homogeneity approach to fM R I data analysis［J］.Neuroinage，2004，22（1）：394-400.

［2］杜思敬.针经摘英集［M］.北京：人民卫生出版社，1955.

［3］贾红玲，张兴镇，张永臣.清代以前对合谷穴应用的文献研究［J］.河南中医，2015，35（2）：430-436.

［4］王君，刘嘉.功能性磁共振成像的应用和发展前景［J］.现代仪器，2008（1）：6-10.

［5］廖艳辉，唐劲松，王绪轶，等.氯胺酮依赖者脑功能活动的局部一致性改变-静息态功能磁共振成像研究［J］.中国药物依赖性杂志，2010，19（5）：343.

［6］刘连生，曾道辉，孟贞贞，等.针刺足三里的静息态脑功能局部一致性研究［J］.生物医学工程与临床，2014，18（2）：146-149.

［7］龙玉，刘波，刘岘，等.静息态功能磁共振评价针刺足三里穴后效应［J］.中国医学影像技术，2009，25（3）：373-376.

［8］田捷，刘一军.基于时空编码脑网络的针刺穴位组学研究［J］.科学中国人，2010（5）：50-53.

R245-0

1000-338X（2016）04-0001-03

2015-11-24

福建中医药大学校管课题（XB2012014）