基于r-fMRI技术观察电针曲池、上巨虚对功能性肠病患者大脑的即刻效应

罗容,石文英,邝涛,叶贵生,潘江,陈成,李里,李金香,章薇



基于r-fMRI技术观察电针曲池、上巨虚对功能性肠病患者大脑的即刻效应

罗容,石文英,邝涛,叶贵生,潘江,陈成,李里,李金香,章薇

(湖南中医药大学第一附属医院,长沙 410007)

以静息态功能性磁共振成像(r-fMRI)技术观察电针曲池、上巨虚穴对功能性肠病患者大脑功能活动模式的改变,为探索曲池、上巨虚穴治疗功能性肠病发挥效应的中枢机制提供影像学依据。选择功能性便秘患者20例为便秘组,功能性腹泻患者20例为腹泻组。便秘组采用电针上巨虚治疗,腹泻组采用电针曲池治疗,次日两组均取相关非经非穴点进行电针治疗。采集两组电针前后的静息态功能磁共振数据,以功能连接为观察指标,以右侧岛叶为种子点,运用MATLAB、DPARSF和REST等软件得到两组与种子点存在功能连接的脑区图像,进而分析两组自身经电针刺激前后脑功能连接的差异。电针刺激功能性便秘患者上巨虚穴可正激活左侧小脑后叶小脑山坡、左侧枕叶舌回、左侧枕叶枕中回、右侧枕叶、右侧顶叶缘上回、右侧穹窿回扣带回、左侧顶叶楔前叶;负激活右侧额叶Sub-Gyral、右侧岛叶、左侧岛叶。电针功能性腹泻患者曲池穴有显著差异的脑区为左侧小脑后叶山顶和左侧边缘叶后扣带回。电针曲池、上巨虚穴可引起功能性肠病患者大脑部分内脏高敏相关脑区功能连接的变化,提示针刺对功能性肠病患者的改善效应可能与此有关。

针刺疗法;电针;穴,上巨虚;穴,曲池;功能性肠病;功能性磁共振成像;功能连接;便秘;腹泻

功能性肠病(functional bowel disease, FBD)是一种症状源于中下消化道的功能性胃肠病[1],该病是临床常见病、多发病,其病情缠绵反复,严重影响患者生活质量。目前临床上尚无特效治疗方法,大多采用泻药/止泻药、促胃肠动力药、中药、生物反馈疗法等治疗方法,而这些方法只能暂时缓解患者的临床症状,远期疗效不佳,不仅加剧患者对药物的依赖性,同时加重了患者的经济负担。而针灸治疗该病简便效廉,且远期疗效可观[2],本文基于静息态功能性磁共振成像(resting-state fMRI, r-fMRI)技术,观察电针曲池、上巨虚对FBD患者的即刻效应,为探索曲池、上巨虚治疗FBD发挥效应的中枢机制提供影像学依据。

1 临床资料

1.1 一般资料

40例FBD患者均为2014年12月至2015年12月湖南中医药大学第一附属医院针灸门诊患者,其中功能性便秘(便秘组)20例,功能性腹泻(腹泻组)20例。本试验通过湖南中医药大学第一附属医院伦理委员会批准,试验前每位受试者均填写知情同意书,均无MRI扫描禁忌证。

1.2 诊断标准

参照针对功能性胃肠道疾病(FGIDs)最新分类的罗马Ⅲ诊断标准[1]。

1.3 纳入标准

①年龄为18～60岁,性别不限,符合上述诊断标准;②能理解试验要求并愿意接受试验前培训;③无不良生活嗜好,24 h内禁烟、酒、茶、咖啡等;④在纳入研究前至少1星期内未服用过任何止泻药及通便药,同时未参与其他研究;⑤无头外伤引起意识丧失或神经系统疾病史,试验近期(3个月内)无各类疼痛、抑郁等身体和精神症状;⑥无精神类药物服用史或使用对中枢神经系统有影响的药物;⑦无影响脑功能的其他系统疾病;⑧针刺局部无皮肤病及疤痕;⑨患者本人签署或由其直系亲属代签知情同意书,自愿参加本项研究者。

1.4 排除标准

①肠病继发于其他疾病者;②年龄不符者;③意识不清的精神病患者;④进展性恶性肿瘤或其他严重消耗性疾病,易合并感染及出血者;⑤合并严重原发性疾病者;⑥孕妇及哺乳期妇女;⑦理解力差、依从性差或不愿意加入本试验者;⑧一级亲属有精神分裂或情感性精神疾病史;⑨伴严重糖尿病、心脏病、恶性高血压、肝肾功能不全、严重感染、肿瘤、自身免疫性疾病及传染病者;⑩装有心脏起搏器、金属人工关节或其他金属内固定物者。

2 治疗方法

试验前对每名受试者进行细致规范的被试指导,以消除受试者紧张、恐惧的情绪。

2.1 便秘组

取上巨虚穴。受试者静息6 min后,医者双手及腧穴局部进行常规消毒,采用顺和牌0.25 mm×25 mm毫针(中国苏州医疗用品厂有限公司生产,为无菌处理的铜制镀锡针柄、钢体针身管针)快速进针,进针后针法指力适宜,左右捻转、上下提插幅度相等,行平补平泻手法,进针30～50 mm,以受试者出现针感得气为度,然后采用0.25 mm×15 mm辅助针在上巨虚近心端2 mm处快速进针,再连接韩氏电针治疗仪的两组导线。要求电针治疗仪连接改造延长的铜质导线后,置于磁共振检查室外,由橡胶秒表控制,对磁共振磁场不产生影响。脉冲方波(经湖南省中医附一设备科示波器检查,无正负极)根据预实验结果,波形选用疏波,频率选择2 Hz,电流强度以受试者能耐受为度,电针通电时间为6 min。次日,再取同节段非经非穴点进行电针治疗。非经非穴点的定位为足阳明胃经与足少阳胆经循行径路之间的中点线上与上巨虚同节段的点。针刺操作及相关参数同前。

2.2 腹泻组

取曲池穴。针刺操作同便秘组。次日,再取同节段非经非穴点进行电针治疗。非经非穴点的定位为手阳明大肠经与手少阳三焦经循行径路之间的中点线上与曲池同节段的点。针刺操作及相关参数同前。

所有受试者的针刺统一由同一名有一定工作经验的针灸医师执行。

3 治疗效果

3.1 观察指标

本试验预处理时选取了4个与内脏活动密切相关的脑区,经比较后发现右侧岛叶激活的效应最明显。故选取右侧岛叶为种子点。观察指标为静息态功能连接,其是指各功能性相关脑区血氧水平信号低频波动时域的相关性[2],度量的是脑区间是否存在连接关系以及连接关系的强弱。

使用湖南中医药大学第一附属医院MRI室功能性磁共振仪(Philips公司生产的Achieva 1.5T超导型MR仪)。试验中要进行全脑fMRI扫描,射频线圈使用8通道正交颅脑线圈或颅脑相控阵线圈。体素大小为1 mm×1 mm×1 mm。梯度场强度为30 mT/m,梯度切换率为150 mT/m·s。分别在针刺前及电针刺激过程中行静息态fMRI扫描采集脑功能数据。①T1WI3D成像扫描,行T1快速自旋回波序列扫描,具体扫描参数为TR/TE=25/4.6ms,FOV为250/250,扫描矩阵为240/240,重建矩阵为256/256,层厚为1 mm,层距为0,扫描层数为150层,激励次数为1。②电针刺激态功能图像扫描,应用单次激发回波平面成像梯度回波序列T2加权序列进行扫描,扫描参数为TR/TE=2000/50 ms,翻转角(Flip angle)为90°,FOV为240/240,采样矩阵为64/64,重建矩阵为64/64,层厚为6 mm,层距为0,扫描层数为24层,激励次数为1。利用Philips Viewforum工作站,分别拷贝出BOLB-fMRI序列及T13d的原始DICOM文件。应用DPARSF软件对原始数据进行预处理。

3.2 统计学方法

影像资料运用REST软件进行分析。两组间各状态比较用独立双样本检验(--)。状态与状态之间的比较用配对检验(-)。根据AlphaSim校正结果(＜0.01,平滑盒FWHM为4),设定簇阈值为54 mm2,即只有不小于54个连续体素的区域才被认为有显着差异性。最后应用REST工具包将检验结果(＜0.05)以图像形式呈现。

3.3 治疗结果

3.3.1 便秘组电针刺激态的比较结果及分析

与电针非经非穴点相比,电针功能性便秘患者上巨虚可激活左侧枕叶舌回、左侧枕叶中央枕回、右侧枕叶白质、右侧顶叶缘上回、右侧穹窿回扣带回、左侧顶叶楔前叶、右侧额叶额上回(＜0.05);负激活右侧额叶白质、右侧岛叶灰质、左侧岛叶灰质(＜0.05)。这些脑区主要与认知,内脏高敏相关。详见表1、图1。

表1 便秘组脑功能连接有差异的脑区

3.3.2 腹泻组电针刺激态的比较结果及分析

两组电针刺激态有差异的主要在左侧小脑后叶山顶,左侧后扣带回。这些脑区主要与认知、内脏高敏相关。详见表2、图2。

表2 腹泻组脑功能连接有差异的脑区

图1 便秘组电针刺激态的比较结果及分析

图2 腹泻组电针刺激态的比较结果及分析

4 讨论

功能性肠病[3]是指症状主要起源于中下胃肠道的功能性胃肠病,基于症状可分为肠易激综合征、功能性腹胀、功能性便秘、功能性腹泻和非特异性肠功能紊乱。功能性便秘和功能性腹泻是功能性肠病最重要且最常见的两种亚型。本研究围绕这两者展开。《灵枢·咳论》:“治腑者治其合。”上巨虚为大肠下合穴,性主清下,通腑化滞,清热利湿,是治疗大肠病常用穴[4]。刘颖等[5]研究显示上巨虚调整肠腑的功能主要作用部位可能在直肠,故本研究观察上巨虚穴对功能性便秘患者的即刻影响;曲池穴为手阳明大肠经的合穴,针灸临床中选择此穴治疗功能性腹泻效果突出[6],故本研究选择观察曲池穴对功能性腹泻患者的即刻影响。

相关研究[7]显示,内脏高敏是FBD(功能性便秘、功能性腹泻)发病机制之一。内脏高敏是指引起内脏疼痛或不适刺激的阈值降低,内脏对生理性刺激产生不适感或对伤害性刺激反应强烈的现象[8]。研究发现FBD患者胃肠道存在一个或多个部位对机械或化学刺激的敏感性增高,这种高敏感性可解释动力异常等其他发病因素不能解释的消化道症状及躯体症状[9]。

fMRI是建立在血氧水平依赖权重基础上能够检测大脑皮层活动区生理变化、并进行空间定位的一种影像学技术,能够直接显示针灸效应在中枢的定位,可以对临床针刺过程中的人体生理、病理变化规律进行实时直观的研究,从而阐明针灸疗效的信息传导规律和中枢作用机制[10]。并且,有研究[11]发现,fMRI可广泛应用于人体躯体和内脏感觉,包括痛觉神经中枢的研究,现已发现处理疼痛感觉的脑功能区域包括前扣带回、岛叶、皮质、SⅠ和SⅡ、丘脑、脑干和小脑等,对于不同性质的疼痛,可能存在不同的功能区域。静息状态指受试者在清醒状态下保持闭眼、放松、静止不动,并避免接受任何外部刺激或执行任何高级功能的状态。静息态fMRI因受试者更易配合,临床医生更易操作,更贴近临床研究等优点,已成为治疗干预措施效应评估的重要手段[12]。

本研究结果表明,基于fMRI技术观察,电针刺激功能性便秘患者的上巨虚穴后双侧岛叶呈负激活。岛叶又称“边缘感觉皮层”,是内脏高敏和血压调节的皮层中枢,参与多种生理心理状态的调节过程以维持身心的稳定状态[9]。不少研究者的试验结果也表明岛叶与内脏敏感联系密切,陶然君[13]应用fMRI观察肠易激综合征患者在直肠疼痛性扩张刺激下岛叶和额前皮质两处兴奋区的面积和磁共振信号变化幅度均较正常人大,提出肠易激综合征患者内脏高敏的主要中枢部位可能是岛叶和额前皮质。万坚等[14]运用fMRI技术观察发现水负荷试验时功能性消化不良患者中枢在边缘系统(主要是岛叶、前扣带回)以及颞叶、小脑、枕叶等脑区的加工、处理、或调解存在异常,导致内脏敏感性增高。

本研究另一结果显示,电针功能性腹泻患者曲池穴后前扣带回、岛叶激活体积明显下降。大量证据表明前扣带回是一个具有决定性意义的脑区,包括其部分神经元用于痛觉处理[15]。痛觉的进程可以影响边缘系统,同时前扣带回神经元在内脏高敏感的条件下促进反射性的痛觉回应。不少研究者也观察到了前扣带回与内脏敏感的关系,王琨等[16]总结功能性磁共振成像技术在消化道内脏感知研究中的应用,指出肠易激综合征患者在接受刺激后激活的脑区为前扣带回、前额叶皮质、岛回和丘脑,而肠易激综合征患者在直肠疼痛性扩张时,其前扣带回区激活较正常人更为显著。有学者[17]观察炎症后内脏高敏大鼠,其前扣带回区域NMDA受体亚基NR2A、NR2B表达上调,表明前扣带回与内脏高敏密切相关。陈素清等[18]发现幼鼠慢性内脏痛敏感性异常可能与前皮质扣带回、下丘脑室旁核、中缝核内降钙素基因相关肽异常表达相关,提示内脏痛敏感性异常可能与上述脑区相关。

本研究基于r-fMRI技术观察电针曲池、上巨虚对FBD患者大脑的即刻效应,发现电针刺激后,与内脏高敏相关的脑区脑功能连接出现变化,推测针刺对FBD患者的改善效应可能与此有关。但腧穴与脏腑、大脑的联系是十分复杂的,并且大脑作为一个极其复杂的信息处理系统,各个脑区并不是孤立起作用的,而是多个脑区的协调工作,对信息进行加工、处理来完成脑的高级功能。r-fMRI技术为研究腧穴与脑的关系探索出了一条新的道路,在今后应用该技术探讨针灸机理的研究中,可以在正常人和临床患者身上进行更多的对比观察,为临床针刺经脉治疗疾病提供佐证。

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Observation of Instant Effect of Electroacupuncture at Quchi (LI 11) and Shangjuxu (ST 37) on Functional Bowel Disorders Based on R-fMRI

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,410007,

By using resting-state fMRI (r-fMRI), to observe the effect of electroacupuncture at Quchi (LI 11) and Shangjuxu (ST 37) in changing brain activity pattern in functional bowel disorders (FBD), and to provide imaging evidence for seeking the central mechanism of Quchi (LI 11) and Shangjuxu (ST 37) in treating FBD.Twenty patients with functional constipation were taken as the constipation group, and 20 patients with functional diarrhea were taken as the diarrhea group. The constipation group was intervened by electroacupuncture at Shangjuxu (ST 37), while the diarrhea group was intervened by electroacupuncture at Quchi (LI 11). On the next day, the two groups both received electroacupuncture at the corresponding non-meridian point. The r-fMRI data of the two groups were collected before and after the interventions. With the functional connectivity taken as the observation index and right insular lobe as the seed point, MTLAB, DPARSF and REST were adopted to obtain the brain images functionally connected with the seed point, to further analyze the difference in brain functional connectivity before and after electroacupuncture.After electroacupuncture at Shangjuxu (ST 37), functional constipation patients presented positive activation in left cerebellar declive, left lingual gyrus, left middle occipital gyrus, right occipital lobe, right supramarginal gyrus, right gyrus cingula and left precuneus; the right subgyrus, right insular lobe and left insular lobe were negatively evoked. After electroacupuncture at Quchi (LI 11), patients with functional diarrhea showed significant differences in left cerebellar culmen and left posterior cingulate.Electroacupuncture at Quchi (LI 11) and Shangjuxu (ST 37) can induce changes in brain functional connectivity related to visceral hypersensitivity in FBD patients, which is possibly associated with the effect of acupuncture in improving FBD.

Acupuncture therapy; Electroacupuncture; Point, Shangjuxu (ST 37); Point, Quchi (LI 11); Functional bowel disorder; fMRI; Functional Connectivity; Constipation; Diarrhea

1005-0957(2018)01-0092-05

R2-03

A

10.13460/j.issn.1005-0957.2018.01.0092

湖南省教育厅科学研究项目(14C0853);湖南省中医药科研计划项目(2015165,2016105);湖南省中医药科研计划重点项目(201302)

罗容(1987—),女,医师,硕士

章薇(1963—),女,教授,博士生导师,Email:zw69996@gmail.com

2017-09-27