慢性腰痛(cLBP)针刺“同病异治”效应的脑网络影像学的客观评价

邹 燕 汤伟军 王松伟 黄建华 李 霁△

(1复旦大学附属华山医院中西医结合科,2放射科,3康复科,4中西医结合研究所 上海 200040)

慢性腰痛(chronic low back pain,cLBP)是临床上最常见的慢性疼痛类疾病之一[1-2]。目前针刺治疗慢性腰痛的临床疗效已逐步被国际医学界认可[3-5]。中医“同病异治”理论[6],即同种病根据不同证型选取不同治疗方案,亦是针刺治疗慢性腰痛的临床原则。“辨证分型” 进行慢性腰痛治疗多依靠医生个人临床经验,故缺乏客观性评价指标,其治疗效果间是否存在差异尚不清楚,制约了针刺“同病异治”理论及机制的进一步发展。

近年来国内外大量脑影像学研究发现慢性疼痛会导致脑功能正常连接被打乱[7-9],故脑影像技术可作为观察腰痛存在及持续的外在“窗口”。局部一致性(regional homogeneity,ReHo)分析方法是一种针对静息态磁共振功能成像数据的处理方法[10],可以有效地观察静息状态下局部大脑的活动[11]。相关研究表明慢性疼痛会导致多个脑区(如扣带回、额叶、岛叶等)的ReHo值异常变化[12- 13],但目前还没有关于慢性腰痛不同中医证型的脑ReHo研究。

中医认为腰为肾府,肾主骨生髓,肾精亏虚,则髓海不满,腰脊失养,进而出现脑之功能失常以及腰酸腰痛等症状,可见“肾”与“脑”和“腰痛”之间存在密切关系[14-16]。因此在本研究中,我们采用ReHo分析法,在诊断病(慢性腰痛)基础上辨证观察不同中医证型(肾虚和非肾虚型)经不同针刺方案治疗前后的脑活动的差异性,用以研究“同病异治”理论。

资料和方法

研究对象2015年11月至2018年3月在复旦大学附属华山医院中西医结合科就诊的慢性腰痛患者、社区志愿者以及复旦大学附属华山医院工作人员。本研究经复旦大学附属华山医院伦理委员会批准(编号KY2014-238),所有受试者均签署知情同意书。

分组方法本研究为前瞻性非随机对照研究(注册号:ChiCTR-ROC-17012832),共90例受试者入组,包括60例患者和30例健康受试者。研究过程中14例患者未能完成全部治疗或磁共振扫描,8例患者治疗过程中自行服用止痛药,另有6例患者和5例健康受试者磁共振扫描数据不合格。最终32例患者和25例健康受试者纳入研究,其中16例肾虚腰痛患者和16例非肾虚腰痛患者组成慢性腰痛患者组,25例健康受试者组成健康对照组。

慢性腰痛诊断标准病程不少于3个月;腰部反复发作性疼痛,性质多为酸痛或胀痛且视觉模拟评分法(visual analogue scale,VAS)评分≥4分(0分示无痛,10分示最痛);实验室检查无明显异常;影像学检查排除其他腰骶部的器质性病变。

肾虚诊断标准参照《中医内科学》[17]:主证腰部酸痛,下肢软弱无力,遇劳尤甚,卧则减轻,或伴有脑转耳鸣,遗精带多。阳虚者可见面色白,肢冷畏寒,舌淡苔白,脉沉细;阴虚者可见心烦少寐,口燥咽干,手足心热,舌红少苔,脉弦细数。不符合上述诊断标准则归入非肾虚腰痛组。

纳入标准受试者均为右利手,无精神疾病史。其中正常受试者年龄、性别相匹配患者组;入组前3个月未参加其他临床研究。所有患者的入组需经同一专家进行确诊,同时满足上述2个诊断标准的归入肾虚腰痛组,只满足慢性腰痛诊断标准的归入非肾虚腰痛组。

排除标准不满足慢性腰痛的诊断标准;孕妇、哺乳期、年老体弱者;合并其他疾病(如心血管、脑血管、造血系统等);针刺穴位处皮肤疾病;幽闭综合征障碍等;体内金属植入器;近1个月内进行过针刺治疗;研究期间服用止痛药;未能完成全部治疗或者磁共振扫描;自行要求退出;依从性差,无法配合治疗。

电针干预非肾虚腰痛组依据国际上认可的标准针刺治疗cLBP的处方,选取肾俞、大肠俞、委中和环跳(均双侧取穴)作为针刺方案[18];肾虚腰痛组则依据中医教材选取肾俞、腰阳关、太溪、委中,阳虚加关元、气海;阴虚加绝骨、照海(均双侧取穴)作为针刺方案。针刺采用规格0.25 mm×40 mm,0.35 mm×50 mm的一次性无菌银针或钢针,常规进针深度为15～25 mm。所有患者均接受通电治疗,选择华佗牌SDZ-Ⅱ型电针治疗仪(苏州医疗用品有限公司),电针频率为1 Hz连续波,每次治疗持续30 min,一周3次(周一、三、五下午),共12次治疗。

磁共振检查在含有8通道头部线圈的GE Signa VH/i 3.0 T扫描仪(美国GE公司)上,进行头部扫描。采用静息态方法。扫描前嘱受试者在扫描过程中紧闭双眼,平静呼吸,避免睡着。患者组共2次扫描,分别为治疗前和治疗后。功能磁共振成像:采用梯度回波T2*加权序列:TR=2 000 ms,TE=30 ms,视野=256 mm×256 mm,翻转角=90°,矩阵=64×64,层厚=4 mm。共200个时间点,扫描时间6.87 min。高分辨率磁共振结构成像:采用T1W1快速梯度回波序列:TR=2 300 ms,TE=2.98 ms,翻转角=20°,视野=256 mm×256 mm,层厚=1 mm。

ReHo分析在Matlab2013b平台上运用DPABI软件(Data Processing & Analysis of Brain Imaging,http://rfmri.org/dpabi)对所有数据进行处理:(1)去除前10个时间点;(2)时间校正;(3)头动矫正;(4)解剖定位像配准到功能像上;(5)空间标准化;(6)去线性漂移、滤波(0.01～0.08 Hz)和回归噪声处理;(7)计算体素的肯德尔和谐系数;(8)宽半高均为8 mm的高斯核对所得数据进行平滑处理。

统计分析影像数据运用统计参数图8(Statistical Parametric Mapping 8,SPM8)(http://www.fil.ion.ucl.ac.uk/spm)进行分析。慢性腰痛组和健康对照组,以及肾虚和非肾虚型慢性腰痛组内采用单样本t检验,组间采用双样本t检验,治疗前后采用配对样本t检验。检验结果使用AlphaSim校正,设定阈值为P<0.05。临床数据运用统计软件SPSS 24.0进行分析,慢性腰痛组和健康对照组,以及肾虚和非肾虚型慢性腰痛组组间的年龄差异采用独立样本t检验;性别差异采用χ2检验;临床症状评分(VAS)变化采用非参数秩和检验。

结 果

一般情况健康对照组和慢性腰痛组间,以及肾虚和非肾虚腰痛组间性别、年龄等基本信息差异均无统计学意义(表1～2)。

表1 健康对照组和慢性腰痛组受试者基本资料Tab 1 General information of the HC and cLBP group

HC:Healthy controls;cLBP:Chronic low back pain.

表2 肾虚腰痛组和非肾虚腰痛组受试者基本资料Tab 2 General information of the KDT and non-KDT group

Non-KDT:Non-kidney deficiency type;KDT:Kidney deficiency type.

慢性腰痛组与健康对照组经ReHo分析后显示的脑区相比健康对照组,慢性腰痛组ReHo值增加的区域主要在于双侧颞下回、左侧颞上回、左顶上叶、左楔前叶、双侧海马旁回、左侧顶下小叶和左侧后扣带皮层;ReHo值下降的区域主要在双侧中央后回、双侧额上回、右侧辅助运动区、双侧岛叶皮层和双侧丘脑(图1和表3)。

肾虚慢性腰痛组和非肾虚慢性腰痛组治疗前脑ReHo图显示的差异脑区相比非肾虚腰痛组,肾虚腰痛组患者ReHo值增加的区域主要在于左侧颞上回、右侧颞下回、右侧颞中回、右侧楔叶、右侧顶上回等,无ReHo值显著下降的脑区(图2和表4)。

肾虚慢性腰痛组、非肾虚慢性腰痛组治疗后和健康对照组脑ReHo图无明显差异对健康对照组、肾虚慢性腰痛组和非肾虚慢性腰痛组单样本检验,发现肾虚腰痛组和非肾虚腰痛组经过治疗后脑ReHo值接近于健康对照组,且两组间无明显差异(图3)。

Compared with the HC group,warm colors showed increased ReHo values of regions in cLBP group; while cold colors showed decreased ReHo values of regions in cLBP group.Colorscale denotes thetvalue.HC:Healthy controls;cLBP:Chronic low back pain;L:Left;R:Right(P<0.05,AlphaSim corrected).

图1 慢性腰痛组与健康对照组间经ReHo分析后的差异脑区
Fig 1 ReHo brain differences between the HC and cLBP group

表3 慢性腰痛组相比正常对照组脑活动存在差异的脑区Tab 3 Significantly altered ReHo values in cLBP group compared with HC group

MNI:Montreal neurological institue.

Compared with the non-KDT group,warm colors showed increased ReHo values of regions in the KDT group.Colorscale denotes thetvalue.Non-KDT:Non-kidney deficiency type; KDT group:Kidney deficiency type.L:Left; R:Right(P<0.05,AlphaSim corrected).

图2 肾虚慢性腰痛组和非肾虚慢性腰痛组间的差异脑区
Fig 2 ReHo brain differences between the KDT group and non-KDT group

表4 肾虚慢性腰痛组和非肾虚慢性腰痛组间的差异脑区Tab 4 Significantly altered ReHo values in the KDT group compared with non-KDT group

临床VAS评分变化肾虚腰痛组和非肾虚腰痛组经1个月治疗后VAS评分明显下降(P<0.01),临床疼痛症状明显好转,但两组间变化的差异无统计学意义(P>0.05,图4)。

讨 论

疼痛是一种多维度的主观体验过程,包括了感觉-分辨、情绪-动机和认知-评价等3个维度[19]。脑默认网络主要参与疼痛的高级情感认知过程,包括情景记忆检索、自我参照内省等[20-21]。之前研究报道慢性疼痛可能会改变脑默认网络内部的活动模式[22-23],导致情感认知障碍。疼痛网络则被认为与疼痛的感知有关,主要参与疼痛信息的输入和输出过程[24-25]。本研究结果表明相较于健康受试者,慢性腰痛患者脑默认网络内的部分脑区如颞叶、顶下小叶、楔前叶、后扣带回的ReHo值增高;而疼痛网络(矩阵)的部分脑区如中央后回、辅助运动区、岛叶皮层和丘脑的ReHo值减弱。脑默认网络活动模式的加强以及疼痛矩阵活动性的减弱表明,慢性疼痛过程中的情绪-动机和感觉-分辨维度的平衡性被打破,提示当疼痛持续时,对有害输入的敏感性增加,会破坏感觉/运动功能的完整性,造成痛觉过敏现象,诱发患者负性情绪;而患者的负性情绪又极易引起认知和情感障碍,进而反过来强化疼痛感知。

After treatment,there was no significant differences among HC group(A),KDT group(B)and non-KDT group(C).HC:Healthy controls;Non-KDT:Non-kidney deficiency type; KDT group:Kidney deficiency type.L:Left; R:Right.

图3 健康对照组、肾虚慢性腰痛组和非肾虚慢性腰痛组的脑ReHo图
Fig 3 ReHo maps of the HC,KDT and non-KDT group

(1)In KDT group:6.063±1.181vs.1.014±1.313,z=-3.543,P=0.000 4;In non-KDT group:5.625±1.204vs.1.500±1.155,z=-3.558,P=0.000 4.Comparison of pre-treatment VAS score between groups:z=-1.070,P=0.305;Comparison of post-treatment VAS score between groups:z=-0.353,P=0.752.

图4 治疗前后肾虚腰痛组和非肾虚腰痛组VAS评分的变化
Fig 4 Changes of VAS scores between KDT and non-KDT group before and after treatment

中医认为肾为先天之本,藏精生髓,上通于脑,开窍于耳;肾精亏虚则髓海不足,脑转耳鸣,出现精神疲倦、头晕耳鸣、听力减退、记忆力下降等症状,此理论与本研究结果亦相符。相较于非肾虚腰痛患者,本研究发现肾虚腰痛患者仅有颞叶、顶叶、楔叶的ReHo值明显增加,无ReHo值减弱的脑区。生理上颞叶主要负责听觉信息,也与情感记忆有关[26-27]。顶叶的主要功能是警觉和定向,在注意过程中起着导向的作用[28-29]。楔叶主要功能为情景记忆的提取、自我信息的处理等[30]。本研究结果表明听觉、记忆和注意力间的变化是肾虚腰痛患者和非肾虚腰痛患者间的主要不同之处,提示肾虚患者相比非肾虚患者代偿性地需要更多的相关功能,因此相关的脑区活动亦同步增强。

此外,本研究还发现经一段时间分型治疗后,肾虚腰痛组和非肾虚腰痛组的脑ReHo图均接近健康对照组,且彼此间无明显差异性。我们推断不同针刺方案对于不同证型慢性腰痛的治疗效果都存在,但相差不大,难以区分。因此,尽管阐明了针刺分型治疗慢性腰痛有效性的脑机制,但无法区分不同选穴方案间的差异性。

综上所述,脑ReHo图不仅可以反映慢性腰痛和健康对照组间的脑活动差异,同时还可以作为慢性腰痛不同证型间差异变化的客观监测指标,呈现不同证型间脑活动的具体差异,这有助于客观评价“同病”(即cLBP)进行针刺“异治”的临床治疗效应,以及客观理解中医“同病异治”理论。