悬灸不同状态犊鼻穴的脑电功率谱密度特征研究

黄仙保 李巧林 谢丁一

摘要 目的：通過提炼热敏态腧穴的脑电功率谱密度特征指标，为临床建立热敏态腧穴的脑电客观检测技术奠定科学基础。方法：选取2016年5月至2018年12月江西中医药大学附属医院收治的膝关节骨性关节炎患者30例作为研究对象，以犊鼻穴为试验腧穴，以同侧犊鼻穴正上4寸为对照点，采用热敏腧穴灸感法进行检测，根据施灸过程中是否发生热敏现象分为热敏态腧穴组和非热敏态腧穴组。受试者脑电数据采用美国EGI公司生产的128导高密度脑电系统采集，其采集分为3个时段，每个时段记录15 min，共记录45 min：第1段在艾灸前记录15 min;第2段在艾灸15 min后开始记录15 min;第3段在艾灸结束后开始记录15 min。脑电信号的预处理采用Matlab2014a（美国The MathWorks公司）数据分析软件及其EEGLAB子软件，对灸前、灸中、灸后平均脑电功率谱密度分别进行提取，所得脑电数据采用SPSS 19.0软件进行统计学分析比较。结果：热敏态与非热敏态腧穴功率谱密度比较：平均功率谱密度差异：热敏态腧穴灸中、灸后与灸前比较，全部导联叠加后的脑电平均功率谱密度有明显增加。进一步分析不同频段脑电功率谱密度分布差异，其中theta、alpha1、alpha 2及beta频段均增加，尤其以alpha1、alpha 2频段增加显著，且beta频段的功率谱密度持续增加至灸后阶段。热敏腧穴不同脑区平均功率谱密度结果提示，灸中、灸后与灸前比较，灸中、灸后双侧额区、顶区、枕区平均功率密度明显增加，而其中央区差异无统计学意义。结论：alpha1、beta节律的能量在热敏态腧穴被激活时占整个脑电能量中的比重较大，而非热敏态腧穴脑电信号变化较少，这可能作为腧穴热敏现象的客观显示标签之一。

关键词 悬灸;热敏现象;热敏态腧穴;脑电信号;功率谱密度;膝关节骨性关节炎

Abstract Objective：To extract the characteristic indexes of EEG power spectrum decsity of heat-sensitized acupoints，so as to lay a scientific foundation for the establishment of a clinically objective EEG detection technology for heat-sensitized acupoints.Methods：A total of 30 subjects with knee osteoarthritis admitted in the Affiliated Hospital of Jiangxi University of Traditional Chinese Medicine from May 2016 to December 2018 were included.Dubi（ST 35）was selected as the test acupoint，and the point located at 4 cun higher than the same side Dubi（ST 35）was taken as the control point.The moxibustion sensation method of heat-sensitized acupoints was used detection.The patients were divided into heat-sensitized acupoint group（HA group）and non heat-sensitive acupoint group（NHA group），according to whether the heat-sensitive phenomenon occurred during the moxibustion process.Subjects′ EEG data were collected by the 128-conductor high-density EEG system produced by EGI Company in the United States.The collection process was divided into 3 periods，and each period was recorded for 15 min，with a total of 45 minutes.The first period was recorded for 15 min before the moxibustion; the second period was recorded for 15 min after the beginning of moxibustion; and the third period was recorded for 15 min after the end of moxibustion.Matlab2014a（The MathWorks company in the United States）data analysis software and EEGLAB sub-software were used for preprocessing the EEG signals.Average EEG power spectral density was extracted before，during and after the moxibustion，and SPSS 19.0 software was used for statistical analysis and comparison of the obtained EEG data.Results：Power spectral densities of acupoints in heat-sensitized state and non heat-sensitized state were compared.The difference in average power spectral densities：compared with those before，during and after the moxibustion in acupoints of heat-sensitized state，the average power spectral densities of EEG after the superposition of all the leads were significantly increased.Further analysis of the distribution differences of EEG power spectral densities in different bands：theta，alpha1，alpha2 and beta bands were all increased，especially for the alpha1 and alpha2 bands.The power spectral density of the beta band was increased continuously to the stage after the moxibustion.The results of average power spectral densities of different brain areas of heat-sensitized acupoints indicated that the average power densities at bilateral frontal regions，parietal region and occipital region during and after the moxibustion were significantly increased compared with that before the moxibustion，while there was no statistical difference in that at the central region.Conclusion：The energy of alpha1 and beta rhythms accounted for a large proportion of the whole EEG energy when the heat-sensitized acupoints were activated，while the non heat-sensitized acupoints′ EEG signals were less changed，which may be one of the objective display labels of the heat-sensitive phenomenon at acupoints.

Key Words Suspension moxibustion; Heat-sensitive phenomenon; Heat-sensitized acupoints; Electroencephalogram signal; Power spectral density; Knee osteoarthritis

中图分类号：R245.81文献标识码：Adoi：10.3969/j.issn.1673-7202.2019.08.004

课题组历经31年研究发现了灸疗特异性腧穴——热敏腧穴，总结了热敏腧穴的内涵及其临床规律，由此创立了辨敏施灸、消敏定量的热敏灸新技术，大幅度提高了灸疗疗效[1-5]。认识热敏腧穴关键在于解密腧穴热敏现象，其主要特征是热敏灸感，如透热、扩热、传热、局部不（微）热远部热、表面不（微热深部热以及非热觉等6种特殊感觉，同时伴随一种喜热的愉悦情感。热敏灸感是艾灸刺激腧穴后激发经气与发动感传的标志，是充分调动机体内源性调节功能的标志，可显著提高临床艾灸疗效。热敏灸感可应用于临床灸位的准确定位及灸量的科学定量[6-8]。因此，认识热敏灸感是挖掘灸效潜力及提高灸效的关键[9-10]。然而，目前临床上热敏灸感的出现仍主要采用灸感法诱发来判定，尚不能客观显示与评判，这是链接热敏灸临床与基础研究的瓶颈。

从生理学角度分析，机体体表腧穴接受艾热刺激后产生的特殊灸感反应必然来源于体感刺激投射至大脑意识领域而产生，而构成大脑的主要成分是神经元细胞，其最基本的生理活动表现为电活动。因此，可以推测，在灸疗过程中腧穴热敏现象发生时，必然在大脑网络中诱发广泛与之相应的特殊电活动。脑电（Electroencephalography，EEG）技术可以通过在头皮安放特殊的电极记录皮层脑电信号，具有无创、廉价、高时间分辨率等优势，可以用来客观反映与脑功能相关的各种生理活动与病理变化[11-12]。课题组前期研究结果强烈提示[13]，艾灸体表同一腧穴出现热敏现象时可引起显著的脑电信号改变，而未出现热敏现象时脑电信号无明显变化，这些特征变化有望成为腧穴热敏现象产生的客观标签，值得深入研究，这是一项链接临床与实验研究的重大课题。

本研究应用高密度脑电技术，以膝关节骨性关节炎（Knee Osteoarthritis，KOA）受试者犊鼻穴为试验腧穴，以同侧犊鼻穴正上4寸为对照点，筛选提炼反映腧穴热敏现象发生时的脑电功率谱密度指标，为临床建立热敏腧穴的客观检测技术，进一步揭示腧穴热敏现象的中枢机制奠定科学基础。

1 资料与方法

1.1 一般资料 选取2016年5月至2018年12月江西中医药大学附属医院收治的膝关节骨性关节炎患者30例作为研究对象，根据灸感法檢测受试者在施灸过程中是否出现热敏灸感分为热敏态腧穴组和非热敏态腧穴组：当发生6种热敏灸感[2]中的一种或一种以上即纳入热敏态腧穴组;若只感局部、表面温热感，则归为非热敏态腧穴组。本研究经江西中医药大学附属医院医学伦理委员会批准（伦理审批号：JZFY-2015-A006-01）。30例KOA受试者中犊鼻穴与对照点热敏态腧穴与非热敏态腧穴组2组患者病程、WOMAC骨关节量表评分、简易精神状态量表评分（MMSE）等基线资料比较，差异均无统计学意义（均P>0.05），具有可比性。见表1～3。

1.2 诊断标准 按照2007年中华医学会骨科学分会制定的《骨关节炎诊治指南》中的诊断标准：1）近1个月内膝关节疼痛症状反复发作;2）X线片正位片示关节间隙变窄、关节缘有骨赘形成;3）清亮、黏稠关节液不少于2次，WBC<200个/mL;4）中老年患者（≥40岁）;5）晨僵≤3 min;6）活动时有骨摩擦音（感）。结合临床、实验室及X线检查，符合1）+2）条或1）+3）+5）+6）条或1）+4）+5）+6）条，可诊断膝关节骨性关节炎。

1.3 纳入标准 1）符合以上诊断标准;2）年龄范围为40～65岁;3）签署知情同意书且能完成规定时间的热敏灸者;4）能正确表达灸感者。

1.4 排除标准 1）受试部位皮肤缺损、溃疡等不适宜施行热敏灸者;2）合并严重的膝内外翻畸形、屈曲挛缩者;3）被试者有重大疾病病史、头颅外伤史、神经精神系统疾病史及其他可能影响大脑活动的疾病;4）妊娠或哺乳期妇女;5）1周内曾经使用各类抗炎镇痛药等患者;6）认知能力障碍，简易精神状态量表（MMsE）分值少于27。

1.5 脱落与剔除标准 1）未能按试验要求完成试验者;2）试验过程中出现不良反应者;3）病情恶化不宜继续试验者;4）试验过程中因受试者精神状态不佳致脑电数据无法采用者;5）因试验过程中操作人员技术原因导致脑电数据无法采用者。

1.6 研究方法

1.6.1 腧穴定位 本研究中KOA受试者试验腧穴选取患侧犊鼻穴（位于人体膝部，屈膝，髌骨与髌韧带外侧凹陷中）（按十三五规划教材《针灸学》第10版定位），对照点设定为同侧犊鼻穴正上4寸。

1.6.2 腧穴热敏态灸感法检测方法 1）检测环境：保持室内安静，室温条件为26～30 ℃;2）检测体位：采用仰卧位，充分暴露膝部;3）灸感法检测工具采用江西中医药大学附属医院自制热敏灸艾条（规格：直径为22 mm，长度为12 cm）;4）热敏态腧穴的判定方法依据陈日新教授[2]创立的热敏灸灸感法对腧穴进行热敏态检测。手持热敏灸艾条1根，于犊鼻穴或对照点表面3 cm左右高度施温和灸，其施灸顺序随机分配，每次试验施灸一个腧穴或对照点，每次施灸时间为30 min，均由一名临床艾灸经验丰富的医师操作，共进行2次试验，2次试验间隔24 h。施灸过程中如出现一种或一种以上的热敏灸感即可判定该腧穴为热敏态腧穴：a.透热：艾热由体表施灸点皮肤直接向深部组织或关节腔或胸腹腔穿透;b.扩热：艾热以施灸点为中心向四周扩散;c.传热：艾热从施灸点沿某一方向传导;d.局部不（微）热远部热：施灸局部不（或微）热，而远离施灸部位感觉甚热;e.表面不（微）热深部热：施灸表明皮肤不（或微）热，而皮肤下深部组织或关节腔或胸腹腔脏感觉热甚;f.非热觉：施灸部位或远离施灸部位出现酸麻胀痛及重压等非热感。

1.6.3 脑电数据采集 1）脑电采集前准备：在实验前向被试解释，脑电检测是无创、无痛的，以解除其紧张焦虑情绪;在进行脑电数据采集前，嘱受试者将头发洗干净，禁止使用护发素等护发用品，避免因头皮电阻过高影响EEG波形;血糖过低会影响脑电的结果，建议在进餐后3 h内进行测试;保证被试的精神状态良好;2）脑电采集设备：采用由美国EGI公司生产的128导高密度脑电系统;3）脑电检测环境：室内保持安静，手机及空调等可能影响脑电信号的电器关机，室温为26～30 ℃;4）脑电采集体位：受试者佩戴好脑电电极帽后膝关节骨性关节炎受试者选择仰卧位，全身放松后充分暴施灸部位;5）脑电数据记录：受试者进入检测室内，对其说明测量姿势及相关注意事项，嘱其保持闭目放松清醒的状态;在记录EEG过程中以头顶中央的Cz电极为参考电极（Reference Electrode）;采样频率（Sampling Frequency）设为1 000 Hz，各通道阻抗低于50 kΩ，并对50 Hz工频干扰进行电子滤波处理;每次试验均采集3段脑电信号，每次采集15 min，共45 min。第1段于艾灸前15 min开始记录，共记录15 min;第2段于艾灸开始15 min后开始记录，共记录15 min;第3段于艾灸结束后开始记录，共记录15 min。

1.6.4 脑电数据预处理 脑电数据的离线分析采用的是Matlab2014a（美国The MathWorks公司）数据处理分析软件及其脑电分析子软件EEGLAB工具包（http：//www.sccn.Ucsd.edu/eeglab/index.html）进行分析。所有受试者灸前、灸中及灸后均选取中间的5 min脑电数据进行分析。

1.7 观察指标 本试验的观察指标为脑电功率谱密度（Power Spectral Density，PSD），其提取方法如下：1）PSD提取方法：对预处理后的脑电数据，利用EEGLAB中PSD函数（窗宽windowing 512点，快速傅里叶转换FFT长度为1 024点，重叠overlap为0）评估1～30 Hz每个频率的功率谱密度。所获脑电数据被进一步划分为以下几个频段：delta（δ，1～4 Hz），theta（θ，4～8 Hz），alpha1（ɑ1，8～10 Hz），alpha2（ɑ2，10～13 Hz）和beta（β，13～30 Hz），先计算每位受试者的功率谱密度，再计算全部导联叠加后的平均功率谱密度。2）不同脑区的PSD提取：根据Butler报道的方法划分为左右共八个不同脑区[14]，分别为：左侧额区（LF）、右侧额区（RF）、左侧中央区（LC）、左侧中央区（RC）、左侧顶区（LP）、右侧顶区（RP）、左侧枕区（LO）、右侧枕区（RO），如图1所示（单侧额区、中央区、顶区、枕区分别包括8、10、9、9个电极点），并计算受试者各脑区脑电功率密度平均值。

1.8 统计学方法 采用SPSS 19.0统计软件进行数据分析。对于年龄、病程、评分等连续变量资料，用均数±标准差（±s）表示。对于性别、病情分级等不连续变量，采用例（%）表示。统计分析方法：符合正态分布的连续变量资料，采用两独立样本的t檢验，方差不齐则采用校正t检验;若不符合正态分布，则采用非参数检验。不连续变量资料采用χ2检验。组间比较采用两独立样本t检验，组内比较采用配对t检验。非正态分别数据采用非参数U检验，多组间均数比较采用单因素方差分析。以P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 热敏态腧穴与非热敏态腧穴整体平均功率谱密度比较 犊鼻穴及其对照点热敏态腧穴组，灸中、灸后与灸前比较，其脑电平均功率谱密度均有显著增加（P<0.01）;而非热敏态组，灸中、灸后与灸前比较，其脑电平均功率谱密度比较均无统计学意义（P>0.05）。见表4、5。2种热敏态与非热敏态腧穴脑电平均功率谱密度其变化趋势。见图2、3。

2.2 热敏态与非热态敏腧穴不同频段平均功率谱密度（PSD）比较 犊鼻穴及其对照点热敏态theta、alpha1、alpha2和beta等低中频段PSD在灸中及灸后阶段与灸前比较有显著增高（P<0.05），其中beta频段的变化表现为由灸中持续增高至灸后阶段。见图4、5。而犊鼻穴及其对照点非热敏态theta、alpha1、alpha2和beta等不同低中频段PSD均无明显变化。见图6、7。

2.3 热敏态腧穴不同脑区平均功率谱密度比较 犊鼻穴及其对照点热敏态灸中、灸后分别与灸前比较，其双侧额区、顶区、枕区平均功率密度显著增加（P<0.01），而其中央区无明显变化（P>0.05）。见表6、7。

3 讨论

脑电功率谱密度是脑电信号定量分析的常用指标，功率谱密度值越高代表脑电活动越强，其频谱分析反映了人体脑电响应的强弱程度与频率节律的相关性。本研究基于脑电功率谱密度分析，提取腧穴热敏态与非热敏态2种不同功能态脑电功率谱特征，以反映腧穴不同功能状态脑电功率谱的特征信息。

本研究结果显示，悬灸热敏腧穴灸中、灸后以alpha1频段增加显著，且beta频段的功率谱密度持续增加至灸后阶段，而非热敏腧穴组未出现明显变化。热敏腧穴不同脑区平均功率谱密度结果提示，灸中、灸后与灸前比较，灸中、灸后双侧额区、顶区、枕区平均功率密度明显增加。已有研究表明通常在闭眼静息状态下，在整个头皮范围内都可记录alpha节律，并且在后枕部有较大的幅度。但当机体接受不同感觉刺激传入至大脑皮质，不同脑区的alpha节律的阻塞状态不同，主要包括3类：1）当受试者受到视觉刺激时表现的alpha节律的阻塞主要分布于枕区[15-16];2）当在机体体表接受体感刺激或处于运动状态时alpha节律的阻塞在中央运动区域占优势[17];3）在听觉刺激、心理变化以及执行认知任务时主要集中在颞中脑区[18]。

本研究结果提示alpha1、beta节律的能量在热敏腧穴被激活时占整个脑电能量中的比重较大，可能由于施灸过程中被试伴随愉悦的情感体验状态而受到“阻塞”，因而表现出很强的热敏状态标签特性。据此，热敏腧穴施灸过程中alpha1、beta频带脑电节律可能作为热敏腧穴被激活状态的标签之一，为临床建立热敏态腧穴的脑电客观检测技术初步奠定了科学基础，有待进一步大样本验证及深入其中枢机制研究。

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（2019-07-10收稿 責任编辑：王明）