电针干预轻微型肝性脑病即刻脑效应的BOLD-fMRI研究

黄姬玲 康英杰 成建明 魏翔宇 莫雪蕊 周峰峰 龚志刚 黄炎文王 辉 谭文莉 詹松华

肝性脑病（hepatic encephalopathy，HE）是指继发于严重肝功能障碍和／或门体分流的一种神经精神异常综合征。轻微型肝性脑病（MHE）指无明显症状，但智力及神经检测异常的早期肝性脑病。患者常表现为记忆减退、认知功能障碍［1］。既往研究发现，MHE 在肝硬化患者中发病率很高。针灸是中医学重要组成部分，大量研究表明针刺“百会”“神庭”治疗认知功能障碍具有一定疗效。目前，研究表明静息态BOLD-fMRI可发现MHE患者脑功能神经元活动及功能区连接异常［2］，且静息态BOLD-fMRI已被广泛用于揭示电针疗效影响的相关脑区，已成为研究针刺作用脑神经机理的重要手段。局部一致性（regional homogeneity，ReHo）及低频振幅（amplitude of lowfrequency fluctuations，ALFF）作为静息态功能磁共振成像（rs-fMRI）的分析方法，可直接反映脑自发性神经元活动的强弱，是研究静息状态下局部脑区活动变化的重要指标［3］。因此，本研究以百会穴、神庭穴为目标穴位，首次联合ALFF 和ReHo 两种分析方法对比研究健康受试者、肝硬化患者、MHE 患者针刺前后脑活动的改变情况，探讨正常及不同病理状态对穴位脑效应的影响，为今后阐明针刺头部穴位干预神经系统疾病的中枢机制以及相关研究设计提供参考。

方 法

1. 一般资料

纳入2020 年6 月至2021 年7 月 间35 例肝 病患 者（由本院肝病科两名高年资医师共同诊断且具有穿刺活检或影像学检查支持），包括经神经心理学测试诊断为MHE 的患者17 例（MHE 组），无MHE 的肝硬化患者18 例（LC 组），另选取年龄及文化程度与病例组相匹配的23 名健康志愿者（healthy control，HC组）。本研究获上海中医药大学附属曙光医院医学伦理委员会批准（编号：201976612101），所有受试者均行神经心理学测试和功能磁共振检查，实验前均告知研究相关内容并签署知情同意书。

纳入标准：确诊的MHE 患者及肝硬化患者：选用数字连接试验（number connection test-A，NCT-A）和数字符号试验（digital symbol test，DST）进行神经心理测试，根据中国肝性脑病诊治共识意见［4］，NCT-A 及DST 两项测试结果均为阳性者纳入MHE组：右利手。年龄18～65 岁。近3 个月未接受针灸干预。不伴有影响脑结构及功能的其他神经或精神疾病。能接受电针并配合完成实验检查。排除标准：头动过大。颅内伪影。对针灸刺激无反应者。MRI扫描禁忌证。

2. 研究设计

所有受试者检查前进行NCT-A 及DST 测试，采用简易智力状态检查量表（MMSE）评估患者认知能力。采用联影公司uMR 780 3.0 T 磁共振机及头针专用柔性线圈（AHC12）。扫描前嘱受试者平卧休息，直至完全平静，配戴耳塞，避免头动，保持清醒平静状态。待受试者适应机房环境后进行扫描。MR 序列采集：结构像采用3D-T1WI，扫描方向平行于大脑正中矢状位，TR=8.6 ms，TE=4 ms，TI=1 120，BW=150 Hz/pixel，FA=20°，层 厚=1 mm，FOV=260 mm×260 mm，Matrix=330×256；功能像采用BOLD序 列，TR=2 000 ms，TE=30 ms，BW=2 370 Hz/pixel，FA=90°，FOV=224 mm×224 mm，矩阵=64×64，扫描层数=33。每期扫描时间均为8 min。

3 组受试者均于针刺前行第一期BOLDfMRI 扫描。随后于检查床上进行百会穴、神庭穴针刺及电针刺激，为保证研究的一致性，所有针刺均由一名从业多年的针灸师进行。针刺采用特制的0.5 寸金针，尺寸0.13 mm×25 mm，在百会穴（位于头顶正中线与两耳尖连线的交叉处）、神庭穴（位于前发际正中直上0.5 寸）处用平刺法（针身与头皮15°角左右）刺入，以受试者出现酸、麻、胀、痛为得气，随后连接经改进的低频脉冲治疗仪（G6805-2），连续波，频率2 Hz，电流1～5 mA，以受试者能忍受为度，电针刺激8 min 结束后即刻行第二期扫描。扫描结束后拔针，各组受试者完成针感视觉模拟评分（visual analog scale，VAS），评分采用10 分制，其中0 分为此项无感觉，10分为此项感觉难以忍受。

3. 数据处理

BOLD-fMRI数据采用RESTplus 软件进行后处理（http：//restfmri. net/forum/ restplus），将MRI 采集的DICOM 数据分类整理后进行图像预处理，基本步骤依次为：转换数据格式、去除前10 个时间点、头动校正、时间校正、空间标准化、空间平滑、去线性漂移及低频滤波处理（0.01～0.08 Hz）。将预处理后获得的时间序列转换为频谱，然后对每个体素内频率在0.01～0.08 Hz范围内信号的功率进行开方后平均，得到ALFF 图。ReHo 图是计算每个体素的肯德尔和谐系数（Kendall’s coefficient of concordance，KCC），计算KCC-ReHo，获得各组的ReHo值。

4. 统计学分析

使用SPSS 25 及RESTplus 自带软件进行统计学分析。所有计量资料以±s表示。对3 组间年龄、受教育年限、针感评分、NCT-A 及DST 测试结果的比较采用独立样本T检验，性别构成采用卡方检验，P＜0.05 表示差异有统计学意义。3 组ALFF 值、ReHo 值的组内比较采用配对t检验，高斯随机场（Gaussian randomfield theory，GRF）校正，以P＜0.005，体素数目＞10为差异具有统计学意义。

结 果

本研究中，1 例健康受试者及2 例患者头动过大被剔除、余受试者都坚持完成实验，最终共纳入57例符合标准的受试者（HC 组22 例，LC 组17 例，MHE 组16 例），3 组受试者在年龄、性别构成比、受教育时间等基本资料方面差异无统计学意义（P＞0.05）；针感VAS 评分方面经过统计学分析，除了痛感，其余针感量表差异无统计学意义（P＞0.05）；3组NCT-A、DST 及MMSE 测试结果差异具有统计学意义（P＜0.05）（表1、图1）。

表1 受试者一般资料、神经心理学测试结果比较

HC组电针前后比较，ReHo值有差异的脑区包括右侧颞下回、右侧梭状回、右侧颞中回、左侧楔叶、两侧楔前叶等（图2A，表2），ALFF值有差异的脑区包括右侧眶部额上回、右侧眶部额中回、右侧眶部额下回、尾状核、左侧内侧额上回、左侧前扣带和旁扣带脑回等（图3A，表3）。

LC 组前后比较，ReHo 值有差异的脑区包括两侧楔前叶、两侧后扣带回、右侧中央后回、两侧内侧和旁扣带脑回（图2B，表2），ALFF值有差异的脑区包括右侧眶部额下回、右侧眶部额中回、右侧海马、右侧中央后回、右侧中央前回（图3B，表3）。

表2 组内比较HC组电针前后、LC组电针前后与MHE组电针前后ReHo值存在差异的脑区

MHE 组前后比较，ReHo 值有差异的脑区包括右侧颞下回、右侧颞中回、右侧枕上回、左侧小脑（图2C），ALFF 值有差异的脑区包括右侧眶部额上回、右侧眶部额下回、右侧尾状核、左侧顶下缘角回、左顶上回（图3C，表3）。

表3 组内比较HC组电针前后、LC组电针前后与MHE组电针前后ALFF值存在差异的脑区

讨 论

关于针刺脑效应的多层次、多维度研究是现如今针刺效应机理的热点，针刺组合穴在脑功能区激活方面的优势在于能够将各单穴特异性激活区域重新加工、整合，既往少有对百会、神庭配伍穴脑功能研究，且少有在轻微型肝性脑病等病理状态下的研究。ReHo 是指给定的体素与周围相邻体素在时间序列上的同步性，它采用KCC 系数在体素层面来计算给定的体素与相邻的体素之间的时间序列的一致性。某脑区ReHo 值的改变表示该脑区在某些特定状态下的时间序列具有一致性的特点。低频能量振幅（ALFF）是从能量角度反映大脑局部神经元活动的强弱［5］。ALFF值的升高或降低，提示MHE患者存在静息状态下自发脑活动的异常。然而，目前绝大多数研究只关注MHE 患者脑区间的功能连接，并未直接反映神经网络内局部脑区的功能活动情况。ALFF 及ReHo 作为不同的功能算法，可以从不同角度反映相关脑区神经活动的改变情况。因此，本研究采用ALFF 及ReHo 两种不同的算法来观察针刺百会、神庭组合穴在MHE 患者脑效应的改变。且本课题组前期研发的针灸专用头颅柔性线圈及具有磁屏蔽功能的磁共振专用电针仪也为研究的顺利开展提供了有力保障［6］。

临床实践已证明针刺疗法是防治认知功能障碍的有效方法，本研究选用百会、神庭配伍穴，是因为百会与神庭同属督脉，百会位于顶骨正中，称“三阳五会”，故能通达阴阳脉络，调节人体内部阴阳之气；神庭是督脉、阳明经和足太阳交汇之穴，针刺百会、神庭共奏开窍醒脑、安神益智之功。针刺百会、神庭可以降低患者血清炎症因子IL-6、TNF-α水平，与改善认知功能密切相关［7］。近年来发展BOLD-fMRI 技术，使针刺效果呈现可视化。既往研究发现不同穴位针刺时可能对脑皮层神经活动有较相对特异的作用，有更多的研究进行对比，若能够有激活脑区的重叠，说明经脉也有固定的脑效应区域［8］。本研究基于fMRI 的ALFF 及ReHo 技术在正常（健康受试者）和不同病理状态下（肝硬化、MHE 患者）观察针刺百会、神庭脑效应，发现虽然部分激活的脑区存在差异现象，但部分脑区是重叠的。且大部分重叠的激活区，集中在楔前叶、颞下回、眶部额下回、尾状核等与听觉、语言、高水平的认知功能相关的脑区，故针刺百会、神庭能够治疗语言障碍和认知障碍的相关疾病。此研究结果也与“经脉所过、主治所在”的经络腧穴理论相吻合，为临床百会、神庭配伍治疗机制提供一定可视化理论依据。

本研究发现，HC组、LC组、MHE组ALFF值有差异的脑区主要集中在眶部额上回、眶部额中回、眶部额下回、扣带旁回等脑区，LC 组与其他两组针刺前后有差异的脑区主要集中在中央前回及中央后回。眶部额上回、左眶部额中回及眶部额下回均位于额叶，属于前额叶皮层。额叶作为大脑最发达的脑区，是大脑高级认知功能的综合区域，参与执行、记忆、情绪等功能，额下回作为主管运动语言的中枢之一，不仅对新旧知识进行整合，而且对语言语义加工处理，是调节高级认知功能的重要区域［9］。本研究中，针刺引起额叶皮层局部含氧血红蛋白增加，促进脑神经元活动，增强了额叶与其他脑区间神经元信号的传导，对认知相关脑网络起到一定调控作用。中央前、后回，这些区域主要涉及与运动相关的认知功能，如感觉运动转换、行动理解和有关行动执行的决定。在本研究中，针刺肝硬化患者出现眶部额上回、中回、下回、中央前回、中央后回等脑区的异常激活，说明即使没有HE 症状，但也存在与运动、记忆等认知有关的脑区功能障碍，反映了肝病患者大脑功能的损害。而MHE 组与其他两组ALFF 值有差异的脑区主要集中在顶下缘角回、顶上回等脑区。角回的主要功能是注意力、视觉整合及阅读理解能力［10］，该脑区神经活动减弱提示MHE 患者阅读理解能力存在一定程度的受损。据此推测，MHE 患者认知功能障碍及记忆力减退等与此相关脑区的神经元损伤有关。顶上回属于顶叶，主要参与运动、空间认知、计算、感觉、情景记忆等功能，也是完成计算功能的重要结构。本研究提示，MHE 患者针刺干预后，左顶上回ALFF 值增高，考虑针刺是通过对顶叶、角回等脑区来提高患者的运动能力、空间认知能力、计算能力等。

HC 组、LC 组、MHE 组三组结果对比显示，ReHo 值有差异脑区主要是颞叶、楔前叶、扣带回等脑区，这些脑区目前多被认为属于默认网络（default mode network，DMN）的重要组成部分［11］。其损伤可导致认知功能障碍、记忆力减退等。楔前叶与后扣带回是默认网络中的重要节点，楔前叶参与情景记忆提取、视空间信息整合等认知功能，与许多高水平的认知功能有关［12］。颞叶是注意网络的重要组成部分。颞中回与语言信息执行处理及加工、演绎推理有关，颞下回靠近枕叶，属于视觉环路的组成部分，负责情景记忆与特征识别，并参与认知调节等过程［13］。扣带回是边缘系统的主要组成部分，具有调节感情、记忆、自主神经功能和运动的作用。右此可以推测，使用ReHo 的分析方法中，可发现针刺对默认网络的广泛调制作用。本结果中，LC组出现楔前叶、扣带回、中央后回等脑区的ReHo 值异常激活，提示肝硬化患者也存在相关脑区的损伤。在MHE 组患者中发现在右侧枕上回及左侧小脑脑区的异常激活，枕下回是初级视觉通路，小脑半球可通过小脑-皮质通路影响运动及认知等功能，结合既往研究结果，推测MHE 患者视觉通路、空间记忆及工作记忆的损伤可能与枕叶及小脑半球有关。以上研究也证明了BOLD-fMRI 与ReHo分析的可行性。

综上，本研究采用ALFF 及ReHo 两种分析方法对比分析并相互验证后发现，BOLD-fMRI 技术为针刺百会、神庭能治疗认知功能障碍的相关疾病提供可视化基础。同时发现针刺的即刻效应可以顺序、特异性地激活或失活MHE 患者与认知功能相关的一些脑区的神经元活动，笔者推测这种针刺效应的潜在神经机制可能是针灸对MHE 认知功能障碍治疗作用的基础，但针刺的后续效应是否与其存在相关性和一致性，还有待以后进一步开展实验加以证实。在今后的神经影像学研究中，应加大对MHE 患者针刺后fMRI的纵向研究，并选择新的组合穴位，观察其激活区的差异及探索其作用机制，识别改善MHE 患者认知功能障碍的优势穴位，以期为MHE提供新的治疗途径。