第一部分 耳迷走神经刺激(taVNS)对原发性失眠症的疗效观察与脑功能调控机制研究研究背景:原发性失眠是临床中常见的慢性难治性疾病,当前对其的治疗以口服镇静安眠药和失眠认知行为治疗(Cognitive behavioural therapy for insomnia,CBT-I)为主。但安眠药存在较大副作用,严重影响患者的日间功能,长期使用会增加患各类神经系统疾病的风险。CBT-I虽有远期疗效,但对失眠发作期患者疗效有限,且存在治疗时间长,预约不方便,费用高等问题。近年来,有文献报道耳迷走神经分布区域的耳穴刺激和直接的耳迷走神经刺激(Transcutaneous auricular vagus nerve stimulation,taVNS)治疗对失眠具有疗效。然而,有学者认为之前的研究存在病人纳入标准不严,操作不规范,证据等级不高等问题,当前也尚未有文献报道taVNS治疗失眠的具体机制。因此,尚不能完全认定taVNS对失眠具有疗效。研究目的:观察taVNS对原发性失眠的疗效,使用功能磁共振(Functional magnetic resonance imaging,fMRI)对比观察 taVNS 治疗前后脑区活动(Amplitude of low-frequency fluctuation,ALFF)的差异,结合心率变异性(Heart rate variability,HRV)探讨taVNS治疗原发性失眠的神经脑功能机制,为该法在临床中的进一步推广提供临床与理论依据。研究方法:1.采用单盲、随机、分组的研究方法,按照2017年《中国精神障碍分类和诊断标准》,同时参照美国睡眠障碍联合会《睡眠障碍国际分类第三版》(ICSD-3)标准,在广东省中医院招募原发性失眠患者进行治疗。共53名患者完成全程试验,其中治疗组29名,对照组24名。治疗组患者刺激耳甲腔迷走神经分布区域,对照组患者刺激耳舟非迷走神经分布区域。2.利用匹兹堡睡眠评分(Pittsburgh sleep quality index,PSQI)与失眠严重指数(Insomnia severity index,ISI)作为主要评价指标,采用焦虑自评量表(Self-rating anxiety scale,SAS)、抑郁自评量表(Self-rating depression scale,SDS)、复合自主症状评分(Composite autonomic symptom score-31,COMPASS-31)、36 项生活质量量表(The MOS 36-item short from health survey,SF-36)作为次要评价指标,对比观察4周治疗前后治疗组与对照组患者各临床量表的变化,并进行组间和组内比较,以评价taVNS对原发性失眠的治疗效能。3.利用功能磁共振(fMRI)对比观察治疗组与对照组患者在治疗前后脑区活动(ALFF值)的差异,使用心率变异性(HRV)观察真、假迷走神经刺激对患者自主神经系统的影响。研究结果:1.临床研究结果:(1)组间比较显示:①治疗前:两组患者在一般人口学资料、PSQI、ISI、SAS、SDS、COMPASS-31、SF-36等临床量表的比较,差异无统计学意义(P>0.05),表明两组在各临床量表上具有可比性。②在治疗后的比较中,治疗组患者在PSQI、ISI、SAS、SF-36的总分及治疗前后总分的差值上均优于对照组(P<0.05),仅在PSQI与SF-36的部分“得分项”中,如:PSQI的入睡时间(P=0.11)、睡眠障碍(P=0.098)、日间功能(P=.06),SF-36中的生理机能、生理职能和一般健康情况的得分差异无统计学意义(P>0.05)。该结果表明与对照组相比,治疗组患者在治疗后的睡眠状况、焦虑、抑郁情绪以及生活质量方面均显著优于对照组。两组患者治疗后的COMPASS-31量表总分与各得分项差异未见统计学意义(P>0.05),表明真、假taVNS刺激对两组患者自主神经系统症状的影响未见明显差异。(2)组内比较显示:①与治疗前相比,治疗组患者治疗后各项量表的总分与大多数“得分项”上均有显著改善(P<0.05),仅在COMPASS-31的站立、血管收缩、膀胱功能得分,SF-36量表中的一般健康状况得分差异无统计学意义(P>0.05)。表明taVNS能显著改善失眠患者的失眠症状、焦虑抑郁情绪、生活质量和自主神经系统的症状。②对照组患者虽在各量表的总分以及部分“得分项上”有一定改善(P<0.05),但在PSQI的睡眠时间、睡眠障碍、药物服用、日间功能的得分,COMPASS-31中的血管收缩、消化功能、膀胱功能、瞳孔收缩功能得分,SF-36中的疼痛、一般健康状况、社会职能、情感职能、健康变化等多数得分项中差异无统计学意义(P>0.05)。表明假刺激也对失眠的患者失眠症状、抑郁焦虑情绪和生活质量有一定缓解作用,但作用相对较低。2.心率变异性(HRV)研究结果:(1)组间比较显示:①两组患者无刺激状态下的HRV各指标差异均无统计学意义(P>0.05),表明两组患者在HRV各指标上具有可比性;②刺激状态下,治疗组患者RMSSD指标的值明显高于对照组(P<0.05),其余指标无统计学差异(P>0.05)。由于RMSSD主要代表迷走神经的状态,该结果提示:与假刺激相比,taVNS更能影响体内迷走神经的活动。(2)组内比较显示:①治疗组患者在刺激时的R-R间期均值、相邻R-R间期之差的均方根(RMSSD)以及相邻R-R间期之差>50ms的数量占总RR间期数量的百分比(PNN50)的值大于无刺激时(基线状态)(P<0.05),在低频段功率(LF)、高频段功率(HF)、LF与HF的比值(LF/HF)的差异无统计学意义(P>0.05)。由于HRV主要反映人体自主神经系统活动的改变,该结果提示taVNS能改变失眠患者的自主神经系统活动的状态。②对照组患者刺激时仅在R-R间期均值和PNN50两个指标的值大于无刺激状态(P<0.05),其余各指标差异无统计学意义(P>0.05)。提示假刺激对自主神经系统的影响较小。3.fMRI研究结果:(1)治疗组:①治疗4周后,治疗组患者在双侧距状沟、双侧舌回、左侧小脑、右侧颞上回、右侧中央前、右侧中央后回、右侧中央沟盖、右侧颞中回、右侧楔叶、右侧辅助运动区等脑区的活动(ALFF值)较治疗前显著降低(P<0.05)。②在左侧额中回、左侧中央后回、左中央前回、左侧额上回、右侧中扣带回、右侧额上回脑区的活动较治疗前升高(P<0.05)。(2)对照组:治疗4周后,对照组患者在双侧额上回、右侧前、中扣带回,左侧前扣带回脑区的活动较治疗前明显下降(P<0.05)。(3)两组治疗前后脑区活动(ALFF值)的差值比较:治疗组在左侧额上回,右侧中扣带回、右侧额上回、右额中回和右侧额下回脑区的活动的差值明显低于对照组(P<0.05)。结论:1.taVNS能引起人体迷走神经活动的改变,缓解患者失眠症状与焦虑情绪。2.taVNS治疗原发性失眠的机制,可能是刺激沿迷走神经通路上行,影响睡眠相关胆碱能神经元与单胺能神经元脑区的活动,进而调节额顶网络、默认网络、视听觉网络脑区的活动,对失眠及其伴随症状产生治疗作用。第二部分taVNS对原发性失眠患者疗效差异性的研究研究背景:近年来,部分研究报道了 taVNS对原发性失眠、癫痫、抑郁症均具有治疗作用。美国食品药品管理局(Food and drug Administration,FDA)也批准了 taVNS治疗癫痫、抑郁症等,但许多文献报道的taVNS治疗上诉疾病的有效率并不高,仅在70%左右。而中医在耳迷走神经分布区域内的耳穴压豆治疗失眠同样存在有效率不高的问题。因此研究导致taVNS治疗失眠疗效差异的原因,实现临床的个体化治疗,是临床急需解决的问题,也是节约医疗成本的需要。研究目的:对比观察taVNS持续刺激时,不同疗效的患者在脑区活动和 HRV的差异,分析导致taVNS治疗失眠不同疗效的神经脑功能机制,为临床中taVNS实现个体化治疗提供理论依据。研究方法:1.分组:在第一部分“原发性失眠”的诊断与纳入标准上继续招募患者,扩大治疗组患者样本量。按照我国卫生部1993颁布的《中药新药临床研究指导原则》疗效分级标准的“减分率”计算方法,结合PSQI作为评价指标对患者进行疗效评估。治疗前、后PSQI得分的“减分率”≥25%被定义为“有效患者”,为A组;“减分率”<25%被定义为“无效患者”,为B组。2.以PSQI、ISI作为主要临床评价指标,SAS、SDS、COMPASS-31和SF-36作为次要评价指标,观察患者4周治疗前后各量表的变化,进行疗效评价。3.使用fMRI与实时心电门控对比观察在治疗前taVNS持续刺激状态下,A、B两组患者在脑区活动与HRV上的差异。分析fMRI脑区活动的差异值、HRV、以及临床疗效(治疗前后PSQI差值)三者之间的相关性,初步探讨导致taVNS治疗失眠不同疗效的原因。结果:1.临床量表结果:(1)组间比较显示:①A、B两组患者在治疗前的一般人口学资料、PSQI、ISI、SAS、SDS、COMPASS-31、SF-36等临床量表的比较,差异无统计学意义(P>0.05)。表明两组患者在各临床量表的比较具有可比性。②治疗后的比较显示:A组患者在PSQI、ISI、SAS、SDS、COMPASS-31的总分以及大部分“得分项”的评估均显著优于B组(P<0.05),仅在PSQI的“药物服用得分”,和SF-36的总分、总分差值、生理机能、生理职能、躯体疼痛、一般情况以及社会功能得分与B组患者的差异无统计学意义(P>0.05)。表明taVNS治疗后,A组患者在睡眠状况、焦虑抑郁情绪、自主神经系统症状的得分明显优于B组患者。(2)组内比较显示:①A组患者治疗后PSQI的总分及所有得分项、ISI、SAS、SDS得分均显著优于治疗前(P<0.05),仅在COMPASS-31的血管收缩、消化、膀胱、瞳孔功能四项,SF-36的生理职能(P=0.058)、一般健康状况(P=0.199)两项得分的差异无统计学意义(P>0.05)。表明经过taVNS治疗后,A组患者的睡眠状况、焦虑抑郁情绪、自主神经系统症状以及生活质量均较治疗前有显著改善。②B组患者治疗后仅在PSQI中的睡眠质量一项、ISI得分、SF-36总分及其中的生理机能、生理职能、疼痛、精力、社会职能、情感职能得分较治疗前改善(P<0.05)。其余各指标的差异均无统计学意义(P>0.05)。提示B组患者在taVNS治疗后仅有睡眠状况与生活质量的轻微改善,在焦虑、抑郁情绪以及自主神经系统症状方面未见明显改善。2.HRV研究结果(1)组间比较显示:①A、B组患者的HRV各指标在无刺激状态下的差异无统计学意义(P>0.05),提示两组患者HRV各指标具有可比性。②持续刺激状态下,A组患者在RMSSD、PNN50、TINN、HF四个指标的值明显高于B组(P<0.05),其余指标的比较无统计学差异。由于HRV主要反映人体自主神经系统活动的改变,表明taVNS对A组患者自主神经系统的影响明显大于B组。(2)组内比较显示:①A组患者持续刺激时HF的值较无刺激时显著升高(P<0.05),其余指标治疗前后的比较差异无统计学意义(P>0.05)。由于HF也代表迷走神经的活动状态,该结果提示taVNS能改变A组患者迷走神经的活动状态。②B组患者taVNS持续刺激状态下的HRV各指标与治疗前比较,差异均无统计学意义(P>0.05)。提示taVNS未能改变B组患者自主神经系统的活动状态。3.fMRI结果A、B两组患者taVNS持续刺激时的fMRI比较显示:A组患者在感觉运动网络脑区(右侧额上回、右侧小脑、双侧SMA)的活动(ALFF值)明显低于B组患者(P<0.005)。4.相关性分析结果taVNS持续刺激时:A组患者HRV各指标的相关性分析显示:(1)TINN分别与两组患者taVNS持续刺激时,右侧小脑(r=-0.469,=0.037)、左侧SMA脑区(r=-0.477,P=0.033)脑区活动的差值成明显负相关;与患者的疗效(患者治疗前后PSQI的差值)呈正相关(r=0.507,P=0.023)。(2)SDNN与患者的疗效成正相关(rs=0.586,P=0.007)。(3)R-R间期与两组患者右侧SMA脑区活动的差值成正相关(P=0.496,P=0.026)。(4)LF与两组患者右侧小脑活动的差值成负相关(r=-0.45,P=0.047)。(5)LF/HF与右侧SMA脑区活动的差异成负相关(rs=-0.523,P=0.018)。该结果提示:taVNS刺激状态下的HRV与脑区活动的变化,以及患者的疗效存在密切关系。结论:1.taVNS治疗后,不同疗效患者的迷走神经对刺激的敏感性不同。2.taVNS刺激时,脑功能对不同人心率变异性的调控差异,是导致taVNS治疗后疗效差异可能原因。3.taVNS刺激时的HRV可能是预测taVNS对失眠疗效的生物标记物。