针刺健康志愿者太溪穴和非穴脑区激活的fMRI比较研究

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背景太溪穴,属足少阴肾经,为本经之输穴、原穴,主治头痛、目眩、失眠、健忘、遗精、阳痿、咽喉肿痛、齿痛、耳鸣、耳聋、咳嗽、气喘、咳血、消渴、小便频数、便秘、月经不调、腰脊痛、下肢厥冷等。近年来,对太溪穴的临床运用集中在治疗与神经系统、运动系统、呼吸系统、妇科有关的一些病症,疗效显著。经穴特异性,主要是指经穴具有不同于非穴或其他穴位的,在形态结构、生物物理特性及对疾病及治疗的效应方面的差异性特征。穴位特异性的研究一直是近年来国内外学者研究的热点,穴位的效应是否具有特异性也存在争议。现代对经穴特异性的研究包括:经穴与非穴的研究、同经不同穴位的研究、经络脏腑与经穴特异性的关系研究、特定穴与经穴特异性的研究、干预方法与经穴特异性的关系、经穴配伍与经穴特异性的关系、机体功能状态与经穴特异性的关系等等方面的研究,尤其是赖新生教授“经穴特异性-脑功能相关”假说的提出,更好的推动了利用脑功能成像技术来开展穴位特异性方面的研究,该假说认为针刺经穴对脑区的激活存在特异指向性,而且脑部的识别能特异性的指向此干预作用。1990年,Ogawa等最早开始成功利用血氧饱和度的对比变化来研究脑部神经功能活动情况,现在BOLD-fMRI (Blood Oxyge nation Level Dependent-fMRI)已是最常用的fMRI技术之一。它的成像原理就是连续采集一系列的大脑图像并经统计分析后,来观察其中的差异,具体是通过BOLD方法检测氧合血红蛋白与脱氧血红蛋白之间不同的磁敏感性,来得到即时脑部血流情况,原理基础即脱氧血红蛋白分子在T2加权像上对应着低强度信号,而氧合血红蛋白对应高强度信号。近年,关于太溪穴的fMRI研究也有所进展:于国强等通过fMRI静息阶段和针刺阶段交替来采集数据以观察针刺太溪穴后脑激活区的反应。发现8例受试者太溪穴的脑激活区主要位于负责听觉语言及认知功能的右侧颞上、中、下各回及楔前叶,与传统的中医理论中太溪的作用相符。蒋垂刚等研究捻针刺激太溪穴对轻度认知障碍(MCI)功能性磁共振成像影响,探讨针刺MCI病理状态下针刺太溪穴的脑功能效应中枢机制;蒋垂刚等还应用fMRI技术观察了MCI患者右侧太溪穴和非穴时不同脑区的激活情况,两次研究均发现针刺太溪穴靶向性激活了MCI患者病变脑区。这些研究都在一定程度上印证了“经穴特异性-脑相关学说”。这些研究都推动了太溪穴的特异性研究,但传统的模块(Block)设计,即相同时间的刺激状态与静息状态交替进行,由于基于任务,并不能真实模拟针刺过程。实际上,自1995年Biswal等发表一篇关于静息态fMRI的论文发表后到Raichle等提出在静息状态下人脑存在静息状态网络(]sting-state network, RSNs)的假说以来,在针灸领域,如何让fMRI针刺试验的设计最优化,一直是专家学者们在积极探寻的。目前,许多研究者对于静息状态脑网络的研究,多采用功能连接的方法来测量功能脑区之间的关系。研究证实,针刺穴位具有持续性效应,这种效应能引起特定的脑部区域功能活动产生变化,观察研究这种效应引起的脑部变化,对我们探求经穴和脑部的关系有着重大的意义。本研究在总结过去研究的基础上,提出“针刺太溪穴能相对特异地激活与其临床功用相关脑功能区”的假说,即脑作为人体最复杂的信息处理器官,能把针刺刺激这种引起机体的反馈和具有对机体的调节作用的信号,作用到人体的靶器官来呈现其针刺的效应,这种效应与针刺刺激信号传入脑中枢后脑功能变化的区域相关,不同的针刺效应使不同的脑区功能产生变化,而相对于脑中枢,信号传入的原因、途径、方式等因素的作用是次要的。综上,拟运用静息态fMRI脑功能成像技术,以太溪穴为研究对象,通过太溪穴针刺前后、非穴针刺前后、太溪穴和非穴针刺后这三个方面的脑区激活情况的比较,从不同脑区功能变化来观察健康人太溪穴的相对特异性,通过科学合理的设计,力争为阐述经络腧穴与脑之间的联系提供进一步的理论依据。目的研究健康青年志愿者太溪穴、非穴针刺前后在静息状态下fMRI脑功能成像的特点,根据太溪穴针刺前后比较、非穴针刺前后比较、太溪穴和非穴两者之间针刺后比较这三个方面来观察脑区变化情况,从不同脑区功能变化来观察健康人太溪穴的相对特异性,为阐述经络腧穴与脑之间的联系提供理论依据。方法设计:fMRI静息态设计,神经影像学研究。时间和地点:本试验于2013年3月至2013年6月在广州中医药大学第一附属医院医学影像中心完成。被试者来源:健康志愿者来自南方医科大学和广州中医药大学在校学生,按照纳入标准和排除标准筛选30例入组,按照申请随机编码流程获得随机号码,随机分为太溪组和非穴组,每组15人。试验前各志愿者均签署知情同意书。受试者资料:30例符合上述诊断标准和纳入标准入组的健康受试者,分别来自南方医科大学和广州中医药大学在校学生:男性12例,女性18例;年龄21岁-23岁。随机分成2组,每组15人。其中,太溪组男性4例,女性11例,年龄平均(21.6±00.83)岁,身高平均(164.93±9.76)cm,体重平均(55.33±11.19)kg;非穴组男性8例,女性7例,年龄平均(21.20±0.77)岁,身高平均(167.6±8.58)cm,体重平均(55.87±8.68)kg。随机分成的两组,分别接受双侧太溪针刺、双侧非穴针刺。两组志愿者一般资料比较无统计学差异,有可比性。实验过程:①受试者受试者在清醒、平静呼吸的状态下平卧于检查床上,使用泡沫头垫固定头部并最大限度减少头部及其他部位的主动和被动运动,fMRI扫描全过程常规封闭视听,为降低噪音的影响,用听力检测专用耳塞(Aearo,R5A018)填充受试者耳朵;在针刺试验时,为每位被试佩带眼罩(扬州邗江鑫华旅游用品厂,XHYZ-001)并被告知闭眼、放松心情,不要想任何事情。②健康受试者随机接受太溪穴或非穴针刺方案,太溪组受试者只接受太溪穴针刺刺激,非穴组只接受非穴针刺刺激。太溪穴定位:位于足内侧,内踝后方与脚跟骨筋腱之间的凹陷处。非穴定位:大腿上,髂前上棘与髌底外上角连线的中点向内旁开2cm。③被试者平卧安静休息5分钟后,采用3.0T超导磁共振影像机(美国,GE公司)及其标准头部线圈,针刺前使用T1加权三维梯度回波脉冲序列采集MR解剖图像,然后进行静息态fMRI扫描。具体序列如下:T1横断面扫描采用FSE序列完成,共扫描2min51s, OAXT1FLAIR,重复时间TR1750ms/回波时间TE24ms, TI960ms,层厚5.0mm/间隔1.0mm;共30层,视野FOV24×24/Z,矩阵320×224/NEX=1,回波链长度8,带宽31.25; BOLD扫描应用单次激发回波平面成像梯度回波序列(GRE EPI),采集与解剖图像完全相同层面的功能图像:GR/EPI/90, TR3000ms/min,翻转角Flip angle90,视野FOV24×24/Z,层厚5.0mm/间隔1.0mm,矩阵96×96/NEX=1,共扫描6min。④针刺前扫描结束后,由同一名针灸医生(接受过正规中医院校教育并取得学位,且有临床执业医师资格,针刺临床实践工作经验2年以上)常规消毒后开始针刺操作,针具采用管针,针管(购自DONGBANG AcuPrime, Exeter, UK)和银质针灸针(0.30mm X40mm,购自中研太和公司,北京,中国),直刺(15±2)mm,医生感觉手下有沉涩感后,均匀提插捻转,行平补平泻针法,捻转幅度±180。,提插幅度2-3mm,频率60次/min,进针得气后行针lmin。留针30min,其间每隔10min行针1min。针刺操作结束,出针后第15min进行静息态fMRI扫描,具体序列参数设置同针刺前(见前③),本实验采用静息态方法设计,扫描时不留针。数据处理:在MATLAB平台上运用DPARSF2.0软件包、SPM8、REST1.8软件对数据进行处理,获取统计参数图后采取预处理,包括DICOM格式转换、去除功能像扫描前10个时间点、时间矫正、头动校正、空间标准化和空间平滑六个步骤。头动校正剔除头动平移>1.5mm和(或)旋转>1.5°的受试者数据,再采样至MNI标准模板上,剔除标准化拟合差的受试者数据。采用半高全宽的高斯核进行空间平滑处理。图像预处理后,共30例纳入统计分析。(ReHo分析数据预处理进行空间标准化后直接进入ReHo分析,不进行空间平滑处理。)ReHo分析采用REST1.8软件,先在预处理后的数据中提取其低频振荡信号幅值(0.01-0.08Hz)。计算每个被试全脑体素的肯德尔和谐系数(KCC值),从而每个被试得到一个KCC图,即ReHo图。将其除以全脑均值,得到标准化的ReHo值后进入统计学分析。ALFF分析采用REST1.8软件,在完成空间平滑处理后的数据中提取其低频振荡信号幅值(0.01-0.08Hz)。计算出每个被试全脑体素的ALFF值,从而得到ALFF图,再除以全脑平均值,得到标准化的ALFF值。然后采用REST1.8软件进行统计分析,同组受试者针刺前后标准化ReHo值和ALFF值采用配对t检验,对不同组间受试者针刺后的标准化ReHo值和ALFF值进行两样本t检验,获得同组受试者针刺前后、不同组间针刺后的脑区ALFF变化及ReHo变化差异。最后利用Rest1.8软件Viewer确定对应脑区的具体解剖位置,将结果以图像形式呈现,并请经验丰富的神经内科医师进行校正。结果1.针刺健康志愿者太溪穴前后的静息态fMRI脑功能成像比较研究结果针刺健康志愿者太溪穴前后比较功能连接变化的脑区:①ALFF值增强(激活)的脑区为右侧小脑后叶下半月小叶、左侧大脑额叶额中回;减弱(负激活)脑区未见。BA分区激活在的10区;②ReHo值增强(激活)的脑区为左侧大脑颞叶梭状回,右侧大脑额叶额内侧回;减弱(负激活)的脑区为左侧大脑边缘叶扣带回。BA分区的激活在37、10区;负激活在31区。2.针刺健康志愿者非穴前后的静息态fMRI脑功能成像比较研究结果针刺健康志愿者非穴前后比较功能连接变化的脑区:①ALFF值增强的脑区为左侧大脑枕叶舌回,右侧大脑枕叶枕中回,右侧大脑顶叶、中央后回;减弱的脑区为右侧大脑额叶额内侧回、额上回,左侧大脑颞叶颞中回,右侧大脑边缘叶扣带回。BA分区的激活在18、19、40区;负激活在10、21、39、30区。②ReHo值增强的脑区为右侧大脑枕叶舌回:减弱的脑区为左侧小脑后叶锥体、左侧大脑枕叶舌回、右侧大脑额叶额内侧回、左侧大脑颞叶颞中回、左侧大脑边缘叶、楔前叶、扣带回,右侧大脑顶叶。BA分区的激活在18区;负激活在7、10、18、23、30、39、40、31区。3.针刺健康志愿者太溪穴、非穴后的静息态fMRI脑功能成像比较研究结果针刺健康志愿者太溪穴、非穴后比较功能连接变化的脑区:①ALFF值增强的脑区为右侧大脑顶叶角回,右侧大脑额叶额内侧回,左侧大脑边缘叶扣带回,左侧大脑额叶额中回,左侧小脑后叶,右侧大脑颞叶,右侧小脑后叶、下半月球小叶,左侧大脑下叶,左侧大脑颞叶颞下回;减弱的脑区为左侧大脑顶叶、楔前叶,左侧小脑后叶悬雍垂,右侧大脑颞叶颞上回,右侧大脑下叶,右侧大脑中央前回、中央后回,左侧大脑额叶额中回。BA分区的激活在6、10、20、23、29、30、39、24区;负激活在7、13、30、6区。②ReHo值增强的脑区为右侧小脑扁桃体、右侧小脑后叶、半月球小叶,左侧大脑颞叶,右侧大脑颞叶梭状回,左侧小脑后叶、扁桃体,右侧大脑额叶额上回,左侧大脑额叶额上回;减弱的脑区为左侧大脑颞叶海马旁回,右侧小脑后叶,左侧大脑顶叶、楔前叶,左侧大脑颞叶颞下回,右侧大脑下叶,右侧大脑额叶中央前回,左侧大脑顶叶,左侧大脑边缘叶扣带回,右侧大脑额叶中央前回。BA分区的激活在20、10、8、6区;负激活在20、19、37、4、40、7、3区。结论通过针刺健康志愿者太溪穴和非穴脑区激活的fMRI比较研究,可以初步肯定太溪穴对于脑区血流状态的影响。针刺太溪穴,能够靶向性地作用于与精神、运动、认知、感觉和视觉等脑部功能区,表明太溪穴不同于非穴,具有经穴特异性。并表明了脑功能区功能状态的特异性变化可能与太溪穴临床功效的中枢机制相关。
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