基于ReHo方法的針刺合谷穴靜息態腦功能磁共振研究

唐勁松，翁國盛，胡建平

（1.福建中醫藥大學附屬第二人民醫院，福建福州350003；2.福建省體育科學研究所，福建福州350003；3.福建醫科大學附屬第一醫院，福建福州350005）

·臨床研究·

基于ReHo方法的針刺合谷穴靜息態腦功能磁共振研究

唐勁松1，翁國盛2，胡建平3

（1.福建中醫藥大學附屬第二人民醫院，福建福州350003；2.福建省體育科學研究所，福建福州350003；3.福建醫科大學附屬第一醫院，福建福州350005）

目的采用局部一致性（regionalhomogeneity，ReHo）方法觀察針刺合谷穴的靜息態腦功能活動特性。方法選取12名健康志愿者，采集針刺合谷穴前及拔針后5min、25m in的靜息態腦功能磁共振數據，采用ReHo方法分析針刺合谷穴后的全腦活動情況。結果針刺后ReHo值升高腦區主要有雙前扣帶回和雙額內側回，ReHo值下降腦區主要有雙丘腦、左蒼白球、右額下回等；隨著針刺后時間延長，雙前扣帶回、雙額上回ReHo值升高強度降低，ReHo值降低腦區明顯增多。結論合谷穴功效與邊緣系統存在密切聯系，并涉及多個腦區協同整合；針刺合谷穴能對相關腦區產生持續性影響。

合谷穴；靜息態；功能磁共振；R eho方法

功能磁共振成像（functionalmagnetic resonance imaging，fMRI）是目前最常用的一種非損傷性活體腦功能檢測技術，已廣泛應用到認知神經科學、臨床醫學等學科，在針灸領域的研究也備受關注。靜息態功能磁共振成像（resting-state fMRI）掃描時，參與者不需要執行任何復雜的任務，只需保持全身放松、頭腦清醒的狀態，能夠在生理狀態下實時、無創地反映人腦的功能活動，成為針刺穴位在中樞神經系統作用機制研究的新手段。局部一致性（regional homogeneity，ReHo）分析法是通過計算某一體素與相鄰若干體素時間序列之間的Kandell相關系數（Kendall's coefficient of concordance，KCC），然后將相關系數向每一體素賦值，來表征某一腦區局部功能強度的靜息態功能磁共振數據分析方法［1］。本研究運用Reho數據分析算法，對比針刺合谷穴前后的不同時間節點相關腦區局部功能活動改變，探究針刺合谷穴對中樞神經系統的影響。

1資料與方法

1.1 一般資料健康志愿者12例，男5例，女7例；年齡21～68歲，平均（41±18.78）歲，均為右手利。所有志愿者無MRI檢查禁忌證，既往健康，無家族精神病史，實驗前近期內無疼痛、抑郁等身體和精神癥狀，無進行過針灸理療，未服用過鎮痛、鎮靜類藥物，對本實驗的方法簽署知情同意書。

1.2 實驗方法

1.2.1 實驗前準備檢查前去除志愿者身上的金屬及磁性物品，更換檢查服，讓志愿者熟悉掃描環境；磁共振操作醫師給志愿者講解實驗流程及磁共振掃描期間注意事項，并了解針刺合谷穴后何為“得氣”感。志愿者仰臥于檢查床上，閉目放松、平靜呼吸、不進行主動思維，使用海綿泡沫頭墊固定頭部及耳塞降低噪音干擾。選擇右手合谷穴，手針針刺，針具采用一次性無菌針灸針（無錫佳健醫療器械有限公司）。所有針刺操作由同一位具有5 a以上臨床經驗的針灸醫師完成。

1.2.2 實驗方案實驗設計采用非重復時間相關模式，即“針刺前靜息－針刺刺激－針刺后靜息”。由針灸醫師行針刺合谷穴操作，在志愿者得氣后留針5 min，留針期間毎間隔1 min給予運針10～15 s，加強穴位刺激量。Resting-State fMRI共掃描3次，分別為針刺前、拔針后5min和25min。

1.2.3 resting-state fMRI數據采集使用GE Signa HDxt 1.5T超導磁共振系統，線圈為正交頭頸線圈。靜息態功能磁共振成像掃描序列采用T2*-EPIGRE序列，采集參數：TR 3 000ms，TE 40ms，層厚5 mm，間隔1mm，矩陣64×64，翻轉角90°，FOV 240× 240，掃描時間7 min 15 s。腦解剖圖采用Ax-3DT1FSPGR序列，采集參數：TR 9.2 ms，TE 3.0 ms，層厚1.2 mm，矩陣256×256，FOV 240×240，掃描時間3min 52 s，掃描范圍包括全腦。

1.2.4 圖像處理及統計學處理應用北京師范大學認知神經科學與學習國家重點實驗室開發的DPARSF軟件包和英國K arl Friston開發的SPM8（statistical parametric mapping）軟件包在Matlab2013平臺上對數據進行預處理。去除功能像掃描前10個時間點數據，然后進行時間矯正和頭動校正，剔除各方向（x，y，z）最大頭動＞1.5 mm及轉動角度＞1.5°的數據；后將圖像空間歸一化到蒙特利爾神經學研究所標準空間，重采樣大小設定為3mm×3 mm×3 mm；隨后進行去線性漂移和濾波（0.01＜頻率＜0.08 H z）處理，去除低頻漂移和高頻的呼吸、心跳噪聲。使用REST軟件對預處理后的數據進行ReHo分析，計算

出腦內每個體素與其周圍相鄰的體素在時間序列上的一致性，得出該體素的KCC值；然后將每個體素的KCC值除以全腦所有體素KCC均值而得到平均的ReHo圖；最后對平均ReHo圖以4 mm×4 mm× 4mm全寬半高（FWHM）高斯參數進行平滑，得到個體全腦Reho信號圖。采用配對t檢驗對針刺前、拔針后5 min和25 min的ReHo信號圖進行組間水平分析，最后對結果行Monte Carlo閾值校正，P≤0.001，計算出α≤0.01的最小數據簇大小（cluster size＝10）。通過閾值校正后得到具有統計學意義的腦激活區圖像疊加到標準腦圖像中，統計并記錄激活區的位置、Brodmann分區、信號類型和位置坐標。

2結果

與針刺前比較，針刺5 min后ReHo值升高腦區有雙前扣帶回、雙額葉內側回、左小腦；ReHo值降低腦區有左顳下回、右小腦，見表1、圖1。針刺25min后ReHo值升高腦區有雙額葉內側回、雙前扣帶回，ReHo值降低腦區有雙丘腦區、左蒼白球、右額葉內側回、右額下回，見表2、圖2。從不同時間節點的腦功能激活圖中可以看出：隨著時間的延長，雙額上回、雙前扣帶ReHo值的強度降低、體素減少，同時ReHo值降低腦區明顯增多。

表1 針刺合谷穴5 m in后ReHo值升高和降低腦區

表2 針刺合谷穴25 m in后ReHo值升高和降低腦區

3討論

合谷穴最早見于《靈樞·本輸》記載：“大腸上合手陽明……過于合谷，合谷在大指歧骨之間，為原”。元代杜思敬在其著作《針經摘英集》（1315年）中曾清楚描述過引起循手陽明大腸經感傳的針刺手法：“針手陽明經合谷，在手大指歧骨間陷中。隨患人咳嗽一聲下針，刺五分，內捻針，令病人吸氣三口；次外捻針，呼氣三口；次又內捻針，吸氣五口，令人覺針下一道痛如線，上至頭為度，長呼一口氣出針”［2］。這是古人對合谷穴與頭面部上下之間聯絡反應確切的記載。統計清代以前古籍文獻資料，合谷單穴主治涉及內科、外科、婦科、兒科、眼科、口腔科、皮膚科、耳鼻喉科7種科別，在內科病證中應用最為廣泛，以肢體經絡病證所占的比例最多，其次為肝膽病證、心系病證、脾胃系病證、氣血津液病證、肺系病證、腎系病證［3］。由于合谷穴在鎮痛、中風后癱瘓肢體康復、調節

神經等方面有著廣泛應用，常用于基礎經絡腧穴研究。

resting-state f MRI是研究針刺穴位在中樞神經系統作用機制的新手段，磁共振功能成像是利用腦神經活動與血流動力學間存在密切關系，生理刺激下使腦區神經元活動增強，該腦區血氧飽和度發生變化，在T2WI或T2*WI上相應區信號強度增加，經過適當處理后可將這種代表神經元興奮活動的信號提取出來，從而獲得激活腦區的功能成像圖［4］。靜息態是一種狀態，研究者可以根據自己的需要，設計各種各樣的狀態，比如情緒激發狀態、成癮者的渴求狀態、針灸的“得氣”狀態等。局部一致性是由我國學者藏玉峰等［1］開發研究的一種新的圖像處理方法，主要用來評價功能磁共振信號在同一時間序列中強度改變的相似程度，間接反映局部腦區神經元活動時間上的一致性。局部一致性增高表明局部腦區神經元活動在時間上趨于同步，相反，則提示局部神經元活動不同步［5］。故而，ReHo值變化提示局部神經元同步性活動發生改變，ReHo值反映的是區域BOLD信號的時間同步性，而不是信號強度。通過ReHo值的高低反映腦區的活動性，在檢測局域腦功能方面具有很高的可靠性、靈敏性和實用性。

3.1 合谷穴功效與邊緣系統功能存在密切聯系本組數據顯示針刺合谷穴ReHo值升高腦區有雙額葉內側回、雙前扣帶回；同時，針刺合谷穴5 min和25 min后ReHo值增高的腦區高度重疊，反映了上述腦區神經元活動在時間上趨于同步。這些腦區是大腦邊緣系統的重要組成部分，而邊緣系統的主要功能包括影響或產生情緒、調節中樞神經系統內的感覺信息、調節內臟活動、引起睡眠活動、參與學習和記憶活動。

另外，在針刺25 min后我們發現雙側丘腦及蒼白球ReHo值明顯減低，推測可能與針刺合谷穴具有多重功效，且穴位本身存在雙向調節有關。這些腦區是邊緣系統-皮層-紋狀體-蒼白球-丘腦神經解剖環路中的重要結構，這進一步說明了針刺合谷穴后產生的鎮靜、鎮痛機制同邊緣系統功能活動密切相關，邊緣系統內功能活動同步性上隨著時間的改變而發生變化。

3.2 多腦區協同整合作用本組實驗數據除前扣帶回外，其它腦區ReHo值也出現了不同程度增高或降低，反映神經元同步性活動發生改變，尤其以前額葉（額上回、額中回內側）、左顳下回、雙小腦半球、雙丘腦、左蒼白球。前額葉是一個重要的神經組織區域，因為有著廣泛的神經聯系和復雜的結構，具有豐富的、復雜的雙向性聯系。邊緣葉與前額葉之間亦存在密切的協同作用，屬于邊緣葉的扣帶回（BA47）又參與前額葉執行功能。由此可見：針刺合谷穴引起了的腦功能活動改變，不是通過單純的一兩個分工腦區來調節，而是通過多個腦區的網絡式調節而發揮作用。因此，針灸的中樞響應是一個復雜過程，可能是腦網絡綜合作用的結果，包括對針刺信息的匯聚、整合、執行、傳導等諸個環節［6］。

3.3 針刺合谷后中樞神經系統的持續性效應以往研究中，針刺fMRI設計多采用Block設計，這種設計要求針刺任務是按照組塊形式來變化，即強調針刺效應的瞬時回落性。但根據傳統中醫理論，針刺存在持續性效應，即針刺過程以及針刺后都伴有不同程度得氣感，若僅強調針刺的瞬時效應，會影響結論的可靠性。resting-state f MRI則可避免只注重針刺即時效應的研究而忽略了針刺效應的持續性。2009年，龍玉等［7］利用resting-state f MRI評估了針刺足三里穴的針刺后效應，發現針刺后效應對靜息態網絡活動產生顯著影響，拔針后10min和25min低頻振蕩信號幅度增高的腦區最多。為了研究針刺的持續效應，本研究我們特別設計了在拔針后5min和25 min進行2組靜息態腦功能磁共振掃描來對比研究。從5min和25min前后不同的時間點ReHo值變化來看，針刺合谷穴對中樞神經系統影響均集中在前額葉和邊緣系統，ReHo值增高的腦區前后2組高度重合；作用的效果并沒有很快衰減，相關腦區功能活動并沒有因為拔針而恢復針刺前狀態，從而體現了針刺合谷穴能對中樞神經系統的相關腦區產生持續影響和調節。

綜上所述，磁共振功能成像具有無創性、空間分辨率高、可重復性好等優點，將針刺作用機制及其治療效應客觀化、可視化，因而在針刺機制的研究中具有獨特優勢，已獲得國際同行的普遍認可，并已成為國際針刺機制的基本研究模態［8］?？梢灶A見：隨著腦功能磁共振技術的發展、數據分析方法的進步，基于Re h o方法的靜息態腦功能磁共振研究將為祖國傳統針灸醫學針刺作用機制探索開辟新的途徑，具有良好的基礎科研和臨床應用前景。

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［6］劉連生，曾道輝，孟貞貞，等.針刺足三里的靜息態腦功能局部一致性研究［J］.生物醫學工程與臨床，2014，18（2）：146-149.

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R245-0

A

1000-338X（2016）04-0001-03

2015-11-24

福建中醫藥大學校管課題（XB2012014）

唐勁松（1973—），男，副主任醫師，主要從事醫學影像診斷及腦功能磁共振研究。

胡建華（1973—），男，副主任醫師。E-mail：464829492@qq. com