針刺支溝穴對健康人腦內以額下回為種子點功能連接網絡時變效應的差異影響?

韓紅艷，張 馳，胡逸聰，王文獻，王柯柯，高 輝，閆 鑌

(1. 河南中醫藥大學，鄭州 450008； 2. 中國人民解放軍信息工程大學， 鄭州 450002)

基于靜息態功能性磁共振成像(functional magnetic image, fMRI) 技術的腦功能連接網絡分析，為更深入地探究針刺后中樞響應腦區協同工作機制提供重要依據[1-2]。在既往相關研究中，針刺后留針時間及拔針后數據采集時間均較短，對針刺后腦區隨留針時間不同所發生時變效應的動態變化分析不足。為更精確地研究靜息態下針刺支溝穴后各腦區動態化的時變效應特征，課題組在對健康被試者左側支溝穴進行針刺前后fMRI掃描時，增加留針狀態和拔針后的掃描時間，且在上述2種狀態內設置多個時間區間對留針及拔針后狀態進一步細化分時，結果發現被試者在針刺后多個時間序列內額下回低頻振幅比率(fractional amplitude of low frequency fluctuation，fALFF)信號呈顯著性激活效應。為深入探討針刺該穴對健康被試者與額下回功能連接網絡相關聯響應腦區的影響，本實驗重點分析針刺前后各時間序列內以額下回為感興趣區種子點功能連接網絡的時變效應差異特征。

1 對象與方法

18名健康志愿者，其中男10名，女8名，平均年齡(24.89±1.811)歲，身高(167.39±8.045)cm，體質量(60.44±12.433)Kg。右利手，飲食規律，不嗜煙、酒、茶、咖啡等，睡眠正常，體型適中。既往無嚴重軀體病史、腦部外傷史、精神病史、藥物依賴史及酒精成癮史，近期無嚴重感染、手術等，頭顱MRI常規掃描未發現任何器質性病變。掃描前1周由同一專業針灸師通過針刺應答排除無針刺反應者或過度針刺反應者。

1.2 倫理審查

試驗方案獲河南中醫藥大學第一附屬醫院醫學倫理委員會批準(批準號2017HL-020)，并通過國家臨床試驗注冊(注冊號ChiCTR-OOC-17011452)，受試者試驗前均簽署知情同意書。

1.3 靜息態fMRI掃描

1.3.1 掃描設備及參數 采用河南中醫藥大學第三附屬醫院SIEMENS SKYRA 3.0T MRI設備。T1結構像采用T1-mprage-tra-p2-iso-1.0序列，FOV=230 mm×230 mm，Matrix=256×256，Slices=104，Slice thickness=1.3 mm，Gap=0.7 mm，TR=2200 ms，TE=2.48 ms，持續時間5 min 06 sec。功能像采用ep2d-bold-moco-p2-2 mm序列，FOV=192 mm×192 mm，Matrix=64×64，Slices=35，Slice thickness=3 mm，Gap=0.8 mm，TR=2000 ms，TE=30 ms，采集次數120次，掃描時間4 min 08 sec。

1.3.2 掃描流程 (1)被試者在MRI檢查中心休息室安靜休息20 min，期間由針刺操作者在所測試被試者左側前臂標記支溝穴位置，穴位定位參照《針灸學》教材[3]；(2)被試者休息后步入掃描室內，被試者耳內被塞入一次性消音耳塞，標準頭部線圈固定后安靜仰臥于掃描床，掃描前被告知在掃描過程中盡量保持清醒、閉目、不執行任何任務、不做任何動作的靜止狀態；(3)首先進行T1結構像掃描，對無腦結構異常者行第1次靜息態功能像掃描(Rest1，R1)；(4)R1結束后，將被試者退出掃描倉暫停掃描，針刺操作者步入掃描室內對被試者進行針刺操作，常規消毒后使用特制脫磁針灸針(0.3 mm×40 mm)在被試者左側前臂支溝穴處給予針刺刺激，針刺操作者感覺手下得氣，被試者訴有酸、麻、沉、脹等針感后，采用平補平瀉手法均勻捻轉，捻轉幅度±180°，頻率60次/min，操作1 min，結束后將被試者送入掃描倉繼續掃描；(5)被試者留針期間分別進行4個時間序列的靜息態掃描即R2、R3、R4、R5，各序列掃描時間均為4 min 08 sec(R6、R7同)；(6)上述掃描結束后拔針，進行2個時間序列的靜息態掃描即R6、R7。

1.4 統計學方法

(1)預處理：采用MRI Convert 2.0軟件對采集圖像進行轉換，采用MATLAB 7.6.0平臺下的SPM8對轉化后圖像進行預處理，包括頭動矯正、標準化、平滑、去漂移和濾波處理，濾波通過頻率為0.01～0.08 Hz。預處理后18例被試者各序列頭動均未超過1.5 mm，數據合格全部進入分析；(2)功能連接分析：應用REST軟件對預處理后的數據進行功能連接分析，提取全腦信號并去除協變量，將6個頭動參數和全腦信號作為協變量用REST進行去除。ROI種子點生成：使用FSL 5.0中Juelich histological atlas生成額下回感興趣區種子點，功能連接分析，分別對每個被試者R2-R7功能連接結果減去R1結果，選擇P<0.01、簇數值≥5個體素的團塊為有統計學意義的功能連接差異腦區。

注：圖(a)為峰值點坐標為(-60，-18，-21)的差異腦區；圖(b)為峰值點坐標為(-63，-6，15)的差異腦區；圖(c)為峰值點坐標為(51，-9，39)的差異腦區；圖(d)為峰值點坐標為(45，-12，57)的差異腦區；圖(a、d)中紅色十字交叉區域即為R1狀態下未出現，R2狀態下與額下回功能連接變化差異腦區圖1 R2減 R1狀態下與額下回功能連接差異腦區圖

2 結果

2.1 R2減 R1狀態下與額下回功能連接差異腦區

圖1表1顯示，該差異狀態下左側顳下回、顳中回、中央后回，右側中央前回與額下回功能連接顯著減弱。

2.2 R3減 R1狀態下與額下回功能連接差異腦區

圖2表1顯示，該差異狀態下左側顳下回、顳中回、中央前回與額下回功能連接顯著減弱；右側額中回與額下回功能連接顯著增強。

注：圖(a)為峰值點坐標(-60，-18，-18)的差異腦區；圖(b)為峰值點坐標(39，51，9)的差異腦區；圖(c)為峰值點坐標(-36，-15，48)的差異腦區；圖(a、c)中紅色十字交叉區域即為R1狀態下未出現，R3狀態下與額下回功能連接變化差異腦區圖2 R3減 R1狀態下與額下回功能連接差異腦區圖

2.3 R4、R5減 R1狀態下與額下回功能連接差異腦區

圖3表1顯示，R4減 R1差異狀態下右側中央前回與額下回功能連接顯著減弱。

R5減 R1差異狀態下右側頂上回與額下回功能連接顯著減弱, 左側額上回、額中回與額下回功能連接顯著增強。

注：圖(a)為峰值點坐標(45，-6，57)的差異腦區，圖中紅色十字交叉區域即為R1狀態下未出現，R4狀態下與額下回功能連接變化差異腦區；圖(b)為峰值點坐標(21，-69，51)的差異腦區；圖(c)為峰值點坐標(-24，33，51)的差異腦區；圖(b、c)中紅色十字交叉區域即為R1狀態下未出現，R5狀態下與額下回功能連接變化差異腦區圖3 R4、R5減 R1狀態下與額下回功能連接差異腦區圖

注：圖(a)為峰值點坐標(0，-15，69)的差異腦區；圖中紅色十字交叉區域即為R1狀態下未出現，R6狀態下與額下回功能連接變化差異腦區；圖(b)為峰值點坐標(-33，-36，-27)的差異腦區；圖(c)為峰值點坐標(60，-54，-18)的差異腦區；圖(b、c)中紅色十字交叉區域即為R1狀態下未出現，R7狀態下與額下回功能連接變化差異腦區圖4 R6、R7減 R1狀態下與額下回功能連接差異腦區圖

2.4 R6、R7減 R1狀態下與額下回功能連接差異腦區

圖4表1顯示，R6減 R1差異狀態下右側額上回、額中回，左側旁中央小葉與額下回功能連接顯著減弱。R7減 R1差異狀態下左側小腦前、后葉，右側顳中回、顳下回與額下回功能連接顯著減弱。

3 討論

額下回是人腦內重要的語言功能區，其在語言加工中的作用在多項研究文獻中均得以證實[4]。支溝穴為手少陽三焦經的重要經穴，臨床主治病證廣泛。《扁鵲神應針灸御龍經》總結為：“傷寒結胸，氣攻脅肋，同治：傷寒小便不通，一切游走氣攻胸脅疼痛，語言、咳嗽難，不可轉側”[5]，其中提到針刺該穴具有治療語言功能的效應。《針灸甲乙經》對其這一功能有更詳細記載：“口噤不可開，支溝主之”“暴喑不能言，支溝主之”[6]。以額下回為感興趣區種子點冀從腦網絡活動層面深入探索針刺支溝穴干預語言功能的中樞響應機制。

表1 R2-R7狀態減R1狀態下與額下回功能連接差異腦區

相對于單純靜息態(R1)而言，針刺刺激相當于給予受試者一個相關任務，接收到該刺激任務信息后，其腦內暫時的動態平衡網絡被打破，各腦區之間功能連接網絡重新進行調整。本試驗中，對R2-R7分別與R1時間序列的差異腦區進行分析，發現以額下回為感興趣區種子點的功能連接網絡也隨時間序列處于動態變化之中。具體表現為，健康受試者接受針刺左側支溝穴4min08sec內(R2)，左側顳中回、顳下回、左側中央后回、右側中央前回與額下回形成負激活效應的連接網絡；留針4min08sec至8min16sec內(R3)，左側顳中回、顳下回與額下回形成負激活效應的連接網絡，右側額中回與額下回形成正激活效應的連接網絡；留針8min16sec至12min24sec內(R4)，右側中央前回與額下回形成負激活效應的連接網絡；留針12min24sec至16min32sec內(R5)，右側頂上回與額下回形成負激活效應的連接網絡；拔針后4min08sec內(R6)，左側旁中央小葉與額下回形成負激活效應的連接網絡，拔針后4min08sec至8min16sec內(R7)，左側小腦前、后葉與額下回形成負激活效應的連接網絡。

作為主要的運動語言中樞，額下回與語言的加工深度密切相關，其作為語義加工的一個中央監控區域，能夠敏感地反映語義加工深度的變化[7-8]。在上述以額下回為種子點的各時間序列功能連接網絡激活腦區中，顳中回、顳下回與語義激活和語義加工都有直接關系，其在涉及多義詞語義加工的腦成像研究中也出現了特異性激活效應[9-11]。額中回參與漢字視空間分析與語音或語義分析的協調與整合過程，以及工作記憶和認知資源的協調[12]，額中回是影響漢字閱讀的主要腦區[13]。有研究對語音加工和語義加工激活腦區進行了精確定位，發現額中回背側后部區域在押韻任務中產生了更強的激活，額中回腹側前部在語義任務中產生更強的激活[14]，均表明額中回與漢字視空間分析與語音或語義分析的協調與整合過程有密切聯系。中央前回和中央后回與額下回、額中回及左側顳上回在參與漢語動作成語語義理解方面顯示出特異性激活效應[15]，頂上小葉在完成手部動作的語義生成任務時，與額上回、額中回、額下回共為特異性激活腦區[16]。推測上述腦區在各時間序列內與額下回所形成的功能連接網絡即為針刺該穴調節語言功能的可能中樞機制。

此外，額下回在參與記憶、思維等認知功能方面也具有重要作用，不僅參與新舊知識整合思維加工，還可能是行為抑制和注意控制功能的關鍵區域[17-18]。而本實驗激活腦區中的小腦前、后葉與大腦皮質有廣泛神經纖維聯系，除協調運動外還參與高級認知功能[19]，顳中回、顳下回、額中回等腦區也具有調節高級認知功能方面的重要作用。

綜上所述，結合支溝穴臨床功效和額下回功能，推測本實驗中左側顳中、下回、中央后回、中央旁小葉、小腦前、后葉，右側中央前回、頂上回，雙側額中、上回為針刺健康人左側支溝穴后以額下回為種子點所形成的隨時間序列變化的功能連接網絡的重要響應腦區。這一結論可能是臨床針刺支溝穴治療語言及思維等高級認知功能障礙的中樞效應機制。