懸灸不同狀態犢鼻穴的腦電功率譜密度特征研究

黃仙保 李巧林 謝丁一

摘要 目的：通過提煉熱敏態腧穴的腦電功率譜密度特征指標，為臨床建立熱敏態腧穴的腦電客觀檢測技術奠定科學基礎。方法：選取2016年5月至2018年12月江西中醫藥大學附屬醫院收治的膝關節骨性關節炎患者30例作為研究對象，以犢鼻穴為試驗腧穴，以同側犢鼻穴正上4寸為對照點，采用熱敏腧穴灸感法進行檢測，根據施灸過程中是否發生熱敏現象分為熱敏態腧穴組和非熱敏態腧穴組。受試者腦電數據采用美國EGI公司生產的128導高密度腦電系統采集，其采集分為3個時段，每個時段記錄15 min，共記錄45 min：第1段在艾灸前記錄15 min;第2段在艾灸15 min后開始記錄15 min;第3段在艾灸結束后開始記錄15 min。腦電信號的預處理采用Matlab2014a（美國The MathWorks公司）數據分析軟件及其EEGLAB子軟件，對灸前、灸中、灸后平均腦電功率譜密度分別進行提取，所得腦電數據采用SPSS 19.0軟件進行統計學分析比較。結果：熱敏態與非熱敏態腧穴功率譜密度比較：平均功率譜密度差異：熱敏態腧穴灸中、灸后與灸前比較，全部導聯疊加后的腦電平均功率譜密度有明顯增加。進一步分析不同頻段腦電功率譜密度分布差異，其中theta、alpha1、alpha 2及beta頻段均增加，尤其以alpha1、alpha 2頻段增加顯著，且beta頻段的功率譜密度持續增加至灸后階段。熱敏腧穴不同腦區平均功率譜密度結果提示，灸中、灸后與灸前比較，灸中、灸后雙側額區、頂區、枕區平均功率密度明顯增加，而其中央區差異無統計學意義。結論：alpha1、beta節律的能量在熱敏態腧穴被激活時占整個腦電能量中的比重較大，而非熱敏態腧穴腦電信號變化較少，這可能作為腧穴熱敏現象的客觀顯示標簽之一。

關鍵詞 懸灸;熱敏現象;熱敏態腧穴;腦電信號;功率譜密度;膝關節骨性關節炎

Abstract Objective：To extract the characteristic indexes of EEG power spectrum decsity of heat-sensitized acupoints，so as to lay a scientific foundation for the establishment of a clinically objective EEG detection technology for heat-sensitized acupoints.Methods：A total of 30 subjects with knee osteoarthritis admitted in the Affiliated Hospital of Jiangxi University of Traditional Chinese Medicine from May 2016 to December 2018 were included.Dubi（ST 35）was selected as the test acupoint，and the point located at 4 cun higher than the same side Dubi（ST 35）was taken as the control point.The moxibustion sensation method of heat-sensitized acupoints was used detection.The patients were divided into heat-sensitized acupoint group（HA group）and non heat-sensitive acupoint group（NHA group），according to whether the heat-sensitive phenomenon occurred during the moxibustion process.Subjects′ EEG data were collected by the 128-conductor high-density EEG system produced by EGI Company in the United States.The collection process was divided into 3 periods，and each period was recorded for 15 min，with a total of 45 minutes.The first period was recorded for 15 min before the moxibustion; the second period was recorded for 15 min after the beginning of moxibustion; and the third period was recorded for 15 min after the end of moxibustion.Matlab2014a（The MathWorks company in the United States）data analysis software and EEGLAB sub-software were used for preprocessing the EEG signals.Average EEG power spectral density was extracted before，during and after the moxibustion，and SPSS 19.0 software was used for statistical analysis and comparison of the obtained EEG data.Results：Power spectral densities of acupoints in heat-sensitized state and non heat-sensitized state were compared.The difference in average power spectral densities：compared with those before，during and after the moxibustion in acupoints of heat-sensitized state，the average power spectral densities of EEG after the superposition of all the leads were significantly increased.Further analysis of the distribution differences of EEG power spectral densities in different bands：theta，alpha1，alpha2 and beta bands were all increased，especially for the alpha1 and alpha2 bands.The power spectral density of the beta band was increased continuously to the stage after the moxibustion.The results of average power spectral densities of different brain areas of heat-sensitized acupoints indicated that the average power densities at bilateral frontal regions，parietal region and occipital region during and after the moxibustion were significantly increased compared with that before the moxibustion，while there was no statistical difference in that at the central region.Conclusion：The energy of alpha1 and beta rhythms accounted for a large proportion of the whole EEG energy when the heat-sensitized acupoints were activated，while the non heat-sensitized acupoints′ EEG signals were less changed，which may be one of the objective display labels of the heat-sensitive phenomenon at acupoints.

Key Words Suspension moxibustion; Heat-sensitive phenomenon; Heat-sensitized acupoints; Electroencephalogram signal; Power spectral density; Knee osteoarthritis

中圖分類號：R245.81文獻標識碼：Adoi：10.3969/j.issn.1673-7202.2019.08.004

課題組歷經31年研究發現了灸療特異性腧穴——熱敏腧穴，總結了熱敏腧穴的內涵及其臨床規律，由此創立了辨敏施灸、消敏定量的熱敏灸新技術，大幅度提高了灸療療效[1-5]。認識熱敏腧穴關鍵在于解密腧穴熱敏現象，其主要特征是熱敏灸感，如透熱、擴熱、傳熱、局部不（微）熱遠部熱、表面不（微熱深部熱以及非熱覺等6種特殊感覺，同時伴隨一種喜熱的愉悅情感。熱敏灸感是艾灸刺激腧穴后激發經氣與發動感傳的標志，是充分調動機體內源性調節功能的標志，可顯著提高臨床艾灸療效。熱敏灸感可應用于臨床灸位的準確定位及灸量的科學定量[6-8]。因此，認識熱敏灸感是挖掘灸效潛力及提高灸效的關鍵[9-10]。然而，目前臨床上熱敏灸感的出現仍主要采用灸感法誘發來判定，尚不能客觀顯示與評判，這是鏈接熱敏灸臨床與基礎研究的瓶頸。

從生理學角度分析，機體體表腧穴接受艾熱刺激后產生的特殊灸感反應必然來源于體感刺激投射至大腦意識領域而產生，而構成大腦的主要成分是神經元細胞，其最基本的生理活動表現為電活動。因此，可以推測，在灸療過程中腧穴熱敏現象發生時，必然在大腦網絡中誘發廣泛與之相應的特殊電活動。腦電（Electroencephalography，EEG）技術可以通過在頭皮安放特殊的電極記錄皮層腦電信號，具有無創、廉價、高時間分辨率等優勢，可以用來客觀反映與腦功能相關的各種生理活動與病理變化[11-12]。課題組前期研究結果強烈提示[13]，艾灸體表同一腧穴出現熱敏現象時可引起顯著的腦電信號改變，而未出現熱敏現象時腦電信號無明顯變化，這些特征變化有望成為腧穴熱敏現象產生的客觀標簽，值得深入研究，這是一項鏈接臨床與實驗研究的重大課題。

本研究應用高密度腦電技術，以膝關節骨性關節炎（Knee Osteoarthritis，KOA）受試者犢鼻穴為試驗腧穴，以同側犢鼻穴正上4寸為對照點，篩選提煉反映腧穴熱敏現象發生時的腦電功率譜密度指標，為臨床建立熱敏腧穴的客觀檢測技術，進一步揭示腧穴熱敏現象的中樞機制奠定科學基礎。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選取2016年5月至2018年12月江西中醫藥大學附屬醫院收治的膝關節骨性關節炎患者30例作為研究對象，根據灸感法檢測受試者在施灸過程中是否出現熱敏灸感分為熱敏態腧穴組和非熱敏態腧穴組：當發生6種熱敏灸感[2]中的一種或一種以上即納入熱敏態腧穴組;若只感局部、表面溫熱感，則歸為非熱敏態腧穴組。本研究經江西中醫藥大學附屬醫院醫學倫理委員會批準（倫理審批號：JZFY-2015-A006-01）。30例KOA受試者中犢鼻穴與對照點熱敏態腧穴與非熱敏態腧穴組2組患者病程、WOMAC骨關節量表評分、簡易精神狀態量表評分（MMSE）等基線資料比較，差異均無統計學意義（均P>0.05），具有可比性。見表1～3。

1.2 診斷標準 按照2007年中華醫學會骨科學分會制定的《骨關節炎診治指南》中的診斷標準：1）近1個月內膝關節疼痛癥狀反復發作;2）X線片正位片示關節間隙變窄、關節緣有骨贅形成;3）清亮、黏稠關節液不少于2次，WBC<200個/mL;4）中老年患者（≥40歲）;5）晨僵≤3 min;6）活動時有骨摩擦音（感）。結合臨床、實驗室及X線檢查，符合1）+2）條或1）+3）+5）+6）條或1）+4）+5）+6）條，可診斷膝關節骨性關節炎。

1.3 納入標準 1）符合以上診斷標準;2）年齡范圍為40～65歲;3）簽署知情同意書且能完成規定時間的熱敏灸者;4）能正確表達灸感者。

1.4 排除標準 1）受試部位皮膚缺損、潰瘍等不適宜施行熱敏灸者;2）合并嚴重的膝內外翻畸形、屈曲攣縮者;3）被試者有重大疾病病史、頭顱外傷史、神經精神系統疾病史及其他可能影響大腦活動的疾病;4）妊娠或哺乳期婦女;5）1周內曾經使用各類抗炎鎮痛藥等患者;6）認知能力障礙，簡易精神狀態量表（MMsE）分值少于27。

1.5 脫落與剔除標準 1）未能按試驗要求完成試驗者;2）試驗過程中出現不良反應者;3）病情惡化不宜繼續試驗者;4）試驗過程中因受試者精神狀態不佳致腦電數據無法采用者;5）因試驗過程中操作人員技術原因導致腦電數據無法采用者。

1.6 研究方法

1.6.1 腧穴定位 本研究中KOA受試者試驗腧穴選取患側犢鼻穴（位于人體膝部，屈膝，髕骨與髕韌帶外側凹陷中）（按十三五規劃教材《針灸學》第10版定位），對照點設定為同側犢鼻穴正上4寸。

1.6.2 腧穴熱敏態灸感法檢測方法 1）檢測環境：保持室內安靜，室溫條件為26～30 ℃;2）檢測體位：采用仰臥位，充分暴露膝部;3）灸感法檢測工具采用江西中醫藥大學附屬醫院自制熱敏灸艾條（規格：直徑為22 mm，長度為12 cm）;4）熱敏態腧穴的判定方法依據陳日新教授[2]創立的熱敏灸灸感法對腧穴進行熱敏態檢測。手持熱敏灸艾條1根，于犢鼻穴或對照點表面3 cm左右高度施溫和灸，其施灸順序隨機分配，每次試驗施灸一個腧穴或對照點，每次施灸時間為30 min，均由一名臨床艾灸經驗豐富的醫師操作，共進行2次試驗，2次試驗間隔24 h。施灸過程中如出現一種或一種以上的熱敏灸感即可判定該腧穴為熱敏態腧穴：a.透熱：艾熱由體表施灸點皮膚直接向深部組織或關節腔或胸腹腔穿透;b.擴熱：艾熱以施灸點為中心向四周擴散;c.傳熱：艾熱從施灸點沿某一方向傳導;d.局部不（微）熱遠部熱：施灸局部不（或微）熱，而遠離施灸部位感覺甚熱;e.表面不（微）熱深部熱：施灸表明皮膚不（或微）熱，而皮膚下深部組織或關節腔或胸腹腔臟感覺熱甚;f.非熱覺：施灸部位或遠離施灸部位出現酸麻脹痛及重壓等非熱感。

1.6.3 腦電數據采集 1）腦電采集前準備：在實驗前向被試解釋，腦電檢測是無創、無痛的，以解除其緊張焦慮情緒;在進行腦電數據采集前，囑受試者將頭發洗干凈，禁止使用護發素等護發用品，避免因頭皮電阻過高影響EEG波形;血糖過低會影響腦電的結果，建議在進餐后3 h內進行測試;保證被試的精神狀態良好;2）腦電采集設備：采用由美國EGI公司生產的128導高密度腦電系統;3）腦電檢測環境：室內保持安靜，手機及空調等可能影響腦電信號的電器關機，室溫為26～30 ℃;4）腦電采集體位：受試者佩戴好腦電電極帽后膝關節骨性關節炎受試者選擇仰臥位，全身放松后充分暴施灸部位;5）腦電數據記錄：受試者進入檢測室內，對其說明測量姿勢及相關注意事項，囑其保持閉目放松清醒的狀態;在記錄EEG過程中以頭頂中央的Cz電極為參考電極（Reference Electrode）;采樣頻率（Sampling Frequency）設為1 000 Hz，各通道阻抗低于50 kΩ，并對50 Hz工頻干擾進行電子濾波處理;每次試驗均采集3段腦電信號，每次采集15 min，共45 min。第1段于艾灸前15 min開始記錄，共記錄15 min;第2段于艾灸開始15 min后開始記錄，共記錄15 min;第3段于艾灸結束后開始記錄，共記錄15 min。

1.6.4 腦電數據預處理 腦電數據的離線分析采用的是Matlab2014a（美國The MathWorks公司）數據處理分析軟件及其腦電分析子軟件EEGLAB工具包（http：//www.sccn.Ucsd.edu/eeglab/index.html）進行分析。所有受試者灸前、灸中及灸后均選取中間的5 min腦電數據進行分析。

1.7 觀察指標 本試驗的觀察指標為腦電功率譜密度（Power Spectral Density，PSD），其提取方法如下：1）PSD提取方法：對預處理后的腦電數據，利用EEGLAB中PSD函數（窗寬windowing 512點，快速傅里葉轉換FFT長度為1 024點，重疊overlap為0）評估1～30 Hz每個頻率的功率譜密度。所獲腦電數據被進一步劃分為以下幾個頻段：delta（δ，1～4 Hz），theta（θ，4～8 Hz），alpha1（ɑ1，8～10 Hz），alpha2（ɑ2，10～13 Hz）和beta（β，13～30 Hz），先計算每位受試者的功率譜密度，再計算全部導聯疊加后的平均功率譜密度。2）不同腦區的PSD提?。焊鶕﨎utler報道的方法劃分為左右共八個不同腦區[14]，分別為：左側額區（LF）、右側額區（RF）、左側中央區（LC）、左側中央區（RC）、左側頂區（LP）、右側頂區（RP）、左側枕區（LO）、右側枕區（RO），如圖1所示（單側額區、中央區、頂區、枕區分別包括8、10、9、9個電極點），并計算受試者各腦區腦電功率密度平均值。

1.8 統計學方法 采用SPSS 19.0統計軟件進行數據分析。對于年齡、病程、評分等連續變量資料，用均數±標準差（±s）表示。對于性別、病情分級等不連續變量，采用例（%）表示。統計分析方法：符合正態分布的連續變量資料，采用兩獨立樣本的t檢驗，方差不齊則采用校正t檢驗;若不符合正態分布，則采用非參數檢驗。不連續變量資料采用χ2檢驗。組間比較采用兩獨立樣本t檢驗，組內比較采用配對t檢驗。非正態分別數據采用非參數U檢驗，多組間均數比較采用單因素方差分析。以P<0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 熱敏態腧穴與非熱敏態腧穴整體平均功率譜密度比較 犢鼻穴及其對照點熱敏態腧穴組，灸中、灸后與灸前比較，其腦電平均功率譜密度均有顯著增加（P<0.01）;而非熱敏態組，灸中、灸后與灸前比較，其腦電平均功率譜密度比較均無統計學意義（P>0.05）。見表4、5。2種熱敏態與非熱敏態腧穴腦電平均功率譜密度其變化趨勢。見圖2、3。

2.2 熱敏態與非熱態敏腧穴不同頻段平均功率譜密度（PSD）比較 犢鼻穴及其對照點熱敏態theta、alpha1、alpha2和beta等低中頻段PSD在灸中及灸后階段與灸前比較有顯著增高（P<0.05），其中beta頻段的變化表現為由灸中持續增高至灸后階段。見圖4、5。而犢鼻穴及其對照點非熱敏態theta、alpha1、alpha2和beta等不同低中頻段PSD均無明顯變化。見圖6、7。

2.3 熱敏態腧穴不同腦區平均功率譜密度比較 犢鼻穴及其對照點熱敏態灸中、灸后分別與灸前比較，其雙側額區、頂區、枕區平均功率密度顯著增加（P<0.01），而其中央區無明顯變化（P>0.05）。見表6、7。

3 討論

腦電功率譜密度是腦電信號定量分析的常用指標，功率譜密度值越高代表腦電活動越強，其頻譜分析反映了人體腦電響應的強弱程度與頻率節律的相關性。本研究基于腦電功率譜密度分析，提取腧穴熱敏態與非熱敏態2種不同功能態腦電功率譜特征，以反映腧穴不同功能狀態腦電功率譜的特征信息。

本研究結果顯示，懸灸熱敏腧穴灸中、灸后以alpha1頻段增加顯著，且beta頻段的功率譜密度持續增加至灸后階段，而非熱敏腧穴組未出現明顯變化。熱敏腧穴不同腦區平均功率譜密度結果提示，灸中、灸后與灸前比較，灸中、灸后雙側額區、頂區、枕區平均功率密度明顯增加。已有研究表明通常在閉眼靜息狀態下，在整個頭皮范圍內都可記錄alpha節律，并且在后枕部有較大的幅度。但當機體接受不同感覺刺激傳入至大腦皮質，不同腦區的alpha節律的阻塞狀態不同，主要包括3類：1）當受試者受到視覺刺激時表現的alpha節律的阻塞主要分布于枕區[15-16];2）當在機體體表接受體感刺激或處于運動狀態時alpha節律的阻塞在中央運動區域占優勢[17];3）在聽覺刺激、心理變化以及執行認知任務時主要集中在顳中腦區[18]。

本研究結果提示alpha1、beta節律的能量在熱敏腧穴被激活時占整個腦電能量中的比重較大，可能由于施灸過程中被試伴隨愉悅的情感體驗狀態而受到“阻塞”，因而表現出很強的熱敏狀態標簽特性。據此，熱敏腧穴施灸過程中alpha1、beta頻帶腦電節律可能作為熱敏腧穴被激活狀態的標簽之一，為臨床建立熱敏態腧穴的腦電客觀檢測技術初步奠定了科學基礎，有待進一步大樣本驗證及深入其中樞機制研究。

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（2019-07-10收稿 責任編輯：王明）