治療中風后認知功能障礙電針刺激參數(shù)的數(shù)據(jù)挖掘研究

徐敏杰 譚逸海 李曉琳 李昌明 徐基民 李艷麗 常靜玲

中風后認知功能障礙(Post-stroke cognitive impairment, PSCI)是指在中風后6個月內(nèi)出現(xiàn)達到認知障礙診斷標準的一系列綜合征，包括從中風后認知障礙非癡呆到中風后癡呆不同程度的認知障礙[1]，PSCI會影響患者的注意力、執(zhí)行力、記憶力、語言和視覺空間[2]等，嚴重影響患者日常生活能力和社會功能，降低患者生活質(zhì)量，給家庭和社會帶來巨大經(jīng)濟負擔[3]。降低致殘率的最有效方法是針對功能障礙的康復治療[4]，具有中醫(yī)優(yōu)勢的電針、頭針聯(lián)合認知訓練可改善PSCI患者的認知功能(B級證據(jù))[5]。電針治療儀具有精確刺激量、操作簡單、規(guī)范治療、提高療效、節(jié)約人力成本的特點[6]?？v觀目前使用的中醫(yī)治療儀，主要包括G6805、KWD-808、SDZ等系列的傳統(tǒng)電針治療儀。這些傳統(tǒng)電針治療儀，多存在參數(shù)精確度、安全性、智能化和靈活性較低的問題[7]。隨著人工智能、虛擬現(xiàn)實[8]、腦-機接口(Brain-computer interface，BCI)[9]等現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展，產(chǎn)生了如：穿戴式康復治療設備[10]、家用循證針灸保健儀和醫(yī)用循證針灸治療與經(jīng)穴檢測儀[11]、基于腦-機接口的經(jīng)皮腧穴電刺激設備[12]、基于腦電的BCI電刺激控制系統(tǒng)等設備系統(tǒng)[13]，以及采用新興材料取代毫針針刺刺激，如：多通道電極、分形電極、可塑電極等柔性材料和通路被用于實驗電極[14-15]。因此未來的電針治療儀研發(fā)必然要向控制數(shù)字化、功能多樣化、病種針對化、參數(shù)穩(wěn)定化等功能方向發(fā)展，使得電針儀按需化、小型化、智能化[15-16]。但實驗方法中針刺操作細節(jié)被客觀量化的報道很少[17]，使得針刺技術(shù)轉(zhuǎn)化過程缺少數(shù)據(jù)支持。因此本研究以電針治療PSCI刺激參數(shù)為立足點，借助數(shù)據(jù)挖掘和共現(xiàn)分析技術(shù)分析電針刺激參數(shù)規(guī)律。

1 資料與方法

1.1 文獻資料

計算機檢索中國知網(wǎng)、維普數(shù)據(jù)庫、萬方數(shù)據(jù)知識服務平臺、Pubmed、Cochrane Library數(shù)據(jù)庫；中文檢索詞包括：“電針”與“中風”“卒中”“腦出血”“腦梗”及“血管性認知功能障礙”“血管性認知功能損害”“血管性癡呆”。英文檢索詞包括：(vascular dementia OR cognitive impairment OR cognitive disorders) AND (stroke OR cerebrovascular accident) AND (electroacupuncture)。檢索時間限定為2000年1月至2020年10月。

1.2 納入標準

(1)所有涉及均以使用毫針為主，電針治療PSCI臨床文獻，包括任何強度、持續(xù)時間等，實驗類型不限。(2)所有納入均有明確認知障礙診斷標準。(3)患者可能同時接受其他類型的干預，包括參考指南標準藥物和其他康復治療，干預措施有電針治療方式均可納入，如電針加西藥、電針加經(jīng)顱電刺激、電針加中藥干預等。(4)結(jié)局指標不限，所有能夠反應認知功能障礙改善的評價指標均可納入。

1.3 排除標準

(1)排除只有語言功能障礙文獻。(2)排除重復檢出或發(fā)表的文獻：學位論文又發(fā)期刊、會議論文文獻，只納入其期刊論文；第一作者為同一人，在不同時期發(fā)表的文獻，結(jié)局指標不同，但針刺參數(shù)未變的，只納入1篇；相同針刺方案，作者及發(fā)表時期不同，但針刺參數(shù)相同，只納入1篇。(3)沒有列出本文所觀察針刺參數(shù)任意之一的文獻、只描述電針儀器名稱或只描述波形，無其他參數(shù)的文獻。(4)僅在對照組涉及電針、電針干預無效的文獻。(5)排除動物實驗文獻。對于符合排除標準的經(jīng)小組討論同意后予以排除。

1.4 文獻管理和質(zhì)量控制

嚴格采用三級質(zhì)量控制進行文獻管理。按照納入標準和排除標準對計算機檢索到的所有文獻資料的標題、摘要進行仔細閱讀，初次排除不符合要求的文獻資料。將初步篩選出文獻進行全文閱讀，重點看具體干預方法、有無明確波形與頻率等，再進行二次篩選。將二次篩選后文獻再次專人全面審核后進行數(shù)據(jù)輸入統(tǒng)計。

1.5 數(shù)據(jù)提取

用EXCEL提取數(shù)據(jù)，將名稱不統(tǒng)一的內(nèi)容，按照《針灸技術(shù)操作規(guī)范第11部分：電針》[18]進行統(tǒng)一規(guī)范，對電針：針具規(guī)格、儀器、治療波形、電針頻率、治療強度、留針時間、治療頻次、觀察時間、電刺激腧穴等參數(shù)進行文獻提取。

1.6 數(shù)據(jù)處理

1.6.1 數(shù)據(jù)預處理 (1)去重：在EXCEL中對數(shù)據(jù)進行高級篩選功能操作，得到不重復每一列項目。(2)賦值：在錄入過程中，將輸入格式不同的相同變量統(tǒng)一化、規(guī)范化，并將相同屬性變量賦值。(3)轉(zhuǎn)化為R語言軟件可分析的矩陣格式文件。

1.6.2 描述性分析 基于頻次分析，按頻次順序排列各項。

1.6.3 關(guān)聯(lián)分析 (1)定義置信度和支持度：運用R語言軟件關(guān)聯(lián)分析(Aprior)算法對電針刺激參數(shù)進行關(guān)聯(lián)分析，結(jié)合同類研究參考[9]，定義支持度和置信度。(2)可視化：根據(jù)規(guī)則提升度(lift)，將lift大于1的關(guān)聯(lián)規(guī)則結(jié)納入最后結(jié)果[10]，并運用R語言軟件參與構(gòu)建網(wǎng)絡關(guān)系圖。

1.6.4 聚類分析 采用離差平方和法聚類算法，運用R語言對使用腧穴行聚類分析，得到樹狀圖。

2 結(jié)果

共檢出文獻1385篇，去重排除1118篇，閱讀題目及摘要后，全文檢索102篇，對符合納入和排除標準的研究進行篩選，刪除重復針刺方案8篇，參數(shù)不足7篇，最終數(shù)據(jù)庫納入87篇。

2.1 電針參數(shù)頻次分析

使用頻率最高的參數(shù)為：電針儀G6805，疏密波，耐受為度，頻率為2/15 Hz、5～8.3 Hz，電針刺激時間30分鐘/次、1次/天，5次/周，觀察時間28天，取頻次大于1的波形和頻率分項列見表1。

表1 PCSI電針刺激參數(shù)頻次分析

2.2 電刺激腧穴頻次分析

對納入87篇文獻進行分析，共涵蓋69種腧穴，涉及腧穴總頻次為324次，每個腧穴平均使用4.68次，腧穴使用頻率最高前5位累計頻次占總頻次的52%。腧穴使用頻率大于均數(shù)的共有15個，累計頻次占總頻次的73%，具體見表2。除表中所示穴位，還包括以線為維度的取穴方式如：頂顳前后斜線、頂額前斜線、額旁1～3線、頂前后線、顳前后線、顳線等、以及以區(qū)域為維度的取穴方式：頂前區(qū)、額區(qū)、顳區(qū)、供血區(qū)、血管舒縮區(qū)。

表2 電刺激腧穴頻次分析分布表

2.3 電刺激腧穴歸經(jīng)分析

對69個腧穴進行歸經(jīng)統(tǒng)計分析，共涉及14條經(jīng)脈，其中以督脈總頻次最多。歸經(jīng)頻率最高前5位分別是督脈、足少陽膽經(jīng)、經(jīng)外奇穴、足太陽膀胱經(jīng)、足陽明胃經(jīng)。累計頻次占總頻次的76%。總頻次比為所屬經(jīng)的腧穴總頻次÷總?cè)⊙l次。電刺激腧穴頻次及腧穴歸經(jīng)分布見表3。

表3 電刺激腧穴歸經(jīng)頻次分析分布表

2.4 電針刺激參數(shù)關(guān)聯(lián)分析結(jié)果

對使用頻次5次以上的各電針參數(shù)進行關(guān)聯(lián)規(guī)則分析，支持度定義為0.2，置信度定義為0.9，經(jīng)Aprior算法及去冗余分析，共得出11條關(guān)聯(lián)規(guī)則，見表4，可視化結(jié)果見圖1。關(guān)聯(lián)規(guī)則分析及可視化分析顯示電針治療PSCI，疏密波、連續(xù)波、5次/周、強度為耐受與電針刺激時間30 分鐘/次，治療頻率1次/天，最常一起使用。

注：圖中節(jié)點為關(guān)聯(lián)規(guī)則前項和后項，箭頭方向從前項指向后項。箭頭寬度大小表示規(guī)則支持的大小，灰度深淺表示提升度高低。

表4 電針刺激參數(shù)關(guān)聯(lián)分析結(jié)果

2.4 電刺激腧穴關(guān)聯(lián)分析結(jié)果

對使用頻次5次以上的電刺激腧穴進行關(guān)聯(lián)規(guī)則分析，設置支持度=0.1，置信度=0.5，經(jīng)Aprior算法，共得出20條關(guān)聯(lián)規(guī)則，詳見表5。并對20條關(guān)聯(lián)規(guī)則進行可視化分析，見圖2。關(guān)聯(lián)規(guī)則分析及可視化分析結(jié)果顯示關(guān)聯(lián)性較強的腧穴為：百會、四神聰、本神—風池，百會—神門，足三里—百會。

表5 電刺激腧穴關(guān)聯(lián)分析結(jié)果

2.5 電刺激腧穴聚類分析結(jié)果

對使用5次以上腧穴進行聚類分析，得到聚類分析樹狀圖3a，可分有效聚類3個，分別為百會—神庭、四神聰—風池、合谷—三陰交—懸鐘—太溪—足三里—風府—大椎—腎俞—神門—內(nèi)關(guān)—本神。為進一步探討有效聚類，擴大選穴，對使用頻次3次以上的腧穴進行聚類分析，得到腧穴聚類分析樹狀圖3b，可分有效聚類13個，分別為四神聰—風池—百會—神庭、懸鐘—上星—太溪—太沖—三陰交—合谷、肝俞—脾俞—水溝—豐隆—大椎、頂中線—額中線—頂顳前斜線—頂顳后斜線、本神、內(nèi)關(guān)—神門、足三里—腎俞、風府—太陽穴。

注：圖中節(jié)點為關(guān)聯(lián)規(guī)則前項和后項，箭頭方向從前項指向后項。箭頭寬度大小表示規(guī)則支持的大小，灰度深淺表示提升度高低。

圖3 認知障礙電刺激腧穴聚類分析樹狀圖

3 討論

3.1 電針刺激參數(shù)選擇分析

電針刺激參數(shù)的選擇是臨床上容易忽略的療效參數(shù)，影響電針效應參數(shù)主要有：輸出強度(電壓或電流)、基波的波寬、頻率、電針時間[19]，結(jié)合研究結(jié)果臨床上電針刺激時間，波寬，波形選取相對固定、集中，本研究僅對頻率、強度(電流)選擇進行探討，結(jié)合現(xiàn)代研究進展為今后優(yōu)勢參數(shù)選取縮小范圍。

(1)頻率：本研究顯示治療PSCI電針頻率分布范圍從0.5～100 Hz，存在數(shù)據(jù)分散，參數(shù)選值不統(tǒng)一的情況，基于目前公認的電針頻率分類：2～5 Hz為低頻，15～30 Hz為中頻，50～100 Hz為高頻，本研究顯示臨床上頻率參數(shù)選擇落在低頻范圍較多。相關(guān)研究顯示：2 Hz腧穴電刺激與默認模式網(wǎng)絡密切相關(guān)，100 Hz與腹側(cè)紋狀體和背側(cè)前扣帶回皮質(zhì)有關(guān)[20]。2 Hz的低頻電針和2/100 Hz的變頻電針較100 Hz的高頻電針對學習記憶干預效果較好[21]，并認為與改善大鼠海馬記憶相關(guān)蛋白含量及基因的表達有關(guān)。張華偉[22]研究則認為在改善大鼠記憶相關(guān)基因表達方面2/15 Hz可能優(yōu)于2/100 Hz；上述實驗研究結(jié)果相似，可能與相對于低頻，高頻電刺激對杏仁、額葉等認知相關(guān)腦區(qū)的強抑制作用有關(guān)[23]。因此基于目前研究現(xiàn)狀今后研究可進一步比較2/15 Hz、2 Hz的差異。

(2)強度：在強度方面，臨床試驗電針強度參數(shù)多描述為患者能耐受的最大強度，有3篇文章介紹了具體參數(shù)，分別為0～9.9 mA[24]；0.8～1 mA[25]；20 mA[26]?，F(xiàn)代研究顯示，與電針刺激前靜息態(tài)比較，低強度電針組(感受穴位有微弱電流刺激)腦持續(xù)活動強弱，高強度電針組(穴位有強烈電流刺激而不痛)腦持續(xù)活動大部分增強[27]。這項研究為臨床上選取“能耐受的最大強度”提供了依據(jù)。在具體取值方面，動物研究結(jié)果顯示：電針1.5 mA相較于電針0.5 mA可以更有效下調(diào)腦缺血大鼠學習記憶相關(guān)蛋白的表達[28-29]。3 mA電針相較于1 mA電針對改善血管性癡呆大鼠記憶功能更有效，4～7 mA與1～3 mA對急性腦缺血再灌注腦組織含水量無明顯差異[30]。但應指出人體顱骨的電導率與顱骨厚度、年齡等有關(guān)，個體電阻不同，因此在設置儀器刺激參數(shù)時將受試者間顱骨電導率和厚度的變異性考慮在內(nèi)是很重要的[31]?；谀壳把芯楷F(xiàn)狀，今后研究可重點研究基于人體，電刺激強度1.5～3 mA的效應機制。

3.2 針刺治療PSCI治則和選穴

腧穴方面排名前十的是：百會、神庭、四神聰、風池、本神、足三里、內(nèi)關(guān)、神門、大椎。百會與大椎同屬督脈，百會為督脈與足太陽經(jīng)交會穴，位于巔頂，陽氣最盛之處；大椎有“三陽督脈之會”之稱，二者皆可開竅醒腦。四神聰屬經(jīng)外奇穴，效如其名，具有醒神開竅、清利頭目之功。神庭是督脈、足太陽、陽明之交會穴，可安神定驚。本神屬足少陽膽經(jīng)，內(nèi)應于腦，能祛風定驚、安神止痛。劉蘭群等[32]研究顯示：電刺激四神聰、神庭、本神穴可提高認知量表評分并縮短P300電位潛伏期，增高波幅。以上腧穴皆頭部取穴，起到調(diào)陰陽、壯陽氣、醒神之效。

內(nèi)關(guān)、神門等手厥陰心包經(jīng)、手少陰心經(jīng)之高頻穴，取心腦同治，宣心開竅、調(diào)節(jié)心腦。PSCI通常認為病位在腦，結(jié)合關(guān)聯(lián)分析百會—神門，聚類分析內(nèi)關(guān)—神門，顯示了調(diào)控心神與心腦同治在治療PSCI中的核心地位。心主神明，來自《素問·靈蘭秘典論篇》記載：“心者，君主之官也，神明出焉。”在疾病治療中，心腦共主神明而相輔相成，此理論最早由張錫純提出[33]，其在《醫(yī)學衷中參西錄》有言“人之神明，原在心與腦兩處”“心腦不通，則神明皆亂”。后代醫(yī)家又進一步明確心主神明與腦主神明之別，并認為心神是主導對客觀世界的認知、感知過程[34]。現(xiàn)代研究證實[35]針刺心經(jīng)/心包經(jīng)可顯著激活認知相關(guān)腦區(qū)。因此本研究結(jié)果突出了調(diào)控心神在PSCI中的地位。

高頻穴足三里是足陽明胃經(jīng)的合穴，是胃經(jīng)脈氣之所入，可運化水谷、生精化血、填精益髓，使“神”物質(zhì)基礎(chǔ)充沛，精神意識清晰，以達到改善認知功能的效果[35]。關(guān)聯(lián)分析結(jié)果：足三里—百會，聚類分析之足三里—腎俞也顯示補后天以養(yǎng)先天，腎主骨生髓，髓海得充，諸神皆明。

綜上，臨床電針刺激PSCI治療上以“升陽為綱，補益氣血為本，醒神為要”。同時發(fā)現(xiàn)電刺激腧穴的選擇相較于綜合針灸穴位刺激研究[36]，結(jié)果顯示雖仍以督脈、膀胱經(jīng)、膽經(jīng)頭部穴位近端取穴為主，配合心經(jīng)、脾經(jīng)、胃經(jīng)等遠端取穴的基本法則，但選穴上更精煉，以強化上述治則。除此之外，聚類分析及描述性分析則突出了電刺激腧穴呈由點至面逐漸擴大刺激面積的趨勢，除上述以腧穴定位的刺激點，納入文章還涉及以頭針區(qū)定位的刺激線、如額區(qū)、頂前區(qū)、顳區(qū)取穴[37]，額中線、頂中線、頂顳前斜線、頂顳后斜線[38-39]等，以及多針叢刺[40]以刺激面為單位的治療方式，但其效應機制以及優(yōu)效性仍值得進一步探討。

3.3 展望

電針參數(shù)之間存在著交互作用，多數(shù)學者針對電針刺激參數(shù)，探討了針對同一腧穴更有效的頻率、波形、刺激時間等，這對指導PSCI規(guī)范化治療提供了數(shù)據(jù)支撐，但在儀器參數(shù)設定過程中除優(yōu)勢參數(shù)、特定腧穴研究，個體病理生理狀態(tài)、心理狀態(tài)、治療目標、患者依從性等諸多其他因素也直接影響電針選擇和療效，因此電針參數(shù)探討應標準化與個體化相結(jié)合，開發(fā)針對PSCI的自主反饋調(diào)節(jié)電針系統(tǒng)，通過優(yōu)化電針參數(shù)設計方案，形成參數(shù)配伍處方，為PSCI中醫(yī)治療設備研發(fā)提供數(shù)據(jù)參考，進一步提高標準化、規(guī)范化程度。