不同强度电针刺激上巨虚后续效应磁共振成像比较

熊繁 黎诗琪 吴笑 穆可涛 刘勇 郑翠红 龚萍 黄光英

摘要：目的  通過血氧水平依赖性-功能性磁共振成像，观察针刺后续效应，探讨不同强度电针刺激健康志愿者上巨虚（ST37）脑功能活动差异。方法  将22名健康志愿者随机分为低强度电针组和高强度电针组。2组均针刺左侧上巨虚，辅助针在距离上巨虚0.3～0.5 cm近心端浅刺，电针疏密波，2～50 Hz，脉冲宽度0.2～0.6 ms，低强度电针组电流量以受试者感受穴位有微弱电流刺激为度，高强度电针组以受试者感觉穴位有强烈电流刺激而不痛为度。采集电针刺激前静息态和电针刺激后2个静息态数据，比较不同强度电针刺激前后具有显著差异的脑区及磁共振信号时间域振幅（AM）变化情况。结果  不同强度电针刺激前后具有显著差异的脑区：颞上回，颞中回，颞下回，中央前回;顶上小叶，顶下小叶，中央后回;舌回，梭状回，楔叶，距状裂周围皮层;额中回，眶额叶皮层;岛叶，丘脑，前扣带回，后扣带回。与电针刺激前静息态比较，低强度电针组AM大部分减弱，高强度电针组AM大部分增强。结论  不同强度电针刺激导致不同的脑功能活动。低强度电针组AM大部分减弱，高强度电针组AM大部分增强。

关键词：血氧水平依赖性-功能性磁共振成像;电针;电流强度;上巨虚

中图分类号：R245.3    文献标识码：A    文章编号：1005-5304（2019）12-0026-05

DOI：10.3969/j.issn.1005-5304.2019.12.007  开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Comparison of fMRI of Sustained Effects with Different Intensitiesof Electroacupuncture at Shangjuxu （ST37）

XIONG Fan¹， LI Shiqi²， WU Xiao¹， MU Ketao¹， LIU Yong³， ZHENG Cuihong¹， GONG Ping¹， HUANG Guangying¹

1. Tongji Hospital， Tongji Medical College， Huazhong University of Science and Technology， Wuhan 430030， China; 2. Hubei University of Chinese Medicine， Wuhan 430061， China;3. Institute of Automation， Chinese Academy of Sciences， Beijing 100190， China

Abstract： ObjectiveTo observe the sustained effects after acupuncture through blood oxygen level dependent-functional magnetic resonance image （BOLD-fMRI）; To explore the differences in brain function activities of Shangjuxu （ST37） on healthy volunteers with different intensities of electroacupuncture.MethodsTotally 22 healthy volunteers were randomly divided into low-intensity electroacupuncture stimulation group （L-EAS） and high-intensity electroacupuncture stimulation group （H-EAS）. Both groups received electroacupuncture at Shangjuxu （ST37）. The auxiliary needle was shallowly punctured at a distance of Shangjuxu （ST37） about 0.3 to 0.5 cm near the heart， electroacupuncture was densely waved， 2 to 50 Hz， and the pulse width was 0.2 to 0.6 ms. L-EAS was stimulated by the weak current of the subjects acupoints， and H-EAS was stimulated by the subjects with a strong current without pain. The resting data before and the electroacupuncture stimulation and two resting state data after the electroacupuncture stimulated were collected. The time domain amplitude （AM） of magnetic resonance signals was compared in brain regions with significant differences before and after different intensities of electroacupuncture stimulation.ResultsThe brain regions with significant differences of different intensities of electroacupucture stimulation were as followed： superior temporal cortex， middle temporal cortex， inferior temporal cortex， precentral; superior parietal lobule， inferior parietal lobule， postcentral; lingual gyrus， fusiform gyrus， cunces， calcarine; middle front gyrus， orbitofrontal cortex; nsula， thalamus， anterior cingulated cortex， posterior cingulated cortex. Compared with the resting state before electroacupucture stimulation， the AM in the L-EAS was mostly weakened， and the AM in the H-EAS was mostly enhanced.ConclusionDifferent intensities of electroacupucture stimulation can induce different brain functional activities. The AM of L-EAS is mostly weakened， and the AM of H-EAS is mostly enhanced.

Keywords：blood oxygen level dependent-functional magnetic resonance image; electroacupuncture; current intensity; Shangjuxu

电针参数是影响其疗效的重要因素^[1]。由于电针包含频率、波形、电流强度、刺激时间等多种技术参数^[2]，为电针参数量化和优化研究带来较大困难。有研究者认为高强度电针比低强度电针疗效更好^[3-4]，也有研究者认为不同强度电针疗效差异不显著^[5-6]。功能性磁共振成像为中枢作用机制研究提供了可视化依据。研究表明，针刺对脑功能活动具有持续后续效应，针刺后续效应可以改变大脑的低频振幅、局部一致性、脑功能连接^[7]。不同频率电针可导致不同的脑区激活模式，产生不同临床疗效^[8-9]。本研究通过观察针刺后续效应，探讨不同强度电针导致脑功能活动变化情况，现报道如下。

1  资料与方法

1.1  一般资料

纳入2015年10月-2017年10月公开招募的华中科技大学同济医学院本科生或研究生22名，为女性健康受试者，随机分配到低强度电针组（L-EAS）和高强度电针组（H-EAS）。L-EAS平均年龄（26.00±0.33）岁，H-EAS平均年龄（25.75±0.33）岁。本研究经华中科技大学同济医学院附属同济医院医学伦理委员会审查批准{[2010]伦审字（124）号}。

1.2  纳入标准

①右利手者;②体检健康，无器质性疾病及明显功能性疾病者;③无任何精神性疾病者;④近2周内未服用任何药物;⑤体内无金属植入物、无fMRI扫描禁忌者;⑥自愿签署知情同意书。

1.3  排除标准

①各类神经、精神障碍类疾病;②幽闭恐惧症;③头部外伤史;④头颅解剖结构不对称或有明确病变;⑤女性特殊生理期;⑥不能配合完成研究流程。

1.4  针刺处理

取一次性不锈钢针灸针（0.30 mm×40 mm），酒精消毒左侧上巨虚，针刺25～50 mm;一次性不锈钢辅助针（0.18 mm×13 mm）在上巨虚近心端浅刺0.5～1 cm，距离上巨虚约0.3～0.5 cm。对上巨虚施以平补平泻手法，辅助针仅起固定作用。将二者分别连接电针仪，确定合适的电流量。L-EAS电流量以受试者确定能感觉到穴位有微弱电流刺激为准;H-EAS电流量以受试者感觉穴位有强烈电流刺激而不引起疼痛为准。均疏密波，2～50 Hz，脉冲宽度0.2～0.6 ms，持续15 min。以上操作均由同一位经验丰富的针灸师完成。

1.5  磁共振扫描

①電针前静息态扫描：Rest;②电针刺激期间不扫描;③电针后2个静息态扫描：Post-Rest1、Post-Rest2。要求受试者闭上双眼，塞好耳塞以减少噪音，海绵塞紧头部左右两侧以防止头部移动，调整呼吸保持平静状态，不刻意进行思考。

1.6  针感评分

扫描结束后，由一位不知晓分组情况的工作人员询问受试者针感。采用视觉模拟量表（VAS）评价酸、麻、胀、重、疼痛、麻刺、灼热、跳动和刺痛。0分：没有感觉;1～3分：感觉温和;4～6分：感觉适中;7～9分：感觉强烈;10分：无法忍受^[10]。若受试者在扫描过程中入睡，则删除相应数据。

1.7  数据采集

采用GE公司3.0T磁共振扫描机进行血氧水平依赖性-功能性磁共振成像（BOLD-fMRI）图像采集。32通道头部扫描线圈覆盖大脑，扫描基线与AC-PC连线平行。扫描步骤：①功能像采用回波平面成像（EPI）序列，TR=2000 ms，TE=30 ms，矩阵=64×64，FOV=240 mm×240 mm，层厚=3 mm，层间距=1 mm，翻转角=90°，扫描时间=8 min。②结构像采用3D解剖定位序列，TR/TE/TI=6/2/380 ms，矩阵=192×192，FOV=256 mm×256 mm，翻转角=15°，带宽=41.67 Hz，层厚=1.2 mm，层间距=0 mm，激励次数=1，扫描时间=1 min 40 s。

1.8  数据处理

采用SPM12软件进行数据处理。①运动矫正和时间校正，消除头部运动和时间延迟对图像的影响;②空间标准化，蒙特利尔神经学研究所（MNI）EPI模板用于空间标准化，重采样至2 mm³的像素分辨率;③带通滤波处理，采用频率0.01～0.08 Hz滤波，减少低频漂移和高频噪声对图像的影响;④空间平滑处理，高斯滤波最大半宽为6 mm。

1.9  数据分析

时间域振幅（AM）为研究静息状态下局部脑活动的分析方法，通过检测不同体素功能磁共振信号在时间序列上的活动强度直接反映静息状态下持续活动的强弱^[11]。通过计算每个体素的AM，可得到全脑信号活动强弱统计图。

1.10  统计学方法

采用SPSS18.0统计软件进行分析。计量资料以

x（—）±s表示，组间比较采用t检验;组间有显著差异脑区采用单因素方差分析，以P<0.001，聚集规模>100体素为有统计学差异;磁共振信号时间域振幅比较，采用两样本比较的Wilcoxo秩和检验。P<0.05表示差异有统计学意义。

2  结果

2.1  2组电流强度比较

所有受试者在扫描过程中均保持清醒状态。L-EAS电流量为（0.50±0.02）mA，H-EAS电流量为（1.10±0.10）mA。与L-EAS比较，H-EAS电流量明显升高（P<0.01）。

2.2  2组针感评分比较

2组针感中，酸、麻、重、疼痛、跳动比较差异有统计学意义（P<0.05）。见表1。

2.3  2组具有显著差异的脑区结果

Post1为针刺后第1个静息态和针刺前静息态的差异（Post1=Post-Rest1-Rest）;Post2为针刺后第2个静息态和针刺前静息态的差异（Post2=Post-Rest2-Rest）。L-EAS的Post1、Post2和H-EAS的Post1、Post2，4组数据间具有显著差异的脑区为：颞上回，颞中回，颞下回，中央前回;顶上小叶，顶下小叶，中央后回;舌回，梭状回，楔叶，距状裂周围皮层;额中回，眶额叶皮层;岛叶，丘脑，前扣带回，后扣带回（单因素方差分析，P<0.001，聚集规模>100体素）。见表2、图1。

2.4  2组磁共振信号时间域振幅比较

L-EAS大多数脑区的信号活动强度减弱，脑区9、11除外;H-EAS所有脑区信号活动强度增强。P1=Post1/Rest，P2=Post2/Rest。与L-EAS P1比较，除脑区7、9、11、13，H-EAS其他脑区的信号活动强度增强（P<0.005）;与L-EAS P2比较，H-EAS所有脑区信号活动强度均增强（P<0.001）。见图2。

3  讨论

上巨虚为下合穴，《灵枢·咳论》有“治脏者治其俞，治腑者治其合”，针刺上巨虚可清热利湿、通腑化滞、调理肠胃，常用于治疗腹痛、便秘、腹泻等^[12]。笔者既往研究表明，不同强度电针刺激上巨虚可治疗功能性便秘，但相比低强度电针刺激，高强度电针刺激能显著改善排便困难程度^[13]。本研究观察不同强度电针引起的脑功能变化，进一步分析了不同强度电针调节胃肠运动作用的相关脑区。本研究显示，不同强度电针组电流强度存在明显差异，导致酸、麻、重、疼痛、跳动感不同。通过对比不同强度电针刺激前后的磁共振图像，发现不同强度电针刺激上巨虚后产生不同模式的后续效应。

中央前回、中央后回与躯体感觉运动功能有关，中央前回、中央后回的激活可能是躯体感觉运动中枢对针刺感觉和作用的整体反应。顶上小叶具有躯体定位功能和物体识别功能，对外界刺激敏感，能准确辨别刺激信息。颞中回参与复杂声音处理，负责联系初级与次级听觉皮层^[14]，且能通过调节注意力網络和情感表达调节疼痛感觉^[15-16]。颞下回主要与语义理解及认知学习、记忆相关，颞下回损伤后会出现词语、声音、图片、气味、动作等识别障碍^[17]，颞下回激活可能与受试者认知功能相关。不同强度电针刺激后存在差异的脑区，主要与躯体感觉运动功能、认知、疼痛调节处理功能有关。

岛叶、前扣带回、后扣带回、内侧前额叶皮层和丘脑等边缘-旁边缘结构，在调节认知和内脏相关感觉中发挥重要作用^[18-19]。岛叶在接受电刺激后，血压、心跳、呼吸频率、胃和小肠能动性出现相应改变^[20]。前扣带回在处理内脏感觉和调节胃肠感觉信号时发挥重要作用^[21-22]。此外，前扣带回与处理疼痛的认知有关，以及调节疼痛感觉的通路有关^[23-24]。眶额叶皮层是内侧前额叶一部分，内侧前额叶可以通过调节迷走神经反射传输，影响和调节胃肠蠕动^[25]。后扣带回与学习、空间记忆、认知及整合前扣带回情感过程有关^[26]。此外，健康受试者和功能性胃肠病患者在接收内脏刺激后丘脑均有功能活动变化，表明丘脑在内脏活动中发挥重要作用^[27]。脑功能成像技术研究针刺经穴的脑响应过程有助于阐释针刺调节脑-肠互动的机制^[28]，本研究也再次为脑-肠互动提供可视化依据。

舌回、梭状回、楔叶和距状裂周围皮层都属于视觉联合皮层。研究表明，在刺激与视力相关的穴位光明和阳陵泉后，视觉联合皮层可被激活^[29-30]。采用微弱电针、假针刺和正常电针3种方式分别刺激阳陵泉，视觉皮层同样可被激活^[31]，视觉皮层激活与穴位特异性无关联。针刺与视觉相关穴位光明和非视觉相关穴位涌泉时，均能引起相似的视觉皮层激活^[32]。

与针刺前静息态比较，接受电针刺激后，L-EAS信号活动强度大都减弱，H-EAS信号活动强度大都增强。随着针刺效应持续，不同强度电针组信号活动强度差异逐渐增大。这种随着时间推移差异逐渐扩大的趋势，很可能会导致不同强度电针远期疗效的差异。

综上所述，电流强度可能是影响电针疗效的重要因素，今后在临床应用选择电流强度时须慎重考虑。本研究也存在局限性，如样本量较小、性别单一、研究对象为健康志愿者、电针后续效应的扫描持续时间较短等，我们将继续进行深入研究。

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（收稿日期：2019-05-24）

（修回日期：2019-07-06;编辑：季巍巍）