陳 俊，劉 波

（廣東省中醫(yī)院 廣州中醫(yī)藥大學(xué)附屬第二醫(yī)院放射科，廣東 廣州 510120）

針刺治療具有適應(yīng)證廣、見效快、操作簡單方便等優(yōu)點，已成為多種疾病治療的有效手段，越來越受到國際醫(yī)學(xué)界的重視。大量實驗研究［1-2］表明，針刺的作用可能與神經(jīng)中樞的調(diào)節(jié)有密切關(guān)系。近年來有學(xué)者［3-4］運(yùn)用腦功能成像技術(shù)對針刺穴位進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)針刺時中樞神經(jīng)系統(tǒng)的MRI信號發(fā)生改變，但上述研究絕大部分反映的是留針時的即時效應(yīng)，未對拔針后的后續(xù)效應(yīng)進(jìn)行討論。本實驗應(yīng)用動態(tài)腦功能網(wǎng)絡(luò)方法對針刺足三里穴后多個時間點（10、25、45、60 min）的腦功能網(wǎng)絡(luò)變化特點進(jìn)行初步研究。

1 資料與方法

1.1 一般資料 健康青年志愿者18例來自于廣東省中醫(yī)院實習(xí)學(xué)生，其中男9例，女9例，年齡18～25歲，平均（21.8±1.6）歲。納入標(biāo)準(zhǔn)：①既往健康；無精神神經(jīng)系統(tǒng)疾病史，近期無疼痛、抑郁等身體和精神癥狀；②循環(huán)系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)體格檢查無異常；③年齡18～25歲，未婚；④大學(xué)本科或碩士研究生；⑤均為右利手；⑥頭顱MRI顯示無異常；⑦簽署知情同意書。

排除標(biāo)準(zhǔn)：①嚴(yán)重視力、聽力障礙；②體內(nèi)有金屬或有手術(shù)史者；③女性月經(jīng)期，有懷孕史；④合并肝、腎、造血系統(tǒng)和內(nèi)分泌系統(tǒng)嚴(yán)重原發(fā)性疾病，精神病，嚴(yán)重糖尿病，大量飲酒、濫用藥物及惡性腫瘤患者；⑤實驗前1周內(nèi)服用鎮(zhèn)靜藥物史。

1.2 針刺方法 所有針刺穴位的操作均由同一位高年資醫(yī)師完成。

取穴：雙側(cè)足三里穴，即膝眼下3寸，脛骨旁開1.5寸。 取穴依據(jù)《針灸學(xué)》［5］，假穴為足三里穴旁開1.5 cm。

每次按照隨機(jī)配對數(shù)字表，選取穴位，常規(guī)消毒，選1.5寸銀質(zhì)針1根刺入所取穴位，垂直進(jìn)針15 mm。采用前后上下均勻提插捻轉(zhuǎn)行針法，提插幅度上下1 mm，使受試者獲得“得氣”感。待受試者得氣后留針20 min（其中每隔7 min采用捻轉(zhuǎn)手法行針一次，捻轉(zhuǎn)角度 180°，頻率 1.5 Hz）后拔針，10、25、45、60 min后再行fMRI掃描（圖1），掃描序列與針刺前相同。

圖1 fMRI掃描示意圖。A～E分別代表針刺前及針刺后10、25、45、60 min行fMRI數(shù)據(jù)采集，每次采集6 min

1.3 數(shù)據(jù)采集 使用Siemens Avanto 1.5 T MRI掃描儀，標(biāo)準(zhǔn)正交頭顱線圈。受試者取仰臥位，保持靜止，放松、閉眼平靜呼吸，頭部適當(dāng)固定，塞耳塞以降低噪音。掃描前關(guān)燈，待受試者熟悉環(huán)境后再行掃描。

解剖圖像采用三維快速擾相位梯度翻轉(zhuǎn)恢復(fù)（3D-SPGR）序列，TR 24 ms，TE 6 ms，翻轉(zhuǎn)角 35°，層厚 0.9 mm，F(xiàn)OV 220 mm×220 mm，矩陣 256×256；fMRI掃描采用 T2*-EPI-GRE序列，TR 2 000 ms，TE 30 ms，翻轉(zhuǎn)角 90°，層厚 4 mm，層距 1 mm，F(xiàn)OV 240 mm×240 mm，矩陣64×64，掃描時間6 min。

1.4 數(shù)據(jù)處理 為去除受試者對環(huán)境的適應(yīng)及機(jī)器自旋飽和效應(yīng)對數(shù)據(jù)的影響，首先將前10個時間點的fMRI數(shù)據(jù)剔除，再采用GRETNA工具箱（http：//www.nitrc.org/projects/gretna/）和 SPM8（http：//www.fil.ion.ucl.ac.uk/spm/software/spm8/）軟件對功能數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，包括時間校正、頭動校正、空間標(biāo)準(zhǔn)化、去線性漂移、時域濾波。掃描時受試者頭動在X、Y、Z任何一個軸線的移動超過1 mm或旋轉(zhuǎn)角度超過1°將被剔除；空間標(biāo)準(zhǔn)化采用MNI空間，重新采樣為3 mm×3 mm×3 mm的體素；以半高全寬（FWHM）為4 mm的各向同性高斯核對圖像進(jìn)行平滑處理；時域濾波為提取0.01～0.08 Hz的低頻信號，以消除生理噪聲。

為了定義網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建過程中的節(jié)點，選擇AAL標(biāo)準(zhǔn)腦模板將大腦劃分為90個腦區(qū)，通過平均每一個腦區(qū)內(nèi)所有體素的時間序列得到對應(yīng)每個腦區(qū)的平均時間序列；通過計算兩腦區(qū)的平均時間序列間的皮爾森相關(guān)系數(shù)表示腦區(qū)間的功能連接關(guān)系，構(gòu)建出相關(guān)矩陣；每一個相關(guān)矩陣通過選取閾值被轉(zhuǎn)換為一個二值圖，最后構(gòu)建出腦功能網(wǎng)絡(luò)［6］。

腦網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點度定義為與節(jié)點直接相連的邊數(shù)，節(jié)點度越大，則該節(jié)點的連接越多、在網(wǎng)絡(luò)中的地位也越重要。通過計算每一個腦區(qū)的節(jié)點度得到網(wǎng)絡(luò)的核心組成腦區(qū)，然后進(jìn)一步將核心腦區(qū)構(gòu)建成子網(wǎng)絡(luò)，計算子網(wǎng)絡(luò)的富人俱樂部屬性和全局效率屬性、局部效率屬性。富人俱樂部屬性定義為網(wǎng)絡(luò)中核心腦區(qū)之間的連接更為緊密。全局效率定義為每對節(jié)點間最短路徑的倒數(shù)平均值，網(wǎng)絡(luò)全局效率越高，則網(wǎng)絡(luò)節(jié)點間傳遞信息的速率越快［7］。

1.5 統(tǒng)計學(xué)分析 采用REST軟件行統(tǒng)計分析，其中用非參數(shù)置換檢驗方法比較針刺后4個時間點的網(wǎng)絡(luò)屬性與針刺前差異是否有統(tǒng)計學(xué)意義；用配對t檢驗比較針刺后每個時間點的富人俱樂部屬性與針刺前差異是否有統(tǒng)計學(xué)意義，以P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

針刺穴位前，健康受試者的大腦核心腦區(qū)主要位于腦默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)、視覺相關(guān)皮層、感覺運(yùn)動皮層及小腦。 針刺后 4 個時間點（10、25、45、60 min）大腦核心腦區(qū)仍主要分布于上述區(qū)域，其中多個腦區(qū)與針刺前一致，如雙側(cè)舌回、楔前葉、顳中回及顳上回、右側(cè)距狀回、左側(cè)枕中回等腦區(qū)。此外，針刺后10、25、45 min受試者多個核心腦區(qū)與針刺前不同，而針刺后60 min的大腦核心腦區(qū)分布模式與針刺前相似（圖 2）。

針刺穴位組針刺前及針刺后10、25、45、60 min 5個時間點的核心腦區(qū)之間聯(lián)系緊密，均具有富人俱樂部的特性，其中針刺后45 min的富人俱樂部屬性顯著大于針刺前（P＜0.05）；5個時間點的核心腦區(qū)構(gòu)建的網(wǎng)絡(luò)均具有小世界屬性，其中針刺后45 min的網(wǎng)絡(luò)全局效率較針刺前顯著增高（P＜0.05）（表1）。上述改變在針刺假穴組均未發(fā)現(xiàn)。

表1 健康受試者針刺前及針刺后4個時間點的大腦功能網(wǎng)絡(luò)屬性

圖2 健康受試者針刺足三里穴前及針刺后4個時間點的大腦功能網(wǎng)絡(luò)核心腦區(qū)分布示意圖 圖2a～2e 分別為針刺前與針刺后10、25、45、60 min圖像 圖3健康受試者針刺假穴前及針刺后4個時間點的大腦功能網(wǎng)絡(luò)核心腦區(qū)分布示意 圖3a～3e 分別為針刺前與針刺后 10、25、45、60 min 圖像

3 討論

根據(jù)中醫(yī)理論，針刺治療的作用不僅表現(xiàn)為單次針刺期間立竿見影的即時效應(yīng)，還表現(xiàn)為針刺結(jié)束之后較長時間的后續(xù)效應(yīng)，且后續(xù)效應(yīng)的作用更強(qiáng)、更廣泛、更持久，并可累積，在拔針后還將持續(xù)數(shù)分鐘甚至幾個小時，這與視覺、聽覺等刺激不同。陳瑾等［8］發(fā)現(xiàn)針刺能提高佐劑性關(guān)節(jié)炎大鼠痛閾并持續(xù)維持鎮(zhèn)痛作用1 h以上；梁繁榮等［9］也發(fā)現(xiàn)電針能提高大鼠痛閾并維持60 min以上，同時降低炎癥局部5羥色胺和多巴胺含量并維持此效應(yīng)30 min以上，降低炎癥局部去甲腎上腺素含量并維持此效應(yīng)15 min以上。上述研究從生化角度證明了針刺穴位后續(xù)效應(yīng)的存在。筆者此前應(yīng)用fMRI方法的研究也發(fā)現(xiàn)，健康受試者接收針刺足三里穴后多個時間點的大腦局部低頻振幅活動較針刺前顯著增高，其中針刺后10、25 min變化最明顯，這從局部腦活動的角度為針刺后續(xù)效應(yīng)的存在提供了進(jìn)一步證據(jù)［10］。

近年來，基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論的方法逐漸應(yīng)用于針刺大腦功能活動研究。1998年，Watts等［11］發(fā)現(xiàn)許多自然存在的真實網(wǎng)絡(luò)幾乎均表現(xiàn)出一些相同特性，即具有較小的平均最短距離和較大的聚類系數(shù)等，這類網(wǎng)絡(luò)特性被稱為小世界屬性，具有這種特性的網(wǎng)絡(luò)組織具有高效的信息處理能力和較低的成本代價。越來越多的研究意識到人腦內(nèi)數(shù)百萬億突觸連接的數(shù)千億個神經(jīng)元形成的網(wǎng)絡(luò)是人腦工作的神經(jīng)生物學(xué)基礎(chǔ)。2005年，Salvador等［12］首先發(fā)現(xiàn)靜息態(tài)下的人腦功能網(wǎng)絡(luò)具有小世界特性。人腦作為一個復(fù)雜的信息處理系統(tǒng)，多個神經(jīng)元、神經(jīng)元集群或多個腦區(qū)相互作用，完成腦的復(fù)雜功能。近年來，基于fMRI的腦網(wǎng)絡(luò)分析方法也被廣泛用于研究人腦的神經(jīng)元活動，并進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)人腦網(wǎng)絡(luò)的這些特性在一些精神和神經(jīng)性疾病，如精神分裂癥、兒童注意力缺陷多動癥、阿爾茨海默病及多發(fā)性硬化癥中發(fā)生明顯改變。如Liu等［13］對31例精神分裂癥患者和31例正常人對比研究發(fā)現(xiàn)，患者組腦網(wǎng)絡(luò)屬性（全局效率屬性和局部效率屬性）均顯著低于正常人，提示患者的大腦功能網(wǎng)絡(luò)信息傳遞效率降低。筆者把腦網(wǎng)絡(luò)技術(shù)運(yùn)用于針刺研究，發(fā)現(xiàn)針刺前、后健康志愿者的全腦功能網(wǎng)絡(luò)均具有小世界屬性，且針刺穴位可調(diào)節(jié)大腦網(wǎng)絡(luò)的局部屬性，前扣帶回、海馬旁回等多個腦區(qū)的局部效率屬性在針刺后發(fā)生了顯著變化［14］。

在既往研究的基礎(chǔ)上，本研究發(fā)現(xiàn)針刺后健康受試者的腦功能網(wǎng)絡(luò)屬性隨時間而變化，即具有動態(tài)變化的特點。與針刺前相比，針刺后10、25、45 min的核心腦區(qū)分布模式大部分相同、同時又有多個腦區(qū)發(fā)生變化，而針刺后60 min的核心腦區(qū)分布模式與針刺前類似，提示針刺引發(fā)的腦功能活動變化已逐漸消失。既往多個研究［15］發(fā)現(xiàn)，大腦默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)、視覺相關(guān)皮層在大腦中起重要作用，且作為大腦核心腦區(qū)與全腦其他腦區(qū)存在廣泛的功能連接和結(jié)構(gòu)連接。本研究發(fā)現(xiàn)針刺前、后的核心腦區(qū)分布主要位于大腦默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)、視覺相關(guān)皮層、感覺運(yùn)動皮層；健康受試者針刺前、后多個時間點的核心腦區(qū)組成的亞網(wǎng)絡(luò)具有富人俱樂部屬性和小世界特性，其中針刺后45 min的富人俱樂部屬性、全腦效率屬性均較針刺前顯著增加，提示針刺穴位的后續(xù)效應(yīng)所引發(fā)的大腦網(wǎng)絡(luò)動態(tài)變化在針刺后45 min最明顯。既往研究［16］認(rèn)為，針刺穴位激活了相應(yīng)的中樞神經(jīng)系統(tǒng)，通過中樞神經(jīng)系統(tǒng)調(diào)控神經(jīng)-內(nèi)分泌-免疫網(wǎng)絡(luò)，繼而影響靶器官。針刺效果并非通過單一腦功能區(qū)，而是通過有功能聯(lián)系的多個腦功能區(qū)所形成的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的相互作用，進(jìn)而產(chǎn)生血流動力學(xué)和代謝變化。本研究為針刺后續(xù)效應(yīng)的存在提供了進(jìn)一步證據(jù)，且針刺后45 min的網(wǎng)絡(luò)屬性變化最顯著，這種針刺引發(fā)的腦功能網(wǎng)絡(luò)動態(tài)變化特點的具體意義有待深入研究。