针刺治疗慢性坐骨神经痛静息状态脑否认网络功能磁共振成像研究

针刺治疗慢性坐骨神经痛静息状态脑否认网络功能磁共振成像研究

在以往对针灸效果的脑功能成像中，我们主要观察的是大脑对针灸状态的反应，即脑的激活状态。无法评价拔针后针刺的持续性效果,即治疗作用。这是由于血氧水平依赖(bloodoxygenationleveldepend,BOLD)的功能性磁共振成像技术(functionalmagneticresonanceimaging,fMRI)所研究的是任务(刺激)相关的脑激活,是行针刺激“任务”对比留针无刺激“无任务”的清醒的静息状态(RNS)所得的fMRI数据信号,然而大脑在RNS时,同样存在有组织脑区功能活动,即脑默认状态网络活动(DMNactivity),显然对试验结果产生影响。这种脑激活一旦针刺刺激停止就无法测得,所以不能观察针刺治疗后对脑功能的持续效应。慢性疼痛是一个波动且持续的痛感觉,慢性疼痛患者的大脑不停地被疼痛(任务)干扰,我们有理由推断他们的大脑在RNS时存在DMN的改变。了解脑区RNS活动的本质与规律,能更科学地进行针刺治疗效应的脑功能影像试验研究,这对针刺治疗慢性疼痛的疗效评价也是一种客观方法。目前针对RNS的DMN的fMRI针刺研究还局限于健康志愿者。我们选取10例慢性坐骨神经痛患者作为研究对象,现报告如下。数据和方法1坐骨神经痛的诊断标准依照《实用骨科学》中的诊断标准。2针刺治疗过程(1)符合诊断标准,指沿坐骨神经分布区域,以臀部、大腿后侧、小腿后外侧、足背外侧为主的放射性疼痛;(2)均有慢性下肢疼痛持续3个月以上;(3)针刺治疗过程中或(和)针刺治疗前24h未服用镇静或止痛药物,及试验前0.5年内无针刺治疗;(4)视觉模拟评分法(visualanaloguescale,VAS)测定疼痛强度为≥5分;(5)每个受试者签署知情同意书(方案名称:针刺镇痛后脑默认网络的功能影像的研究;方案编号:KY2009)。3排除标准(1)既往有脊柱骨折、肿瘤和椎间盘手术史;(2)神经系统其他疾病、精神病史;(3)幽闭综合征等其他磁共振检查禁忌症。4患者年龄分布10例均来源于2011年8月—2012年3月复旦大学附属华山医院康复科和针灸门诊的慢性坐骨神经痛患者,为治疗组,男女各为5例;年龄32～45岁,平均(39.5±6.0)岁,同时选取10名健康人为健康对照组,男女各5名;年龄33～44岁,平均(37.7±5.1)岁,来源于复旦大学附属华山医院工作人员。两组年龄、性别比较,差异无统计学意义(P>0.05)。5双侧肾认山穴位联合顺偏针刺治疗治疗组:电针刺激,选坐骨神经痛患者患侧下肢的环跳、委中为治疗主穴。腰痛者加双侧肾俞、大肠俞穴位,疼痛放射至小腿后侧加承山穴位。针刺参数:每次电针持续30min,频率2Hz,电流强度2～4mA,波幅10V,以患者能耐受程度为准。隔日1次,每周3次,共10次。健康对照组未行电针刺激。6扫描及治疗时间在SiemensMagnetomVerio3T磁共振扫描仪上采用EPI-GREBOLD序列对患者全脑进行扫描,每个部位扫描延长时间(TR)为2s,共采集200个measurement,总扫描时间约为7min,在整个扫描过程中要求受试者尽量排除杂念保持严格的静止状态。扫描结束后并获取其DICOM数据。对患者进行针刺前后2次扫描,其间间隔10次针刺治疗时间;健康人也进行2次扫描,时间间隔同患者,但不做针刺治疗。7图像数据的获取静息态RNS的个体磁共振数据采用ICA的方法提取DMN进行分析,两组2次扫描分别进行组内及组间比较。8图像标准化及分析方法DICOM格式的BOLD图像数据通过PACS软件传递到工作站,应用MRIconvert软件转换为nifti格式,在MATLAB(Version2009b,MathworksInc,Sherborn,MA)平台上,应用SPM8软件(statisticalparametricmapping,WellcomeDepartmentofCognitiveNeurology,London,UK)对图像进行头动校正,并将校正后的图像按蒙特利尔神经病学研究所(MontrealNeurologicalInstitute,MNI)的脑图谱进行标准化,并用6mm的半高宽对标准化后的图像进行平滑,得到RNS图像分析的目标图像。然后采用GIFT(/software/gift/)软件对静息态的数据进行独立成分分析(independentcomponentanalysis,ICA),提取与DMN有关的成分。9dmn的统计学处理治疗组与健康对照组间DMN成分比较采用成组样本t检验,治疗组自身前后DMN成分比较采用配对t检验,通过设定阈值为P<0.001,t值>3.1,获得相应的统计参数图。结果1坐骨神经痛患者治疗受试者全部完成2次fMRI扫描,10例坐骨神经痛患者均完成10次针刺治疗。所有受试者的静息态fMRI数据满足处理要求,经数据分析后均可获得DMN成分。2两组患者治疗前后vas评分比较10例坐骨神经痛患者治疗前疼痛程度VAS为(5.6±1.3)分,治疗后VAS为(1.2±0.8)分,治疗前后比较,差异有统计学意义(t=4.093,P<0.01)。3健康对照组从静态静息mri中提取的mn分布图1主要分布于双侧后扣带回、楔叶及楔前叶、顶下小叶、前额叶背内侧皮层、前额叶背外侧皮层等。4治疗组治疗前后静息mri中提取的mn变化比较图2主要位于前额叶内侧皮层、背外侧皮层、前扣带皮层和楔前叶,表现为治疗后这些区域活动的增加。5两组患者静息fmri中dmn的变化比较慢性坐骨神经痛患者在针刺治疗前与健康对照组静息fMRI中显示的DMN的差异主要存在于前额叶内侧皮层、背外侧皮层、前扣带皮层和楔前叶(活动下降),慢性坐骨神经痛患者在针刺治疗后与健康对照组静息fMRI中显示的DMN的差异较治疗前明显减少,只在楔前叶存在少许活动的下降,其他区域基本均已恢复,与临床症状(VAS评分)的改善相符,可见治疗组的DMN在针刺治疗疼痛的缓解后(VAS治疗前后的变化)接近健康对照组的DMN。u3000研究的意义长期的实践证实,临床上针刺镇痛效应在针刺刺激停止后仍持续存在。一个典型的临床针刺治疗应包括一个即效针刺(行针效应),留针效应,和一个针刺拔针后持续的效应。评价针刺治疗作用,也就是针刺治疗过程后的效应。RNS的fMRI成像技术能够客观反映脑对针刺治疗作用的反应而区别于任务态的脑功能影像研究,后者主要观察即时针刺刺激任务与中枢神经应激反应的关系,它不能确切证明针刺激活脑区的显示的正确性。这是由于脑对这种针刺的反应的fMRI信号,是与无针刺任务态相对照(RNS——指受试者清醒,静息平卧于检查床,闭眼,平静呼吸)所得到的信号。这种状态并不是真正的“零”状态,而存在一定的其他默认活动。人脑在无任务的清醒的RNS下,某些脑区(额叶中内侧皮层、扣带回前后皮层、双侧顶下小叶皮层等)有组织的发生着神经元活动,且高于平均脑活动。但在执行外在任务时活动降低,低于平均脑活动,脑区产生负激活。它们共同组织了一个特定的功能性神经网络,即DMN。其实质是一种RNS下的脑区“功能连接(functionalconnectivity)”。在一些疾病症状中这种连接会被打断。在RNS下正常的脑区之间,DMN是一种最强的功能连接。近来对慢性疼痛有了新的认识,认为它不是症状而是一种疾病,“元凶”(疼痛基础)在大脑。慢性疼痛的持续性不仅能改变脑的功能状态,甚至可能改变脑的结构。一项fMRI研究慢性腰背疼痛患者和健康对照组发现:在患者的DMN脑区中显示“负激活”的减少,而在正常情况下应该是“负激活”的增加,这从一个侧面证明了慢性疼痛会影响DMN的连接性。慢性坐骨神经痛患者的主观感受主要是慢性疼痛,次要表现伴有焦虑症状。因此,该研究主要针对观察临床针刺治疗慢性疼痛的DMN改变。我们的研究发现:相对正常无痛者,患者脑的RNS中,存在DMN活动的减弱和减少,并且这种活动的下降能被针刺所调节,而且主要位于扣带皮层和额叶内侧皮层。这些DMN活动的改变与临床症状的改善和VAS评分相一致。扣带皮层和额叶内侧皮层主要参与疼痛的主观感受,还参与痛觉的情感反应,包括对痛觉的认知、记忆和注意反应。这些与痛情感反应相关的脑区,提示患者可能出现较明显的情绪反应,在以往研究亦证实,慢性疼痛患者和健康人DMN的不同的改变与症状有关(不仅仅是痛),还与认知与情感行为有关。这或许与临床上针刺不仅能治疗坐骨神经痛还能减轻烦躁焦虑症状有关。说明了针刺镇痛过程中存在着心理活动的参与,也许是镇痛效果的途径之一。我们所观察到慢性疼痛导致的DMN某些脑区变化,并能被针刺治疗所纠正,一定程度上证实了慢性疼痛是一种疾病,与大脑功能改变有关。针刺治疗慢性疼痛,在基本的镇痛基础上,还对