電針刺激曲池穴在頸脊髓效應的功能磁共振成像研究

王偉東 岳柏林 孔抗美 姚關鋒 王新家 沈智威

中國針灸其獨特的療效為歷代醫家所重視并廣泛應用于醫學實踐, 尤其是應用于神經損傷性疾病的治療。隨著功能磁共振成像(functional magnetic resonance imaging, fMRI)技術的廣泛應用, 已開展很多探索針灸作用機理的研究［1］。本研究旨在應用脊髓血氧濃度相依對比(blood oxygen-level dependent, BOLD)功能成像技術, 采用梯度回波-平面回波成像序列(GE-EPI)檢測脊髓功能激活區, 觀察電針刺激曲池穴在頸脊髓磁共振功能成像激活情況, 分析刺激在頸脊髓核磁功能成像的激活特征, 為針灸在脊髓損傷的治療方面提供一定的理論基礎。

1 材料與方法

1.1 主要設備 ①G6805-Ⅱ型功能性電刺激治療儀(汕頭醫用設備廠生產)。②美國 GE 通用公司(Signa , GE medical systems, Milwaukee, USA)1.5 T超導型核磁共振成像系統。③常規頸項圈。④LINUX 操作系統及 FUNCTOOL、SPM2 分析軟件。⑤直徑0.30 mm銀針。

1.2 實驗步驟

1.2.1 實驗時間及地點 2010年11月～ 2012年2月, 實驗及數據采集分析均在汕頭大學醫學院第二附屬醫院完成。

1.2.2 實驗對象 20 例健康志愿者, 均選自汕頭大學醫學院在校研究生, 年齡24～28歲, 平均年齡24.6歲, 其中男14例, 女6例, 均為右利手, 所有志愿者無精神障礙或全身器質性疾病, 無頸椎外傷病史、手術病史及頸椎病病史, 無針灸史, 受試前無感冒等任何不適感, 實驗之前告知實驗具體內容, 取得同意及配合并簽署實驗知情同意書。

1.2.3 實驗的刺激模式 實驗采用經典的Block Design組塊設計, 模式設計為 R-S-R-S-R-S-R-S, 即靜息-刺激-靜息-刺激-靜息-刺激-靜息-刺激, 共 8個時間段, 4次刺激, 4 次靜息。

1.2.4 實驗的刺激方法 采用直徑0.30 mm銀針, 針體長約40 mm, 由一位有經驗的針灸醫生進行取穴操作快速進針。刺激相采用方波、頻率5 Hz, 輸出電流為35～40 mA(以不引起被試者不適感為宜), 深度20 mm, 針刺“得氣”(酸、麻、脹、重的感覺)后, G6805-Ⅱ型功能性電刺激治療儀正極接入右手曲池穴。

1.2.5 實驗過程 取仰臥位, 雙上肢平放身體兩側, 戴頸項圈并保持頭頸中立位；采用直徑0.30 mm銀針, 針體長約40 mm,由一位有經驗的針灸醫生進行取穴操作, 采用手法捻針快速垂直進針, 深度約20 mm, 針刺“得氣”后, G6805-Ⅱ型功能性電刺激治療儀正極接入右手曲池穴, 確定受試者功能性電刺激感受閾值。刺激相采用方波、頻率5 Hz, 輸出電流為35～40 mA。

1.3 脊髓fMRI成像的參數設置 使用本院GE 公司1.5T超導型Signa磁共振成像系統單次激發快速自旋回波序列(singleshot fast spinecho), 常規自旋回波(SE)序列T2WI -flair作為解剖背影圖像, 參數為TR=3000 ms, TE=122.5 ms, 視野(FOV)20 cm×20 cm, 矩陣512×512, 激勵次數(NEX)2次。fMRI檢查采用GE-EPI序列, 參數為：TR=2000 ms, TE=50 ms, 總掃描時間為256 s。軸位功能成像參數設定為：TR=2000 ms,TE=50 ms, FOV 20 cm×20 cm, 矩陣 64×64, 帶寬 (BW)31.2 kHz,軸為掃描范圍C3～7, 層厚 7.0 mm , 層間距 2.5 mm, 層數為7, 激勵次數為1, 每一幀圖像掃描時間同樣為2 s。矢狀位功能成像參數為：TR=2000 ms, TE=50 ms, FOV 20 cm×20 cm, 矩陣64×64, BW 31.2 kHz, 掃描范圍完全包納脊髓及周圍腦脊液,與解剖相一致, 層厚 2.8 mm, 層間距 0.5 mm, 層數為7, 激勵次數為1, 每一幀圖像掃描時間同樣為2 s。

1.4 脊髓fMRI成像的信號采集 所有fMRI 掃描均在汕頭大學醫學院第二附屬醫院放射科核磁共振室完成。使用高場強全身MR 掃描儀(GE 1.5 T)和標準頸線圈, 頸脊髓矢狀位7層, 每一層任務掃描共256 s, 得到128幀功能像。脊髓橫斷面7層, 每一層任務掃描共256 s, 得到128幀功能像。

1.5 統計學方法 從工作站刻錄出無序的DICOM 圖像格式數據, 采用統計參數圖(statistical parametric mapping 2, SPM2)軟件對原始數據進行空間平滑、去漂移、頭動矯正、反卷積分析等處理后, 定義P<0.05為差異具有統計學意義, 獲得穴位與非穴位刺激誘發的脊髓功能激活圖及激活區的刺激-信號強度曲線。

2 實驗結果

2.1 受試者數量分析 20例受試者全部納入觀察, 無脫落。

2.2 橫斷面功能成像結果 20例受試者頸脊髓功能成像均可以分析出脊髓神經功能激活區, 激活區域主要位于同側(右側)脊髓后角, 同側前角及對側后角也有不同程度激活。

2.3 矢狀面功能成像結果 曲池穴位電針刺激后頸脊髓功能激活區主要位于C4～7, 高位頸脊髓C1～2也有不同程度激活。見表1。

表1 20例受試者頸脊髓矢狀面上激活點出現位置(n)

2.4 高位頸脊髓激活 本實驗還發現在高位頸脊髓C1、C2、C3甚至延髓也有功能激活。

3 討論

3.1 1.5 T單次激發快速GE-EPI下的脊髓 BOLD-fMRI 成像 近些年, 脊髓功能磁共振成像(spinal-fMRI)的研究得到了迅速發展。它已經成為一種研究脊髓生理和病理生理的可靠手段［2］。BOLD技術是建立在局部脫氧血紅蛋白水平下降的基礎之上。脫氧血紅蛋白是一種強有力的順磁性物質, 可以在血管周圍局部產生微小的梯度場, 造成局部磁場不均勻使質子快速去相位, 即產生橫向磁化弛豫時間縮短效應, 它的含量降低引起T2加權像信號增強, 這就是BOLD效應的基本原理和生理基礎。本實驗是在1.5 T場強核磁共振將BOLD-fMRI技術初步應用于穴位刺激人頸脊髓的功能核磁成像, BOLD敏感性較低, 但結果顯示C4～7脊髓水平均有不同程度激活, 主要位于同側脊髓后角, 作者驗證并認為BOLD-fMRI可以用于觀察脊髓神經功能的激活情況。研究表明3.0 T及其以上更高場強的應用能夠提高BOLD的敏感性, 可以顯示神經活動下毛細血管床的BOLD信號變化［3］。

3.2 電針治療脊髓損傷的取穴與機理探討 曲池穴屬于手陽明大腸經, 位于肘橫紋外側端, 為臨床最為常用要穴之一。曲池穴定位于肘橫紋外側端, 橈側腕長伸肌起始部, 肱橈肌的撓側, 有橈返動脈的分支, 主要為橈神經前臂背側皮神經分布, 內側深層為橈神經本干, 主要來自于C5～T1。臨床證實電針有促進脊髓損傷后運動和感覺功能恢復的作用。本實驗結果表明電針刺激曲池穴可以引起頸脊髓神經功能區激活,作者認為可能與刺激強度及神經分布有關；實驗結果還發現電針刺激曲池穴能引起高位頸脊髓C1～2激活, 提示針灸有復雜的脊髓內神經機制與經絡獨特傳感通道的存在, 與本課題組前期實驗結果近似。

［1］Hirsch J, Ruge MI, Kim KH, et al.An integrated functional magnetic resonance imaging procedure for preoperative mapping of cortical areas associated with tactile, motor, language, and visual functions.Neurosurgery, 2000, 47(3):711-721; discussion 721-722.

［2］Kornelsen J, Stroman PW.fMRI of the lumbar spinal cord during a lower limb motor task.Magn Reson Med, 2004, 52(2)：411-414.

［3］Kruger G, Kastrup A, Glover GH.Neuroimaging at 1.5T and 3.0T:comparison of oxygenation-senstive magnetic resonance imaging.Magn Reson Med, 2001, 45(4):595-604.