不同強度電針刺激上巨虛后續效應磁共振成像比較

熊繁 黎詩琪 吳笑 穆可濤 劉勇 鄭翠紅 龔萍 黃光英

摘要：目的 ?通過血氧水平依賴性-功能性磁共振成像，觀察針刺后續效應，探討不同強度電針刺激健康志愿者上巨虛（ST37）腦功能活動差異。方法 ?將22名健康志愿者隨機分為低強度電針組和高強度電針組。2組均針刺左側上巨虛，輔助針在距離上巨虛0.3～0.5 cm近心端淺刺，電針疏密波，2～50 Hz，脈沖寬度0.2～0.6 ms，低強度電針組電流量以受試者感受穴位有微弱電流刺激為度，高強度電針組以受試者感覺穴位有強烈電流刺激而不痛為度。采集電針刺激前靜息態和電針刺激后2個靜息態數據，比較不同強度電針刺激前后具有顯著差異的腦區及磁共振信號時間域振幅（AM）變化情況。結果 ?不同強度電針刺激前后具有顯著差異的腦區：顳上回，顳中回，顳下回，中央前回;頂上小葉，頂下小葉，中央后回;舌回，梭狀回，楔葉，距狀裂周圍皮層;額中回，眶額葉皮層;島葉，丘腦，前扣帶回，后扣帶回。與電針刺激前靜息態比較，低強度電針組AM大部分減弱，高強度電針組AM大部分增強。結論 ?不同強度電針刺激導致不同的腦功能活動。低強度電針組AM大部分減弱，高強度電針組AM大部分增強。

關鍵詞：血氧水平依賴性-功能性磁共振成像;電針;電流強度;上巨虛

中圖分類號：R245.3 ???文獻標識碼：A ???文章編號：1005-5304（2019）12-0026-05

DOI：10.3969/j.issn.1005-5304.2019.12.007 ?開放科學（資源服務）標識碼（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

電針參數是影響其療效的重要因素^[1]。由于電針包含頻率、波形、電流強度、刺激時間等多種技術參數^[2]，為電針參數量化和優化研究帶來較大困難。有研究者認為高強度電針比低強度電針療效更好^[3-4]，也有研究者認為不同強度電針療效差異不顯著^[5-6]。功能性磁共振成像為中樞作用機制研究提供了可視化依據。研究表明，針刺對腦功能活動具有持續后續效應，針刺后續效應可以改變大腦的低頻振幅、局部一致性、腦功能連接^[7]。不同頻率電針可導致不同的腦區激活模式，產生不同臨床療效^[8-9]。本研究通過觀察針刺后續效應，探討不同強度電針導致腦功能活動變化情況，現報道如下。

1 ?資料與方法

1.1 ?一般資料

納入2015年10月-2017年10月公開招募的華中科技大學同濟醫學院本科生或研究生22名，為女性健康受試者，隨機分配到低強度電針組（L-EAS）和高強度電針組（H-EAS）。L-EAS平均年齡（26.00±0.33）歲，H-EAS平均年齡（25.75±0.33）歲。本研究經華中科技大學同濟醫學院附屬同濟醫院醫學倫理委員會審查批準{[2010]倫審字（124）號}。

1.2 ?納入標準

①右利手者;②體檢健康，無器質性疾病及明顯功能性疾病者;③無任何精神性疾病者;④近2周內未服用任何藥物;⑤體內無金屬植入物、無fMRI掃描禁忌者;⑥自愿簽署知情同意書。

1.3 ?排除標準

①各類神經、精神障礙類疾病;②幽閉恐懼癥;③頭部外傷史;④頭顱解剖結構不對稱或有明確病變;⑤女性特殊生理期;⑥不能配合完成研究流程。

1.4 ?針刺處理

取一次性不銹鋼針灸針（0.30 mm×40 mm），酒精消毒左側上巨虛，針刺25～50?mm;一次性不銹鋼輔助針（0.18 mm×13 mm）在上巨虛近心端淺刺0.5～1 cm，距離上巨虛約0.3～0.5 cm。對上巨虛施以平補平瀉手法，輔助針僅起固定作用。將二者分別連接電針儀，確定合適的電流量。L-EAS電流量以受試者確定能感覺到穴位有微弱電流刺激為準;H-EAS電流量以受試者感覺穴位有強烈電流刺激而不引起疼痛為準。均疏密波，2～50 Hz，脈沖寬度0.2～0.6 ms，持續15 min。以上操作均由同一位經驗豐富的針灸師完成。

1.5 ?磁共振掃描

①電針前靜息態掃描：Rest;②電針刺激期間不掃描;③電針后2個靜息態掃描：Post-Rest1、Post-Rest2。要求受試者閉上雙眼，塞好耳塞以減少噪音，海綿塞緊頭部左右兩側以防止頭部移動，調整呼吸保持平靜狀態，不刻意進行思考。

1.6 ?針感評分

掃描結束后，由一位不知曉分組情況的工作人員詢問受試者針感。采用視覺模擬量表（VAS）評價酸、麻、脹、重、疼痛、麻刺、灼熱、跳動和刺痛。0分：沒有感覺;1～3分：感覺溫和;4～6分：感覺適中;7～9分：感覺強烈;10分：無法忍受^[10]。若受試者在掃描過程中入睡，則刪除相應數據。

1.7 ?數據采集

采用GE公司3.0T磁共振掃描機進行血氧水平依賴性-功能性磁共振成像（BOLD-fMRI）圖像采集。32通道頭部掃描線圈覆蓋大腦，掃描基線與AC-PC連線平行。掃描步驟：①功能像采用回波平面成像（EPI）序列，TR=2000 ms，TE=30 ms，矩陣=64×64，FOV=240 mm×240 mm，層厚=3 mm，層間距=1 mm，翻轉角=90°，掃描時間=8 min。②結構像采用3D解剖定位序列，TR/TE/TI=6/2/380 ms，矩陣=192×192，FOV=256 mm×256 mm，翻轉角=15°，帶寬=41.67 Hz，層厚=1.2 mm，層間距=0?mm，激勵次數=1，掃描時間=1 min 40 s。

1.8 ?數據處理

采用SPM12軟件進行數據處理。①運動矯正和時間校正，消除頭部運動和時間延遲對圖像的影響;②空間標準化，蒙特利爾神經學研究所（MNI）EPI模板用于空間標準化，重采樣至2 mm³的像素分辨率;③帶通濾波處理，采用頻率0.01～0.08 Hz濾波，減少低頻漂移和高頻噪聲對圖像的影響;④空間平滑處理，高斯濾波最大半寬為6 mm。

1.9 ?數據分析

時間域振幅（AM）為研究靜息狀態下局部腦活動的分析方法，通過檢測不同體素功能磁共振信號在時間序列上的活動強度直接反映靜息狀態下持續活動的強弱^[11]。通過計算每個體素的AM，可得到全腦信號活動強弱統計圖。

1.10 ?統計學方法

采用SPSS18.0統計軟件進行分析。計量資料以

x（—）±s表示，組間比較采用t檢驗;組間有顯著差異腦區采用單因素方差分析，以P<0.001，聚集規模>100體素為有統計學差異;磁共振信號時間域振幅比較，采用兩樣本比較的Wilcoxo秩和檢驗。P<0.05表示差異有統計學意義。

2 ?結果

2.1 ?2組電流強度比較

所有受試者在掃描過程中均保持清醒狀態。L-EAS電流量為（0.50±0.02）mA，H-EAS電流量為（1.10±0.10）mA。與L-EAS比較，H-EAS電流量明顯升高（P<0.01）。

2.2 ?2組針感評分比較

2組針感中，酸、麻、重、疼痛、跳動比較差異有統計學意義（P<0.05）。見表1。

2.3 ?2組具有顯著差異的腦區結果

Post1為針刺后第1個靜息態和針刺前靜息態的差異（Post1=Post-Rest1-Rest）;Post2為針刺后第2個靜息態和針刺前靜息態的差異（Post2=Post-Rest2-Rest）。L-EAS的Post1、Post2和H-EAS的Post1、Post2，4組數據間具有顯著差異的腦區為：顳上回，顳中回，顳下回，中央前回;頂上小葉，頂下小葉，中央后回;舌回，梭狀回，楔葉，距狀裂周圍皮層;額中回，眶額葉皮層;島葉，丘腦，前扣帶回，后扣帶回（單因素方差分析，P<0.001，聚集規模>100體素）。見表2、圖1。

2.4 ?2組磁共振信號時間域振幅比較

L-EAS大多數腦區的信號活動強度減弱，腦區9、11除外;H-EAS所有腦區信號活動強度增強。P1=Post1/Rest，P2=Post2/Rest。與L-EAS P1比較，除腦區7、9、11、13，H-EAS其他腦區的信號活動強度增強（P<0.005）;與L-EAS P2比較，H-EAS所有腦區信號活動強度均增強（P<0.001）。見圖2。

3 ?討論

上巨虛為下合穴，《靈樞·咳論》有“治臟者治其俞，治腑者治其合”，針刺上巨虛可清熱利濕、通腑化滯、調理腸胃，常用于治療腹痛、便秘、腹瀉等^[12]。筆者既往研究表明，不同強度電針刺激上巨虛可治療功能性便秘，但相比低強度電針刺激，高強度電針刺激能顯著改善排便困難程度^[13]。本研究觀察不同強度電針引起的腦功能變化，進一步分析了不同強度電針調節胃腸運動作用的相關腦區。本研究顯示，不同強度電針組電流強度存在明顯差異，導致酸、麻、重、疼痛、跳動感不同。通過對比不同強度電針刺激前后的磁共振圖像，發現不同強度電針刺激上巨虛后產生不同模式的后續效應。

中央前回、中央后回與軀體感覺運動功能有關，中央前回、中央后回的激活可能是軀體感覺運動中樞對針刺感覺和作用的整體反應。頂上小葉具有軀體定位功能和物體識別功能，對外界刺激敏感，能準確辨別刺激信息。顳中回參與復雜聲音處理，負責聯系初級與次級聽覺皮層^[14]，且能通過調節注意力網絡和情感表達調節疼痛感覺^[15-16]。顳下回主要與語義理解及認知學習、記憶相關，顳下回損傷后會出現詞語、聲音、圖片、氣味、動作等識別障礙^[17]，顳下回激活可能與受試者認知功能相關。不同強度電針刺激后存在差異的腦區，主要與軀體感覺運動功能、認知、疼痛調節處理功能有關。

島葉、前扣帶回、后扣帶回、內側前額葉皮層和丘腦等邊緣-旁邊緣結構，在調節認知和內臟相關感覺中發揮重要作用^[18-19]。島葉在接受電刺激后，血壓、心跳、呼吸頻率、胃和小腸能動性出現相應改變^[20]。前扣帶回在處理內臟感覺和調節胃腸感覺信號時發揮重要作用^[21-22]。此外，前扣帶回與處理疼痛的認知有關，以及調節疼痛感覺的通路有關^[23-24]。眶額葉皮層是內側前額葉一部分，內側前額葉可以通過調節迷走神經反射傳輸，影響和調節胃腸蠕動^[25]。后扣帶回與學習、空間記憶、認知及整合前扣帶回情感過程有關^[26]。此外，健康受試者和功能性胃腸病患者在接收內臟刺激后丘腦均有功能活動變化，表明丘腦在內臟活動中發揮重要作用^[27]。腦功能成像技術研究針刺經穴的腦響應過程有助于闡釋針刺調節腦-腸互動的機制^[28]，本研究也再次為腦-腸互動提供可視化依據。

舌回、梭狀回、楔葉和距狀裂周圍皮層都屬于視覺聯合皮層。研究表明，在刺激與視力相關的穴位光明和陽陵泉后，視覺聯合皮層可被激活^[29-30]。采用微弱電針、假針刺和正常電針3種方式分別刺激陽陵泉，視覺皮層同樣可被激活^[31]，視覺皮層激活與穴位特異性無關聯。針刺與視覺相關穴位光明和非視覺相關穴位涌泉時，均能引起相似的視覺皮層激活^[32]。

與針刺前靜息態比較，接受電針刺激后，L-EAS信號活動強度大都減弱，H-EAS信號活動強度大都增強。隨著針刺效應持續，不同強度電針組信號活動強度差異逐漸增大。這種隨著時間推移差異逐漸擴大的趨勢，很可能會導致不同強度電針遠期療效的差異。

綜上所述，電流強度可能是影響電針療效的重要因素，今后在臨床應用選擇電流強度時須慎重考慮。本研究也存在局限性，如樣本量較小、性別單一、研究對象為健康志愿者、電針后續效應的掃描持續時間較短等，我們將繼續進行深入研究。

參考文獻：

[1] 顧陳懌，胡軍，蔡云彪.電針刺激參數的研究進展[J].中國針灸，2003， 23（8）：489-491.

[2] 朱丹，白潔靜，張曉慶，等.電針參數定量化的研究進展[J].中國針灸， 2015，35（5）：525-528.

[3] 吳雪芬，劉麗，鄭雪娜，等.不同電針刺激強度對糖尿病胃輕癱大鼠胃腸運動及饑餓素的影響[J].中國中醫藥信息雜志，2018，25（5）：36-40.

[4] 張拯，楊娟嬌，孫琪，等.不同強度電針治療對血管性癡呆大鼠學習記憶功能及海馬CA1區β淀粉樣蛋白1-40表達的影響[J].中國腦血管病雜志，2017，14（6）：321-325，331.

[5] 丁麗.不同強度電針風池、曲池穴對原發性高血壓大鼠NF-κB P65蛋白及其基因表達的影響[J].山西中醫學院學報，2018，19（3）：20-23，39.

[6] XIONG F， WANG Y， LI S Q， et al. Clinical study of electro- acupuncture treatment with different intensities for functional constipation patients[J]. J Huazhong Univ Sci Technol （Med Sci），2014，34（5）：775.

[7] 李曉陵，楊晶晶，孫忠人，等.針刺后效應研究進展[J].中國老年學雜志，2017，37（17）：4403-4406.

[8] HSIEH C L， KUO C C， CHEN Y S， et al. Analgesic effect of electric stimulation of peripheral nerves with different electric frequencies using the formalin test[J]. Am J Chin Med，2000，28（2）：291-299.

[9] ZHANG W T， JIN Z， CUI G H， et al. Relations between brain network activation and analgesic effect induced by low vs. high frequency electrical acupoint stimulation in different subjects：a functional magnetic resonance imaging study[J]. Brain Res，2003， 982（2）：168-178.

[10] HUI K?K， LIU J， MARINA O， et al. The integrated response of the human cerebro-cerebellar and limbic systems to acupuncture stimulation at ST36 as evidenced by fMRI[J]. Neuroimage，2005， 27（3）：479-496.

[11] 周波，張增強，安寧豫，等.阿爾茨海默病患者靜息態功能磁共振信號活動強度的研究[J].中華老年心腦血管病雜志，2014，16（12）：1235-1237.

[12] 陳采益，王晅.上巨虛穴證治機理淺探[J].遼寧中醫雜志，2016， 43（12）：2534-2536.

[13] WU X， ZHENG C， XU X， et al. Electroacupuncture for functional constipation：a multicenter， randomized， control trial[J]. Evid Based Complement Alternat Med，2017，2017：1428943.

[14] MAUDOUX A， LEFEBVRE P， CABAY J E， et al. Auditory resting-state network connectivity in tinnitus：a functional MRI study[J]. PLoS One，2012，7（5）：e36222.

[15] PARIENTE J， WHITE P， FRACKOWIAK R S， et al. Expectancy and belief modulate the neuronal substrates of pain treated by acupuncture[J]. Neuroimage，2005，25（4）：1161-1167.

[16] WAGER T D， RILLING J K， SMITH E E， et al. Placebo-induced changes in FMRI in the anticipation and experience of pain[J]. Science， 2004，303（5661）：1162-1167.

[17] JEFFERIES E. The neural basis of semantic cognition：converging evidence from neuropsychology， neuroimaging and TMS[J]. Cortex， 2013，49（3）：611-625.

[18] 卜凡優，魏峰，代雪雙，等.針灸調節胃腸系統功能與中樞核團關系的研究進展[J].針刺研究，2017，42（4）：363-366.

[19] AZIZ Q， SCHNITZLER A， ENCK P. Functional neuroimaging of visceral sensation[J]. J Clin Neurophysiol，2000，17（6）：604-612.

[20] BAGAEV V， ALEKSANDROV V. Visceral-related area in the rat insular cortex[J]. Auton Neurosci，2006，125（1/2）：16-21.

[21] CHANG L， BERMAN S， MAYER E A， et al. Brain responses to visceral and somatic stimuli in patients with irritable bowel syndrome with and without fibromyalgia[J]. Am J Gastroenterol，2003，98（6）：1354- 1361.

[22] VERNE G N， HIMES N C， ROBINSON M E， et al. Central representation of visceral and cutaneous hypersensitivity in the irritable bowel syndrome[J]. Pain，2003，103（1/2）：99-110.

[23] PETROVIC P， INGVAR M. Imaging cognitive modulation of pain processing[J]. Pain，2002，95（1/2）：1-5.

[24] PRICE D D. Psychological and neural mechanisms of the affective dimension of pain[J]. Science，2000，288（5472）：1769-1772.

[25] PANTELEEV S， GRUNDY D. Descending influences from the infralimbic cortex on vago-vagal reflex control of gastric motor activity in the rat[J]. Auton Neurosci，2000，86（1/2）：78-83.

[26] 王薇薇，吳遜.扣帶回的解剖生理及扣帶回癲癇[J].中國現代神經疾病雜志，2018，18（5）：315-323.

[27] MAYER E A， AZIZ Q， COEN S， et al. Brain imaging approaches to the study of functional GI disorders：a Rome working team report[J]. Neurogastroenterol Motil，2009，21（6）：579-596.

[28] 唐雷，張紅星，余超超，等.針刺治療功能性胃腸病的腦響應機制研究進展[J].湖北中醫藥大學學報，2019，21（1）：119-122.

[29] CHO Z H， CHUNG S C， JONES J P， et al. New findings of the correlation between acupoints and corresponding brain cortices using functional MRI[J]. Proc Natl Acad Sci U S A，1998，95（5）： 2670-2673.

[30] WU M T， SHEEN J M， CHUANG K H， et al. Neuronal specificity of acupuncture response：a fMRI study with electroacupuncture[J]. Neuroimage，2002，16（4）：1028-1037.

[31] WU M T， SHEEN J M， CHIN S L， et al. “Visual” and “Auditory” cortical activation by acupuncture：Is there a specfic acupoint-cortical correlation？ A fMRI study using controlled electroacupuncture[J]. Neuroimage，2001，13（6）：1282.

[32] ZHANG Y， LIANG J， QIN W， et al. Comparison of visual cortical activations induced by electro-acupuncture at vision and nonvision-related acupoints[J]. Neurosci Lett，2009，458（1）：6-10.

（收稿日期：2019-05-24）

（修回日期：2019-07-06;編輯：季巍巍）