魏翔宇，陳慧，龔志剛，王輝，黃炎文，詹松華

針刺是治療哮喘的重要補(bǔ)充替代療法之一，大椎、風(fēng)門、肺俞在各類哮喘，尤其是緩解期哮喘中應(yīng)用廣泛[1]，根據(jù)患者中醫(yī)癥候不同，臨床多以此三處穴位為核心，配伍其他穴位進(jìn)行治療。既往研究多從調(diào)控氣道炎癥、免疫調(diào)節(jié)等角度出發(fā)，分析針刺干預(yù)哮喘的療效[2-5]。近年來，功能磁共振成像(f unct ional MRI，f MRI)技術(shù)被廣泛用于分析針刺作用的腦效應(yīng)機(jī)制[6]，而觀察針刺治療哮喘的中樞機(jī)制研究較少。因此，本研究嘗試以大椎、風(fēng)門、肺俞這一經(jīng)典穴位配伍模式，探討針刺對哮喘患者腦功能的影響。此外，哮喘患者在長期發(fā)病中，腦功能活動的異常逐漸引起關(guān)注[7-8]，其中腦島既是人類感覺和情緒處理的高級中樞，同時接受來自內(nèi)臟和皮膚感受器傳入的信號，例如哮喘患者時常發(fā)作導(dǎo)致的呼吸困難，首先波及位于延髓的呼吸中樞，進(jìn)而通過腦島對患者情緒、認(rèn)知等心理過程產(chǎn)生影響。因此，本研究以腦島作為目標(biāo)腦區(qū)，采用功能連接性(f unct ional connect ivit y，F(xiàn)C)的分析方法，探索電針大椎、風(fēng)門、肺俞對哮喘患者腦功能的影響。

1 材料與方法

1.1 一般資料

本次前瞻性研究共納入哮喘患者與健康受試者各18名，所有患者均來自上海中醫(yī)藥大學(xué)附屬曙光醫(yī)院呼吸科門診。本研究得到上海中醫(yī)藥大學(xué)附屬曙光醫(yī)院倫理委員會批準(zhǔn)(No：2019-766-121-01)，所有受試者均已了解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容并簽署知情同意書。

納入標(biāo)準(zhǔn)：確診為支氣管哮喘且處于緩解期的患者(2016版支氣管哮喘診治指南)；年齡18～60歲；男女不限；右利手；近1個月未接受過針刺治療；能夠接受電針并配合完成磁共振掃描；簽署知情同意書。排除標(biāo)準(zhǔn)：近1個月內(nèi)有發(fā)熱、咳嗽或服用過鎮(zhèn)靜藥物；合并有肺部感染、腫瘤或慢性阻塞性肺疾病；伴有抑郁、焦慮、失眠、頭痛等神經(jīng)或精神癥狀。

1.2 電針方案

大椎、風(fēng)門、肺俞分別依據(jù)中醫(yī)針刺穴位位置標(biāo)準(zhǔn)(GB/T12346-006)進(jìn)行定位。針具采用華佗牌一次性不銹鋼無菌針刺針(0.3 0 mm×40 mm)。所有針刺操作均由同一位具備3年以上經(jīng)驗(yàn)的針灸醫(yī)師完成，斜刺進(jìn)針，進(jìn)針深度為0.5 寸(約12.5 mm)，行平補(bǔ)平瀉手法，以患者出現(xiàn)酸、麻、脹、痛、傳遞等“得氣”感且能耐受為度，隨后開啟電針，采用華佗牌電子針療儀(SDZ-Ⅱ型)，連續(xù)波，3/20 Hz，使患者維持“得氣”狀態(tài)并留針30 min。健康受試者不接受電針，只進(jìn)行一次靜息態(tài)功能磁共振掃描。

1.3 f MRI掃描

采用聯(lián)影uMR 780 3.0 T磁共振儀，32通道硬質(zhì)頭顱線圈。受試者經(jīng)檢查后進(jìn)入機(jī)房，取仰臥位，頭戴降噪耳塞，頭兩側(cè)用海綿固定。在安靜、閉眼、不執(zhí)行特定任務(wù)的狀態(tài)下完成掃描。先行T1WI結(jié)構(gòu)像平 掃，TR：7.2 ms，TE：3.1 ms，翻 轉(zhuǎn) 角10°，F(xiàn)OV：256 mm×256 mm，層厚1 mm，層數(shù)192。再行血氧水平依賴(bl ood oxygen l evel dependent，BOLD)-f MRI掃 描，TR：2000 ms，TE：30 ms，翻 轉(zhuǎn) 角90°，F(xiàn)OV：224 mm×224 mm，矩陣64×64，層數(shù)33層。體素3.5 mm×3.5 mm×3.5 mm，全腦橫斷掃描，平行于AC-PC線，包括小腦和腦干，每次掃描前行空掃5次。每期掃描時間均為8 min，共240個時間點(diǎn)。

1.4 f MRI數(shù)據(jù)處理

主要步驟包括：①去除前10個時間點(diǎn)數(shù)據(jù)，減少初始圖像質(zhì)量不穩(wěn)定的影響；②剔除X、Y、Z 3個方向上平移超過1.5 mm和運(yùn)動旋轉(zhuǎn)超過1.5 °的數(shù)據(jù)(若掃描中發(fā)現(xiàn)頭動過大，則立刻重新掃描)；③數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化至蒙特利爾神經(jīng)病學(xué)研究所(Mont r eal Neur ol ogical Inst it ut e，MNI)空間，重采樣大小為3.5 mm×3.5 mm×3.5 mm；④去線性漂移；⑤空間平滑及濾波，使用0.0 1～0.0 8 Hz帶通濾波，去除低頻信號和高頻呼吸心跳等生理噪音的影響。

1.5 功能連接分析

用RESTpl us軟件包，右側(cè)腦島3個亞區(qū)坐標(biāo)為[9]：右腹側(cè)前腦島(vent r al ant er ior insul a，vAI)：X=32，Y=10，Z=-6；右 背 側(cè) 前 腦 島(dor sal ant er ior insul a，dAI)：X=35，Y=7，Z=3；右后腦島(post erior insul a，PI)：X=35，Y=-11，Z=6。

提取右側(cè)腦島3個亞區(qū)坐標(biāo)周圍6 mm半徑球形區(qū)域作為種子點(diǎn)區(qū)，計算種子點(diǎn)區(qū)域信號的時間序列同其余全腦每個體素的時間序列的相關(guān)系數(shù)。得到相關(guān)系數(shù)圖后，利用Fisher變換將相關(guān)系數(shù)r值轉(zhuǎn)變?yōu)閆值，最后得到每個感興趣區(qū)域與全腦的功能連接圖。

1.6 統(tǒng)計學(xué)分析

采用SPSS 25.0 軟件，對兩組受試者的年齡、受教育程度等基本資料采用兩樣本t檢驗(yàn)；性別構(gòu)成比采用卡方檢驗(yàn)，以P＜0.0 5表示差異有統(tǒng)計學(xué)意義。靜息態(tài)功能磁共振數(shù)據(jù)分析采用RESTpl us軟件(ht t p：//r est f mr i.net/f or um/RESTpl usV1.2 )，將年齡、性別和受教育年限作為協(xié)變量。哮喘組電針前和健康組功能連接Z值圖采用兩獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，哮喘組治療前后的功能連接Z值圖采用配對t檢驗(yàn)，統(tǒng)計結(jié)果進(jìn)行Al phaSim校正(隨機(jī)次數(shù)1000次，校正后最小簇體素為10，P值為0.0 5)。

2 結(jié)果

本研究中，1名患者為左利手予以剔除并重新招募，另有2名患者及1名健康受試者因頭動過大，予重新掃描后圖像符合要求，所有患者均完成了針刺治療且無不適。本研究最終共納入哮喘患者及健康受試者各18名。

兩組基本資料比較(表1)，兩組受試者年齡(P=0.7 1)、性別(P=0.7 3)、受教育程度(P=0.5 3)等基本資料無差異(P＞0.0 5，95%置信區(qū)間)。哮喘組電針前與健康組受試者比較(表2)，右側(cè)vAI與左側(cè)蒼白球功能連接減弱(圖1A)；右側(cè)dAI與右側(cè)中央前回、右側(cè)角回、右側(cè)額上回功能連接增強(qiáng)(圖1B)；右側(cè)PI與右側(cè)顳下回、右側(cè)顳上回功能連接減弱(圖1C)。哮喘組電針后與電針前相比較(表3)，右側(cè)dAI與左側(cè)中央前回、左側(cè)后扣帶回、左側(cè)角回及右側(cè)楔前葉功能連接增強(qiáng)(圖2A)；右側(cè)PI與左右中央后回、右側(cè)中央前回、左側(cè)后扣帶回的功能連接增強(qiáng)(圖2B)。

表1 兩組受試者基本資料比較Tab.1 Demographic data of all subjects

表2 哮喘組電針前與健康組受試者功能連接強(qiáng)度變化Tab.2 Difference FCvalue between patients with asthma and healthy control

表3 哮喘組電針前與電針后功能連接變化Tab.3 Difference FCvalue of patients with asthma before and after EA

圖1 哮喘組電針前與健康組比較。A：右側(cè)vAI與全腦功能連接變化(紅-黃色代表功能連接增強(qiáng)區(qū)域，藍(lán)色代表功能連接減弱區(qū)域)；B：右側(cè)dAI與全腦功能連接變化(紅-黃色代表功能連接增強(qiáng)區(qū)域，藍(lán)色代表功能連接減弱區(qū)域)；C：右側(cè)PI與全腦功能連接變化(紅-黃色代表功能連接增強(qiáng)區(qū)域，藍(lán)色代表功能連接減弱區(qū)域)Fig.1 Comparison of patients with asthma before EA vs.healthy control.A:Difference in FC between the right ventral anterior insula(vAI)and the whole brain.Red-yellow area represents enhanced FC value and blue-green area represents reduced FC value;B:Difference in FC between the right dorsal anterior insula(dAI)and the whole brain.Red-yellow area represents enhanced FC value and blue-green area represents reduced FC value;C:Difference in FC between the right posterior insula(PI)and thewholebrain.Red-yellow area representsenhanced FCvalueand blue-green area representsreduced FCvalue.

圖2 哮喘組電針前與電針后。A：右側(cè)dAI與全腦功能連接變化(紅-黃色代表功能連接增強(qiáng)區(qū)域)；B：右側(cè)PI與全腦功能連接變化(紅-黃色代表功能連接增強(qiáng)區(qū)域)Fig.2 A:In patients with asthma,changes of FC between right dorsal anterior insula(dAI)and the whole brain after EA were compared with those before EA(Red-yellow area represents enhanced FC value);B:In patients with asthma,changes of FC between right posterior insula(PI)and the whole brain after EA were compared with thosebefore EA(Red-yellow area representsenhanced FCvalue).

3 討論

3.1 哮喘患者腦島功能異常研究

哮喘對中樞神經(jīng)系統(tǒng)以及情緒、認(rèn)知等心理過程的影響被廣泛關(guān)注[10]。哮喘發(fā)作時的相對缺氧狀態(tài)可導(dǎo)致患者潛在的腦損傷，同時也增加患者出現(xiàn)焦慮、抑郁等心理問題的風(fēng)險[11]。Zhang等[12]進(jìn)一步針對哮喘伴或不伴抑郁患者進(jìn)行分組研究，發(fā)現(xiàn)右側(cè)vAI與左側(cè)殼核的FC值增強(qiáng)情況表現(xiàn)為：哮喘伴抑郁組＞哮喘不伴抑郁組＞健康對照組。這些研究表明，哮喘這一慢性疾病過程不僅是單純的氣道炎癥反應(yīng)，更與情感、認(rèn)知等功能存在密切聯(lián)系，對于未表現(xiàn)出焦慮、抑郁的患者來說，哮喘對腦功能的影響可能更加容易被忽視[13]，而腦島在其中扮演關(guān)鍵角色。在腦網(wǎng)絡(luò)中，腦島是突顯網(wǎng)絡(luò)(sal ience net wor k)的重要節(jié)點(diǎn)腦區(qū)。研究表明[14]，右側(cè)腦島負(fù)責(zé)執(zhí)行注意任務(wù)，調(diào)節(jié)大腦默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)(def aul t mode net wor k，DMN)和執(zhí)行控制網(wǎng)絡(luò)(execut ive contr ol net wor k)。vAI與前扣帶回(ant er ior cingul at e cor t ex，ACC)相連，負(fù)責(zé)情緒監(jiān)控與調(diào)節(jié)，以及情緒變化與外周反應(yīng)(如疼痛、呼吸困難)的整合；dAI與ACC和注意控制網(wǎng)絡(luò)腦區(qū)相連，主要負(fù)責(zé)高級認(rèn)知加工；PI主要與初級和次級軀體運(yùn)動皮層相連，負(fù)責(zé)疼痛和感覺運(yùn)動加工[15-16]。本研究兩組受試者基線期比較，哮喘患者右側(cè)vAI與左側(cè)蒼白球，右側(cè)PI與右側(cè)顳下回、右側(cè)顳上回FC減低。蒼白球與殼核同屬于豆?fàn)詈?，既往f MRI研究表明[17]，在處理恐懼及悲傷情緒中，蒼白球的自發(fā)活性存在異常增高。顳上回為聽覺性語言中樞，顳下回靠近枕葉，與角回同屬于視覺環(huán)路的組成部分，負(fù)責(zé)情景記憶與特征識別，并參與了認(rèn)知調(diào)節(jié)等過程[18]。此外，本研究還發(fā)現(xiàn)哮喘患者右側(cè)dAI與右側(cè)中央前回、角回和額上回的FC增高。Zhang等[19]研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)干預(yù)后的哮喘伴抑郁患者存在額上回自發(fā)活性較干預(yù)前增高。結(jié)合既往研究結(jié)果，推測右側(cè)腦島與這些腦區(qū)FC值的變化可能涉及到哮喘患者長期發(fā)病過程中，氣道阻塞、呼吸困難等癥狀對患者造成的恐懼、焦慮等負(fù)面情緒以及患者用藥干預(yù)等相關(guān)。

3.2 針刺對哮喘患者默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)的影響

本研究發(fā)現(xiàn)，電針干預(yù)30 min后，哮喘組右側(cè)腦島與中央后回、中央前回、角回、楔前葉等DMN相關(guān)腦區(qū)的FC增強(qiáng)。這些腦區(qū)屬于DMN相關(guān)腦區(qū)，越來越多的證據(jù)表明，無論健康還是疾病狀態(tài)，針刺均表現(xiàn)出對受試者DMN的顯著調(diào)制作用，例如Zou等[20]發(fā)現(xiàn)針刺對偏頭痛患者DMN的調(diào)節(jié)主要表現(xiàn)為提高左側(cè)額上回與左側(cè)楔前葉等DMN相關(guān)腦區(qū)的FC值；Liu等[21]利用針灸治療坐骨神經(jīng)痛患者，發(fā)現(xiàn)針刺干預(yù)后患者腦島與后扣帶回等腦區(qū)的FC增加，且增加的FC與疼痛持續(xù)時間呈正相關(guān)；Yu等[22]發(fā)現(xiàn)真假針刺對原發(fā)性痛經(jīng)患者DMN相關(guān)腦區(qū)FC的調(diào)節(jié)作用存在顯著差異。本研究結(jié)果也一致性地發(fā)現(xiàn)了針刺對哮喘患者DMN相關(guān)腦區(qū)FC的調(diào)制作用。腦島亞區(qū)由于在功能上有所分化[23]，因此各亞區(qū)與DMN相關(guān)腦區(qū)的FC增強(qiáng)又有所不同。特別注意到，dAI與楔前葉的FC增強(qiáng)，楔前葉參與疼痛的識別、處理和記憶過程[24]，右側(cè)腦島與楔前葉的FC增強(qiáng)，可能反映了哮喘患者對針刺疼痛引起的情緒變化。此外，前后腦島均表現(xiàn)出與后扣帶回FC的增強(qiáng)，后扣帶回位于頂葉，與楔前葉毗鄰，也是DMN的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)腦區(qū)，在認(rèn)知活動中起著核心作用。有研究發(fā)現(xiàn)，阿爾茨海默病、缺血性腦卒中等患者后扣帶回區(qū)域存在代謝降低和功能失活[25]，結(jié)合腦島對情緒和感覺的調(diào)控功能，針刺是否通過影響哮喘患者的痛覺認(rèn)知，間接改善呼吸困難帶來的負(fù)面情緒及臨床癥狀，還需要進(jìn)一步研究加以證實(shí)。

受制于針刺腦效應(yīng)的復(fù)雜性以及哮喘這一疾病的異質(zhì)性，本研究尚存在一些不足之處。首先樣本量較少，女性受試者比例較高，平均年齡較年輕。此外，一次干預(yù)后的橫斷面研究，所能分析到的功能連接改變情況其意義是有限的，并且距離發(fā)現(xiàn)哮喘特定的腦功能生物信息學(xué)標(biāo)志物或指標(biāo)還有一段距離。因此，在后續(xù)研究中將繼續(xù)擴(kuò)大樣本量，完善受試者中醫(yī)證型、用藥情況、心理狀態(tài)以及完整治療周期后的功能磁共振數(shù)據(jù)，以提高本研究的應(yīng)用價值。

作者利益沖突聲明：全體作者均聲明無利益沖突。