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国际标准头针首次干预对健康中老年女性相关脑区的静息态脑功能成像的影响

2020-04-15谭小龙崔运能陈兰品钟伟杨李红林曲姗姗高静纯陈俊琦

分子影像学杂志 2020年1期
关键词:小脑脑区国际标准

谭小龙,崔运能,陈兰品,钟伟杨,李红林,曲姗姗,高静纯,陈俊琦

南方医科大学第三附属医院1医学影像科,4康复医学科,广东 广州 510630;2南方医科大学附属佛山妇幼保健院放射科,广东 佛山 528000;3南方医科大学中医药学院,广东 广州 510515

临床上多根据大脑皮质功能定位在头皮的投影,以配穴组方进行治疗各类脑源性病症,疗效显著[1-3]。国际标准头针是其中的代表,是目前世界范围内微针系统唯一通行的标准,然而,针刺机制研究的滞后,影响了国际标准头针的推广,也不利于国际交流。遂能否在活体上反馈其对中枢神经机制的特异性影响,是提议国际标准头针成为脑源性疾病治疗的有效方法之一的关键。近年来,医学影像学的发展为腧穴特异性的研究提供了新的手段——利用脑电图、脑磁图、磁共振等现有的多种神经影像技术来观察大脑的结构和功能的改变。特别是静息态fMRI(Rs-fMRI)[4],可以通过探测静息下人脑自发脑功能活动,不需要进行复杂的实验设计,受试者也易于配合,是目前相关研究的热点,目前已有相关研究,但未对性别差异进行探讨[5-6]。李佳子等[7]通过Rs-fMRI技术发现在行为和认知领域有着性别的差异。本研究主要针对健康中老年女性,对其被国际标准头针首次干预后的效应进一步探讨,以期为下一步病理状态下的头针针刺研究提供依据和参考。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取2017年1~5月招募的11名已自愿签署知情同意书的健康中老年女性受试者,年龄60~63岁(56.18±3.82岁)。纳入标准:年龄50~70岁,女性患者;无高血压病史,无糖尿病病史,无甲状腺病病史,颅内无多发缺血性病灶者;饮食规律,不嗜烟、酒,且24 h内无饮茶和咖啡,睡眠正常,体型适中;近1月内未接受过针刺治疗;右利手;已自愿签署知情同意书。排除标准:妊娠、哺乳期妇女;体内有金属类物质(如心脏支架)和假牙者;有血友病等针刺禁忌症者;有幽闭恐惧症者。本研究已获得吉林大学中日联谊医院伦理委员会的批准(No:2016ks043)。

1.2 针刺方法

按照《头皮针穴名国际标准化方案》[8],选取顶中线(百会穴到前顶穴的连线)、左侧顶颞前斜线(前神聪穴到悬厘的连线)、左侧顶颞后斜线(百会穴到曲鬓穴的连线)进行针刺。采用华佗牌一次性无菌针灸针(规格为0.30 mm×40 mm,苏州医疗用品厂,中国),常规消毒后,沿头皮呈15°~30°角针刺至帽状腱膜下,进针深度约30 mm,得气后,快速捻转,频率为200次/min以上,以受试者感觉局部胀麻为度,留针30 min,捻针1次/min。

1.3 仪器与方法

采用西门子3.0 T超导MRI系统和标准头部线圈,在针刺前和针刺后20~30 min内获取T1 MPRAGE和Rs-fMRI(EPI序列)为主的数据。技师要求受试者仰卧于磁共振扫描床,并将其头部用泡沫垫固定在线圈内,以保持头部不动。嘱受试者保持清醒,用黑色眼罩遮盖双眼,海绵耳塞堵塞双耳,封闭视听,平静呼吸,尽量不进行特定的思维活动。

T1 MPRAGE扫描参数:3D TFE序列横断面扫描,获得全脑高分辨率T1WI解剖像。扫描参数:TR=2 300 ms,TE=2.45 ms,转角=8°,FOV=250 mm×250 mm,层厚=1 mm, 体 素=1.0 mm×1.0 mm×1.0 mm, 矩阵=256×256,层数=192。

fMRI-BOLD扫描参数:采用单次激发回波平面成像(EPI)技术横轴位扫描。扫描参数:TR=2 000 ms,TE=30 ms,转角=90°,层厚=3.5 mm,层间距=0.7 mm,体素=3.5 mm×3.5 mm×3.5 mm,FOV=224 mm×224 mm,重复次数=240,矩阵=64×64,层数=37,共8 min。

1.4 数据处理

基于Matlab 2012a平台,利用DPABI工具包启动统计参数图(SPM 12),对数据进行去除时间点、时间平滑、校正头动、配准、去线性漂移、去除协变量、图像滤波等后,分别计算针刺前、后低频振幅比率(fALFF)和局部一致性(ReHo)值。随后基于该平台使用rest 1.8软件包中配对t检验对干预前、后的数据进行分析,获取统计参数图,并对统计参数图进行识别、校正(AlphaSim校正,Cluster Size 27,rmm=4,P<0.005),获得fALFF值和ReHo值变化的脑区解剖位置及激活强度,由有经验的神经内科医师根据解剖知识和临床经验对其进行最后校正。

2 结果

1例受试者未在针刺结束后30 min内进行RsfMRI扫描,数据予以剔除,剩下10例受试者接受国际标准头针干预后脑局部特异性变化如下:以右侧小脑后叶、小脑角、悬雍垂和山坡为主的脑区fALFF降低(T=-6.576 1),而以左侧角回、楔前叶和BA7为主的脑区fALFF增强(T=6.219 3)。以左梭形回(T=-5.609 5)为主,以左侧脑桥(T=-6.431 6)为主,以颞上回和海马旁回(T=-6.442 4,Z=-18)为主,以右侧距状裂周围皮层(T=-5.520 1,Z=3)为主和以右侧梭形回(T=-6.477 6,Z=-30)为主的脑区ReHo降低,而双侧楔前叶和BA7、角回为主(T=4.822 4及T=5.606 4),左颞中回和颞上回为主(T=6.745 8),左顶下小叶和中央后回为主(T=8.089 1),左边缘叶、扣带回、辅助运动区、中央前回、中央后回(T=6.714 1)为主的脑区ReHo增强(表1、图1~2)。

3 讨论

本研究发现,健康中老年女性脑功能在国际标准头针首次针刺顶中线、左侧顶颞前斜线、左侧顶颞后斜线后,以左侧角回、BA7、楔前叶为主的脑区fALFF值增强,表示该部分脑区局灶性神经元活动增强。同时,这部分脑区与周围相邻局部神经元活动同步性也增强了,即其ReHo值增强。研究对象的左侧大脑半球为优势半球,其BA39是视觉性语言中枢(阅读中枢),负责语义的加工[9]。BA7是体感联合皮层,与空间定位有关[10]。楔前叶位于大脑顶叶内侧、后中皮质背侧部分,与躯体感觉皮质、视觉皮质、扣带后回和压后皮质紧密相连[11-12],以通过自体感觉、视觉和其他多种感官输入的信息,完成感觉运动的整合,并参与与运动意图或早期运动计划形成相关的高级认知功能,及参与执行控制的自我监控过程。左侧楔前叶,与ReHo一起升高的右侧楔前叶和扣带回是组成大脑执行控制网络的脑区之一[13]。

表1 国际标准头针首次干预后fALFF和ReHo变化的脑区及其定位Tab.1 Brain regions and the location of fALFF and ReHo after first intervention of international standard scalpel

除fALFF值与ReHo值一致增强的脑区外,左颞中回和左颞上回为主的脑区,左顶下小叶和中央后回为主的脑区,及左边缘叶、辅助运动区、中央前回、中央后回为主的脑区ReHo值也有增强。其中,左颞中回与语言和语义记忆加工过程有关[14];颞上回参与语言的理解,是语言理解功能网络的一部分[15-16];左顶下小叶为次级体感皮层,通过响应外界对躯体的刺激[17];辅助运动区位于运动皮层的前方,主要参与复杂运动的准备,起动和监测[18];边缘叶与网状结构和大脑皮质有广泛联系[19],参与高级神经、精神(情绪和记忆等)和内脏的活动;中央前回和中央后回分别为初级运动皮层和体感皮层,前者控制行为运动,后者接受对侧肢体感觉的传入[19]。可见,健康中老年女性脑功能在国际标准头针首次干预后,上述言语、感觉、肢体运动相关脑区加强了与周围脑区的联系。

至于fALLF值减弱是以右侧小脑后叶、小脑角、悬雍垂和山坡为主。小脑后叶又称为新小脑,与大脑皮层的关系密切[20],能协调大脑皮层发动的随意运动,尤其是在精巧运动的形成和熟练方面。小脑原裂与上后裂之间的部分蚓部为山坡,山坡属于新小脑的一部分,也参与随意运动的调节。小脑悬雍垂即小脑蚓垂,参与完成人体的运动学习,其整合功能是中枢神经系统功能具有可塑性的体现之一[21]。小脑主要通过脑干和脊髓得到中枢运动信息的反馈,从而完成更精确完美的运动[22]。小脑脚是小脑与脑干相连的部位,有三对。小脑中脚是高级中枢经脑桥与小脑相联系的通道[23]。左脑桥是位于中脑和延髓之间的中枢神经结构,是大脑与小脑联系的中介,通过小脑脚与小脑连接。大脑、脑桥和小脑组成的大脑-桥脑-小脑环路有效地保证了随意运动的精确性。以上右侧小脑相关脑区局灶性神经元活动降低,可能与受试者在MR扫描下,全程被要求维持平躺不动,缺乏关联的任务刺激,使得右侧大脑-脑桥-小脑环路受到了抑制有关。

图1 国际标准头针首次干预后fALFF变化的脑区Fig.1 Brain regions of fALFF after first intervention of international standard scalpel

图2 国际标准头针首次干预后ReHo变化的脑区Fig.2 Brain regions and the location of ReHo after first intervention of international standard scalpel

此外,还有以左颞上回、海马旁回、右距状裂周围皮质和左右梭形回为主的脑区ReHo值下降。左颞上回与记忆和情感有关[24]。海马旁回参与认知和情绪的调控,其结构的损伤可以引起情感和认知行为的异常。右距状裂周围皮质为视觉中枢分布区。左右梭回形则具有面部识别和其他属性识别的视觉认知功能[25-26]。这些脑区Reho值下降推测与试验过程中受试者视觉封闭,视觉信号被阻断,及尽量不进行特定的思维活动有关。与现有同类研究对比[5],针刺健康中老年女性被国际标准头针首次干预后的效应更加体现了左侧大脑优势半球的主导优势,并出现了新的脑区—小脑,对随意运动的调节有指向性意义。本研究也存在一定缺陷,如以自身对照为主,缺乏不同针刺方法的对照,也缺乏不同生理状态下的比较;样本量较小。需要下一步完善。

综上,健康中老年女性脑功能在国际标准头针首次干预后,与感觉、肢体运动、言语功能相关的脑区出现特异性改变。

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