电刺合谷穴后颈脊髓损伤患者的大脑功能磁共振成像研究
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摘要：目的 观察电刺激合谷穴位时，颈脊髓损伤患者脑中枢神经功能活动变化对脊髓神经功能恢复可能存在的影响。为进一步探索针灸治疗脊髓损伤的作用机理提供一定的实验依据和方法。方法 9例颈脊髓损伤的受试患者进行电刺右手合谷穴位，采用"静息-任务刺激-静息"的时段设计模式，共5次刺激，5次静息，各长40 s，进行脑功能成像，获得的fMRI信号用SPM2软件进行后处理，获得脑功能激活区域。结果 颈脊髓损伤患者电刺合谷穴后脑功能磁共振成像组，实验过程中2例受试者实验中因头动程度大中途退出，1例因发现脑血管畸形剔除，其余6例受试患者完成实验全过程。6例SCI患者行右手电针刺激合谷穴后行大脑功能磁共振成像，脑内均发现激活信号，其中3例患者在同侧大脑出现激活，激活区域分部为：额叶及中央后回白质区；3例患者在对侧大脑出现激活，激活区域分别为：顶叶中央后回、额叶及中央后回。结论 颈脊髓损伤后，电刺合谷穴的脑功能成像研究有助于进一步探索研究针灸在大脑神经中枢效应对SCI脊髓功能恢复可能存在的重要作用机制。
关键词：电刺激；合谷穴；颈脊髓损伤；中枢神经功能
脊髓损伤（SCI）后脑中枢神经系统可发生一系列结构重排或功能适应性改变，即可塑性变化，这种变化可促进SCI患者功能恢复。本研究拟对颈脊髓损伤患者行针刺刺激合谷穴，应用功能磁共振成像技术观察脑中枢神经系统的功能活动变化，观察穴位刺激后损伤颈髓患者大脑神经功能激活特征。
1主要实验设备
主要实验设备有：1.5T核磁共振机美国GE通用公司（Signa，GE medical systems，Milwaukee， USA）；常规头项圈及颈项圈；AFNI、SPM2、FUNCTOOL分析软件；电针治疗仪（6805-A型）
2脊髓损伤受试患者及临床资料
9例受试者来自2009年7月～2011年12月在汕头大学医学院第二附属医院脊柱外科住院的颈脊髓损伤患者，入选要求一般情况良好，生命体征稳定，无重大创伤及截瘫的不完全性脊髓损伤的轻症患者，患者必须志愿，并能配合实验，实验前签知情同意书。其中男性6例，女性3例，年龄35～72岁，平均47岁，外伤4例，颈椎病患者5例。
3实验设计
实验采用时段模式Block design设计，静息相（rest period）与刺激相（stimulation period）交替，模式设计为RSRSRSRSRS，共5次刺激，5次静息，各长40 s，见图1。
4实验前准备
4.1实验时一定要取得志愿者的配合，志愿者要处于安静状态，全身放松，不思考问题，视听封闭，尽量减少吞咽，用力呼吸，及颈头部活动。
4.2环境要安静，注意志愿者的保温，以免因寒冷引起肌肉收缩造成伪激活。
4.3确定受试者电刺激感受阈值，择刺激强度略高于受试者的感受阈限，使受试者每次刺激均可感觉到刺激部位有轻微的麻木感。"得气"感是针灸师和志愿者的互动感受，应相互交流，争取合作，有助于实验的成功。
5实验过程
脊髓损伤患者针刺合谷穴，行脑fMRI扫描。实验过程中2例受试者实验中因头动程度大中途退出，1例因发现脑血管畸形剔除，其余6例受试患者完成实验全过程。
6 fMRI参数设定
三维定位像扫描：采用3D-BRAVO成像序列，扫描时间为350 s，翻转角（Flip angle） 25°，Band-Width：31.25，FOV：24 cm×24 cm，层厚1.4 mm，每层扫描120次，矩阵：256×256。 功能像：采用GRE-EPI序列，参数为：TR 4000 ms，TE 60 ms，总扫描时间为6 min+40 s。
7数据后处理
采用统计参数图（Statistical Parametric Mapping 2，SPM2）软件）对原始数据进行空间平滑、去漂移、头动矫正、反卷积分析等处理后，定义P
8颈脊髓损伤受试者在电刺合谷穴下的脑fMRI激活结果
实验过程中2例受试者实验中因头动程度大中途退出，1例因发现脑血管畸形剔除，其余6例受试患者完成实验全过程。6例SCI患者行右手电针刺激合谷穴后行大脑功能磁共振成像，脑内均发现激活信号，其中3例患者在同侧大脑出现激活，激活区域分部为：额叶及后侧扣带皮层；3例患者在对侧大脑出现激活，激活区域分别为：顶叶中央后回、额叶及中央后回，见图2～7。
9讨论
目前对SCI 治疗方法的探索主要集中在两方面：减轻继发性SCI 和促进受损伤脊髓的神经再生。SCI可分为不完全损伤和完全损伤，两种不同的损伤对应着不同的可塑性变化。不完全损伤后皮层可塑性变化与运动功能恢复程度密切相关。Michael[1]等对6例恢复期的SCI（C5-C8）患者进行了长达1年的fMRI研究（受试者进行自控节奏的伸腕运动）。发现随着运动功能的逐渐恢复，运动功能恢复得越接近正常，患者的M1区由早期的无明显活化逐渐增大，而相关的运动感觉皮层则由早期的广泛活化逐渐缩小。临床上诊断为完全SCI的急性期患者，刺激功能损伤区域其大脑并非完全没有活化。Wietek[2]等报道了球囊充气刺激11例截瘫患者（T3-L3）的及直肠时的脑fMRI变化。6例患者经ASIA标准诊断为完全SCI，刺激时发现患者的右侧次级躯体感觉皮质、后扣带回、额前皮质、左后小脑叶均有显著活化。Curt[3]等用fMRI研究9例完全SCI（胸腰段）患者上肢活动时的脑功能变化时发现：手指连续对指运动时其M1（primary motor cortex）区、非初级运动区、顶叶区、小脑的活化体积较健康受试者均有明显增加。腕、肘关节连续屈伸运动时非初级运动区、顶叶区、小脑的活化体积会增加，而舌水平运动时无明显变化，且上肢及舌的躯体皮层定位并没向下肢代表区移位，提示远端神经损伤可对整个CNS产生影响。Lotze[4]等的研究结果在是否向去传入皮层移位方面与此相反，他们用fMRI研究5例完全SCI患者（T3-T11）和1例不完全SCI患者（L1）去传入躯体皮层代表区的可塑性变化时发现：肱二头肌运动时完全SCI患者的皮层活化峰值向去传入胸段皮层平均有11.9 mm的移位，且这种移位会随时间的增加而增加，而完全SCI患者拇短展肌运动时和不完全SCI患者的活化峰值均无明显移位。Ramu[5]等对脊髓（T7）中度挫伤大鼠的脑功能变化进行了fMRI研究。18只大鼠被分成正常组、SCI4w及8w组（生理盐水处理），电刺激其前肢时发现：①正常组仅对侧躯体感觉皮层有活化，损伤组大鼠的活化区域包含双侧躯体感觉皮层，尾状核、丘脑、海马区。②定量分析表明：8 w组同侧丘脑和尾状核的活化体积较4w组有明显增加。上述结果表明SCI后，丘脑可能参与慢性期可塑性变化，大鼠脑内会发生广泛而持续的可塑性变化。目前对SCI可塑性变化的机制已进行了广泛而深入的研究，有报道认为NgR与皮层可塑性变化有关[6]。Endo[7]等用fMRI研究SCI大鼠皮层可塑性变化与Nogo信号系统的联系，同时还用原位杂交法检测NgR、LINGO-1受体、脑源性神经营养因子的转录活性，进一步证实了Nogo信号系统与皮层可塑性变化有关。
本研究首次探索性对SCI患者行针灸刺激模式下行脑功能成像，研究发现6例SCI患者行右手电针刺激合谷穴后行大脑功能磁共振成像，脑内均发现激活信号，其中3例患者在同侧大脑出现激活，激活区域主要位于额叶及右中央后回白质区；3例患者在对侧大脑出现激活，激活区域主要位于顶叶中央后回、额叶及中央后回。本实验研究观察到电刺合谷穴后左侧中央后区即运动区被有效激活。运动区它的主要功能是发出运动指令，支配和调节身体在空间的位置、姿势及头面、身体各部的运动。运动区与躯干、四肢运动的关系也是左右交叉、上下倒置的，这也印证了刺激右侧合谷穴而脑功能效应区位于左侧。
额叶是人脑掌控推理、计划、思考和决策的相关区域，运动功能，语言、记忆认知功能。额叶有丰富的传入和传出联系，几乎与中枢神经系统所有部分均有联系，是唯一与四个感觉传导有相互作用的皮质区。本试验针刺合谷穴时可见双侧额叶区信号升高，我们推测双侧额叶皮层的神经功能激活可能在SCI神经功能恢复中起重要作用。
顶叶的中央后回整合各种体感刺激，对物体的形状，质地和重量正确的辨认。后外侧的区域提供正确的视觉空间关系的感知，并将相关的感知与其他的感觉进行整合，创造出对移动物体轨迹的意识。对身体各部位所处在的位置的意识也起源于这部位。双侧顶下小叶、顶上小叶还参与躯体感觉，响应疼痛、触摸、温度、压力等感觉，针灸得气后的疼痛，麻木感在针灸合谷穴后出现顶叶中央后回激活。这种机会可能还与针灸对伤害性信息的认知、注意过程有关。本研究提示颈脊髓损伤后，电刺合谷穴的脑功能成像研究有助于进一步探索研究针灸在大脑神经中枢效应对SCI脊髓功能恢复可能存在的重要作用机制。
参考文献：
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[5]RAMU J，BOCKHORST K H，GRILL R J，et al.Cortical reorganization in NT3-treated experimental spinal cord injury： Functional magnetic resonance imaging [J]. Experimental Neurology，2007，204（1）：58-65.
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