| 针刺治疗震颤型帕金森病的脑功能机制:一项基于度中心性与功能连接的静息态fMRI研究 |
2. 广州中医药大学第七临床医学院, 广东 深圳 518100;
3. 深圳市宝安区中医院影像科, 广东 深圳 518100;
4. 深圳市宝安区中医院针灸科, 广东 深圳 518100
2. Seventh Clinical College, Guangzhou University of Chinese Medicine, Shenzhen 518100, China;
3. Department of Imaging, Bao'an District Traditional Chinese Medicine Hospital, Shenzhen 518100, China;
4. Department of Acupuncture, Bao'an District Traditional Chinese Medicine Hospital, Shenzhen 518100, China
帕金森病(Parkinson’s disease,PD)是第二大神经退行性疾病,震颤作为最常见的运动症状之一,主要表现为重复且不受自主控制的抖动,严重影响患者的生活质量[1]。尽管多巴胺能药物是治疗PD运动症状的金标准,但对部分患者震颤症状的改善有限,且长期应用可能会引起运动并发症[2-3]。针灸作为传统中医外治法,在改善PD运动症状和非运动症状方面具有明确疗效[4],但其对大脑功能的调节机制尚需深入阐明。静息态fMRI的发展为认识针刺干预产生的脑中枢效应提供了全新视角。度中心性基于图论,能在无先验假设下识别全脑网络中的核心枢纽[5-6],其异常与PD患者的抑郁和运动功能障碍相关[7-8]。功能连接从功能整合角度关注不同脑区之间的协同活动性[9]。与其他亚型相比,震颤型帕金森病(tremor-dominant Parkinson’s disease,TD-PD)患者存在感觉运动网络及小脑-皮质环路的功能连接异常[10-11]。目前,联合度中心性和功能连接探究针刺对TD-PD脑网络影响的研究有限,因此,本研究拟联合运用度中心性和功能连接探讨针刺对TD-PD患者全脑功能网络的影响,以期从脑网络整合角度揭示其潜在神经机制。
1 资料与方法 1.1 一般资料招募2023年12月至2025年5月深圳市宝安区中医院确诊的原发性TD-PD患者。纳入标准:①年龄35~75岁,右利手;②Hoehn和Yahr分级(Hoehnand Yahrstaging,H-Y分级)为1~2级;③根据帕金森病统一评分量表(unified Parkinson’s disease rating scale,UPDRS)计算震颤与姿势不稳/步态障碍评分比值>1.15,或存在震颤但姿势不稳/步态障碍评分为0分。排除标准:①继发性帕金森综合征或帕金森叠加综合征患者;②伴严重心脑血管疾病或骨关节疾病致行走困难者;③存在MRI检查禁忌证或无法配合检查者;④有认知功能缺陷者。
收集患者性别、年龄、病程和受教育年限等一般资料。所有患者均在治疗前后行UPDRS评分、震颤评分、简易智能精神量表(mini-mental state examination,MMSE)评分和静息态fMRI扫描(为排除药物干扰,均在停药12 h以上的关期状态下进行)。
本研究经医院伦理委员会批准(批号:KY-2023-057-01),并于中国临床试验注册中心注册(注册号:2300077328),患者均签署知情同意书。
1.2 仪器与方法 1.2.1 MRI检查使用Siemens PRISMA 3.0 T MRI扫描仪及64通道头颈联合线圈。患者取仰卧位,固定头部,以耳塞隔音,闭眼、保持清醒并避免思维活动。静息态fMRI数据使用EPI序列采集:TR 2 000 ms,TE 30 ms,层厚3.5 mm,层距0.7 mm,翻转角90°,视野224 mm×224 mm,矩阵64×64,共33层,扫描时间8 min 8 s。高分辨率T1结构像使用T1-MPRAGE序列采集:TR 2 530 ms,TE 2.98 ms,层厚1.0 mm,翻转角7°,视野256 mm×256 mm,矩阵256×256,矢状位扫描共192层,扫描时间5 min 53 s。
1.2.2 治疗方案所有患者均行常规西药基础治疗,入组前若已使用抗PD药物则维持原方案并保持剂量稳定。患者随机分为针刺联合药物组与单纯药物组。针刺联合药物组由同一位有5年以上工作经验的针灸医师行针刺治疗。穴位选择:双侧舞蹈震颤区、太白、太溪、太冲。具体操作:穴位常规消毒,使用安迪牌一次性无菌针灸针(贵州安迪医疗设备有限公司生产,规格为0.25 mm×25 mm、0.25 mm×40 mm);头皮穴位平刺0.5寸,原穴直刺0.5寸,采用捻转平补平泻手法,以患者自觉局部酸胀感为得气,留针20 min,6次/周,共治疗8周。单纯药物组在8周试验期内仅行常规西药治疗,不予针刺干预。
1.3 数据处理及指标分析原始DICOM数据经格式转换和视觉质检后,在MATLAB 2023b环境中借助DPABI工具包行预处理,具体步骤:去除前10个时间点,时间层校正,头动校正(剔除平动>2.5 mm或旋转>2.5°的数据),基于DARTEL的结构-功能像配准与空间标准化(重采样至3 mm×3 mm×3 mm),去线性漂移,回归Friston 24头动参数及白质、脑脊液信号,最后行0.01~0.08 Hz的带通滤波。
对预处理的数据行度中心性和功能连接分析。首先计算全脑体素间时间序列的Pearson相关系数,设定r>0.25为阈值[12-13],构建二值化矩阵并生成度中心性图,对其行Fisher z变换,并行6 mm高斯核空间平滑。对数据行功能连接分析,先行6 mm高斯核空间平滑,然后以度中心性分析中显示组间交互效应的差异脑区为ROI,提取其平均时间序列,计算其与全脑其他体素的Pearson相关系数,并行Fisher z变换。
1.4 统计学分析采用SPSS 25.0软件完成人口学资料及临床数据的分析。对于符合正态分布的连续型变量,以x±s表示,组间比较行独立样本t检验,组内比较行配对样本t检验;非正态分布的连续型变量以M(QL,QU)表示,组间比较行Mann-Whitney U检验,组内比较行Wilcoxon符号秩检验。分类变量以例(%)表示,组间比较行
采用2×2混合方差分析分别对度中心性和功能连接进行分析,其中组别作为组间因素,时间作为组内因素。全脑分析结果采用高斯随机场(Gaussian random field,GRF)行多重比较校正,体素水平P < 0.005、团块水平P < 0.05、连续体素数量>40则为差异有统计学意义。对存在显著交互效应的脑区,提取其度中心性或功能连接值行简单效应分析(经Bonferroni校正),分别观察各组内治疗前后变化及各时间点的组间差异。通过Pearson或Spearman相关分析评估差异脑区治疗前后度中心性差值或功能连接差值与临床量表评分差值的相关性。以P < 0.05为差异有统计学意义。
2 结果 2.1 2组一般资料及临床量表评分比较最终共纳入46例,其中针刺联合药物组24例,男9例(37.5%),女15例(62.5%),年龄66.50(59.25,70.00)岁,受教育年限10.50(9.00,15.00)年;单纯药物组22例,男5例(22.7%),女17例(77.3%),年龄65.00(61.50,70.00)岁,受教育年限9.00(12.00,15.00)年。2组性别、年龄、受教育年限差异均无统计学意义(均P>0.05)。
针刺联合药物组和单纯药物组治疗前后组内各项评分差异均无统计学意义(均P>0.05)。治疗前2组各项评分差异均无统计学意义(均P>0.05);治疗后,针刺联合药物组的震颤评分、UPDRS评分均显著低于单纯药物组(均P < 0.05),而MMSE评分组间差异无统计学意义(P>0.05)(表 1)。
| 表 1 针刺联合药物组与单纯药物组临床量表评分比较 |
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2.2 混合方差分析
度中心性混合方差分析显示,右侧楔前叶存在显著交互效应(GRF校正,体素水平P < 0.005,团块水平P < 0.05)(表 2,图 1)。简单效应分析表明,针刺联合药物组治疗后右侧楔前叶度中心性显著降低,单纯药物组则显著升高(图 2)。条件效应分析显示,2组在治疗后右侧颞极与左侧颞上回度中心性减弱;而在双侧额中回度中心性上升(表 2,图 3)。
| 表 2 度中心性混合方差分析显示的差异脑区 |
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| 注:右侧楔前叶存在显著交互效应。色带由蓝色到红色表示F值由低到高 图 1 度中心性分析具有交互效应的差异脑区 |
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| 注:***P < 0.001,**P < 0.01,*P < 0.05 图 2 度中心性事后简单效应分析结果 |
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| 注:色带由蓝色到红色表示t值由低到高 图 3 度中心性具有条件效应的差异脑区 |
功能连接混合方差效应分析发现,右侧楔前叶与自身及左侧楔前叶之间的功能连接存在显著交互效应(GRF校正,体素水平P < 0.005,团块水平P < 0.05)(表 3,图 4)。简单效应分析表明,针刺联合药物组治疗后上述连接显著减弱,单纯药物组则显著增强(图 5)。条件效应分析显示,2组在治疗后右侧楔前叶与左侧额上回、右侧小脑之间的功能连接均显著减弱(表 3,图 6)。
| 表 3 功能连接混合方差分析显示的差异脑区 |
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| 注:色带由蓝色到红色表示F值由低到高 图 4 以右侧楔前叶为种子点行功能连接分析具有交互效应的差异脑区 |
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| 注:*P < 0.05,ns为P>0.05 图 5 功能连接交互效应差异脑区事后分析结果 |
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| 注:色带由蓝色到红色表示t值由低到高 图 6 以右侧楔前叶为种子点行功能连接分析具有条件效应的差异脑区 |
2.3 相关性分析
针刺联合药物组治疗前后右侧楔前叶度中心性差值与震颤评分差值呈显著正相关(r=0.418,P=0.042),与MMSE评分差值呈显著负相关(r=-0.418,P=0.042),与UPDRS评分无相关性(P>0.05);左侧楔前叶功能连接差值与临床量表评分差值之间无相关性(均P>0.05)(图 7,8)。
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| 图 7 右侧楔前叶度中心性差值与震颤(TD)量表评分差值的相关性 |
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| 图 8 右侧楔前叶度中心性差值与简易智能精神量表(MMSE)评分差值的相关性 |
3 讨论
PD在中医理论中属“颤证”范畴。焦氏头针中的舞蹈震颤区作为临床治疗PD的有效区域,其体表投射贯穿于大脑皮质多个功能区,涵盖与运动障碍密切相关的运动前区(额上回及中回后部),以及与认知、精神活动相关的额叶前部。基于PD病位多责之于肝、肾、脾与脑,加之《灵枢·九针十二原》“五脏有疾,当取十二原”的治疗原则,本研究选取肝、脾、肾三经原穴太冲、太白、太溪,配合舞蹈震颤区进行干预。既往针刺治疗PD患者取得较好疗效[14-16],但其发挥疗效的中枢机制尚未明确。
静息态fMRI为无创性探查中枢神经活动提供了有效手段[17]。本研究结合度中心性及基于种子点的功能连接分析发现针刺可调节TD-PD患者脑网络活动。交互效应提示针刺的特异性,结果显示针刺联合单纯药物组能显著降低右侧楔前叶的度中心性及其与左侧楔前叶的功能连接,而单纯药物组则呈相反趋势,提示针刺可能通过特异性调节默认模式网络枢纽节点的活动,优化全脑资源分配,从而改善患者症状[18-19]。条件效应提示针刺的非特异性,分析发现2组治疗后双侧额中回和左侧颞上回、右侧颞极脑区出现相似变化,这可能反映了疾病自然进程、安慰剂效应或药物共有的调节作用。本研究2组在右侧楔前叶度中心性存在显著交互效应,这与既往研究PD患者该区域功能较健康对照组普遍减弱[20-21]不同,原因可能是本研究为TD-PD早期患者,其脑功能代偿状态异质性较高;后续研究中应纳入健康对照和扩大样本量进一步验证,以精确评估针刺干预的神经机制与临床效应。
楔前叶作为默认模式网络的核心节点,在情景记忆与自我参照等高级认知活动中起着关键作用[22]。在神经退行性疾病的早期阶段,大脑可能启动代偿机制[23],通过增强特定脑区的功能连接以弥补网络效率的下降,这一现象已在多种神经系统疾病中报道。在PD伴抑郁患者中观察到的楔前叶皮质增厚,提示该脑区可能在其抑郁症状的早期发生中起重要作用[24]。此外,另一研究发现双侧楔前叶功能连接的异常升高可经抗抑郁治疗而恢复正常[25]。多项PD研究揭示了楔前叶与后扣带皮质等脑区存在功能连接增强,并与运动障碍评分及认知障碍程度呈正相关[26-27];阿尔茨海默病中也存在类似的代偿性增强[28]。基于上述证据,推测本研究中针刺后楔前叶度中心性与功能连接降低,并非功能抑制,而是对病理状态下代偿性过度激活的正常化调节,表明针刺可能促进默认模式网络从代偿性的低效状态恢复至生理性功能模式。
本研究结果与Li等[26]针刺舞蹈震颤区、百会及风池治疗TD-PD患者所观察到的楔前叶度中心性升高的结论有所不同。这种差异可能源于选穴方案对脑功能状态的调节效应存在区别。本方案选取舞蹈震颤区配合肝、脾、肾三经原穴,其调节作用主要针对PD患者中可能存在的默认模式网络过度活跃状态,该结果体现了中医理论中辨证论治的核心思想,也进一步说明了针刺干预可根据临床证候与治疗方案的不同,实现双向性功能调节。本研究相关性分析也证实了以上推断:楔前叶度中心性的降低不仅与震颤评分差值呈正相关,也与MMSE评分差值呈负相关,表明楔前叶活动的正常化可能有助于优化运动网络的资源分配,改善患者的运动及认知功能。
本研究存在的局限性:样本量有限且缺乏假针刺对照,无法排除安慰剂效应;8周的研究周期较短且未进行随访,未能评估长期效果。未来需通过扩大样本量、设置严格对照并结合纵向多模态成像,进一步明确针刺调节PD脑网络的中枢机制,为临床应用提供更充分的影像学证据。
综上所述,针刺舞蹈震颤区配合肝、脾、肾原穴可能通过调节右侧楔前叶的过度激活状态,降低其功能整合水平,改善TD-PD患者的运动及认知功能。
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