中国中西医结合影像学杂志   2021, Vol. 19 Issue (1): 15-18
0
基于比率低频振幅方法初步探索针刺治疗腹泻型肠易激综合征的潜在神经机制[PDF全文]
刘永康1a , 方晓堃1a , 马凯2 , 陈晓1a , 李静1a , 裴丽霞1b , 孙建华1b , 王中秋1a
1a. 江苏省中医院放射科,江苏 南京 210029;
1b. 江苏省中医院针灸康复科,江苏 南京 210029;
2. 南京航空航天大学计算机科学与技术学院,江苏 南京 210016
摘要目的: 探索针刺治疗腹泻型肠易激综合征(IBS-D)潜在的中枢神经机制。方法: 纳入27例IBS-D患者,采用调神健脾针法对其连续治疗6周,3次/周,采用严重程度评分(IBS-SSS)和生活质量量表(IBS-QOL)评价病情及针刺疗效;采用静息态fMRI技术和比率低频振幅(fALFF)方法观察针刺对患者内源性脑活动的影响,并进一步分析内源性脑活动改变与临床症状改善的相关关系。结果: 经针刺治疗后,IBS-SSS评分显著降低(t=8.12,P<0.001),IBS-QOL评分明显提高(t=3.42,P<0.01)。治疗后右侧中央后回、左侧中央前回、右侧辅助运动区和右侧额上回fALFF值显著升高,且左侧中央前回、右侧额上回fALFF值升高与症状改善显著相关。结论: 针刺治疗可调节内脏感觉、认知调控脑区的内源性脑活动,并与临床症状改善相关,这可能是针刺治疗IBS-D的潜在神经机制之一。
关键词肠易激综合征    针刺        磁共振成像    
Preliminary study on the potential neural mechanism of acupuncture treating diarrhea-predominant irritable bowel syndrome based on the fractional amplitude of low-frequency fluctuation (fALFF)
LIU Yongkang , FANG Xiaokun , MA Kai , CHEN Xiao , LI Jing , PEI Lixia , SUN Jianhua , WANG Zhongqiu
Department of Radiology, Jiangsu Province Hospital of Chinese Medicine, Nanjing 210029, China
Abstract: Objective: To explore the potential neural mechanism of acupuncture treating diarrhea-predominant irritable bowel syndrome (IBS-D). Methods: Twenty-seven IBS-D patients were recruited in this study. IBS-D patients underwent acupuncture treatment for 6 weeks, 3 times per week. IBS-SSS and IBS-QOL scales were used to assess patients' condition and therapeutic response. Endogenous cerebral activity change after acupuncture intervention was observed by resting-state fMRI and the fractional amplitude of low-frequency fluctuation (fALFF). Correlation between cerebral activity change and clinical symptom improvement were also analyzed. Result: IBS-SSS scores significantly decreased (t=8.12, P<0.001) and IBS-QOL scores increased (t=3.42, P<0.01) after acupuncture treatment. Compared with pre-treatment condition, IBS-D patients showed increased fALFF values in right postcentral gyrus, left precentral gyrus, right supplementary motor area and right superior frontal gyrus. Clinical symptoms improvement was significantly correlated with the fALFF alterations in left precentral gyrus and right superior frontal gyrus. Conclusions: Acupuncture intervention could regulate cerebral activity in specific regions involved in visceral sensory processing and cognitive regulation, correlating with clinical symptom improvement, that is supposed to be one of potential action neural mechanisms.
Key words: Irritable bowel syndrome    Acupuncture    Brain    Magnetic resonance imaging    

腹泻型肠易激综合征(diarrhea-predominant irritable bowel syndrome,IBS-D)是临床最常见的功能性肠道疾病之一,其病因不明、病情反复,严重影响患者日常工作及生活。针刺治疗IBS-D有确切疗效[1-2],但效应机制尚不清楚。研究[3]提示针刺有可能通过影响脑功能而发挥治疗作用。因此,本研究采用静息态fMRI及比率低频振幅方法(fractional amplitude of low-frequency fluctuation,fALFF)观察针刺对IBS-D患者自发性脑活动的影响及其与临床症状改善的关系,初步探索针刺在IBS-D治疗中潜在的神经机制。

1 资料与方法 1.1 一般资料

选择2016年5月至2017年10月江苏省中医院收治的IBS-D患者27例,其中男19例,女8例;年龄21~55岁,平均(39.6±11.0)岁;平均病程(104.8±78.4)个月;均为右利手。

1.2 纳入及排除标准 1.2.1 纳入标准

① 符合IBS-D诊断标准;②年龄18~55岁,病程 > 6个月,右利手;③基线期IBS-D严重程度评分(IBS-SSS) > 75分;④接受本研究针刺治疗前,至少2周内未接受相关药物治疗,以及近3个月未接受其他针刺治疗;⑤未同时参与其他临床科研项目;⑥自愿参加本研究项目,并签署知情同意书。

1.2.2 排除标准

① 明确患有肠道器质性疾病者;患有甲状腺功能亢进、糖尿病等系统性疾病影响胃肠道动力者;有消化道手术史者。②经常服用影响胃肠道动力的药物或针刺治疗同时采用可能影响结果判定的其他治疗者。③患有严重心脑血管疾病、肝、肺、肾等全身系统性疾病及精神心理疾病者。④妊娠期、哺乳期或产妇(分娩1年内者)。⑤严重惧针、金属过敏或过敏体质者;幽闭恐惧症、活体植入物(如耳蜗植入物、血管夹等)及心脏起搏器者。⑥依从性差;正在参与其他课题研究;未签署知情同意书者。

1.3 仪器与方法

分别于针刺治疗前、针刺6周结束后行静息态fMRI扫描。采用Siemens Verio 3.0 T超导MRI扫描仪,8通道头颅线圈。静息态fMRI数据采集:患者取仰卧位,以海绵垫固定头部,佩戴隔音耳塞,双目紧闭,避免思考等意向性思维活动,全身放松,保持清醒。结构像采集采用3D MPRAGE序列,TR/TE 2 500 ms/2.26 ms,翻转角8°,视野256 mm ×256 mm,矩阵256×256,体素大小1.0 mm×1.0 mm ×1.0 mm,层数176。静息态BOLD-fMRI采用GRE- EPI序列,TR/TE 2 310 ms/21 ms,翻转角90°,层厚3.5 mm,视野224 mm×224 mm,矩阵64×64,体素大小3.5 mm×3.5 mm×3.5 mm,共采集210个动态。使用华佗牌一次性针灸针,规格0.30 mm×25 mm,购自苏州医疗用品厂有限公司。选百会、印堂、双侧天枢、双侧足三里、双侧上巨虚、双侧三阴交、双侧太冲穴。患者取平卧位,由主任医师采用调神健脾针法施针治疗,得气后每隔10 min行针一次,留针30 min,3次/周,治疗6周。

1.4 临床量表评估

分别于针刺治疗前、针刺6周结束后采用IBS-SSS及生活质量量表(IBS-QOL)评价病情及针刺疗效。

1.5 数据处理分析

采用静息态数据处理助手DPARSF(Data Processing Assistantfor Resting-State,http://restfmri.net/forum/)进行静息态fMRI数据预处理分析。主要流程包括:剔除前10个时间点,分层时间校正,头动校正,配准到标准空间,空间平滑处理,去除线性漂移,高通滤波。采用REST软件对针刺治疗前后2组fALFF值进行配对t检验。IBS-SSS及IBS-QOL评分与差异脑区fALFF值及差值作Pearson相关分析,以P<0.05为差异有统计学意义(AlphaSim校正)。

2 结果 2.1 针刺后临床量表评估

经针刺治疗后,27例IBS-SSS评分显著降低(t= 8.12,P<0.001),IBS-QOL评分提高(t=3.42,P<0.01)(图 1)。

图 1 针刺前后临床量表评分对比,配对样本t检验,**P<0.01,***P<0.001(IBS-SSS,肠易激综合征严重程度评分;IBS-QOL,肠易激综合征生活质量量表评分)

2.2 针刺治疗前后差异脑区

与治疗前相比,针治后右侧中央后回、左侧中央前回、右侧辅助运动区和右侧额上回fALFF值显著升高(表 1图 2)。

表 1 针刺治疗前后fALFF差异脑区

图 2 腹泻型肠易激综合征(IBS-D)患者针刺治疗前后比率低频振幅(fALFF)差异脑区。配对t检验,P<0.05,AlphaSim校正。L代表左侧大脑;R代表右侧大脑;蓝色代表中央前回;橙色代表中央后回;绿色代表辅助运动区;深红色代表额上回

2.3 差异脑区fALFF值改变与临床症状改善情况

左侧中央前回、右侧额上回fALFF值升高与症状改善显著相关(P<0.05,r=0.403;P<0.01,r=0.528)(图 3)。

图 3 Pearson相关分析,针刺后左侧中央前回(图 3a)、右侧额上回(图 3b)fALFF值升高与IBS-SSS评分改善呈正相关

3 讨论

针刺是治疗IBS-D的有效辅助或替代手段,其效果甚至优于药物治疗[4]。本研究发现针刺可显著缓解IBS-D患者临床症状,提高生活质量。腹痛是IBS-D常见症状,可能与内脏感觉高敏有关。IBS-D患者存在内脏感觉调控相关脑区活动异常。相对于正常人,IBS-D患者可出现中央后回等脑区的局部一致性增加[5]及低频振幅(ALFF)减低[6]。与缓解期相比,发作期患者中央前回、中央后回等脑区活动降低[7]。上述研究提示IBS-D患者不仅存在内脏感知觉调控异常,且在不同疾病状态下相应脑区活动也存在差异。这也为通过观察特定脑区功能活动变化反映治疗疗效提供了潜在可能。本研究结果显示,脑区功能活动的变化在一定程度上反映了临床治疗效果。针刺治疗后患者右侧中央后回、左侧中央前回、右侧辅助运动区和右侧额上回的fALFF值增加,且左侧中央前回、右侧额上回的fALFF值增加幅度与临床症状改善相关。笔者推测,内脏痛觉信息经丘脑投射到岛叶及初级、次级躯体感觉运动皮质时,患者痛觉信息调节、处理异常而产生症状,而针刺治疗可能修复或部分修复相关调控脑区的异常活动,进而缓解临床症状。

额前叶皮质属于高级认知神经中枢,参与内脏感知网络、疼痛矩阵网络、默认网络等多个网络,与抑郁、焦虑、腹部不适等IBS-D相关的主要症状相关。研究[8]发现,IBS-D患者相对健康人群在右侧额上回局部脑区神经自发活动同步性下降,并与焦虑症状评分相关;推测IBS-D患者的长期消极情绪引起前额叶脑区神经元功能损伤,从而导致局部神经自发活动异常。Qi等[9]采用ALFF的方法也发现前额叶在内的多个默认网络核心区域下降,提示可能与IBS-D发病的中枢神经机制有关。本研究发现针刺引起IBS-D患者右侧额上回fALFF增加,且与临床症状改善相关,推测针刺可能一定程度上修复相关脑区自发性活动异常,直接或间接发挥治疗作用。

尽管针刺治疗IBS-D效应机制尚不明确,越来越多的研究[10]提示针刺可能通过调控脑肠轴发挥作用。本研究发现针刺可影响IBS-D患者内脏感知觉、认知网络等多个特定脑区功能活动,并可部分反映针刺治疗效果,提示针刺调节相关脑区功能活动可能是针刺治疗IBS-D潜在的神经机制。本研究也是针刺调节脑肠交互效应机制的补充和验证。

本研究尚存在一些不足之处:①样本量较小,尽管已通过多重校正减少样本量所致的偏倚,未来研究仍需增大样本量。②关注于局部脑活动改变,未从整体功能网络水平进行深入探讨。③安慰针刺效应未纳入研究,今后需补充完善,使结果更可靠。

综上所述,针刺可能是通过影响内脏感知觉、疼痛处理及认知调控等多个脑区活动而发挥治疗作用。基于fMRI的研究为深入理解针刺疗效的神经机制提供了一个新视角。

参考文献
[1]
邓多喜, 郭奎奎, 谭洁, 等. 针刺治疗腹泻型肠易激综合征临床研究的Meta分析[J]. 中国针灸, 2017, 37(8): 907-912.
[2]
裴丽霞, 张新昌, 孙建华, 等. 针灸治疗肠易激综合征Meta分析[J]. 中国针灸, 2012, 32(10): 957-960.
[3]
CHU W C, WU J C, YEW D T, et al. Does acupuncture therapy alter activation of neural pathway for pain perception in irritable bowel syndrome:a comparative study of true and sham acupuncture using functional magnetic resonance imaging[J]. J Neurogastroenterol Motil, 2012, 18(3): 305-316. DOI:10.5056/jnm.2012.18.3.305
[4]
ZHENG H, CHEN R, ZHAO X, et al. Comparison between the effects of acupuncture relative to other controls on irritable bowel syndrome:A meta-analysis[J]. Pain Res Manag, 2019, 2019: 2871505.
[5]
KE J, QI R, LIU C, et al. Abnormal regional homogeneity in patients with irritable bowel syndrome:A resting-state functional MRI study[J]. Neurogastroenterol Motil, 2015, 27(12): 17961803.
[6]
MA X, LI S, TIAN J, et al. Altered brain spontaneous activity and connectivity network in irritable bowel syndrome patients:A resting-state fMRI study[J]. Clin Neurophysiol, 2015, 126(6): 1190-1197. DOI:10.1016/j.clinph.2014.10.004
[7]
李田.腹泻型肠易激综合征患者不同症状发作状态时直肠气囊扩张刺激的脑区活动性[D].北京: 北京协和医学院, 2015.
[8]
曾少庆, 江桂华, 马晓芬, 等. 肠易激综合征患者静息态下局部脑区神经自发活动及其与HAMA量表评分的相关性[J]. 中华神经医学杂志, 2013, 12(7): 719-722. DOI:10.3760/cma.j.issn.1671-8925.2013.07.017
[9]
QI R, LIU C, KE J, et al. Intrinsic brain abnormalities in irritable bowel syndrome and effect of anxiety and depression[J]. Brain Imaging Behav, 2016, 10(4): 1127-1134.
[10]
MA X P, HONG J, AN C P, et al. Acupuncture-moxibustion in treating irritable bowel syndrome:how does it work[J]. World J Gastroenterol, 2014, 20(20): 6044-6054. DOI:10.3748/wjg.v20.i20.6044