文摘

大脑反应之间的联系针灸和随后的镇痛仍知之甚少。我们的目的是评估这个链接在慢性疼痛患者腕管综合征(CTS)。电针刺激大脑反应(EA)与核磁共振评估。受试者被随机分为3组:(1)应用EA在当地穴位影响手腕(pc 7 TW-5), (2) EA在远端穴位(侧脚踝,SP-6 LV-4),和(3)虚假的EA nonacupoint位置影响的手腕。症状评分进行评估之前和之后扫描。受试者在本地和远端组织报道减少疼痛。Verum EA产生更大的减少比虚假的感觉异常。虚假的EA相比,当地EA产生更大的激活脑岛在侧S1和S2和更大的失活,而远端EA在S2生产更大的激活和失活后扣带皮层。大脑反应在大脑前额叶皮层(PFC)和远端EA应对verum EA在S1, SMA, PFC与疼痛减少刺激。因此,尽管在这些地区更大的激活verum针灸可能预测随后的镇痛,PFC激活可能专门调解时减少疼痛刺激远端穴位。

1。介绍

针灸、中药的一个组成部分,已被普遍应用于减轻慢性疼痛患者的症状(1]。腕管综合征(CTS)主要是由部分传入神经阻滞二级压缩的正中神经在腕管(2]。CTS临床上表现为正中神经传导速度的放缓,局部疼痛和感觉异常。最近的随机对照试验(RCT) CTS表明针灸产生显著改善症状,效果类似于类固醇治疗(3和晚上用夹板固定4]。最近的一个随机对照试验表明,针灸也减少了CTS症状显著大于安慰剂(5]。

非侵入性脑成像技术,比如功能性磁共振成像(fMRI),提供了前所未有的窗口进入人类大脑如何回应针灸针刺激(6,7]。然而,很少有这些研究一直在进行慢性患者群体,甚至更少的评估大脑如何应对针灸与临床症状的缓解甚至evoked-pain评级。张等人证明了功能磁共振成像对经皮穴位电刺激在大脑区域如次级躯体感觉皮质(S2),脑岛和初级运动皮层(M1)与减少热疼痛评分在健康成人(8]。最近,杨等人发现针灸能提高新陈代谢的地区包括前额叶皮层(PFC)、脑岛,和扣带,同时也减少疼痛水平在急性偏头痛患者在正电子发射断层扫描(PET)的一项研究[9]。哈里斯等人用宠物¹¹C-carfentanil纤维肌痛患者,发现长期增加休息mu-opioid受体结合地区包括脑岛,4周后扣带、基底神经节针灸与减少临床疼痛水平在这同一时期(10]。CTS病人,健康的成年人相比,手动针灸针刺被发现生产更加健壮的功能磁共振成像响应几个脑区包括脑岛、扣带,S1, PFC,当控制了虚假的影响(noninserted皮肤的触觉)针灸11]。增强处理S1和PFC尤其有趣,因为这些病人证明改变somatosensory-stimulation-evoked大脑反应在这些领域(12)和S1活动特别调制了五周的针灸治疗13]。不幸的是,临床疼痛的变化没有在本研究评估。因此,大脑回路之间的关系处理针灸刺激和postacupuncture临床结果如疼痛减少目前未知。

CTS在这项横断面研究中,受试者被随机分为3组:(1)应用EA在当地穴位影响手腕(pc 7 TW-5), (2) EA在远端穴位(侧脚踝,SP-6 LV-4),和(3)虚假的EA nonacupoint位置影响的手腕。除了fMRI数据获得在EA,我们也评估针灸治疗后临床症状变化及相关功能磁共振成像对EA与症状的变化。我们假设本地和远端EA会产生更大的症状减少而针灸。此外,我们假设的大小减少症状之前会与激活的大脑区域与躯体感觉,情感和认知处理疼痛和感觉异常的CTS科目。

2。方法

2.1。主题

受试者,年龄在20至60岁,3个月或更大痛苦的历史和/或感觉异常median-nerve-innervated地区注册。所有受试者检查由波尔丁康复医院的物理治疗医师资格,其中包括物理考试Phalen的机动14)和Durkan的迹象15)和测试值和尺骨感觉神经传导(nc: Cadwell塞拉EMG / nc设备,肯纳威克,佤邦)。nc入选标准由正中神经感官延迟大于3.7毫秒或正中神经感觉比尺神经延迟大于0.5毫秒。排除标准包括禁忌症MRI,糖尿病史,心血管,呼吸,或神经系统疾病,风湿性关节炎,手腕骨折直接创伤正中神经,当前使用说明性的阿片类药物,足底的萎缩,先前的针灸治疗(手册、EA和数万)CTS,神经诱捕除了正中神经,颈椎神经根或脊髓病,广义周围神经病变、血液恶液质或凝血障碍或当前使用抗凝治疗。轴的历史我精神病诊断(物质使用障碍、精神障碍、或双相情感障碍),和使用精神药物也被排除在这项研究中。慢性症状为所有合格受试者使用波士顿腕管综合症评估问卷(BCTSQ) [16]。

共有59 CTS主题(49岁,意味着±SD,女)参加本研究。诊断者双边CTS,决心作为测试手更加容易受到影响。CTS受试者被随机分配到三个研究武器之一:(1)本地verum EA (17 f 14右手影响),(2)远端verum EA (13、14 f, r),(3)虚假的EA (,18 f, 11 r)。所有研究协议被批准的马萨诸塞州总医院人类研究委员会和合作伙伴。书面知情同意了所有科目。

2.2。针灸过程

为当地verum EA, MRI-compatible钛针(直径0.2毫米,~毫米的长度,DongBang针灸Inc .保宁市,韩国)插入deqi感觉在穴位引起PC7(心包7日1日手腕折痕)和TW5 (triple-warmer 5,前臂背侧方面的),当地的影响(图1(一))。pc 7被选中,因为它是靠近CTS病变,和这组点被发现减少疼痛和感觉异常在我们之前的研究13]。

远端verum EA, MRI-compatible钛针插入deqi感觉在穴位引起SP6(脾6,小腿的内侧方面)和LV4(脚踝的肝脏4,前方面)侧到脚踝的手(图更加容易受到影响1 (b))。远端穴位LV4和SP6选择在针灸实践中,基于镜像点方法常见穴位在腿/脚踝可以用来治疗症状在相反的手臂/手腕[17]。

虚假的EA, MRI-compatible blunt-tipped针灸针放置了一个水龙头但不经皮插入,在假点,SH1(2寸,约2 - 3厘米,远端和略足底的穴位支正,这是尺5寸近端边缘的横向手腕折痕,尺骨前臂)和SH2(1寸远端、略足底的支正),影响更大的手(图1(一))。

对于所有的3组、针被连接到一个恒流电针刺激(EA)设备(HANS LH202H神经科学研究中心,北京大学,北京,中国)。训练的地方注册针灸师和刺激针灸的针在扫描器执行这些程序。verum EA,电流刺激频率设置为2赫兹,而电流强度是集功能之前扫描。针灸师逐渐增加的电流强度,直到主题感到适度强劲但不是痛苦的感觉。虚假的EA,电极针,但没有电流通过。受试者指示当前强度将预定的水平,他们可能会或可能不会感到任何在针灸的感觉。所有受试者被要求闭上他们的眼睛,专注于针灸刺激同时保持尽可能仍然。

2.3。数据采集

所有成像数据获得在3.0 t西门子三(德国西门子医疗、埃朗根)配备32路头线圈。结构成像数据获得了多次回声MPRAGE t1脉冲序列(TR = 2530毫秒,TE1 / TE2 = 1.64/30.0毫秒,TI = 1200毫秒,翻转角度= 7°,FOV =片= 176,矢状收购,空间分辨率=毫米³)。

功能成像(fMRI)数据是使用梯度回波大胆T2 *三脉冲序列(TR / TE = 2000/30毫秒,FOV =32毫米,轴向片前/后合缝处的平行平面,立体像素大小= 3.125×3.125×3.6毫米,角=翻转90°)。受试者懒散的躺在扫描仪与耳塞减弱噪声声学梯度切换。verum EA,刺激了使用一个与事件相关的设计类似于我们以前发表的针灸方法手册(18](想刺激事件与随机ISI, 6 - 12秒,和总扫描时间5分钟,6秒,数字1 (c))。虚假的EA,程序都是相同的,但没有电是通过针。

症状评估使用清廉脉管规模对疼痛和感觉异常(刺痛)手/手腕。规模范围从无(0)无法忍受(10),在核磁共振的开始和结束会话。此外,受试者被要求的强度acupuncture-evoked扫描会话使用后感觉MGH针灸感觉规模(质量)仪器19]。

2.4。数据分析

统计分析行为和临床数据进行SPSS (SPSS 10.0.7版本,芝加哥,Il)。平均速度感觉神经和运动神经延迟比较与尺神经在所有CTS对象使用一个学生的以及,重要的。

对疼痛和感觉异常血管的变化分数比较组间使用混合模型方差分析与交互的集团(本地、远端和虚假的)×时间(前后)。学生的以及用于比较血管的变化分数之间verum(结合本地和远端)和虚假的团体。EA电流强度比较本地和远端穴位组之间用一个学生的以及重要,。为了执行单向方差分析比较诱发针灸的感觉,以及质量指数(综合性能指标deqi团体之间的感觉)。事后测试与图基进行测试。

使用FMRIB FMRI数据预处理软件图书馆(目前v.4.1), Freesurfer (v.5.1),和AFNI (2)。FMRI数据coregistered与每个主题的结构使用boundary-based MRI数据登记(BB登记、Freesurfer [20.])。预处理包括片时间校正、运动校正,高通滤波的截止期限50秒,和空间与高斯平滑内核应用= 5毫米(壮举,目前)。预处理功能磁共振成像数据进行分析使用一般线性模型对所有科目(壮举,目前),与设定的解释变量与事件相关的设计。从所有受试者合成参数估计和方差转换为标准MNI空间(目前FNIRT)为了执行nonflipped(与下文)组分析。登记确保了可视化(AFNI AFNI)。

为了更好地评估大脑反应结构已知边音的相对于躯体感觉输入(即。,S1 and M1, and thalamus), parameter estimates and variances of subjects whose more affected hand was the left hand (and thus experienced local EA on the left hand or distal EA on the right ankle) also had their fMRI parameter estimates flipped across the midsagittal plane before passing them up to the flipped group analysis. Therefore, a total of 21 fMRI datasets (local: 8, distal: 5, sham: 8) were analyzed by flipping across the midsagittal plane.

组地图使用混合效应统计模型计算了(火焰,壮举,目前)。不同地图使用混合效应模型计算的方差分析(火焰,壮举,目前)。我们没有发现大脑响应本地和远端组之间的差异,结合组地图“verum EA”也是为了增加统计计算能力和未来的测试。本地、远端整个大脑进行回归分析,和虚假的团体,以及结合verum集团为了减少识别与症状相关的大脑区域。回归分析的症状减少,血管疼痛和感觉异常的变化分数(post和pre)被激怒了,作为解释变量添加到模型中。所有统计地图与集群形成的阈值在阈值(立体像素明智的阈值),并为多个比较集群纠正(21]。

3所示。结果

3.1。人口统计学和临床特征

双边CTS被诊断为44/59(75%)的主题,而单方面CTS被诊断在15/59(25%)的主题。越影响手的右手在38/59(64.4%)的主题和左手在21/59(35.6%)的主题。疼痛更严重的症状在11/59(18.3%)的主题;感觉异常在37/59(63.3%)的主题,更严重的疼痛和感觉异常观察以同样的程度在11/59(18.3%)的主题。BCTSQ症状的评估范围1 - 5表明,疼痛和感觉异常温和的(,,意味着南达科他州±。resp.). Pain and paresthesia ratings were positively correlated (,);与更大的痛苦也报道,这些学科更大的感觉异常。自述症状持续时间是年(指的是美国南达科他州±)和受试者的年龄呈正相关,(,)。之间的显著相关性被发现血管疼痛和感觉异常分数在针灸(前;,)。此外,血管疼痛评分基线BCTSQ疼痛评分有显著相关性(,)。然而,脉管感觉异常得分没有显著相关BCTSQ感觉异常的评分(,)。

Phalen右边的测试是积极的在39/59(66.1%)的主题和左手在34/59(57.6%)的主题。Durkan右边的测试是积极的在26/59(44.0%)的主题和左手在24/59(40.7%)的主题。研究手,Phalen在51/59(86.4%)的测试是积极的主题,而Durkan测试是积极的在38/59(64.4%)的主题。正中神经感觉速度明显较慢的速度比尺神经感觉(中位数:m / s,尺:平均数±标准差,)。此外,正中神经运动延迟明显更长时间比尺神经运动延迟(中位数:女士,尺:,意味着南达科他州±。)。

夜的经常使用夹板在33/59(56.7%)的主题。受试者的职业地位可以被描述为“全职工作”,38/59(64.4%)的8/59(13.6%)科目的科目和兼职。意思是身体质量指数(BMI)(平均数±标准差)。

3.2。EA后症状变化

我们发现一个重要的主要作用时间(之前和之后),脉管得分在疼痛和感觉异常(,,,,分别地。,Figure2)。既没有显著的主效应组(,、职责)和互动的时间×组疼痛或感觉异常(,、职责)。事后测试显示脉管分数显示本地和远端组织的显著减少疼痛但不是骗子集团(当地:,;远端:,;假:,;平均数±标准差)。脉管得分感觉异常显示为本地组显著减少,但不是为远端或虚假的团体(当地:,;远端:,;假:,;平均数±标准差)。同时,结合verum(本地和远端)集团产生了更大的感觉异常血管减少分数比虚假的集团(verum:假:,意味着南达科他州±。)。显著减少了verum相比,针灸在血管未见分数疼痛(verum:假:平均数±标准差,)。

我们还发现,改变血管疼痛分数与血管的变化感觉异常分数为本地(,)和虚假的团体(,),但不是远集团(,)。

3.3。电针刺激电流强度和EA-Evoked的感觉

EA本地和远端组电流强度没有差异(当地:妈,远端:,意味着南达科他州±。)。acupuncture-evoked感觉的方差分析显示出显著的主效应集团质量指数(MI,,,图3)。事后测试显示,当地组织产生更大的MI分数比虚假的集团(地方:远端:假:美国南达科他州,意味着±)。在个人感觉质量方面,集团的一个重要主效应也发现疼痛(,),疼痛(,)、深压力(,),刺痛(,)、钝痛(,),剧烈的疼痛(,和不愉快,)(图3)。事后测试显示,当地组织产生更大的感觉相比骗局组疼痛,疼痛,深压力,刺痛,刺痛,蔓延,不愉快()。同时,远端组产生更大的感觉相比,假针灸治疗疼痛和剧烈的疼痛),而本地组相比,产生更大的感觉远端组钝痛和不愉快,图3)。EA电流强度与麻木的本地组(,)。EA电流强度与疼痛相关(,)和冷(,为远端组)。此外,质量指数并不是与疼痛减少(当地:远端:假:减少)或感觉异常(本地:远端:假:在任何组())。EA电流强度不与疼痛减少(当地:远端:减少)或感觉异常(本地:远端:)在本地或远端组()。

3.4。功能磁共振成像在针灸

当地EA在双边insulae激活,产生二次躯体感觉皮质(S2)、颞上回(STG)和侧中央后回(S1)、失活楔片和侧S1(表1,图4)。远端EA产生激活在双边insulae, S2,和前运动皮层(PMC),而没有发现失活(图4)。虚假的EA显示没有明显的功能磁共振成像响应(表1)。之间没有明显差异的大脑反应本地和远端组(表1);因此我们也计算结合verum(本地和远端)EA组地图,显示激活在双边S2,运动前区(PMC), supramarginal (SMG)和颞脑回(STG),以及前部和后部insulae (a。Ins p.Ins)和丘脑。激活也指出正确presupplementary运动区(pSMA)和中间伪劣额叶脑回(MFG, IFG)(表1,图4)。Verum EA也产生了失活在双边枕回,右内侧前额叶皮层(PFC)、颞下回(ITG)和S1(表1,图4)。

为虚假的fMRI响应组相比,当地EA产生更大的激活在双边S2和右额叶岛叶皮质(FIC),而更大的失活在右侧颞下回被发现(ITG)(表2,图4)。远端EA双边S2产生更大的激活和失活后扣带皮层(PCC)。结合(本地和远端)verum EA产生更大的激活在PCC双边S2和脑岛和失活,楔前叶,S1。

整个大脑回归分析对血管的变化远端组的疼痛分数显示在右前额叶皮层(PFC)显著相关。因此,更大的激活在PFC减少会导致更多的痛苦远EA(表3,图5)。没有明显的相关性被发现当地或虚假的组。结合verum EA集团之间存在显著的负相关血管疼痛分数和大脑活动的变化对S1和双边补充运动区(SMA)和前额叶皮层(PFC)(表3,图6)。因此,更大的激活S1、SMA和PFC verum EA后减少会导致更多的痛苦。

4所示。讨论

这项研究调查了大脑如何应对EA与CTS科目的刺激后症状减轻。后我们的主要发现是,这些学生的疼痛感降低了verum(本地和远端)EA和更大的大脑活动在PFC, SMA, S1回应verum EA与减轻疼痛更加明显。因此,在这些地区更大的激活可能是一个生物标志物立即在EA镇痛。

大脑反应verum EA产生激活在几个地区包括背外侧前额叶皮层(dlPFC) pre-SMA》(pSMA), S1, S2,双边和脑岛,后者两个地区也表现出更大的激活而虚假的EA。失活是在同侧S1和默认模式网络等领域的内侧前额叶皮质和侧颞叶皮层,也有更大的失活而虚假的EA的证据。这些发现符合多个以前针灸fMRI研究[6,7],它支持使用与事件相关功能磁共振成像数据的真实性与临床结果。

类似于我们的研究结果,将背外侧PFC (dlPFC)激活疼痛减少EA后,杨等人使用FDG PET,发现针灸产生大脑新陈代谢增加额中回(dlPFC的次区域)和伴随的疼痛减少急性偏头痛患者(9]。前额叶皮层是调节疼痛(22]。慢性疼痛患者证明减少dlPFC灰质体积(23),而经颅磁刺激该地区减少安慰剂镇痛效应(24]。此外,最近的研究表明,PFC多巴胺水平调节疼痛敏感性[25]。作为EA可以调节多巴胺功能磁共振成像活动(即来源地区。时间的方式,黑质)(26],镇痛与PFC对EA CTS学科可能是由这neuromodulatory儿茶酚胺。

PFC反应也可能区分潜在的本地和远端EA镇痛机制。本地和远端EA可以减轻疼痛,我们发现这些团体之间没有大脑反应的差异。然而,这个结果并不一定表明没有穴位特异性相关介质CTS的针灸镇痛。举例来说,更大的PFC激活远端,而不是当地的EA,减少会导致更多的痛苦。组织在当地的穴位(即。,PC-7) is adjacent to the carpal tunnel, which is known to be perturbed by the increased pressure, fibrosis, swelling, and various biochemical changes within the carpal tunnel [27),而在远端穴位不是组织。因此,当地EA减轻疼痛的机制可能涉及当地信号的变化从手腕损伤(底部),而远端EA减轻疼痛的机制可能涉及大脑处理(,)的变化,特别是在曼宁有趣的是,多个先前的研究已经发现,PFC活动支持安慰剂(24,28和expectation-mediated镇痛29日]。未来的研究应进一步探讨PFC活动涉及到不同形式的针灸镇痛,这类似于或不同于contextually-mediated镇痛现象。

大脑反应verum EA在S1也与疼痛减少。我们发现该地区更大的激活与减少疼痛,而更为明显失活与恶化有关疼痛的somatotopy verum EA。集群和手部是一致的,这将是为本地组和身体的同侧的侧(但腿以外的地区)的远端组。一般来说,S1区域外的侧大脑表示对躯体感觉刺激的身体区域停用(30.),这是明确的数据散点图的失活是指出这对S1集群对于大多数学科。两半球间的沟通调节韵律的感官信息(31日]。因此,左和右S1活动可能的平衡调节感官输入的数量,这可能有助于减少自发传入信号(例如,疼痛、感觉异常)从受影响的手在我们的研究中。

SMA激活也与疼痛减少verum EA。SMA是皮质区域调节躯体感觉和运动之间的通信系统和已被证明是由痛苦的刺激激活功能磁共振成像(32和参与疼痛控制33]。更大的激活后verum EA可能反映了更大的转移EA-induced躯体感觉运动系统的输入(34),培养更规范化的感觉运动交流,而零星的由来自分散感觉异常。因此,EA(无论是本地或远端)也可能减少疼痛通过提供监管躯体感觉输入到大脑。

虽然verum针灸被发现显著降低感觉异常超过针灸,相同的并不是真正的痛苦。首先,这些结果表明,相比于疼痛、感觉异常可能不太容易被针灸调制。事实上,感觉异常是CTS的标志和其他周围神经性疼痛疾病源于神经干的压缩,并可能更依赖于定位和温度等外围因素的手。我们的数据表明,减少感觉异常与重大躯体感觉由依赖治疗,如verum EA,不管这个由来自网站的病变。知觉的感觉异常CTS可能不太集中而痛苦,因此可能不适合安慰剂效应。然而,我们也应该注意,争议关于使用针灸作为verum针灸的控制存在,虚假的程序不生理惰性35,36]。事实上,针灸已经被证明可以减少厌恶症状更容易比安慰剂药丸37]。有趣的是,尽管镇痛效果可能相似verum和虚假的EA,大脑机制支持这种镇痛可能大大不同。在我们的研究中,大脑反应是更深刻的verum针灸相比,和特定区域的活动来响应verum EA是与疼痛减少。这些结果进一步支持越来越多的证据表明(10],大脑反应可以作为客观标记区分verum和针灸比主观疼痛报告更容易。

我们的研究应该注意的几个限制。虽然大脑反应verum或远端EA与短期痛苦减少显示显著相关,我们没有足够的统计能力展示重要的大脑反应之间的相关性本地或虚假的EA和减少短期痛苦。此外,我们研究了大脑EA刺激相关的短期临床结果,长期和未来的研究应该扩展我们的分析结果。未来的研究还应该运用替代功能磁共振成像方法,如功能连通性(38),评估大脑连通性verum和针灸中和反应在CTS镇痛。

总之,EA在本地和远端穴位刺激减少疼痛,和更大的大脑活动在PFC, SMA, S1与减轻疼痛更加明显。因此,更大的PFC、SMA和S1激活可能支持针灸镇痛。大脑反应PFC、SMA和S1可以作为预测生物标志物识别患者更有可能受益于针灸疗法。

承认

这项工作是在它的支持下,国家卫生研究院(R01-AT004714, R01-AT004714-02S1 P01-AT002048)。