不同学位中心大脑的变化在侧或侧穴位针灸后慢性肩痛:患者静息状态功能磁共振成像研究

文摘

慢性肩痛(CSP)是第三个最常见的肌肉骨骼问题。大多数针灸师最大的治疗效果,通常选择穴位在nonpainful方面,减轻疼痛或改善肩部功能。这个方法被命名为相反的针刺,这意味着穴位在右边选择疾病在左边,反之亦然。然而,潜在的神经机制目前不清楚相关治疗。本研究的目的是确定不同的机制是否观察侧和侧针灸在Tiaokou(圣38)患者的单边CSP。24名患者被随机分配到侧针灸组(contra-group)和侧针灸组(ipsi-group)。病人接受了一个针灸治疗会话在圣38 nonpainful或痛苦的两侧,分别。针灸治疗之前和之后,他们接受了核磁共振扫描。治疗相关的变化程度中心(DC)地图两组之间的比较。我们发现缓解疼痛和改善肩功能两组,但更好的肩膀contra-group观察功能改善。 Increased DC in the anterior/paracingulate cortex and decreased DC in bilateral postcentral gyri were found in the contra-group, while decreased DC in the bilateral cerebellum and right thalamus was observed in the ipsi-group. Furthermore, the DC value in the bilateral anterior/paracingulate cortex was positively correlated with the treatment-related change in the Constant–Murley score. The current study reveals different changes of DC patterns after acupuncture at contralateral or ipsilateral ST 38 in patients with CSP. Our findings support the hypothesis of acupoint specificity and provide the evidence for acupuncturists to select acupoints for CSP.

1。介绍

肩痛是第三个最常见的肌肉骨骼问题后背部和颈部疼痛,与每年20 - 50%的患病率1,2]。这是一个主要贡献者nontraumatic上肢疼痛。障碍通常表现为自发性发作的肩膀疼痛,肩膀僵硬,和有限的活动范围,限制活动的日常生活3,4]。肩痛的临床课程往往是慢性和复发很常见,症状持续6到12个月的40 - 50%的患者(5]。因此,慢性肩痛(CSP)征收相当受影响的人与社会的负担。

倡导了保守治疗,包括止痛剂、非甾体类抗炎药物、类固醇,活跃的物理治疗和健康教育(6]。由于不良的诊断标准和协议缺乏特异性的临床评估,被认为是“黄金标准”,没有制服,特定的治疗协议(7,8]。针灸、互补替代治疗,在中国一直用于治疗CSP疼痛管理,还接受了西方医学(9]。针灸对CSP的优点是较低的不良反应的发生率比药店治疗(10]。临床随机试验表明,针灸具有短期效果对疼痛和改善CSP的函数(11- - - - - -14]。

根据古代和现代针灸书记录,在Tiaokou(圣38)是常用的一个至关重要的远端穴位缓解肩痛的症状。高质量的试验与大样本、多中心和更长时间随访观察,在圣38个穴位针灸与理疗是更有效的比物理疗法在改善肩关节功能和减轻疼痛是唯一的治疗。更大的改进也继续增加在治疗后3个月(15]。根据传统中医理论,大多数针灸师通常选择侧穴位对CSP治疗,这意味着针灸nonpainful一侧,减轻疼痛,改善肩部CSP的函数。这个方法被命名为相反的针刺。它指穴位在右边选择疾病在左边,反之亦然(16]。许多临床试验发现,对肩痛的治疗效果反对圣38在穴位针刺优于常规针灸治疗,如在穴位Jianzhen, Jianyu, Jianliao [17,18]。系统回顾表明,针灸在圣38侧肩痛取得显著效果改善症状(16]。不幸的是,它的作用机理还不清楚。在我们之前的研究中,通过使用区域同质性(ReHo),我们发现ReHo值在前扣带皮层(ACC)被发现更增加了比ipsi-group contra-group治疗。然而,之间不存在相关性ReHo在任何大脑区域和临床特征分布在每个病人组相关性分析(19]。因此,底层的机制与临床证据支持是必要的。

在过去的十年里,静息状态功能磁共振成像(fMRI)提供了一个宝贵的方法探索针刺引起的大脑反应。指标反映地区自发的神经活动如ReHo和低频波动的振幅(ALFF)已经开发出来。但是,大脑是由动态和自组织功能网络和中心区域信息流在大脑网络中扮演关键的角色20.- - - - - -22]。与ALFF和ReHo技术,voxel-wise学位中心(DC)可以量化的重要性大脑网络中的每个节点,并允许的映射功能集成在大脑中在体元级别(23]。直流是一种公正的方法来检测静息状态功能网络的变化没有选择一个特定地区基于先验假设。因此,中心地区,参与机制对侧的针灸,可以揭示了使用直流方法。

在目前的研究中,我们调查了电位差之间改变内在功能中心在圣38侧穴位针灸或者圣38侧穴位单边CSP之前和之后的一个治疗的患者。本研究的目的是揭示不同神经机制的侧和侧针灸在圣38。

2。材料和方法

2.1。参与者

CSP为患者从2016年12月到2017年7月在北京中医医院隶属于首都医科大学。协议的研究伦理委员会批准北京中医医院隶属于首都医科大学(参考:201315)。CSP从门诊病人的针灸。他们筛查登记由面对面的面试。之前所有的病人提供知情同意参与。

病人被认为是合格的,如果他们有以下标准(19,24,25]:(i)的左肩痛至少6周,不超过1年,(2)年龄在45到65岁之间,(iii)平均疼痛评分100毫米的50毫米或更多视觉模拟量表(血管)在过去的一周中,(iv)中文沟通的能力,和(v)无肩膀手术史。排除标准如下:(我)神经紊乱导致肩痛,(ii)称从颈椎疼痛,(3)骨关节炎的gleno-humeral关节或系统性骨和关节紊乱(例如,类风湿性关节炎)、(iv)接受针灸或其他当前治疗包括止痛剂前,(v)明显的精神疾病,(vi)药物或酒精滥用,(七)结构大脑MRI异常和任何禁忌症磁共振成像扫描(26]。

24患者筛查后入学资格并被随机分配到侧或侧穴位组。所有患者接受fMRI的基线。侧组4名患者被排除在外由于过度运动或没有收到第二个功能磁共振成像扫描。

2.2。协议

本研究是一个随机、对照试验利用功能磁共振成像扫描来评估一次针灸治疗的效果和机理,对侧的或身体的同侧的CSP。流的研究包括基线功能磁共振成像扫描,针灸治疗,结果fMRI扫描(见图1)。基线临床和功能磁共振成像评估后,符合条件的患者被随机分配到两个研究武器(侧或侧针灸组)。针灸治疗持续了大约20分钟。5分钟的时间间隔后,他们接受了2^nd功能磁共振成像扫描。所有程序都在一天之内完成。

使用生成的随机化是SPSS19.0软件和病人被随机分配到治疗组1:1的比例。研究员没有其他作用研究存储随机列表和相关调查。随机分配下一个病人是隐藏的管理员和针灸师直到随机化。病人、结果评估和统计学家对治疗分配也不清楚。病人被告知,他们将获得一个有效的干预招生后随机。

2.3。针灸治疗

两者之间的病人接受了一个针灸治疗功能性磁共振成像扫描。对所有病人,针灸针被放置在侧或身体的同侧的圣38基于他们的小组任务。手动针灸应用实现Deqi感觉,这是一个疼痛的感觉,麻木、膨胀或辐射表明有效的针刺。针灸的针都是一次性一次性针头(Huatuo、苏州医疗有限公司、江苏、中国)。病人被要求积极推动与绑架他们的痛苦的一边肩膀,内部和外部旋转通过针灸治疗的20分钟。

2.4。临床评估

针灸治疗后,所有病人临床评估完成。Constant-Murley分数100分(满分(CMS)是一种用于评估肩功能。病人被要求指定他们的疼痛水平,表明沿着实线位置0到100毫米之间(0毫米表示“不疼”和100毫米表示“最痛苦的”)。基线特征,包括社会人口特征、药物和疾病的历史,也收集。

2.5。MRI收购

基线和后处理成像数据获得西门子3.0特斯拉上扫描仪(Skyra、西门子、埃朗根、德国)与一个标准headcoil的放射学北京中医医院隶属于首都医科大学,中国。病人仰卧躺在扫描仪泡沫衬垫减少头部动作和指示闭上他们的眼睛,保持清醒,并将尽可能少。功能磁共振成像扫描由一个回波平面成像序列使用blood-oxygenation-level-dependent对比: , , ,33片,切片厚度3.5毫米0.6毫米的差距, 的视野, 在平面分辨率。

2.6。功能磁共振成像数据预处理

静息状态功能磁共振成像数据的预处理进行了使用SPM12 (Wellcome成像神经科学部门,伦敦,英国;http://www.fil.ion.ucl.ac.uk/spm)和DPARSF MATLAB工具箱。功能磁共振成像图像预处理以下列方式,包括切除前10图片,时间更正,重新,和头部运动。值得注意的是,三个患者最大位移超过3毫米 , ,或和3度的角运动被排除在进一步分析。功能磁共振成像图像随后空间归一化到蒙特利尔神经学研究所(MNI)空间。进一步减少麻烦的信号,Friston 24头运动参数,白质,脑脊液信号通过线性回归从数据中删除。此外,带通滤波器进行了0.01 - -0.08赫兹的频率范围内。

2.7。Voxel-Wise学位中心分析

数据预处理后,voxel-wise直流分析进行了使用其他软件1.8版(http://www.restfmri.net)。rs-fMRI数据分析“REST-DC”工具包(REST1.8;http://www.restfmri.net)是用来计算二进制直流措施根据一项研究中使用的方法(26]。对于每一个病人,整个大脑voxel-wise连接矩阵是通过计算皮尔逊相关系数( )之间的时间课程体素与其他所有体素内一个预定义的灰质面具。这个灰质模板已经发布的部分组织在SPM8先知先觉,包括组织与灰质概率大于20%。为了提高常态,每个病人相关矩阵转换为矩阵使用费舍尔的 - - - - - --转换。我们定义功能连通性之间的整个大脑一个给定的体素与其他基于体素 相关阈值的二进制版本。为了符合高斯分布,每个病人被标准化的直流映射转换 。的转换是通过减去均值(DC =所有体素在大脑的面具)和划分标准偏差(DC =所有体素在大脑的面具)。随后,6毫米半宽度的平稳内核(应用高斯核函数应用于空间噪声降低。

根据先前的研究,五个阈值( ,0.15、0.20、0.25、0.30和0.35)被用来计算直流在这项研究中,以避免我们的主要结果大脑皮层是依赖于选择阈值(26,27]。此外,直流也计算的加权版本。

2.8。统计分析

2.8.1发布。临床结果分析

数据报告为 偏差(SD)基线和治疗后。病人的特征之间的差异在两组治疗前评估。连续变量的年龄、教育、疾病持续时间、血管和CMS使用独立正态分布进行了分析 - - - - - -测试。性别比率与卡方( )测试。血管和CMS的变化从基线评估使用配对 - - - - - -测试。所有统计测试进行SPSS统计为Windows版本22.0(美国、IBM公司,纽约Armonk)。Alpha将被设定在5%的水平,所有统计测试报告将双尾。

2.8.2。学位中心和思维的相关性分析

组的区别,比较直流地图(post -预处理),使用一个独立的 - - - - - -测试(DPABI软件包,http://www.rfmri.org),整个大脑的面具。为每个组、直流地图使用配对进行评估 - - - - - -测试。显著性水平是在纠正与双尾值< 0.05。多个比较修正使用高斯随机场(平)理论与DAPBI包。

意味着获得显著的地区集团的直流值差异提取。皮尔森相关分析是进行检查直流的价值观之间的关联和血管的变化和CMS。所有统计分析使用SPSS统计显著性水平 。

3所示。结果

3.1。人口和临床特点

基线和临床结果特征以前详细描述(19]。没有显著差异,年龄,性别,和血管和CMS分数contra-group和ipsi-group在基线(所有 )。

与预处理相比,疼痛和肩关节功能显著提高两组治疗后(所有 )。观察治疗的重大差异在两组之间的CMS (19]。均值变化从基线CMS针灸治疗后15.67(标准差3.07)contra-group ipsi-group和4.50(标准差1.00)( ,两个示例 - - - - - -测试)。之间没有显著差异在脉管contra-group ( )和ipsi-group ( , ,两个示例 - - - - - -测试)。

3.2。学位中心病人Contra-Group和Ipsi-Group之间的区别

直流地图变化contra-group预处理和后处理,ipsi-group几个阈值进行比较 ,0.15、0.20、0.25、0.30和0.35。如图2、功能中心主要定位在前/ paracingulate皮质和额内侧回(补充表1)。此外,特区的加权版本保证研究结果的可靠性几乎相同的结果补充图所示1。因此,直流的结果相关性阈值在0.25二进制版本主要是在这项研究中报道。独立的 - - - - - -测试结果(CRF多个比较修正 和集群 )显示不同的直流两国前/ paracingulate皮层之间的额上回(扩大)两组(图3和表1)。

contra-group,配对 - - - - - -测试结果(CRF多个比较修正 和集群 )显示与预处理相比,针灸在圣38显示增加直流侧两国前/ paracingulate皮层(扩展至额上回)和减少直流在两国中央后脑回(图4(一))。ipsi-group,与预处理相比,针灸在同侧小脑双边圣38显示减少直流(包括脑桥)和右丘脑配对 - - - - - -测试(CRF多个比较修正 和集群 ,图4 (b))。

3.3。直流和临床变量之间的相关性

contra-group,皮尔逊相关分析表明增加直流的前/ paracingulate皮层呈正相关,CMS的治疗相关的变化( ,图5)。ipsi-group,相关分析并没有表现出显著相关性的变化从预处理的CMS /血管和降低直流双边小脑或右丘脑。

4所示。讨论

我们使用静息状态功能磁共振成像来确定空间中心分布(中心)和全脑功能网络的连接密度相比,单边CSP病人和病人之间的直流地图针灸侧或侧圣38。相比,统计分析表明,针灸在身体的同侧的圣38侧组的病人有很大的改善肩功能和显示,前显著增加直流/ paracingulate皮层。我们还发现,针灸在圣38侧显示增加直流的前/ paracingulate皮质和减少直流双边在中央后回。针灸在身体的同侧的圣38显示减少直流双边在小脑和丘脑。此外,在前/ paracingulate皮层直流值呈正相关,从预处理的CMS contra-group ipsi-group而不是。这些发现表明不同针灸的作用机制在侧和侧圣38。而在侧穴位针灸可以提高通过间接影响功能和减轻疼痛的肩膀前/ paracingulate皮层,身体的同侧的针灸可以通过小脑减轻疼痛。

扣带皮层属于神经网络潜在的疼痛知觉(28]。一个荟萃分析表明,区域灰质减少双边paracingulate地区都发现在慢性疼痛与纤维肌痛29日]。受损的结构变化可能是一个基础功能。在慢性头痛患者,paracingulate地区是负面连接到背脑岛(30.]。有趣的是,之前的研究表明,前扣带皮层的激活后诱发针灸针刺激(31日]。这里,我们观察到,针灸在圣38穴位显示增加直流侧前/ paracingulate皮层,与ipsi-group相比。我们的发现表明,前/ paracingulate皮层可能是一个重要的中心侧穴位针灸刺激的影响。此外,目前的研究还表明,增加直流在前/ paracingulate皮层呈正相关,治疗相关的CMS contra-group的变化。因此,我们怀疑在侧穴位针灸可以提高肩功能和减轻疼痛通过调节前/ paracingulate皮层之间的功能连接密度和其他大脑区域。这些观察是一致的与我们先前的研究发现增加ReHo值在前扣带皮层contra-group相比ipsi-group [19]。然而,先前的研究应该被视为探索自然界中因为没有联系的临床特征和功能磁共振成像观察大脑的变化的模式。在目前的研究中,我们不仅强调了我们之前的可靠性理论基础,也提供了一个重要的协会与临床特征和提供进一步的线索对疼痛和函数调制的潜在机制在侧穴位针灸刺激。

contra-group我们也观察到,降低直流被发现在中央后回。这是初级躯体感觉皮层的位置(S1皮质)和躯体感觉系统的一部分[32,33]。提出了S1皮质参与疼痛的定位和歧视,直接通过提升疼痛的途径接受痛苦的感觉,和异常S1皮质的功能和结构变化也与慢性疼痛(34]。动物和神经影像研究普遍发现增强大脑活动和更厚的灰质体积在S1皮质痛苦(34,35,这些发现可能支持的可能性S1皮质往往处于活跃状态对疼痛的反应。针灸,作为一个最古老的somato刺激医疗技术为减轻疼痛,可能会产生扭转这种激活的治疗功效。在老鼠神经性疼痛、发炎和放大神经活动在S1皮质观察周边的刺激。随后,光信号和S1皮质的激活区在电针刺激(EA)刺激后大幅下降。结果意味着EA刺激可以抑制对S1皮质的兴奋性神经元信号的影响,有害刺激所引起的神经性疼痛(36]。通过使用fMRI, Maeda等人发现,大脑反应verum EA产生失活在同侧S1相比,虚假的EA在腕管综合症的患者报告可以减轻疼痛37]。我们发现部分与之前的研究一致,提供了证据,S1皮质可能参与在侧穴位针灸的底层机制减少疼痛。

ipsi-group,降低直流在小脑被发现。小脑经典被认为是一个大脑区域参与电机处理,但它也涉及大量的综合功能和神经过程超出了汽车领域(38]。在过去的几十年中,临床、实验和神经成像研究中,调查了小脑的角色在疼痛处理,大大增加了。动物实验表明,小脑接受疼痛的输入从皮肤的初级传入纤维39)和疼痛的反应是影响电或化学刺激小脑(40- - - - - -42]。小脑梗死后,患者表现出痛觉过敏当收到热和机械性刺激,这表明小脑中扮演一个重要的角色在人类疼痛知觉和疼痛调制(43]。在功能磁共振成像研究中,达成了广泛共识的贡献,小脑激活反应实验疼痛的刺激。一个荟萃分析表明,实验和病理性疼痛激活vermal小叶地区IV / V (44]。有趣的是,在目前的研究中,大脑区域,表明降低直流侧穴位针灸之后,在小脑双边重叠vermal小叶IV / V。同样,梁等人表明,针灸后疼痛知觉的变化与减少小脑功能活动(45]。我们的发现扩展这些观察从测量区域活动,通过计算获得全方位的小脑的功能连接到整个大脑,从而说明了枢纽作用的小脑使用侧第一次针灸缓解疼痛。此外,改变直流在脑桥也观察到在我们的研究中,和皮质预测脑桥传达几种不同类型的功能输入可能属于疼痛(44]。在一起,目前的研究结果揭示的关键作用的神经基础的后脑在侧穴位针灸止痛。

减少直流的丘脑ipsi-group被发现。丘脑核复杂结构作为继电器cerebello-thalamo-cortical通路的神经投射纤维连接大脑皮层和皮层下脑区(46]。因此,丘脑被视为中央中继站和集成中心的中枢神经系统。最近的工作在非人灵长类动物显示小脑与大脑皮层的存在通过丘脑(47]。小脑调节痛觉有利地位,这与大量的传入和传出联系皮层区域包括一些区域调节内源性疼痛调制(48,49]。直流的一致变化的丘脑、小脑在我们的研究表明,在侧穴位针灸可能减轻疼痛通过令人沮丧的小脑和大脑皮层区域之间的功能连接通过丘脑。但是,没有直流侧组观察皮质区域变化和未来研究需要确认一下。

针灸,刺激身体的表面,将针插入身体,是有效缓解疼痛。许多针灸镇痛方法的基础和临床研究表明,acupoint-specific刺激调制neuromatrix疼痛反应比安慰剂更有效地干预(50]。这种特异性表明,针灸是一组简单的多刺激身体的表面,但重点是“专门定义点”(即。,穴位),这被称为穴位特异性。根据中国传统医学的经典理论,穴位特异性是重要的和不同穴位的刺激会导致不同的效果15,51- - - - - -53]。在我们之前的研究中,我们发现在穴位外周及中枢敏化作用的参与者与单边肩痛(54]。最近开发的技术,功能磁共振成像,使得直接连接穴位刺激之间的关系和人类大脑的神经活动。不同的大脑反应后观察针灸刺激侧或侧穴位在当前的研究中。直流contra-group皮质区域的变化被发现,而在侧,直流小脑的变化,脑桥和丘脑观察。因此,我们建议更好的肩功能改善的现象,观察contra-group可能是由于针灸的效果影响枢纽的功能连通性的圣38侧皮质区域,而针灸在身体的同侧的圣38调节cerebello-thalamo cerebello-thalamo-cortical通路的一部分。我们的研究结果提供了主要的经验证据来证实这个穴位特异性假说。

目前的研究包括其控制设计的优点和使用临床评价和功能磁共振成像结果。有趣的是,直流和临床变量之间的相关性被发现。几个限制解释时应考虑当前的结果。首先,因为它是一个试点研究的样本量仅20病人和错误可能发生。然而,大多数的临床观察结果措施表现出了重大的积极影响和统计学意义的变化contra-group ipsi-group,暗示这些大脑的变化是由于干预效果,而不是大脑的自然变化网络。此外,减少假阳性结果,我们进行多重比较校正所需的功能磁共振成像结果。未来的研究需要更大样本大小复制慢性肩痛针灸的作用。其次,进行针灸治疗,在很短的时间内观察到。因此,目前尚不清楚多长时间有关的大脑变化在侧或侧穴位针灸治疗慢性肩痛坚持。然而,我们的研究结果是一致的随机对照试验的受试者接受针灸对于4周侧,演示了有利影响侧的针灸治疗慢性肩痛,疼痛和功能(9]。最后,尽管这项研究的目的是揭示不同神经机制的侧和侧针灸在圣38岁的评估两国针灸的机制将有助于理解神经可塑性中央功能。未来的研究需要三组。

5。结论

在本试验研究中,我们报告的不同变化的直流侧或同侧大脑针灸后圣在慢性肩痛患者38个穴位。增加直流在前/ paracingulate皮层和减少直流在中央后回针灸后发现侧圣38个穴位。减少直流双边在小脑和丘脑后观察针灸在侧圣38个穴位。我们的研究结果支持假设的穴位特异性和CSP针灸师选择穴位提供依据。

数据可用性

功能磁共振成像数据用于支持本研究的结果被限制的研究伦理委员会北京中医医院隶属于首都医科大学,为了保护病人的隐私。

的利益冲突

作者都没有任何的利益冲突。

作者的贡献

Cun-Zhi刘和Jian-Wei霍的构思和设计实验。平周——美林Kim Jia-Kai邵,Chao-Qun燕,Shang-Qing胡锦涛进行实验。金玲,Ya-Nan张Chao-Qun燕,李琼女士王分析数据。Chao-Qun燕,Jian-Wei霍,徐王写的论文。所有作者同意最后的手稿。Chao-Qun燕和Jian-Wei霍本研究同样起到了推波助澜的作用。

确认

作者感谢放射工作人员部门,北京中医医院隶属于首都医科大学扫描的帮助。这项工作得到了北京中医药科技发展基金会年度计划项目(ref: JJ 2013 - 40)。

补充材料

“补充图1:组织的差异程度中心(DC) contra-group和ipsi-group针灸治疗前后体重的版本。contra-group显示非常相似的改变直流大脑区域(用红色标识)根据不同的相关性阈值( ,0.2,0.25,0.3,0.35)ipsi-group相比。的影响是重要的在一个单独的体素 ,GRF-corrected集群级别 。缩写:李:左;R:没错。”“补充表1:两组之间的显著差异度中心。”(补充材料)

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