脑卒中是全球人类致残的主要原因之一，其中运动功能障碍大大降低了患者的日常生活质量^[1,2]，给家庭和社会带来严重负担。皮质脊髓束（corticospinal tract，CST)主管肢体运动功能，患者卒中后出现运动功能障碍多数是CST受累所致^[3]。磁共振扩散张量成像(diffusion tensor imaging，DTI）是研究脑纤维束结构的特殊磁共振成像方法，实现了活体观察脑组织的完整性和连通性，利于显示白质纤维微观结构的变化^[4,5]。针刺治疗对脑卒中后肢体运动功能改善疗效显著，简单易行，但其中枢效应机理目前仍不清楚。为此，本文应用DTI研究脑卒中偏瘫患者皮质脊髓束各向异性值(fractional anisotropy ，FA）进行针刺治疗后的变化，回答白质纤维束的初步重塑机制问题，以探讨针刺的临床疗效及科学含义。

1　材料与方法

1.1　一般资料

       本研究纳入2017年1月至2019年1月经本院接受治疗的36例亚急性脑梗死患者。按照治疗方案的不同将其随机分为对照组与针刺组，每组各18例。对照组中男9例，女9例，平均年龄（63.22±11.16)岁；针刺组中男11例，女7例，平均年龄（62.00±12.29）岁。纳入标准：诊断参照《中国急性缺血性脑卒中诊治指南2014版》^[6]中推荐的标准，经过头颅计算机断层扫描(CT)诊断为缺血性脑梗死患者；并符合以下条件：①病程在10~14 d，右利手，初次发病；②梗死灶位于或累及基底节区，病灶最大径>1 cm；③存在肢体运动功能障碍，但无认知障碍、能理解简单指令并遵照执行；④自愿参加本试验并签署知情同意书。排除标准：①患有其他能引起运动功能障碍的疾病（如帕金森病、脑肿瘤、肝豆状核变性等）；②生命体征不平稳者，有出血倾向者；③合并严重的内科疾病（如心、肝、肾等重要器官衰竭、房颤、肺栓塞等）；④卒中后抑郁或严重失语者；⑤合并意识昏迷、痴呆、植物状态或精神异常者；⑥无法完成磁共振检查者（如心脏起搏器植入、体内金属植入者）。检查前由监护人或患者本人签署了MRI扫描知情同意书，且本研究获得了南京中医药大学附属医院伦理委员会的审核同意。

1.2　治疗方法

       对照组仅采用常规中西药基础治疗；以抗血小板聚集、稳定斑块、控制血压、控制血糖、营养神经及必要的营养支持等对症治疗，防治并发症。针刺组在基础治疗的同时行针刺治疗。针刺穴位及操作方法：(1）选穴：百会、印堂、患肢肩髃、曲池、外关、合谷、伏兔、足三里、三阴交、太冲；(2)针具：华佗牌一次性针灸针1.5寸（0.25 mm×40 mm)；(3）操作：百会、印堂与皮肤呈15度进针0.5寸；太冲直刺1寸；其余穴位直刺1.2寸；捻转后得气。肩髃与合谷、伏兔与足三里、三阴交与太冲接电针(XS998B04治疗仪，南京小松医疗仪器研究所），连续波，4 Hz。两组均治疗30 d。

1.3　MRI检查

       所有患者于入院时及治疗后第3个月末均接受MRI扫描。采用Siemens verio 3.0 T超导磁共振成像系统，8通道相控阵头颅线圈。常规扫描包括：横断位T1WI、T2WI、扩散加权成像，冠状位FLAIR。功能像扫描包括DTI影像与结构影像。DTI扫描采用单次激发自旋平面回波成像（spin echo-echo planar imaging)，扫描参数为：TR/TE为10 000/95 ms ；层厚2 mm；无间隔；视野256 mm×256 mm，矩阵128×128，体素大小为2 mm×2 mm×2 mm；层数70；在30个方向施加扩散梯度和1个无扩散权重的采集，其中b=1000 s/mm²。T1结构像数据是利用MPRAGE(Magnetization Prepared Rapid Gradient Echo)序列采集。主要成像参数如下：TR/TE=1900/2.99 ms ；层厚0.9 mm；视野201 mm×230 mm，矩阵220×256；矢状位采集层数160；体素大小为0.9 mm×0.9 mm×0.9 mm；翻转角＝9°。

1.4　数据处理

1.4.1　数据预处理

       所有采集得到的DTI影像应用matlab检查图像质量，剔除由于明显被试头动或仪器故障等因素造成伪影的数据。本研究对DTI影像进行涡流、头动校正，并对b0图像去除头骨（FSL5.0，https://fsl.fmrib.ox.ac.uk/fsl/)。最后利用FSL中的FDT工具箱计算每一个被试的脑部扩散特征：FA、MD、AD、RD、S0图像。利用SPM12(http://www.fil.ion. ucl.ac.uk/spm/）工具包中的VBM对3D-T1结构像进行分割，去除头骨。

1.4.2　AFQ处理

       AFQ (automated fiber quantification）软件（version1.2, https://github.com/yeatmanlab/AFQ）的下载及应用说明详见该网站。通过AFQ提取大脑的主要纤维束并量化其扩散特征。主要步骤：(1）全脑纤维束跟踪重建；(2）以感兴趣区（region of interest，ROI）为基础对全脑纤维束进行分割，得到18根主要白质纤维束；(3）清除偏离核心纤维束的杂散纤维；(4）计算纤维束属性指标。

1.4.3　重建CST

       在获得全脑纤维束之后，通过上述第2步自动设置两个ROI确定分割出每个患者的双侧CST；ROI-1设置于小脑上脚交叉平面的整个大脑脚，ROI-2设置于中央沟^[7]。AFQ可将CST纤维束进行100等份用于精细的局部扩散特征研究。计算CST全程每100个等距离点上FA值以及其均值。

1.5　统计学方法

       应用matlab及SPSS 22.0进行统计学分析，检验水准α=0.05。对资料进行正态性检验，满足条件后采用配对t检验及独立样本t检验，分别比较治疗前后针刺组与对照组患侧CST全段的FA均值；以及针刺组与对照组患侧CST每100个节点上FA值的差异，并通过FDR(false discovery rate）多重比较矫正去除假阳性结果。计数资料统计分析采用χ²检验。

2　结果

2.1　两组一般资料比较

       本研究将针刺组和对照组年龄、性别进行差异性检验，结果显示，两组间年龄(t=0.227，P=0.822)和性别差异均无统计学意义(χ²=0.450 ，P=0.783)，说明两组人口统计学变量具有可比性。

2.2　两组治疗前患侧CST的FA值比较

       经方差齐性检验，两组患者治疗前患侧CST的全段FA均值方差齐(F=0.154 ，P=0.697)；经独立样本t检验，与对照组比较，针刺组治疗前FA均值无显著性差异(t=0.618 ，P=0.541)；见表1。并将两组患侧CST每100个节点上的FA值进行比较，并没有发现明显差异节段，见图1。

点击查看大图

图1  比较两组治疗前患侧CST每100个节点上的FA值，发现并无显著差异。蓝色曲线代表针刺组患侧CST的FA值，绿色曲线代表对照组患侧CST的FA值
图2  比较两组治疗后患侧CST每100个节点上的FA值，红色线段部分表示存在显著差异的节段(P<0.05，FDR corrected)。蓝色曲线代表针刺组患侧CST的FA值，绿色曲线代表对照组患侧CST的FA值
Fig. 1  There was no significant statistical difference between the two groups in FA values of each 100 nodes of CST before treatment. The blue line refers the mean FA value of the acupuncture group, while the green line refers to the mean FA value of the control group.
Fig. 2  Point-wise comparisons for FA value along the CST between the two groups. Red line segments represent areas with significant statistical difference in FA value between two groups (P<0.05, FDR corrected). The blue refers the mean FA value of the acupuncture group, while the green line refers to the mean FA value of the control group.

点击查看表格

表1  针刺组与对照组不同时间点患侧CST全段FA均值(±s)
Tab. 1  Mean value of FA in the entire segment of CST in the affected side at different time points in acupuncture group and control group (±s)

2.3　两组治疗后(3个月末）患侧CST的FA值比较

       组内比较：经配对样本t检验，分别对比两组患者治疗前后患侧CST的扩散特征，结果表明对照组治疗后全段FA均值较治疗前显著增高，差异有统计学意义(t=-3.319，P=0.002)；针刺组治疗后全段FA均值较治疗前显著增高，差异有统计学意义(t=-7.447 ，P<0.01)。组间比较：通过独立样本t检验，研究两组患者经不同治疗方法后患侧CST的扩散特征，发现两组之间在全段FA均值方差齐(F=0.168 ，P=0.684)，且治疗后两组患侧CST全段FA均值无显著性差异(t=-1.742 ，P=0.091)。见表1。

       本研究进一步比较了治疗后(3个月末）对照组和针刺组患侧CST在每100个等分节点上的FA值，发现两段存在显著差异的节段(P<0.05，FDR校正），主要分布在中段（第50~60节点段）及顶段（第88~ 100节点段），如图2红色线段所示。

3　讨论

       中国的针刺疗法已有数千年的历史，它已逐渐融入主流医学治疗范畴。笔者通过查阅文献[8]、中医典籍以及走访本院针灸康复科，发现治疗卒中后运动功能障碍应用最广泛、有效且经典的穴位如下：百会、印堂、患肢肩髃、曲池、外关、合谷、伏兔、足三里、三阴交、太冲。中医理论认为循经取穴配合局部取穴可以帮助经脉的气血通畅，疏利关节，活血理气通络，调节阳气促进运动功能恢复。有文献研究^[9,10]发现针刺可以促进脑血流恢复，增加侧枝循环，修复脑细胞功能，降低炎性反应，改善运动、感觉障碍。针刺治疗在中医医院中已广泛应用于卒中患者，治疗效果也得到了国内外的充分肯定，但其中枢效应机制尚未完全清楚。DTI相关脑功能研究从结构方面入手能更直观地研究脑组织，为针刺效应的中枢机制提供了新的方向^[11,12]。因此，本文基于DTI技术，以上述穴位为切入点，对针刺促进卒中偏瘫的神经重塑机制进行探讨。

       DTI应用最广泛的参数是各向异性分数，其反映了组织的各项异性程度，与白质纤维束的完整性有关。有学者^[13]联合DTI以及免疫组化技术对卒中大鼠进行研究，发现FA值增高的区域存在神经纤维的发芽和增殖，说明FA值的升高与神经重塑、纤维束恢复关系密切。本研究一方面通过DTI对比分析脑梗死偏瘫患者CST在治疗前后的扩散特征，发现两组患者在治疗后CST全段FA均值较治疗前均有显著升高；另一方面治疗后(3个月末）两组被试CST扩散特征（FA值）对比显示针刺组在局部片段（100个等分节点的独立t检验）上更高于对照组，根据CST的解剖图谱对照分析差异段落主要分布在内囊后肢及初级运动皮层区域。表明了联合针刺治疗对患侧CST扩散特征的恢复更加有效，更能促进恢复。

       两组患者脑卒中后患侧CST全段FA均值在亚急性期降低、经治疗后显著增高，这与其他实验结论相一致^[14,15,16]，表明脑卒中后受影响CST的FA值可预测运动功能的恢复状况，同时也是卒中患者运动恢复的重要控制途径^[14,16]。同时两组不同治疗方法对比结果均发现白质纤维的微结构都存在一定程度的改善修复，表明基础治疗以及针刺联合基础治疗对脑卒中恢复均有一定的作用。进一步，本研究想通过对比CST的扩散特征在针刺组和对照组之间的差异以探讨针刺的疗效。首先讨论CST全段的平均FA值，由于全段纤维束均值不能完全反映出CST变化重构的具体细节情况，可能会掩盖潜在的重要信息，导致在两组治疗后全段平均FA值并没有显著差异。因此，利用全新的DTI后处理方法纤维束自动定量测量对两组患侧CST每100个节点上的FA值进行测量比较，发现针刺联合基础治疗组在相应差异段的FA值显著高于对照组（如图2)，而在治疗前两组CST的扩散特征没有显著差异（如图1)，这间接反映了针刺联合基础治疗后内囊后肢、初级运动皮层区域的FA值升高更加显著，也即CST在这两个区域FA值的提高对针刺治疗更加敏感，进一步说明了联合针刺的治疗方法较单独基础治疗更加有效，主要表现在皮质脊髓束的局部扩散特征的提高。

       内囊后肢为CST纤维密集处，由于病灶的原发损伤导致的脑组织缺血、水肿使得相应白质纤维发生髓鞘肿胀、脱失改变；而针刺治疗有助于改善血供^[17]，加快建立侧支循环，减轻髓鞘损伤，促进髓鞘再生，增加患侧CST结构的可塑性，FA值的升高可以通过增加的轴突和髓鞘来完成^[13]，特别是病灶边缘组织在白质重塑中起到了重要作用。而在远离病灶的近大脑运动皮层处纤维束的损伤主要为华勒氏变性^[18]，系因神经元近端损伤导致远隔部位轴突和髓鞘发生继发性变性。本研究发现治疗后针刺组大脑运动皮层段FA值提高较对照组差异有统计学意义，说明针刺可以促进精血津液及血络新生，激活神经生长因子^[19]，延缓受损神经纤维变性，保护神经纤维的完整性^[20]，恢复及增强病灶远侧白质通路的连接^[21]。

       皮质脊髓束结构重塑是脑卒中后运动功能康复的理论基础。本研究结果显示针刺更有利于促进缺血性脑梗死患者CST特别是内囊后肢及近初级运动皮层区域FA值的升高，说明运动相关脑功能重塑的明确效应区段，为针刺疗效的机制供了较客观的影像学证据。在今后研究中，应加大样本量，利用多种技术从单一的结构重塑扩展到多模态的网络整合效应，可较全面地说明运动功能重建的恢复机制，为针刺在卒中康复中的应用和推广提供有力的证据支持。