電針刺激合谷穴在頸脊髓內效應的功能磁共振成像研究

分类号 i山颐 大李 硕 士 学 位 论 文 题 目 电针刺激合谷穴在颈脊髓内效应的功能磁共振成像研究 F u n e t io n a l M R Im a g in g S tu d y o f th e C e r v i e a l S P in a l C o r d Subj ect ByUseof / -ec-r-ca-/cupunc-ur气.St-mu -at-ona-L-4(Hegu) 研究生姓名 王伟东 学 号 1 0 4 1 0 1 0 1 专业 骨外科学 导师姓名 孔抗美 _ 职 称 教授 入学日期 2 0 0 4 . 9 论文答辩时间 2 0 0 7 . 5 学位论文独创性声明 本人 申明所呈交的学位论文是我在导师的指导下进行的研究工 作及取得的研究成果 "据我所知 , 除文中己经注明引用的内容外 , 本论文不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果 "对本人的研究 做出重要贡献的个人和集体 , 均己在文中作了明确说明并表示谢意 " 申请学位论文与资料若有不实之处, 本人承担一切相关责任 " 作者签名:塾 日期 初 7一于一l厂 学位论文知识产权权属说明 本人在导师指导下所完成的论文 , 知识产权归属学校 "学校享 有以任何方式发表 ! 复制 ! 公开阅览 ! 借阅以及申请专利等权利 " 本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或 成果 , 署名单位仍然为汕头大学医学院 " 论文作者签名: 导师签名:爵 日期二上兰止泣 日期:翌二年一8-月-二日:逊竺二年.卫一月竺-日 目 录 缩略语........................................................................,, I 中文摘要.....................................................................,,n 英文摘要.....................................................................,,W 论文正文.....................................................................,,(l ) 前言.....................................................................,,(l) 与............................................................,,(2 ) 结果.....................................................................,,(5 ) 讨论.....................................................................,,(l 0) 结论.....................................................................,,(16 ) 创新点........................................................................,,(17 ) 今后研究方向...............................................................,,(18 ) 参考文献.....................................................................,,(1 9) 综述...........................................................................,,(23) 国际会议文章...............................................................,,(30) 个人简历.....................................................................,,(34) 致谢 (后记) ...............................................................,,(35) 汕头大学医学院硕士学位论文 缩略语 A bbreviations 抑渡班 fu n etio n a l M a g n etie R eso n a n ee Im a g in g 磁共振功能成像 L I 4 合谷穴 B O L D blood oxy genation Iev eldePendent(打以班 ) 血氧合水平依赖法 sE E P signa一E nhancem ent by E xtra一vaseularw aterp rotons 血管外水质子信号增强 S S F S E S in g le一sh o t fa st sP in 一eeh o 单次激发快速 自旋回波 A FN I A naly sis ofFunetionalN euro一Im ages 神经功能成像 T Z W I T Z W eigh te d Im a g in g T Z 加权成像 汕头大学医学院硕士学位论文 中 文 摘 要 研究目的: 应用脊髓 SE EP 功能成像技术 , 分别观察用电流刺激右手虎口区皮肤和电针刺 激合谷穴时颈脊髓神经功能激活情况 , 阐述针灸效应在脊髓内传导作用 , 并比较穴位刺激 与非穴位刺激的效应; 初步探索脊髓针灸效应的作用机制 , 对针灸穴位与电刺激同一穴位 处皮肤的效果做出评论 " 方法: 1. 实验对象选择: 22 例健康在校大学生志愿者 , 年龄 23 一27 岁 , 平均 23 .8 岁 , 其中男 巧 例 , 女 7 例 , 皆为右利手 "所有志愿者检查前三天内无心理或精神异常 , 无颈 椎病病史及颈椎外伤病史, 检查前两周无针灸史"因为医学生之前有接触或了解针灸 , 能 够体会到得气即 /酸麻胀沉 0感觉 " 2. 扫描参数优化: 经过预实验 , 确定合适的扫描参数如下: 采用 G E 公司 1. ST 超导型 SIG N A 磁共振成像系统 "舰 班 检查采用 single一shot fa st spin一eeho (SSFSE ) 序列 , 矢状 位功能成像参数为 TR = 1065.0m s, TE = 42.4m s, 视野 (FO v ) 16 em X z6cm , 矩阵 128X 128 , 带宽 (B W ) 犯K H z "矢状面扫描范围均可完全包纳颈脊髓 , 层厚2.8~ , 层间距 0.5 m 们n , N E X I, 层数为 7 , 每一帧图像扫描时间为 15"扫描时于颈脊髓前方加用饱和带 , 以 避免吞咽 ! 心跳等信号对脊髓功能成像的干扰 "轴位功能成像参数设定为 TR = IO65 .Om S, T E = 42.4m s, 视野 (FO V ) 16 em x 16em , 矩阵 128x l28 , 带宽 (B W ) 32K H z " 轴为扫 描范围 C 3~ C 7 , 层厚 7. 0 ~ , 层间距 2. 0 m m , N EX I, 层数为 7 , 每一帧图像扫描时间 同样为 15"扫描时于颈脊髓的左右及前方加用饱和带 , 以避免髓外信号的干扰 "根据实验 , 每一层可以获得 52 幅图像 " 3. 实验分组与设计: 22 例志愿者分成两组: I (电针刺激组) :14 例健康大学生志愿者行 电针刺激右侧合谷穴, 刺激频率约为SHz, 电流35 一40 m A , 其中8例行颈脊髓矢状面动 态 M R 功能成像 , 另外 6 例行横断面动态 M R 功能成像 "H (电流刺激组) : 8 例行电流 刺激右侧虎口区皮肤 , 分别行颈脊髓失状面及横断面动态 M R 功能成像各 4 例 " 4.A FN I图像后处理及统计分析: 首先在 LIN U X 操作系统使用 AFN I软件对刺激模式进行 ID 文件编程 , 然后对 7 层解剖图像 , 36 4 幅矢状位 TZW I的颈脊髓 SE EP 功能成像图进行 to 3D 处理 ! 去动 ! 空间平滑 ! 去伪影 ! 反卷积等处理 , 获得颈脊髓神经功能激活图 " 结果 1. 有 1 例行矢状面成像的志愿者因紧张颈部活动明显 , 成像效果不佳而被剔除 , 其他志 汕头大学医学院硕士学位论文 愿者合作佳 , 均未感恶心 ! 呕吐等不适感觉 "针感及电刺激感觉明显, 均获得较满意的功 能图像 " 2. 矢状面功能成像结果: 电针刺激组: 7 例 (剔除 1 例) 穴位刺激后效应颈脊髓激活区 主要集中在两个区域 , 分别为C6一Tl 及 C Z一3 水平; 电流刺激组: 4 例均出现 C4一T1 水平 不同程度的脊髓激活区 , 未见高位脊髓平面激活 " 3. 横断面功能成像结果: 电针刺激组 6 例及电流刺激组 4 例行颈脊髓横断面功能成像均 可以分析出脊髓神经功能激活区 , 主要激活区域位于同侧 (右侧) 脊髓的后角区" 结论 1. 基于 SE EP 原理的脊髓磁共振功能成像技术可以应用于脊髓神经功能的研究 "应用脊髓 SE EP一fM 咫 技术观察脊髓对穴位电刺激的神经功能效应 , 将为研究针刺经穴治疗相应疾病 的脊髓中枢机制提供一些实验依据和方法 " 2.C Z一3水平脊髓功能激活区可能是电针刺激合谷穴在颈脊髓特定的后效应功能区 , 提示针 灸有复杂的脊髓内神经机制与经络独特传感通道的存在 " 3. 电刺激右侧虎口区皮肤与电刺激同侧合谷穴均可以引起 C4一T l 水平脊髓神经功能的激 活, 横断成像发现激活区位于同侧 (右侧) 脊髓的后角区 "激活区域与脊髓神经反射解剖 通路相一致 " 关键词: 功能磁共振成像; 颈脊髓 ; 针灸 汕头大学医学院硕士学位论文 A B S T R A C T P u rP o se T h e P u rP ose of th is stu dy w as to inv estigate the n eu ro nal aetiv ity in eerv ical sP in al eo rd a ssessed w ith s E E P 一仪 班 11一41 th ro u g h th e eo m p a ra tiv e stu d y b e tw een e le etriea l a eu P u n etu re stim u la tio n a t L I4 a n d ele ctrie a l stim u latio n o n th u m b 一in d ex w e b ski n . A n d m a k e o u r P rim a ry d ise u ssio n o n th e a c u P u n etu re resP o n se in th e cerv iea l sP in a l eo rd a n d a ssessm e n ts o f b o th a e u一P o in t a n d n o n a cu 一P o in t stim u latio n a P P liea tio n s. M eth o d S: 1. G en e ra l in fo rm a tio n : 2 2 h ea lth y v o lu n ta ry eo lleg e stu d en ts, a g e ra n g e fr o m 2 3 一2 7 y ea rs o ld , av e ra g e a g e 2 3 .8 y ea r s o ld , w ere in clu d e d . T h e v o lu n te ers eo n sist o f fi ft een m a les an d scv en fe m ales. A llw ere right一handed. Subj eets had no history of cerv ieal sPine traum a, n eu ro lo g iea l d isea se, su b sta n ce a b u se, o r d eP en d en ey . 2 . M R P ro to e o l: I m a g es w ere a eq u ire d w ith a 1 .5一T M R G E im a g in g sy ste m . H e a d fi x a tio n w as aehiev ed w ith tw o fo am eushions.T he M R im ager room w asdim ly lit, and the subjeets w e re in str u e ted to clo se th e ir ey es d u r in g th e ex P e rim en t. T h e fu n etio n a l im a g in g session fo r th e sa g itta l im a g es w a s o b ta in ed u sin g sin gle一sh ot fa st sP in 一e ch o im a g in g se q u e n ce w ith th e fo llo w in g P a r a m ete rs: F lo w co m P en sa tio n , N o P h a se w r a P . T R = 1 0 6 5 #o m s, T E = 4 2 .4 m s ; B a n k W id th : 3 2 K H 史; F O V : 16 c m x 16 em ; M a trix : 12 8 x 12 8 ; N E X I ; 7 sliees; sectio n th ie腼 ess: 2 .s m m ; sP a cin g : 0 #s m m . S lices w ere o rien ted tra n sv er se to th e sP in a l eord and the thiekn ess w as adj usted 50 that ev ery seeond slice w as aligned w ith either the in te r一ert eb ra l d ises o r cen ters o f th e v erte b r a e, sP an n in g th e en tir e eerV ic al c o rd # A dj usting the sliee thickn ess aeeordingly resulted in a sliee thiekn ess range of 7 #0一7 #sm m , a n d th e P a r am ete rs w e re a s fo llo w s: T R = 1 0 6 5 .0 m s, T E = 42 .4 m s; B a n k W id th : 3 2 K H z : F O V ; 12 em x 12 cm ; M a trix : 1 2 8 x 12 8 : N E X I : 7 sliees; seetion th ickn e ss : 7 #o m m ; sP a ein g : 2 .o m m . S P a tia l sa tu r atio n P u lses w e re a P P lied to elim in a te sig n a l fr o m su rr o u n d in g a r ea s to av o id a lia sin g a n d to red u e e m o tio n a rtifa ets a risin g fr o m r eg io n s a n terio r to th e sP in e # 3 . E x P erim en t d esig n : T h e v o lu n te ers w ere d iv id ed in to tw o g ro u P s: electrica l a cu P u n ctu re stim ulation at L l 4 and eleetrieal stim ulation thum b一index w eb ski n.A ll22 subj eets w ere IV 歹 汕头大学医学院硕士学位论文 P e rfo rm e d w ith co n sta n t e u rren t P u lses a t a fr eq u e n cy o f 5 H z . T h e stim u la tio n c u rren t (3 5--4 om A )w as adjusted to induee.8 volunteersw ere Perfo rm ed fo r the sagittalim agesand th e o th er 6 v o lu n tee rs fo r tr an sv er se im a g e s b y s一抑城Rl in G ro u P 1. A n d 8 v o lu n teer s in G ro u P 11 w er e d iv id ed in to 4 v o lu n teers fo r th e sa g itta l im a g es a n d 4 v o lu n teer s fo r tr a n sv e rse im a g es # 4.D ata analy sis:T he im age data w ere anaty zed w ithin the fr am ew ork of the generallinear m o d el in A F N I. T h e fi rst tw o v o lu m es in ea eh se an ser ies, eo lleete d b efo rc eq u ilib r iu m m a g n e t吮a tio n w a s re a eh e d , w erc d isea rd ed . T h en , a ll v o lu m es w e re reg iste re d to th e v o lu m e eo llee ted n ea r est in tim e to th e h ig h 一reso lu tio n a n a to m y. N ex t, a sP a tia l fi lte r w ith a ro o t一m ea n 一sq u a re w id th o f 4 m m w a s a P P lied to ea e h eeh o一P la n a r v o lu m e. T h e re sP o n se to ea eh stim u lu s e a teg o ry eo m P a red w ith th e fi x atio n b a selin e w a s c a leu lated u sin g m u ltiP le re grc ssion s. A ll areas th at sh ow ed a re sP onse to any stim ulu s ty Pe w ere in elu ded in th e analy sis. R esu lt 1 . A ll v o lu n te er s e o o P era te d w e ll a n d h a d n o a n y u n e o m fo rt a b le fe elin g su e h a s P ain , n a u sea , v o m itin g a n d th e lik e. T h e se n se o f a eu P u n etu re w a s d istin ct a n d th e fu n e tio n a l im age w asobtained sueeessfu lly fo r eaeh volunteer. 2.In the sagittalvicw :G ro uP I:O ne subjeet,5 neck m oved significantly , 50 he w as excluded fr om the statistieal Proeessing. T he other 7 subjeets had an 抑以租 resPonse both in the u P P e r a n d low er c erv ie a l sP in a l c o rd . T h e lo ea l祝a tio n s o f th e se g m en ta l 抑以班 a etiv a tio n are C 6 thro ugh T I, and C Z~3 Iev elasw ell.G re uP 11:A ll4 subjects had an 抑以班 re sP0nse justin the low er eerV icalsPinalcord ; no uPPer灯城班 activ ation w as detected # 3 . In th e tr an sv e rse im a g in g v iew : S ign ifi ea n t 抑城班 re sP o n ses co u ld b e m ea su rc d b o th in G ro u P 1 an d G rouP 11. T he eross一section al loeal议ation of th e aetiv ity m easu red in th e sP in a l eo r d w a s m o st in ter m s of th e iP sila tera l P o ste rio r d ire etio n # C o n elu sio n E leetr ica l stim u la tio n a t th e a e u 一P o in t L l 4 e an le a d to th e fu n etio n a l eh a n g es in sP ec ifi e sP in a l一a re a s. S tim u la tio n a t L I4 elieits a n in teg ra ted re sP o n se fr o m tw o m a in Iev els of th e eerv iealsP in al cord .A etiv ation in the low er eerv iealsegm en ts(C 6 th rou gh T l )w as at V 少 汕头大学医学院硕士学位论文 th e lev el eo rre sP o n d in g to th e d e rm ato m e w h ere th e stim u lu s w a s a P P lied . W 七P ro P o se th at th e aetiv a tio n o f th e u P P e r eerv iea l seg m en t, in P a rt icu la r C Z ~3 lev e l, m ay b e co r resP o n d to th e sP eeia l tr a n sm issio n eh a n n el o f a eu P u n etu re. T h e fu n ctio n a l M R im a g in g te eh n iq u e b ase on S E E P effe et can be u se fo r d etectin g w ith aetiv ity in th e hu m an cerv iealsP in al eord , a n d fo r th e fu rt h er stu d y o n th e sP in a l re sP o n se to th e a eu P u n etu re a ctio n # K eyw o rd s : 汉 RI ; eerv ical sp in al cord : acu p un ctu re V I 多 汕头大学医学院硕士学位论文 电针刺激合谷穴在颈脊髓内效应的功能磁共振成像研究 研究生 王伟东 导师 孔抗美 教授 前 .己淤目 脊髓功能核磁共振成像 (sP ina l fun cti on al M RI , s一fM 咫 ) 检查是脊髓神经功能研究领 域近年来的一个新进展 , 为脊髓神经功能评价和估计预后提供了一个新方法 "功能核磁 199 0 年面世以来 , 已被广泛应用于脑功能的研究l5] , 而脊髓功能核磁检查为脊髓神经功能 评估提供一种新方法 , 使初始检查和随访结果更加详细和科学 "St ro m an PW , K om el sen J 等人的研究均己证明了这种方法对脊髓神经功能研究的可行性和有效性16- 7] "s一fM RI 目前 主要研究成果 , 脊髓功能核磁可以可靠地获得较清晰的信号图象; 温度觉刺激可以引起 正常脊髓相应解剖位置的信号增强 , 不管是感觉刺激还是运动刺激 , 刺激的强度与功能核 磁所反映的脊髓内信号改变在一定范围内呈正相关"S一舰租 的技术基础包括: 血氧水平依 赖性功能核磁 与管外质子信号增强功能核磁 (signal enh ancem ent by extra一vaseular Pr ot ons 一舰 犯 , SEEP一舰 R l)"研究认为 s一fM RJ 提示脊髓神经功能活动信号增高的主要机制 是激活区神经组织附近血管外水质子水平的改变 , 即血管外质子信号增强功能核磁 " Str om an 等认为局部血流增加导致血管外水含量增加 , 进而导致质子信号增强 =.一, sEE P 能在很短的弛豫时间里获得旋转弛豫像 , 因而所得到的图像质量更高 "目前己利用 舰租 对正常及损伤脊髓在不同形式的感觉 ! 运动等刺激下的激活情况进行研究 "虽然国内已有 人开始尝试穴位刺激行脊髓功能成像的研究 , 但是至今尚未有相关论著的报道 " 针灸治疗在脊髓损伤 (SCI ) 神经功能修复的作用在临床应用中是得到肯定的 , 对其 应用基础研究也取得一定的成果 "针刺穴位治疗疾病的确切生理学机制尚不清楚 , 即穴位 作为针刺的特异的作用点 , 是否通过一定的神经路径起到特定神经调节作用 "本实验应用 脊髓SE EP功能成像技术 , 对照研究电流刺激虎口区皮肤与电针刺激合谷穴颈脊髓神经功能 激活情况, 为应用SE EP一fM 租技术研究针刺经穴治疗相应疾病的脊髓中枢机制提供一些实 验依据和方法 " 汕头大学医学院硕士学位论文 材料和方法 1. 一般资料 22例健康在校大学生志愿者 , 年龄23 一27 岁 , 平均23 .8岁 , 其中男巧例 , 女7例 , 皆为 右利手 "所有志愿者检查前三天内无心理或精神异常 , 无颈椎病病史及颈椎外伤病史 , 检 查前两周无针灸史 "因为医学生之前有接触或了解针灸 , 能够体会到得气即 /酸麻胀沉 0 感觉 " 2.仪器设备 M RI 成像系统采用 GE 公司 1.5T 超导型SI G N A 磁共振成像系统 "电刺激仪: 由汕头 医用设备厂生产的脉冲型电针仪 " 3.脊髓 fM RI 成像参数 常规 SE 序列 TZW I一flai: 作为解剖背影图像 , 参数为 TR == 1065.0m s, TE = 42.4m s, 矩阵 125X 125 "舰 RI 检查采用 single一shotfas tspin一eeho (SSFsE ) 序列 , 矢状位功能成 像参数为 TR = 1065.0m s, TE = 42.4m s, 视野 (FO V ) 16 "m x 16em , 矩阵 128x l28 , 带宽 (B w ) 32 K H z "矢状面扫描范围均可完全包纳脊髓 , 层厚2.8~ , 层间距 0.5 ~ , N E X I, 层数为 7 , 每一帧图像扫描时间为 15"扫描时于脊髓前方加用饱和带 , 以避免吞咽 ! 心跳 等信号对脊髓功能成像的干扰 "轴位功能成像参数设定为T R = 1065 .0m s, TE 二42 .4m s, 视 野 (FO V ) 16 em x 16em , 矩阵 128 X 128 , 带宽 (B W ) 32K I通z "轴为扫描范围C 3一C 7 , 层厚 7. 0~ , 层间距 2. 0 ~ , N EX I, 层数为 7 , 每一帧图像扫描时间同样为 15"扫描时 于脊髓的左右及前方加用饱和带 , 以避免髓外信号的干扰 "根据实验设计 , 每一层可以获 得 52 幅图像 "志愿者检查前安静休息 30 m in , 平卧在检查床上 , 闭目! 放松 , 不思考问 题; 用棉球塞紧双耳 , 并用 G E 公司提供的海绵垫塞紧头部两侧 , 以防头部运动 , 嘱志愿 者实验过程避免吞咽活动 , 减少对脊髓功能成像产生运动伪激活 " 汕头大学医学院硕士学位论文 电针刺激合谷穴在颈脊髓内效应的功能磁共振成像研究 研究生 王伟东 导师 孔抗美 教授 前 长份口 脊髓功能核磁共振成像 (sP in al fun cti on al M RI , s一舰 班) 检查是脊髓神经功能研究领 域近年来的一个新进展 , 为脊髓神经功能评价和估计预后提供了一个新方法 "功能核磁 199 0 年面世以来 , 已被广泛应用于脑功能的研究[51 , 而脊髓功能核磁检查为脊髓神经功能 评估提供一种新方法 , 使初始检查和随访结果更加详细和科学 "St ro m an PW , K om e!Sen J 等人的研究均已证明了这种方法对脊髓神经功能研究的可行性和有效性16一7] "s一fM RI 目前 主要研究成果 , 脊髓功能核磁可以可靠地获得较清晰的信号图象; 温度觉刺激可以引起 正常脊髓相应解剖位置的信号增强 , 不管是感觉刺激还是运动刺激 , 刺激的强度与功能核 磁所反映的脊髓内信号改变在一定范围内呈正相关"S一舰 租 的技术基础包括:血氧水平依 赖性功能核磁与管外质子信号增强功能核磁 (si gna l enh an ce m eni by ex tr a一va scu la r Pr ot on s一加 RI , SEE P一舰 班 )o 研究认为 s一舰 RI 提示脊髓神经功能活动信号增高的主要机制 是激活区神经组织附近血管外水质子水平的改变 , 即血管外质子信号增强功能核磁 " Stro m an 等认为局部血流增加导致血管外水含量增加 , 进而导致质子信号增强 7.一, SEEP 能在很短的弛豫时间里获得旋转弛豫像 , 因而所得到的图像质量更高 "目前已利用 舰刃 对正常及损伤脊髓在不同形式的感觉 ! 运动等刺激下的激活情况进行研究 "虽然国内已有 人开始尝试穴位刺激行脊髓功能成像的研究 , 但是至今尚未有相关论著的报道 " 针灸治疗在脊髓损伤 (SCI ) 神经功能修复的作用在临床应用中是得到肯定的 , 对其 应用基础研究也取得一定的成果 "针刺穴位治疗疾病的确切生理学机制尚不清楚 , 即穴位 作为针刺的特异的作用点 , 是否通过一定的神经路径起到特定神经调节作用 "本实验应用 脊髓SEE P功能成像技术 , 对照研究电流刺激虎口区皮肤与电针刺激合谷穴颈脊髓神经功能 激活情况 , 为应用SEE P一fM RI 技术研究针刺经穴治疗相应疾病的脊髓中枢机制提供一些实 验依据和方法 " 汕头大学医学院硕士学位论文 材料和方法 1. 一般资料 22例健康在校大学生志愿者 , 年龄23 一27 岁 , 平均23 .8岁 , 其中男巧例 , 女7例 , 皆为 右利手 "所有志愿者检查前三天内无心理或精神异常 , 无颈椎病病史及颈椎外伤病史 , 检 查前两周无针灸史 "因为医学生之前有接触或了解针灸 , 能够体会到得气即 /酸麻胀沉 0 感觉 " 2.仪器设备 M 租 成像系统采用 GE 公司 1.5T 超导型 sI G N A 磁共振成像系统 "电刺激仪: 由汕头 医用设备厂生产的脉冲型电针仪 " 3.脊髓 fM RI 成像参数 常规 SE 序列 TZW I一flair 作为解剖背影图像 , 参数为 TR = 1065.0m s, TE = 42.4m s, 矩阵 12sX 128 "舰 Rl 检查采用 single一shotra stspin一echo (SsFSE ) 序列, 矢状位功能成 像参数为TR = 1065.0m s, TE = 42.4m s, 视野 (FO V ) 16 cm x 16em , 矩阵 128x 128 , 带宽 (B W )32 K H z "矢状面扫描范围均可完全包纳脊髓 , 层厚 2.sm m , 层间距 0.5 ~ , N EX I, 层数为 7 , 每一帧图像扫描时间为 15"扫描时于脊髓前方加用饱和带, 以避免吞咽 ! 心跳 等信号对脊髓功能成像的干扰 "轴位功能成像参数设定为TR 一1065 .0m s, TE 一42 .4m s, 视 野 (FO V ) 16 cm x 16em , 矩阵 128x 128 , 带宽 (B W ) 32K H z "轴为扫描范围C3~ C 7 , 层厚 7. Om m , 层间距 2. 0 ~ , N EX I, 层数为 7 , 每一帧图像扫描时间同样为 15"扫描时 于脊髓的左右及前方加用饱和带 , 以避免髓外信号的干扰 "根据实验设计 , 每一层可以获 得 52 幅图像 "志愿者检查前安静休息 30 m in , 平卧在检查床上 , 闭目! 放松 , 不思考问 题; 用棉球塞紧双耳 , 并用 G E 公司提供的海绵垫塞紧头部两侧 , 以防头部运动 , 嘱志愿 者实验过程避免吞咽活动 , 减少对脊髓功能成像产生运动伪激活 " 汕头大学医学院硕士学位论文 4. 刺激模式 (如下图) S 1 毅 邻 54 岛 狄1礴舞 犯 称 取 形 扫描持续时间364 秒 R 为静息相 S 为刺激相刺激 (与R 静息时间均为 35 秒) R l 包含两次预扫描 (14 秒 ) 共为49 秒 5.刺激方法 5.1 电流刺激虎口区皮肤: 将一对表面附有自粘导电胶的刺激电极分别置于被试者右手虎 口区皮肤 "电刺激由治疗仪产生, 选择刺激强度略高于被试者的感受闭限, 故每次刺激被 试者均可感觉到刺激部位有轻微的麻木感而不疼痛 " 5. 2 电针刺激合谷穴: 采用一寸银针 (避免铁制或铜制针的顺磁性伪影), 直径 0.30 m m , 针体长约 40~ , 由一位有经验的针灸医生进行取穴操作 "刺激相采用方波 !频率SH z, 输 出电流为35 一4Om A , 使受试者有酸 !胀 !热等感觉或局部肌肉节律性收缩 "嘱受试者实验 过程避免吞咽活动及头颈部活动 , 减少对脊髓功能成像产生运动伪激活 "刺激模式: 35 秒 静息十35 秒刺激交替进行 , 扫描完成后取针 " 汕头大学医学院硕士学位论文 6. 实验分组: 第一组: 电针刺激右侧合谷穴 " 第二组: 电流刺激右侧虎口区皮肤 " 同一个体两次检查时间间隔为 24 小时至一周 " 7. 图象后处理及分析步骤 首先从工作站刻录出无序的 D IC O M 图像格式数据复制到 Red H at 9 LIN U X 操作系统内 的一个文件夹 "对 SE EP 刺激模式进行编程 , 然后将 SEEP 的364 幅功能图进行排序 !to3 D 处理 ! 去动 ! 空间平滑 ! 去伪影 ! 反卷积 , 具体的运算处理程序如下: ¹ 对 SSFSE 无序的DI C O M 文件按原有的顺序排序 º 用 G ED IT 程序对 SEE P一舰租 基线激活模式进行 ID 文件编程: 前7 个全为0 , 之后按 每 5 个 1, 5 个 O 的顺序依次排列 (共计 25 次 1, 27 次 0) , 得到我们所设计的bl oc k 组块 模式; » 对 Bloek design 进行化处理 : # w av er 一o A M 一inP ut se*_stim .In 一T R 一> se* id e al.ID ; ¼对解剖图进行to3 D 处理: # to3 d 一sP gr 一re fix * ½对排序后的脊髓功能成像图文件进行 to3 D 处理: # to3d 一eP an 一pre fix se * 一tim /:Zt 7 52 1 a lt+ z ; ¾进行去头动处理: #3dvolreg 一base s 一prefix se*一eg 一ID flie se*一 ot#ID 一verb se*+ori ¿空间平滑 , 去除噪音 , 提高信噪比: #3dm erge 一lblur-- fw hm s 一doall 一prefi x Se气reg一bl se *一e g+ o rig À3dA utom ask 去掉周边伪影: #3dA ut om ask 一prefix se*_re g少lesm ask se*一egsebl+orig Á反卷积处理: #3dD econvolve 一inP ut se*一eg-- bl+orig 一nfirst Z 一num -stim ts 7 一sti处 file l se*_ideal.ID 一stim -label 1 A llstim 一stim -fi le 2 se*_m ot.ID , =0]. 一stim -base Z 一stim _file 3 se*一m ot.ID ,[l8. 一stlm esbase 3 一stim 一file 4 se*一m ot.ID ,[21. 一stim esbase 4 一stinl一flle s se*一m ot.ID ,[3]. 一stim -base s 一stim -file 6 se*一m ot.ID ,[4]. 一stim -base 6 一stim -file 7 se*-m ot.ID ,[5].一stim esbase 7 一tout 一fo ut 一an tom ask 一bueketse*一eg-- blsefu ne 汕头大学医学院硕士学位论文 结 果 1. 一般资料结果: 第一组有 1例行矢状面成像的志愿者因紧张颈部及吞咽活动明显 , 成像效果不佳而被 剔除 "其他志愿者合作佳 , 均未感恶心 ! 呕吐等不适感觉 "针感及电流刺激感觉明显, 均 获得较满意的功能图像 " 2.矢状面功能成像结果: 电针刺激组: 7 例 (剔除 1 例) 穴位刺激后效应颈脊髓激活区主要集中在两个区域 , 分别为 C6一T l及 C 2/ 3 水平; 电流刺激组:4 例均出现 C4一Tl 水平不同程度的脊髓激活区, 未见高位脊髓平面激活 " 3. 横断面功能成像结果: 电针刺激组有 6 例及电流刺激组4 例行颈脊髓横断面功能成像均可以分析出脊髓神经 功能激活区 , 主要激活区域位于同侧 (右侧) 脊髓的后角区" 汕头大学医学院硕士学位论文 表格 1. 不同扫描层面的s一fM R I效应情况 实验组别与扫描层面 例数 激活例数 电针刺激右侧合谷穴 矢状面 横断面 电流刺激右手虎口区皮肤 矢状面 横断面 表格2. 实验组别在不同脊位平面的打城R l激活例 脊位激活平面 实验组别 C I C Z C 3 C 4 C 5 C 6 C 7 T I 电针刺激右侧合谷穴 电流刺激右手虎口区皮肤 汕头大学医学院硕士学位论文 图 2. 电针刺激右侧合谷穴: 同侧高位 C 2/ 3 水平 与低位 C 6一T l 水平脊髓激活 , 时间信号曲 线显示信号增强发生在刺激相 7 汕头大学医学院硕士学位论文 了!!111户 :11/入!产--. !卜:{ ,尸!:.六-厂 川伙 日歼 呵 t 日 d巴吧喻 /p , , 0一践一 , 1吐 妞王 日一 了 "乡2 1 9 U b 弓飞尹 卜 萄) , 3卜丫 四 四 图 3. 电针刺激右侧合谷穴: 身体同侧 C 6/7 水平脊髓后角神经功能区激活 介介 而 汕头大学医学院硕士学位论文 己t ll 已艺g ? 14 2 dat刀m /P lx 3eP ar ate 汕头大学医学院硕士学位论文 讨论 1.脊髓功能磁共振成像技术的生理学基础与应用研究情况 1.1 脊髓功能磁共振成像技术的生理学基础 脊髓功能磁共振成像技术 (s一fM 班) , 目前最常用的是B O LD 和sEEP "B o LD 一fM RI 技 术降, /]基础是利用脊髓局部激活区灰质血流量增加 , 同时激活区神经细胞摄氧量也增加, 但前者增加的幅度明显大于后者 , 导致激活区血管内含氧血红蛋白增加 , 去氧血红蛋白减 少 "去氧血红蛋白是一种顺磁性物质 , 在局部形成微观梯度场 , 从而使质子去相位 , 导致 T2* 信号衰减 ! 下降, 因此 , 去氧血红蛋白的减少可使局部信号增高 , 表现在功能图上出 现相应部位的激活区"sEE P一舰 RI 技术 =-一, stro m an 等认为在脊髓局部灰质血流量增加时, 血管内压力也随增高 , 尤其是动脉旁毛细血管系统 "这种压力的变化改变了正常的流量平 衡 , 加快跨血管外运动 , 导致激活区神经组织水质子水平的提高"SE EP能在很短的弛豫时 间里获得旋转弛豫像 "与发生与血液内BO LD 效应不同, SE EP效应是发生于管外的质子密 度的改变 "应用1.5 T 和3.0 T 磁共振成像比较研究BO LD 和SE EP一舰 班 , 发现SE EP激活区 与B O LD 激活区相当接近 , 但仅有少数的激活区重叠 , 从而激活区并不完全在相同的解剖 位点[l.一12]" s一加 R l 的实验设计主要采用 /基线一任务刺激的OFF一O N 减法模式 0 来实现 , 通过外在 有规律的 ! 任务与静止状态的交互刺激, 得到激活条件与控制条件下同一区域的信号, 经 过傅立叶转换后获得一系列随时间推移的动态原始图像 "图像后处理时 , 通过设定闭值使 两种状态下的原始图像进行匹配减影 , 减影图像经过像素平均化处理后 , 使用统计方法重 建可信的功能激发图像 "目前常用的统计方法主要是相关分析 ! t 检验 "通过这些后处理 我们不但可以提高实验结果的可信度 , 并可有效地消除部分图像伪影 "舰 RI 都采用多周 期的实验手段 , 一次刺激的 / O N 0 和 / O FF 0 过程称为一个实验周期 " 1.2 5一D吐咫的应用研究情况 目前己经基本清楚的结论有: 在 1.5T 临床核磁系统条件下, 脊髓功能核磁可以可靠地 获得较清晰的信号图象: 温度觉刺激可以引起正常脊髓相应解剖位置的信号增强, 并且在 损伤的情况下损伤对侧 (左右和前后) 可以产生代偿; Str om an 等的系列研究采用的感觉 汕头大学医学院硕士学位论文 刺激均以温度觉刺激为主 , 考虑可能因为温度觉对脊髓神经细胞周围的血流改变影响较 大 , 为了获得颈髓横截面上不同部位的刺激效果, 2004 年 , St ro m an 等l6J 应用 10e 的冷刺 激分别对 18 例完全性脊髓损伤患者和 9 例不完全性脊髓损伤患者腰 4 皮节进行刺激 , 得 出较为有意义的结果: 即便患者腰 4 区已经不存在主观上的温度觉 , s一舰 租 仍旧可以发现 部分患者的相应脊髓区域出现刺激活动; 总的说来 , 完全性脊髓损伤患者在同侧和背侧的 灰质出现刺激活动减弱 , 而在腹侧和对侧出现刺激活动代偿性增强 " 上肢或下肢局部肌肉的运动可以在脊髓横断面上产生明确定位 "上肢运动刺激可引起 颈脊髓灰质中间外侧区域的激活 , 同时引起脊髓前角的信号轻度增强 "有人对健康志愿者 进行最大力度握拳 (频率ZH z) 实验 , 以第 7 颈椎为中心行 1.S T一舰 RI 研究 , 提示血氧水 平依赖 (B o L D ) 效应图像信号强度值约为4.8% [-3] "激活区域位于同侧脊髓中部和前角灰 质 , 包括运动神经元 !皮质脊髓束的终端神经轴突和供应脊髓神经元的毛细血管 "Strom an 等 =.4]采用 3.o T一加 RI 技术研究颈脊髓的 Bo LD 效应成像 , 发现运动刺激时颈髓功能激活 区信号增强值约为7.0% , 静息时信号恢复正常"通过实验研究者认为运动刺激可以单独或 同时激活同侧 c6一Tl 脊髓前角或后角神经功能区 "M ad is 等[0]研究发现 , 应用 1.S T一加 RI 技术对运动刺激后颈脊髓神经功能激活的成像具有相当的可靠性 , 激活区域与颈脊髓的实 际解剖位置相一致 "下肢运动刺激同样可以应用 BO LD 一fM RJ 成像技术观察腰脊髓神经功 能的激活情况 "研究发现双侧下肢躁关节主动运动时, 激活区同时位于腰脊髓的运动及感 觉功能区 , 主要有 52一3 脊髓的左侧前后角 ! L S脊髓两侧前角 ! Ll 一4 脊髓两侧前后角 , 信 号增加强度一般在 (n .9 士1.0) % 之间; 而被动运动时, 腰脊髓下段运动及感觉功能区同 时激活 , 上段只有运动功能区激活 , 主要有 S2 一3 脊髓两侧后角 !L4 右侧前角及中部 !Ll 一3 两侧前角 "不管是感觉刺激还是运动刺激 , 刺激的强度与功能核磁所反映的脊髓内信号改 变在一定范围内呈正相关 "目前 , 关于脊髓生理功能的了解大多数是从灵长类动物和其他 哺乳动物的实验结果推断的[.6一20] "S一加RI 检查为我们研究复杂的脊髓功能活动提供了一种 无创的检查方法 , 进一步研究建议与诱发电位 , 肌电图等客观检查相结合 , 证实 s一fM RI 的有效性; 另外 , 还可以在脊髓损伤状态下 , 研究复杂运动功能的脊髓核磁改变以及对脊 髓可塑性作进一步研究 " 已经有人开始尝试穴位刺激脊髓的fM RI 研究, 研究通过对7例健康右利手进行穴位按压 试验 , 结果显示兴奋点分布较散在, 信号增加强度略低 "对于穴位按压试验 , 实验选择了 临床最为常用的合谷穴 , 从试验结果看 , 虽然C 4平面激活频率较高, 但总体而言, 按压穴 汕头大学医学院硕士学位论文 位引起的激活点信号增加强度值较低 , 且分布比较散在 , 缺乏集中性, 甚至C Z (超出臂丛 范围) 亦受到明显激活[2 .]" 2. 高级神经功能分析软件AF N I在s一fM RI 中的初步应用 A FN I 软件是美国 W isco ns in 大