【doc】 经皮神经电刺激大鼠涌泉穴的fMRI表现和对痛阈的影响

【doc】 经皮神经电刺激大鼠涌泉穴的fMRI现和对痛阈的影响 经皮神经电刺激大鼠涌泉穴的fMRI表现和 对痛阈的影响 放射学实践2005年12月第20卷第12期Radiol!!:!!!!:1087 ? 实验研究? 经皮神经电刺激大鼠涌泉穴的fMRI表现和对痛阈的影响 杨琳,高秀来,刘霞,杨连雪,李慧,李春霞,雷皓,田捷,戴建平 【摘要】目的:观察经皮神经电刺激(TENS)法刺激大鼠涌泉穴的fMRI表现,为揭示针灸镇痛的中枢机制提供可视 实验数据.方法:使用热板仪测定大鼠TENS前后痛阈的变化,利用fMRI血氧水平依赖(B()LD)技术获取TENS涌泉穴 的脑功能图像,并显示激活区域.结果:实验组TENS20min后痛阈值比实验前显着提高,与对照组相比差异有显着性意 义;经皮神经电刺激大鼠右足涌泉穴时大脑激活区域有双侧的额叶皮质1区,2区,双侧的扣带皮质1区,2区,对侧的尾 壳核,对侧岛叶皮质,皮质后肢代表区和顶皮质1区.结论:TENS后大鼠痛阈显着增高,提示针刺涌泉穴具有镇痛效应; 其机制可能与引起中枢内与痛有关的皮层激活,从而使针刺部位的传入中动在中枢神经系统内整合,并通过调节神经递 质和激素的释放而对疼痛产生抑制作用. 【关键词】经皮神经电刺激;磁共振成像;痛阈 【中图分类号】R445.2;R814.42【文献标识码】A【文章编号】 03 10000313(2005)121087— EffectsofTENSofYongquanonFunctionalMagneticResonanceImagingandonPainThresholdinRatsYANGIin.GAO Xiu—lai,IIUXia,eta1.DepartmentofAnatomy,CapitalUniversityofMedicalSciences,Beijing100054,P.R.China [Abstract]Objective:ToelucidatecentralmechanismofacupunctureanalgesiabyobservingthepresentationoffMRIinduced byTENSofacupoint’’Yongquan”inrats.Methods:Todeterminethepainthresholdsofratsbyusinghotplateanalgesiameterand toaccesstheactivatedareasbyusingthebrainB()LDfMRI.Results:Thepainthresholdsofexperimentgroupincreasedsignificantly andweremuchhigherthanthoseofcontrolgroup.Theactivatedareasincludedbilateralfrontallobecortex,primarilysection1,2; cingulatedgyrus,primarilysection1,2;contralateralcaudatenucleus,insula,backlimbrepresentationcortexandparietallobecortex, primarilysection1.Conclusion:ThesignificantincreasingoftheratspainthresholdsbyTENSsuggestsacupuncturemayinvolve theintegrationofpainprocessinginmuhiplebrainregionsandmayproduceinhibitoryeffectsofpainthroughmodulatingtherelease ofneurotransmitterandhormone. [keywords]Transcutaneouselectricnervestimulation;Magneticresonancei maging;Painthreshold 作为一种镇痛的治疗手段,经皮神经电刺激疗法 (transcutaneouselectricnervestimulation,TENS)从20 世纪60年代起开始兴起.与电针相比,TENS具有无 创伤,易操作,便于携带等优点,治疗范围涉及临床各 科,疗效逐渐得到肯定.研究发现,TENS在镇痛作 用上与电针无明显差异,但TENS具有更明显的后效 应.针刺效应与中枢神经系统关系极为密切,针刺信 息既可以直接影响脑功能,还可以通过脑功能而影响其 它系统.在针刺镇痛机制的早期研究中,因为受到很多 方法学的限制而出现一些不同的研究结果,有些结果甚 至还互相矛盾.目前关于针刺镇痛的机制目前尚不清 楚,本文利用功能性磁共振成像(functionalmagnetic resonanceimaging,fMRI)技术,研究经皮电刺激大鼠涌 泉穴时脑功能的变化.旨在为针灸治疗疾病的中枢机制 作者单位:100069北京.首都医科大学解剖教研室(杨琳,高秀 来,刘霞,杨连雪,李慧);43007l中国科学院武汉分院物理与数学研 究所(李春霞,雷皓);100080ff】尉科学院自动化所(田捷);100050 北京天坛医院神经影像中心(戴建平) 作者简介:杨琳(1973一).女.江两南昌人.博f研究生,讲师,主要 从事神经解剖学研究工作 基金项目:国家自然科学基金资助项目(90909008). 和信息传导规律提供一种比较好的研究手段. 与方法 动物准备:雄性Wistar大鼠25只,体重180, 230g,分笼饲养,给以自然照明,自由摄入水及饲料. 随机分为3组,对照组和实验组各10只;fMRI实验组 5只. 经皮神经电刺激:实验组和对照组均放置于特制的 塑料筒内,尾巴和后肢伸出筒外,将正负电极铜片分别 固定在大鼠右足涌泉穴(后肢掌心前正中)及其附近皮 肤上.实验组用韩氏穴位神经刺激仪给予电刺激,波宽 0.2,0.6ms.频率2/100Hz,刺激开始的电流强度为 1mA,7min后增加至2mA,再7min后增加至3mA, 共刺激20rain;对照组大鼠不给予电刺激,为假刺激组. 痛阈测定:使用YLS6B型智能热板仪测定大鼠 的痛阈,将大鼠放置52C的热板上,使后足足底接触 热板,以大鼠受热产生疼痛反应(舔后足)为疼痛的反 应指标,以产生痛反应所需的时间(舔后足潜伏期)为 痛阈值. 08S [MRI吏骑:将fMRI组动物用.一水台氧醛溶液 按3?0mE/kg的剂量j腹腔注射麻醉将大鼠的头部 同定于特制的定位仪上.股动脉插管监删血压和血气. 将正负电搬铜片分别同定在大鼠左足澜泉穴(后胜掌 心前中)及其附近的皮肤f..通过加的毕线场外 的韩氏穴位神经刺澈仪连接整个寅骑过程中将? 接有循环热水(水槽水潞jC,C)的水垫覆盖太 鼠背部,以雠持大鼠悼l直肠温度)在37c左右.动 物一旦被崮定在磁体腔内后即不再被移动,直至实验 结束所有的磷共振成像椅测由中目科学院武汉j’院 物理与数学研究所完成,采用配音}有直径为20cm梯 度线圈的Biospec4.7T30cn1动物成像仪(Bruker, 德国)_成像实验用直径为12cn的Helmholtz体线圈 激发一亢径为2.5[‘111的表面线周接受.激发线圈与接 ‘ 雯线圈之问存在主动占耦=实验采激发EPI序 州采样l桢(时问点.每桢5H成像参数:视野 _cm×sm.层厚】n1m.间距1nlm,矩阵128×]28. FR6(~00[IiS.TE]9.L2ms按刺激(3mln.30桢J,休 息(3nl_?].30帧).反复循环3次 数据处和统计学橙啦:喃闽实验所得数据均以 ?表示.II=HSPSS软件进行组问f榆验比较分析. p-<0.05作为差异显着的 fMRI呐数据用Bruker成像仅随机所带图像处理 专用软件Parnvision处理为r喊少流动力学对被 激活舳佶的影响.进f了雌处婵一空问预处 理:图像重排(减少头部{臀致f号呐偏移).空悯标化 L将同J态的胜l转换为标准腑j和平滑处理;?选择 处理模型及参数估计:校正试验中?儿?流动力学延迟 反应,滤掉l寄颖和低频嵘声:-:一统计学处厦牵定 位:用分组,榆驻(Pc:1I.-1)分忻得出刺激状态与静 息状态f吉号对比的甲均脑功能隔.最后把平均蝻功能 图叠加于JlI军剂图上显示瀚活区域.. 结果 1.FENS对常火鼠痛阀的影啊 实验结果她表】由于实验前经过筛选,所以宴 齄组大鼠的壤础待闻值与对照相比,篮异无显着性 意义(Pib”-.-)5).对照组假刺丑.J岛叶皮质.j后肢代表 匡.6黾壳槛,7面皮墒1区 放射学实践2005年12月第2()卷第l2期Rl!!.!i!:. 大鼠涌泉穴在3min的TENS刺激中其fMRI表 现参见图l.图巾A,F为由前至后大鼠脑的冠状面 影像,标记显示的是信号激活区.在A和B两个平面 上的激活区包括对侧的额皮质1区,2区,双侧的扣带 皮质1区,2区,对侧的尾壳核外侧(图1a,b);经前连 合平面的激活区包括对侧的额皮质l区,2区和对侧 岛叶皮质(图lc);经髓纹前弯平面和经髓纹前弯断开 平面的激活包括双侧的皮质后肢代表区(图1d, 图1e)和对侧尾壳核(图ld);经海马平面的激活区包 括双侧额皮质l区,2区,皮质后肢区和顶皮质1区 (图1f) 讨论 1.TES对大鼠痛阈的影响 传统TENS镇痛的主要理论依据是”闸门控制学 说”,即经皮神经电刺激可兴奋粗的传人纤维,通过突 触前抑制控制细纤维的伤害性传人,因此电极应放置 于与伤害性传人同节段的区域,其适宜参数应为高频 弱刺激以兴奋粗纤维.本实验以大鼠受热痛刺激时 舔后足的时间为痛阈,按照述原理选取同节段的涌 泉穴作为刺激部位观察TENS对大鼠痛阈的影响,结 果表明,TENS后大鼠痛阈显着增高,与实验前和假刺 激组相比均有统计学意义.宁云等.发现TENS治 疗关节炎大鼠具有部位特异性,与足三里和劳宫穴相 比,涌泉穴刺激100Hz和2Hz均具有显着疗效.因 此,可以认为电刺激涌泉穴无论对急性痛还是慢性痛 都具有较好的疗效. 2.TENS刺激大鼠涌泉穴的fMRI表现 fMRI血氧水平依赖技术是利用脑组织被激活时 血氧水平尤其是磁敏感性的变化导致T!弛豫时间的 变化来成像的.fMRI能定量观察所受刺激脑活动的 反应,为活体人脑结构和功能之间的复杂关系提供了 一 种直观,无创的有效途径.利用fMRI可以在活体 下真实反应脑功能的活动情况,能将脑的视觉感觉,运 动及听觉皮层区域可视化.许多研究表明,针刺 特定的治疗穴位能引起特定脑皮层的功能区活动,痛 经上的2个不同穴位出现相同的脑功能变化,如针刺 足太阳膀胱经,与视觉相关的穴位能引起双侧视皮层 和听皮层激活,与直接刺激眼睛引起的视皮层激活相 同;针刺足三里主要引起颞叶海马旁回,视丘下部,室 旁核的脑血流量增加等,但尚未见关于涌泉穴的相关 研究报道.本实验利用fMRI成像原理主要研究经皮 1089 经多体.本阈关经疼通在....,1 神脑躯核区区而痛有神对导存参I卜_l二l