通过功能磁共振成像监测针灸对人脑的影响

Summary

fMRI和生理监测是用来研究针灸对中枢和周围神经系统的影响。针灸调动一个边缘paralimbic新皮层网络，默认模式网络的重叠，调节神经活动，可能涉及到其周围神经系统的自主的影响。

Abstract

功能磁共振成像是用来研究针灸的效果就大胆的响应和人类大脑的功能连接。结果表明，针灸调动一个边缘paralimbic新皮层网络，其反相关的感觉/ paralimbic在大脑的多层次，网络的血流动力学反应是由心理物理反应的影响。生理监测，可进行探索的自主神经功能的外围的反应。本视频介绍合谷（合谷）进行的研究，足三里（足三里穴）和LV3（太冲），通常使用的调节和减轻疼痛的行动古典腧穴。指出fMRI来针灸调查的申请需要注意的一些问题。

Protocol

第1部分：知情同意并准备

健康成人志愿者招募为研究对象，根据机构审查委员会批准的程序。开始研究前签署知情同意是主体。

第2部分：生理监测设备设置

公元仪器PowerLab系统系统允许的生理数据同步功能磁共振成像扫描，通过使用功能磁共振成像的触发信号输入通道上记录。这是一台笔记本电脑，心电图，呼吸，皮肤电导反应，脉搏血氧饱和度，以及任何其他生理信号，将需要记录的投入为基础的系统。

1. 如果正在使用呼吸带系统，传感器必须被插入一个电源插座在房间相邻的扫描仪，管领导带美联储通过入口进入扫描室和一个BNC连接器，导致在PowerLab系统扫描控制室。
2. 如果一个触发器被用来同步功能磁共振成像数据的生理数据，那么还必须连接BNC电缆的核磁共振成像扫描仪的触发信号，在扫描控制室PowerLab系统。
3. 收集监测装置。将需要4个心电电极，以及在体内系统rollcart心电图电缆连接到MR兼容。
4. 如果皮肤电导测量，皮肤电导连接器插入到扫描室的接线盒，并在扫描室准备皮肤电导凝胶。

第3部分：准备MR扫描的主题

1. 重要的是要排除不必要的焦虑和疲劳扫描当天，因为基本的状态可能会影响大脑的反应，以针灸刺激。建议受吃便餐之前的程序，这样可避免的弱点和不良反应。
2. 指示的主题在于佩戴耳塞机，以抑制扫描器噪音和仰卧头部固定的缓冲支持。由于针灸刺激扫描信号/噪声比低，与普通电机或视觉任务相比，数据往往更容易被损坏头部运动。一个支持是放在膝盖下，以保持高跟鞋担架的表面，以减少身体的运动。头线圈固定垫舒适的调整。平均扫描2个小时的会议，舒适性是不间断的扫描至关重要。
3. 如果需要生理监测，主题应根据上一节被放在扫描仪前，的准备。这是可取的主体觉醒与眼睛跟踪监测过程中如果有扫描。
4. 将4个心电图电极主体的左上胸（女科，采取隐私的预防措施，如百叶窗和降低扫描控制室湾的窗口，关闭扫描仪门）。连接电缆的电极，并在体内装置。对于安全电缆，导致这一问题的所有其他电缆应沿扫描表中直接运行，没有形成任何循环。在体内装置打开，并检查心电图信号质量。如果有必要调整电极定位。
5. 可控硅的电极与导电凝胶填充井。这种特殊的SCR凝胶应等渗皮肤。执行图软件打开电路零。可控硅电极连接两个相邻的主体的手的手指远端垫包装魔术贴周围紧紧是舒适的。

第4部分：成像针灸刺激量身定制的功能磁共振成像序列。

1. 我们使用了1.5或3.0特斯拉西门子三星磁共振成像系统（西门子，德国埃尔兰根）配备一个标准的二次头部线圈平面回波成像。
2. 我们多年来的研究表明，针灸的功能系统，在大脑的多层次的广泛的行动。位于如大脑的杏仁核，海马，腹内侧前额叶皮层和subgenual地区的基础结构，特别容易受到易感性文物。重要的是要检查每个计划免疫功能扫描排除在这些地区的信号损失，我们发现了两种型号西门子扫描仪具有类似的磁场强度和类似的数据收集MRI序列之间的信号损失的差异。
3. 更薄的大脑切片最​​好减少易感性文物。片3毫米厚0.6毫米或0.75 mm的间隙在矢状面或轴向方向，用于覆盖整个脑包括脑干和小脑成像系统的内存容量而定。其他方向和切片厚度可用于局部脑成像。我们付出特别注意这些问题，有助于更基地在大脑结构上的针刺效应的一致结果。
4. 功能扫描获得一个T2 *加权梯度回波序列（TR / TE三十○分之四千MS，视场200毫米，64x64的矩阵，翻转角90 °，层厚3.0毫米，间隙0.6毫米）。我们收购了10分钟，共150个时间点。前4个虚拟扫描图像采集允许的fMRI信号的平衡。 TE较短的降低易感性文物。相对较长的TR允许高空间分辨率的全脑覆盖。

第5部分：最初的航向和解剖扫描

1. 先用针灸的功能扫描运行，航向扫描，高分辨率的解剖扫描，T1加权三维MP - RAGE收购，以保证正确的定位和解剖健全。在这一点上一般观察，可以保证不​​必要的扫描都无法运行。本地化，在很短的扫描，保证了全脑扫描，并允许你行的AC - PC线。如果有任何可疑的异常，研​​究人员将图像发送到一个受过训练的放射科医生，但不应该使任何索赔扫描科目是什么。
2. 最初的扫描大约需要20分钟。简介查看可以告诉研究者，如果这将是有益继续扫描。这是一个很好的时间与主题发言，并确保他们仍然是舒适的，没有遇到任何不良影响磁铁。

第6部分：针灸与功能磁共振成像监测

治疗（针手动操纵和电刺激）两种形式，该视频将被限制在针灸手册，它的临床使用更长的历史。针灸刺激重复运行管理，古典取穴合谷的手，脚或腿部的足三里LV3，采用无菌，一次性使用针灸针。

1. 指导受试者放松，保持自己的眼睛紧闭，避免在扫描的议案。为了避免伤害性刺激，我们特别指示的主题，以提高一个手指，如果针灸的感觉接近8分，并提高在任何程度剧烈的疼痛的情况下两个手指。
2. 在插入针，预试的题目的敏感性和耐受针操作，以帮助选择插入的深度和数据收集的力量操纵。
3. 在10分钟的功能成像，针是在货币供应量M1和M2的2分钟旋转，并留在原地的休息时间R1（2分）），R2（3分钟），R3（1分）期间。针灸使得一定不要接近或离开受直接刺激期之前或之后，即使该议案可能会影响结果。 （范式，图1）
   
   图1。针刺fMRI的范式。
4. 针灸刺激完成后，针灸记录针抗操纵的力量。在每次扫描结束时，另一位工作人员调查，询问受等级在1-10级经验丰富的感觉。列表，疼痛，酸痛，压力，丰满，沉重，麻木，刺痛，钝痛，锐痛，是对针灸社会和以前的实验数据，而不是在文学的疼痛问卷的经验为基础。心理物理学的反应是分类的德琪一个典型的德琪组和另一组根据这些记录， 剧烈的疼痛混合 。
5. 发言的科目之间的扫描，以确保他们感到舒适和他们保持清醒。如果他们的身体的任何部分开始抽筋或感到不舒服，在现场的科研人员应采取适当措施，以纾缓不适。主体所产生的变动会导致数据损坏。偶尔科目可能睡着了，在扫描过程中，这会影响血流动力学反应。

第7部分：数据处理

1. 多层次的分析可以运行。一般的线性模型利用休息时间作为基准，以确定％大胆致辞时大脑的每一个任务中的体素的信号变化。这也决定了这些变化的统计意义，并删除了大胆的数据没有在一个特定的P -值达到的3个连续体素的。
2. 执行种子为基础的交叉相关分析显示之一的神经系统地区和大脑的其余部分之间的功能连接。这是通过选择一个参考的地区和比较，与其他体素在大脑中的每一个的时间，当然。可应用于其他如独立成分分析，模糊聚类分析，结构方程模型，Granger因果关系分析。
3. 生理数据平均针灸针刺激的反应有关在Windows进行分析。例如，心电图数据可以为QRS波心率和心率变异性分析的时序注释。

第8部分结果：

图2右合谷，足三里和LV3（52 runs/37科目）针灸德琪与触觉刺激的血流动力学反应。在MPFC（内侧前额叶皮质）集群停用结构（1），MPC（内侧顶叶）（2），MTL（内侧颞叶）（3），针灸更加突出（图A），比触觉刺激（图B）。广泛停用的权利BA22/21（4）在针灸没有观察到触觉刺激。感觉BA43（5）和结社皮质（6）显示，超过针灸触觉刺激激活（未显示）。有趣的是，右前脑岛（7）被激活了在针灸和触觉刺激。 （P <0.0001）。

图3。 德琪 （52 runs/37科目）与德琪的血流动力学反应剧烈的疼痛（52 runs/29科目）混合右合谷，足三里和LV3，MPFC（1）突出的失活在针灸刺激，货币政策委员会（ 2）和MTL（3）疼痛（图A）与德琪缺席看到在疼痛的存在（图B）衰减。疼痛的感觉和结社皮质（4）激活变得更加突出，一个子集（如MIDC / SMA（5），postC_BA23（6），艾美（7），小脑蚓部边缘地区和paralimbic 8）成为激活。右前脑岛（9）显着激活在德琪 ，而前部和后部岛（10）较小的区域被激活，在痛苦中双边。 P <0.0001。

图4针灸（LPNN）默认模式网络（DMN）的边缘，paralimbic新皮层网络的重叠;的LPNN大胆GLM分析（图A）和无模型的模糊聚类分析（图B响应）在针灸刺激合谷，足三里和LV3显示的DMN（Fig.C，舒尔曼等人，1997年改编）几乎相同的模式。相干信号减小的区域集群出现在内侧前额叶皮质（1），postero内侧皮质（2）和颞叶（3）。 P <0.0001。

Discussion

针灸fMRI数据的采集和解释，适当的技术，经验的针灸师和大样本大小的就业许可证无意伤害性刺激的混杂影响分离是重要的。几个经典的腧穴，我们的研究表明，针灸调节边缘网络，人类大脑的一个重要的内在的监管制度。网络显示了明显的重叠与休息大脑的默认模式。可以证明这些相关的自主神经功能变化的生理监测。