靜息態的腦默認網絡影像方法及其用途
【專利摘要】本發明屬生物醫學領域，涉及腦默認網絡影像方法，尤其涉及靜息態的腦默認網絡影像方法在用于評價針刺治療慢性腰痛和/或慢性坐骨神經痛疾病的療效中的應用。本發明經研究證實，腦DMN活動能夠反映慢性疼痛；慢性腰痛患者見有異常的DMN活動，實施針刺慢性腰痛患者時，能夠糾正其異常DMN活動，并隨著癥狀減少或消失，DMN恢復至正常人狀況。本發明采用獨立成分分析數據處理方法，提取靜息態的腦DMN活動fMRI數據，獲得針刺鎮痛治療后客觀的影像學依據。所獲得的客觀的影像學依據有助于認識針刺干預慢性腰痛患者中慢性疼痛持續的原因。
【專利說明】靜息態的腦默認網絡影像方法及其用途
【技術領域】
[0001]本發明屬生物醫學領域，涉及腦默認網絡影像方法，尤其涉及靜息態的腦默認網絡影像方法在用于評價針刺治療慢性疼痛的療效中的應用，所述慢性疼痛包括慢性腰痛和/或慢性坐骨神經痛疾病。
【背景技術】
[0002]現有技術公開了有關慢性疼痛是指在原發損傷去除后疼痛仍反復自發、持續6個月以上。臨床實踐中發現，某些患者在急性發作后，特定的治療就能改善疼痛癥狀，而卻很少清楚若干患者在原發病灶治愈后，疼痛仍再發生且長期持續，導致慢性疼痛。臨床治療實踐顯示，該慢性疼痛很難治愈，是目前治療的難點。迄今，西醫尚無治愈或預防其的有效方法，據研究顯示，被西醫稱為替代醫學的針刺療法，卻能在一定程度有效控制疼痛再發和慢性持續癥狀的出現。而所述的針刺療效及其機制卻始終無法明確，現已經成為制約其理論發展的重要因素。
[0003]慢性腰痛(包括坐骨神經痛)是臨床最常見的慢性疼痛疾患之一。據報道，世界上約70%的人一生中有過腰痛史，很多腰痛患者疼痛癥狀纏綿反復，成為慢性病癥，并逐漸引起實質性的勞動力喪失，及衛生保健的成本增加，以致造成巨大的經濟和社會效益的損失。
[0004]針刺治療腰痛是目前的臨床優勢，又是一種易接受的，可重復操作性的，成本低的，幾乎無副作用的治療手段，使得針刺療法得以推廣和普及并逐步被國際醫學界認可，從而給更多患者的生活質量帶來長期益處 。
[0005]腦默認網絡概念是:人腦在無任務的靜息態時，一些腦區發生著有組織的神經活動，在腦區間以低頻范圍呈現一種時間相關的同步性，及內在、固有的“功能連接”(functional connectivity)性。在靜息狀態時這種活動高于平均腦活動,而在執行外在任務時這種活動低于平均腦活動，參與活動的腦區有前額葉中內側、扣帶回前后部、雙側頂下小葉等，共同組成了一個特定的功能性神經網絡，即腦默認網絡(DMN)。
[0006]研究顯示，臨床針刺治療疼痛疾病，針刺任務停止后(拔針后)靜息態的腦對其效應反應仍能持續——治療作用已被肯定。而對針刺治療作用的評價至今沒有客觀有效的方法，即使臨床已使用的各種疼痛量化法皆含有主觀性因素。本領域研究者認可慢性疼痛不是一個癥狀，而是一種疾病，病理基礎在大腦。本發明擬提供靜息態的腦默認網絡影像方法用于評價針刺治療慢性腰痛(慢性坐骨神經痛)疾病的療效的用途，為臨床針刺鎮痛治療后的效應提供客觀的影像學依據。至今為止，國內外尚未見有采用DMN評價針刺治療慢性疼痛后的效應(治療作用)的報道。

【發明內容】

[0007]本發明的目的是克服現有技術的缺陷,提供腦默認網絡(Default modenetwork,DMN)影像方法評價針刺治療慢性疼痛后的效應，尤其涉及靜息態的腦默認網絡影像方法在用于評價針刺治療慢性腰痛和/或慢性坐骨神經痛疾病的療效中的應用。[0008]本發明經研究證實，腦DMN活動能夠反映慢性疼痛；慢性腰痛患者見有異常的DMN活動，實施針刺慢性腰痛患者時，能夠糾正其異常DMN活動，并隨著癥狀減少或消失，DMN恢復至正常人狀況。本發明采用獨立成分分析(independentcomponent analysis, ICA)數據處理方法，提取靜息態的腦DMN活動fMRI數據，獲得針刺鎮痛治療后客觀的影像學依據。所獲得的客觀的影像學依據有助于認識針刺干預慢性腰痛患者中慢性疼痛持續的原因。
[0009]更具體的，本發明提供了默認網絡(DMN)影像方法在評價針刺治療慢性疼痛療效中的用途。本發明的默認網絡(DMN)影像方法實現評價的用途，包括步驟:
[0010]1.提取靜息態的正常人腦DMN活動fMRI數據；
[0011]2.分析慢性腰痛(慢性坐骨神經痛)患者與正常人之間腦DMN存在差異，結果顯示，主要存在于前額葉內側皮層.背外側皮層.前扣帶皮層和楔前葉(活動下降)；
[0012]3.慢性腰痛(慢性坐骨神經痛)患者在針刺治療后與正常人靜息態fMRI顯示的DMN的差異較治療前明顯減少，只在楔前葉存在少許活動的下降，其它區域活動基本均已恢復，接近正常人的DMN;
[0013]4.臨床癥狀改善(疼痛緩解)與腦DMN活動恢復相關。
[0014]本發明中，默認網絡(DMN)影像方法可用作慢性疼痛的反映；研究顯示，DMN活動，一種靜息態下的腦區功能連接，與維持靜息狀態下的腦功能活動密切相關；持續性慢性疼痛，會打擾腦DMN活動，出現異常功能連接；
[0015]本發明中，默認網絡(DMN)影像方法作為客觀的影像學方法評價針刺治療慢性疼痛的療效及機制，研究顯示，DMN活動，針刺治療慢性疼痛患者可以糾正異常的DMN活動接近至正常。
[0016]本發明的腦默認網絡(Default mode network, DMN)影像方法可作為一種針刺鎮痛療效評價新的技術方法，能進一步認識針刺怎樣干預慢性腰痛患者中慢性疼痛持續的原因。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是健康對照組的靜息態的fMRI中提取的DMN。
[0018]圖2是慢性坐骨神經痛者治療前后靜息態fMRI中提取的DMN經t檢驗后的統計參數圖。
[0019]圖3是慢性坐骨神經痛患者針刺治療前與健康對照組靜息態fMRI中提取的DMN經t檢驗后的統計參數圖。
[0020]圖4是慢性疼痛患者在針刺治療后與健康對照組靜息態fMRI中提取的DMN經t檢驗后的統計參數圖。
【具體實施方式】
[0021]實施例1
[0022]研究對象:
[0023]20例慢性腰痛病人(含慢性坐骨神經痛)(來源于復旦大學附屬華山醫院康復科和針灸門診)為治療組，男女各為10例，年齡32-45歲，平均(39.5±5.9)，同時選取10名健康人為健康對照組，男女各5名，年齡33-44歲，平均(37.7±5.1)歲(來源于復旦大學附屬華山醫院工作人員志愿者)，兩組年齡.性別資料比較，差異無統計學意義(P >0.05)；
[0024]納入標準:
[0025](I)慢性腰痛，和/或伴慢性坐骨神經痛(干性)患者均為疼痛持續6個月以上；視覺模擬評分法(VAS)測定疼痛強度> 5分；針刺過程中24小時未服用鎮靜或止痛藥物，半年內無針灸治療；既往無脊柱骨折和椎間盤手術；無神經系統其他疾病、精神病史。無幽閉綜合癥。
[0026](2)每個受試者均簽署知情同意書。(方案名稱:針刺鎮痛后腦默認網絡的功能影像的研究；方案編號KY2009013)；
[0027]針刺方法
[0028]治療組:電針刺激，坐骨神經痛者下肢環跳、委中為治療穴。腰痛者加雙測腎俞、大腸俞；針刺參數:每次電針持續30分鐘，頻率2Hz電流強度2-4mA波幅10V，以病人耐受程度為荷。一周3次，共10次；健康對照組未行電針刺激；
[0029]fMRI成像方法
[0030]在Siemens Magnetom Verio 3T磁共振掃描儀上采用EP1-GRE BOLD序列進行掃描，TR為2秒，共采集200個measurement，總掃描時間約為7分鐘，在整個掃描過程中要求受試者盡量排除雜念保持嚴格的靜止狀態；掃描結束后并獲取其DICOM數據；
[0031]對患者進行針刺前后2次掃描，其間間隔10次針刺治療時間；健康人也進行2次掃描，時間間隔同患者，但不做針刺治療；
[0032]圖像數據 獲取和分析流程
[0033](I)靜息態的個體磁共振數據采用ICA的方法提取DMN進行分析，兩組2次掃描分別進行組內和組間比較；
[0034](2) DICOM格式的BOLD圖像數據通過PACS軟件傳遞到工作站，應用MRIconvert軟件轉換為 nifti 格式，在 MATLAB (Version 2009b, Mathworks Inc, Sherborn, MA)平臺上，應用 SPM8 軟件(statistical parametric mapping, WellcomeDepartment ofCognitiveNeurology, London, UK)對圖像進行頭動校正，并將校正后的圖像按蒙特利爾神經病學研究所(Montreal Neurological Institute, MNI)的腦圖譜進行標準化，并用6mm的半高寬對標準化后的圖像進行平滑，得到RNS圖像分析的目標圖像，然后采用GIFT (http://mialab.mm.0rg/software/gift/)軟件對靜息態的數據進行獨立成份分析(IndependentComponent Analysis, I CA),提取與 DMN 有關的成分；
[0035]患者組與健康對照組之間DMN成份的比較采用雙樣本t檢驗，患者的自身前后DMN成份的比較采用配對t檢驗，通過設定閾值為P < 0.001，T > 3.1，獲得相應的統計參數圖。
[0036]結果顯示:
[0037](I)所有受試者的靜息態fMRI數據滿足處理要求，經數據分析后均可獲得DMN成份，
[0038](2)患者臨床疼痛程度:治療前VAS(5.6±1.265)分與治療后VAS(1.2±0.789)分的比較，差異有統計學意義(t = 4.093，P < 0.01)；
[0039](3)健康對照組DMN分布情況(如圖1所示)，
[0040]主要位于雙側后扣帶回、楔葉、楔前葉、頂下小葉、前額葉背內側皮層和前額葉背外側皮層；[0041](4)慢性腰痛者治療前后的靜息fMRI顯示的DMN變化比較(如圖2所示)，
[0042]主要位于前額葉內側皮層、背外側皮層、前扣帶皮層和楔前葉，表現為治療后這些區域活動的增加；
[0043](5)治療組針刺治療前后與健康對照組的靜息態fMRI研究結果比較(如圖3，4所示)慢性腰痛患者在針刺治療前與健康人靜息態fMRI顯示的DMN的差異主要存在于前額葉內側皮層、背外側皮層、前扣帶皮層和楔前葉的活動下降；慢性腰痛患者在針刺治療后與健康對照組靜息態fMRI顯 示的DMN的差異較治療前明顯減少，只在楔前葉存在少許活動的下降，其它區域基本均已恢復，與臨床癥狀(VAS評分)的改善相符，結果表明，患者組的DMN在針刺治療疼痛的緩解后(VAS治療前后的變化)接近健康對照組的DMN。
【權利要求】
1.默認網絡影像方法在用于評價針刺治療慢性疼痛療效中的用途。
2.按權利要求1所述的用途，其特征在于，所述的默認網絡影像方法是靜息態的腦默認網絡影像方法。
3.按權利要求1所述的用途，其特征在于，所述的慢性疼痛是慢性腰痛和/或慢性坐骨神經痛。
4.按權利要求1所述的用途，其特征在于，所述的默認網絡影像方法作為慢性疼痛的反映。
5.按權利要求1所述的用途，其特征在于，所述的默認網絡影像方法采用獨立成分分析數據處理方法，提取靜息態的腦DMN活動fMRI數據，獲得針刺鎮痛治療后客觀的影像學依 據。
【文檔編號】A61B5/00GK103845037SQ201210508719
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2012年11月30日 優先權日:2012年11月30日
【發明者】李霽, 湯偉軍, 董競成, 吳金峰, 樂晶晶 申請人:復旦大學附屬華山醫院