基于功能磁共振成像的針刺研究方法論探討——從預(yù)處理到統(tǒng)計(jì)分析.pdf

1、針刺這一有著幾千年歷史的傳統(tǒng)中醫(yī)療法在當(dāng)今世界范圍內(nèi)越來越得到普遍接受和認(rèn)可。針刺作為一種綠色的補(bǔ)充替代療法已被證實(shí)在眾多疾病特別是功能性疾病上具有顯著的治療效果。然而針刺的機(jī)制仍不明確，這嚴(yán)重制約著對(duì)針刺認(rèn)識(shí)水平的提高，從而使得針刺理論更新緩慢，進(jìn)一步地制約著針刺臨床療效最大化的發(fā)展。因此，盡早闡明針刺的機(jī)制尤其是針刺中樞機(jī)制對(duì)整個(gè)針刺領(lǐng)域的發(fā)展起著至關(guān)重要的作用?；诠δ艽殴舱癯上瘢╢MRI）的針刺研究已經(jīng)發(fā)展了超過十五個(gè)年頭，期間

2、發(fā)布了上百篇高水平的國際期刊文章，為針刺中樞機(jī)制研究的發(fā)展起到了巨大的推動(dòng)作用。然而，由于針刺自身的復(fù)雜性，以及fMRI技術(shù)手段在數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計(jì)分析上的精密性，前人基于fMRI的針刺研究中存在著許多致命的問題。越來越多的研究者開始謹(jǐn)慎的審視之前文章中研究目的和假設(shè)，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，實(shí)驗(yàn)控制，數(shù)據(jù)處理，統(tǒng)計(jì)分析以及結(jié)果解釋中存在的問題。然而，從方法論的高度，評(píng)價(jià)和解決針刺fMRI研究中方法有效性和結(jié)果可靠性方面的研究還非常有限。本文正是從這一角

3、度來展開工作的。
　　本文主要工作和創(chuàng)新如下:
　　首先，較為全面的從研究思路，分析方法和結(jié)果解釋三個(gè)方面論述了基于fMRI針刺研究中存在的主要問題。并提出了基于fMRI針刺研究的客觀性框架。在研究思路方面，選取健康被試探索針刺有效性相關(guān)的響應(yīng)模式，以及假設(shè)針刺響應(yīng)符合“ON-OFF”模式這兩個(gè)方面是針刺fMRI研究思路中存在的主要問題。我們認(rèn)為，1）應(yīng)選取針刺適應(yīng)癥患者，以臨床療效為基礎(chǔ)探索針刺中樞調(diào)節(jié)機(jī)制;2）基于健康受

4、試者的針刺fMRI研究應(yīng)該重點(diǎn)關(guān)注針刺刺激本身的中樞加工機(jī)制;3）基于實(shí)時(shí)記錄的被試主觀感覺信息作為參考向量，探索針刺感覺依賴的中樞響應(yīng)模式是針刺fMRI研究思路上的改進(jìn)措施。在分析方法方面，1）需要采用隨機(jī)效應(yīng)分析或混合效應(yīng)分析這些能夠推廣的總體的組分析方法，并加大對(duì)個(gè)體結(jié)果的關(guān)注力度;2）需要采用多重比較校正后的閾值作為結(jié)果，盡可能避免假陽性的干擾;3）需要采用足夠大的樣本量來保證結(jié)果的可靠性，并從主觀行為學(xué)和評(píng)價(jià)個(gè)體差異程度兩個(gè)方

5、面來控制樣本的一致性。在結(jié)果解釋方面，1）關(guān)于針刺特異性的解釋要基于針刺組和對(duì)照組的組間比較結(jié)果，而不能基于兩個(gè)單組結(jié)果的視覺上的比較;2）要采用更有效的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)控制，在結(jié)果討論上盡量避免采用之前針刺fMRI研究中常用的逆向推斷的方式;3）要更謹(jǐn)慎的對(duì)針刺fMRI研究結(jié)果中的負(fù)激活進(jìn)行可靠性評(píng)判和解釋，因?yàn)椴缓侠淼膶?shí)驗(yàn)控制和數(shù)據(jù)預(yù)處理都會(huì)引入廣泛的偽造的負(fù)激活?？傊?，針刺fMRI研究需要建立全新的以保證客觀性為基本目標(biāo)的全新研究框

6、架。
　　其次，全面細(xì)致的討論了全局信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)化這樣一個(gè)預(yù)處理步驟對(duì)針刺fMRI結(jié)果的影響。全局信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)化是數(shù)據(jù)預(yù)處理時(shí)經(jīng)常使用的一個(gè)步驟，用來去除無用信號(hào)。然而，一些認(rèn)知和情緒任務(wù)已經(jīng)表明，如果全局信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)化違背了正交假設(shè)的話，此預(yù)處理步驟會(huì)嚴(yán)重的改變統(tǒng)計(jì)結(jié)果。本文在針刺fMRI領(lǐng)域討論了這個(gè)問題。總共招募了30個(gè)被試，研究使用全局信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)化對(duì)針刺誘發(fā)得氣BOLD響應(yīng)的影響以及對(duì)非痛表面刺激血氧依賴(BOLD)響應(yīng)的影響。我們基于

7、比例縮放模型比較了采用全局信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)化(PSGS)與未采用全局信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)化(NOPSGS)的結(jié)果。發(fā)現(xiàn)全局信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)化違背了正交假設(shè)，采用全局信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)化與未采用全局信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)化相比大多數(shù)被試的BOLD響應(yīng)有了顯著的變化。針刺fMRI領(lǐng)域大量的負(fù)激活是錯(cuò)誤使用全局信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)化所帶來的后果。針刺得氣誘發(fā)的中樞響應(yīng)是非特異性的軀體感覺相關(guān)網(wǎng)絡(luò)的正激活，并且其統(tǒng)計(jì)力度會(huì)通過全局信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)化增強(qiáng)?？傊?，針刺fMRI領(lǐng)域采用全局信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)化是不合理的。是否采用全

8、局信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)化預(yù)處理可能部分的解釋之前針刺fMRI研究中存在矛盾的結(jié)果和解釋的原因。
　　第三，初步表明了，針刺引起的得氣相關(guān)和銳痛相關(guān)BOLD響應(yīng)模式的部分分離。目前，fMRI已經(jīng)成為研究針刺中樞機(jī)理最重要的方式之一。在100多篇基于fMRI的針刺研究中，圍繞軀體感覺相關(guān)大腦網(wǎng)絡(luò)的正激活是最魯棒的BOLD響應(yīng)模式。但是由于針刺刺激時(shí)對(duì)被試主觀感覺控制不夠完善，因此這種魯棒的正激活反映的是得氣，銳痛還是混合（得氣加尖銳痛）的響應(yīng)模式

9、仍然不清楚。此外得氣相關(guān)BOLD響應(yīng)與銳痛相關(guān)BOLD響應(yīng)的關(guān)系也不清楚。在本章中，我們招募了50個(gè)被試，根據(jù)他們在針刺刺激時(shí)是否感受到了銳痛將他們分為得氣組和混合組。本章主要研究兩個(gè)問題:第一，得氣相關(guān)BOLD響應(yīng)是什么樣的？是正激活主導(dǎo)還是負(fù)激活主導(dǎo)？第二，得氣相關(guān)BOLD響應(yīng)與銳痛相關(guān)BOLD響應(yīng)的關(guān)系是怎樣的？我們的結(jié)果表明對(duì)于第一個(gè)問題，針刺刺激足三里時(shí)與得氣相關(guān)的BOLD響應(yīng)是正激活主導(dǎo)的模式;對(duì)于第二個(gè)問題，得氣感覺下BO

10、LD響應(yīng)與混合感覺下BOLD響應(yīng)在數(shù)量和性質(zhì)上都有顯著的差異。在空間分布上，銳痛的響應(yīng)與得氣的響應(yīng)可能是部分分離的。因此，我們認(rèn)為，為了研究針刺的中樞機(jī)理，有尖銳痛的被試應(yīng)該排除，而使用只有得氣的被試。
　　最后，我們評(píng)價(jià)了針刺刺激即時(shí)中樞響應(yīng)模式的個(gè)體差異程度，以及基于中樞響應(yīng)模式定義的例外點(diǎn)對(duì)組分析結(jié)果的影響。我們對(duì)16個(gè)被試進(jìn)行了針刺足三里和棋盤格視覺刺激。我們利用廣義線性模型得到的β值計(jì)算平均距離，并且通過它檢測異常值來研

11、究組的同質(zhì)性。通過計(jì)算平均距離，我們發(fā)現(xiàn)針刺刺激相對(duì)視覺刺激有更顯著的個(gè)體差異。從組分析的角度，我們發(fā)現(xiàn)在同質(zhì)組中正激活是更顯著的。得氣打分與針刺刺激的平均距離沒有直接的相關(guān)性。異常值的得氣打分落在正常的范圍內(nèi)并且與其他的沒有明顯的差異。我們認(rèn)為未去掉異常值的傳統(tǒng)組分析結(jié)果對(duì)于檢測針刺的真正效應(yīng)沒有非常高的靈敏度。我們建議在以后的針刺研究中應(yīng)當(dāng)要考慮個(gè)體差異。而且，對(duì)于了解針刺的效應(yīng)，組分析的結(jié)果與個(gè)體分析的結(jié)果是同等重要的。