基于ICA方法的针刺效应网络研究

论文摘要

针灸是中国传统医学的精华,是中国人民长期与疾病作斗争的经验和总结,它作为中华民族的宝贵文化遗产在中国已有数千年的临床实践史。针刺作为针灸疗法的重要组成部分可以治疗多种疾病,如关节炎、肥胖、中风后遗症、哮喘、药物成瘾等,也可以缓解各种疼痛。其显著的疗效和很少的副作用,使得针刺疗法得到了推广和普及并逐步被国际医学界认可。然而,尽管目前已经有140多个国家和地区采用了针刺疗法,其作用机理却始终不明确。如何明确的阐述针刺的作用机理已经成为制约其理论发展的重要因素。作为针刺疗法的发源地,中国具有先天的优势率先揭开针刺治病的机理,以便把针刺更好的应用于医疗实践中,从而弘扬祖国医学,推广祖国优秀的传统文化。现代医学影像技术的发展使得研究针刺的方法和手段越来越多,近十余年来,功能磁共振成像(fMRI)技术因其具有非侵入的特点以及可实时反映大脑特定功能区域在外部刺激下的活动状态的特性,被国内外广泛应用于视觉、听觉方面以及思维、情绪等高级认知方面的研究,各种研究成果已获得国际上的普遍认可。本论文以传统中医理论为指导,运用现代医学的观点和功能磁共振成像技术,从实验设计模式和数据处理方法等方面对针刺作用的神经机制进行了初步探索。本文的创新工作如下:根据以往的实验设计模式,研究了传统的基于多组块设计的针刺机理。通过分析传统多组块针刺实验过程中各阶段(捻针与静息)包含的效应,发现不同阶段存在差异;创新的将独立分量分析这种数据驱动方法引入针刺足三里的磁共振成像研究中,将针刺时捻针状态下及针刺后静息状态下的大脑功能网络分别与针刺前静息状态下的大脑功能网络进行对比,发现大脑功能网络的变化,从而得到针刺过程中针刺效应存在时变特性的结论。以上述研究为基础,本文引入了非重复事件相关实验设计模式,综合种子点相关的功能连接度分析及独立分量分析这两种方法研究了静息状态下针刺视觉相关穴位(光明穴)和非视觉相关穴位(交信穴)对大脑功能网络的调节,发现针刺上述两个不同的穴位点虽然能够使得相似的大脑视觉皮层区域被激活,但表现出的时域特性却反向相关。也就是说针刺这两个不同的穴位点会诱发相似的空间激活模式,而引起的时域调节模式却存在着显著的差异。本文同时还研究了针刺对静息态下大脑功能网络的调节,发现针刺足三里穴主要调节了静息态下大脑网络群中“空间注意”网络以及视觉网络,而针刺光明和交信穴均调节了静息态下的“缺省模式”网络,发现最强的两个激活脑区位于后扣带回和楔前叶。同时还发现前扣带回与“缺省模式”网络的功能连接显著增强。从而推测这两个核团在针刺神经调节作用中发挥着重要的作用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 针灸的发展
• 1.1.1 针灸在国内的发展
• 1.1.2 针灸在国外的发展
• 1.1.3 针刺机理的研究意义
• 1.2 基于医学影像的针刺机理研究
• 1.2.1 神经影像的成像模态
• 1.2.1.1 MRI、fMRI 和PET
• 1.2.1.2 EEG 和MEG
• 1.2.2 针刺效应的神经机理
• 1.2.2.1 针刺对大脑网络的调节
• 1.2.2.2 针刺对皮层边缘和脑干网络的调节及其内源性镇痛作用
• 1.2.2.3 针刺对自主神经系统活动的调节
• 1.3 本文研究内容及组织结构
• 1.3.1 本文研究内容及主要贡献
• 1.3.2 论文的组织安排
• 第二章 功能磁共振成像技术与针刺机理研究方法
• 2.1 功能磁共振成像原理
• 2.1.1 磁共振成像的发展简史
• 2.1.2 磁共振成像原理
• 2.1.3 基于BOLD 的功能磁共振成像原理
• 2.2 经典的针刺机理研究步骤
• 2.2.1 穴位点和对照方法选取
• 2.2.2 fMRI 实验设计方法
• 2.2.3 广义线性模型
• 第三章 ICA 方法及其在fMRI 中的应用
• 3.1 ICA 基本原理
• 3.1.1 ICA 方法介绍
• 3.1.2 数据处理模型的选择
• 3.1.3 ICA 方法与传统方法的比较
• 3.2 数据处理和激活区的提取
• 第四章 基于多Block 实验设计的针刺效应时变特性研究
• 4.1 传统多Block 实验设计中针刺效应的分析
• 4.1.1 减法原理及其在fMRI 中的应用
• 4.1.2 基于多Block 实验设计的经典针刺研究回顾
• 4.1.3 多Block 实验设计中针刺效应的分析
• 4.2 足三里多Block 数据的分析
• 4.2.1 被试、实验设计及成像
• 4.2.2 数据预处理
• 4.2.3 数据统计分析
• 4.3 结果及分析
• 4.3.1 实验结果
• 4.3.2 结果分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 基于NRER 设计的针刺视觉穴位特异性研究
• 5.1 针刺视觉相关穴位特异性研究
• 5.1.1 研究背景和目的
• 5.1.2 被试、实验设计和成像
• 5.1.3 数据预处理和ROI 确定
• 5.1.4 数据分析
• 5.2 结果及分析
• 5.2.1 实验结果
• 5.2.2 结果分析
• 5.3 本章小结
• 第六章 针刺对静息态大脑功能网络调节的初步研究
• 6.1 引言
• 6.2 基于静息态的针刺功能网络研究
• 6.2.1 被试、实验设计和成像
• 6.2.2 数据预处理和静息态模板的定义
• 6.2.3 数据分析
• 6.3 实验结果及分析
• 6.3.1 实验结果
• 6.3.2 结果分析
• 6.4 本章小结
• 第七章 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 研究成果