太极拳运动对于慢性疲劳综合征患者默认模式网络的影响
时间：2022-12-04 20:50:04 来源：柠檬阅读网 本文已影响 人 
李匡时，吴 康，李媛媛，胡晓婕，许天骄，熊 瑛，邹忆怀
(1. 北京中医药大学东直门医院，北京 100700；
2. 北京市鼓楼中医医院，北京 100009)
慢性疲劳综合征(chronic fatigue syndrome,CFS)是一种涉及人体多个系统的以严重疲劳反复发作不少于6个月为特征的疾病，常伴有慢性头痛、睡眠障碍、记忆力下降、情志抑郁、肌肉骨关节疼痛等[1-2]。严重的劳累不适感及认知障碍使得很多CFS患者失去自理能力，长久以来CFS的诊断比较困难，同时也没有特效的针对性治疗方法。目前CFS的主流西医治疗方法包括免疫抑制、抗病毒、补充维生素、心理咨询、认知治疗、运动疗法等，但费用高昂，还可能造成胃肠道功能障碍、肝肾损害等不良反应[3]。因此寻找一种行之有效、物美价廉的治疗手段改善CFS患者的生活质量具有重要的科研意义。运动疗法治疗CFS近年来逐渐成为研究热点， 2011年White等[4]及2017年Clark等[5]随机对照研究显示添加分级运动治疗CFS效果明显好于单纯应用专业护理治疗，且无明显不良反应发生。2010年Wang等[6]报道太极拳可治疗纤维肌痛，2018年大样本随机对照实验再次证明了太极拳可以缓解纤维肌痛病，且效果优于传统有氧运动[7]。CFS与纤维肌痛病既往被认为是同一种疾病，临床症状极其类似[8]，且两者均通过运动疗法可以缓解，太极拳缓解纤维肌痛的效果已经得到证实，因此太极拳同样可能缓解CFS的症状。
近年来利用功能磁共振成像技术(fMRI)探讨CFS脑功能改变已成为新的研究热点，越来越多的研究者倾向于CFS可导致大脑功能受损尤其是内在功能连接(functional connectivity,FC)异常这一观点。一项仅包含女性受试者的横断面研究显示，在静息状态下，CFS患者的后扣带回皮质与背侧前扣带回皮质及扣带回喙缘部的功能连通性增加[9]。而与其相反的是，一项基于默认模式网络(default mode network,DMN)的研究发现，CFS患者DMN存在损伤，表现为后扣带回皮质活动不规则及双侧顶下小叶的功能连通性减弱[10]。除此之外，Manca等[11]还发现，CFS女性患者与健康女性组相比，DMN与额叶区域之间的FC减弱。Liu等[12]发现太极拳可以调节被试者的DMN,且这种调节作用与视觉再生测验得分相关。由此可见CFS患者的DMN存在异常，而太极拳运动能够影响DMN使其发生正向变化。因此，本研究假设CFS患者相较于健康人DMN存在异常，而太极拳能够整合调节CFS患者的DMN，从而改善其相关脑功能，明确太极拳对CFS患者DMN的FC特征性影响。
1.1诊断标准 参考1994年美国疾病控制与预防中心制定的CFS的诊断标准进行临床诊断[2]。
1.2纳入标准
1.2.1CFS患者纳入标准 符合CFS诊断标准；
年龄25～65岁,男女不限,右利手；
病程超过6个月；
慢性疲劳状态不能被目前所患疾病解释；
既往无太极拳练习史；
可以正常回答和填写问卷,具有较好的依从性；
近1个月来未服用精神类药物；
体内无金属,无磁共振检查禁忌证；
签署知情同意书。
1.2.2健康对照者纳入标准 性别和年龄与CFS患者相匹配,右利手；
年龄25～65岁,男女均可；
经健康体检证实属于身体健康范围,无器质性及显著功能性疾病,既往无太极拳练习史；
无任何精神、神经系统家族遗传病史；
未参与过与本次试验类似的研究；
试验阶段无身体异常(如感冒、头痛、咳嗽等)；
近2个月来未服用任何兴奋性药物；
体内无金属植入物,无磁共振检测禁忌证；
受试者本人签署知情同意书,自愿参加本试验。
1.3排除标准 ①患可引起慢性疲劳的原发病如甲状腺功能减退症、乙型或丙型肝炎病毒感染者；
②药物不良反应引起的慢性疲劳者；
③以往被诊断为情绪失调及各类精神障碍者,如妄想症、神经性厌食等；
④患严重心、肾、肺、肝、脑等重大疾病者；
⑤严重肥胖,体质指数>45 kg/m2者；
⑥近2周服用扩血管药物者；
⑦孕妇、哺乳期及经期妇女；
⑧不能理解配合检查或有幽闭恐惧症等其他MRI检查禁忌者；
⑨在MRI扫描中发现严重的头颅解剖结构不对称或有明确病变者；
⑩1个月内参加过类似神经影像学试验者。
1.4剔除、脱落和中止标准 ①凡不符合纳入标准而被误入者；
②受试者依从性差,未按规定进行功能磁共振检查和安全性评价者；
③发生严重不良事件或并发症,不宜继续而被中止试验者。
1.5一般资料 选取2020年1月—2021年12月北京中医药大学东直门医院康复科招募的CFS患者21例作为试验组，性别、年龄相匹配的健康对照者19例作为对照组。本研究由北京中医药大学伦理委员会批准实施(DZMEC-KY-2019-195)。
1.6干预方法 2组受试者均接受为期4周的24式太极拳训练。太极拳训练标准动作：参考国家体育总局推广版24式简化太极拳和全国高等院校教材《中国传统保健体育与养生》中的太极拳标准动作。为尽可能排除训练时间优势带来的影响，将2组太极拳训练时间和频次均设计一致，CFS组每周进行2次太极拳训练，每次持续1 h，全程为专业太极拳教练指导下的动作学习；
其余时间要求每个被试者均于家中每天进行太极拳练习30 min，并进行录像，后期进行电话随访以达到太极拳训练质量监督。
1.7观察指标及方法 2组受试者分别在太极拳训练前后进行1次磁共振脑成像评估，2次磁共振扫描均使用同一扫描序列。受扫描者在平卧位休息30 min完全平静后,维持视听封闭状态,磁共振线圈固定,保持头位不动,连续静息态扫描8 min。在静息状态扫描后继续加扫T1结构像4 min 10 s及DTI像5 min 10 s。所有功能磁共振数据采集均在北京中医药大学东直门医院核磁室完成，采用3.0T德国西门子(Sonata) 磁共振成像扫描仪。静息态的参数:TE=30 ms，TR=2 000 ms，翻转角为90°，FOV=225 mm×225 mm，matrix=64×64，层厚3.5 mm。T1结构成像的参数:TR=1 900 ms，TE=2.52 ms，翻转角90°，FOV=250 mm×250 mm，matrix=256×256，层厚=1 mm。数据处理使用基于Nipype1.2.2的fMRIPrep1.5.0执行预处理[13-14]。
1.7.1结构像预处理 使用ANTs 2.2.0[15]中的N4BiasFieldCorrection[16]对T1图像进行偏置场校正，然后使用antsBrainExtraction.sh，以OASIS30ANTs作为目标模板，对T1图像进行去颅骨处理。使用FSL 5.0.9中的Fast命令对提取的T1脑组织进行脑脊液(CSF)、白质(WM)和灰质(GM)分割。使用recon-all(FreeSurfer 6.0.1)重建大脑表面的皮层模型。
1.7.2功能像预处理 每个受试者的功能像及不同状态的功能像磁共振均使用下述方法进行预处理。首先使用fMRIPrep的自定义方法生成参考像及其去颅骨后的图像。然后功能像时间序列在其原始空间内校正磁化率畸变，在进行磁化率畸变校正时会产生一张功能参考像以更好地与结构像进行配准。随后使用AFNI中的3dTshift进行时间层校正。在使用mcflirt(FSL 5.0.9)进行空间滤波之前，根据功能参考像估算头动参数。然后使用bbregister(FreeSurfer)将参考像与之前预处理后的T1参考像进行基于边界的对齐。然后功能像时间序列被重采样到先前Freesurfer处理后的T1结构像空间，重采样空间为fsaverage5。此后将上述处理后的功能像时间序列重新采样到MNI152NLin2009cAsym标准空间，从而生成预处理后的功能像文件。基于预处理后的功能像文件进行多个噪声信号的估算，主要包括以下内容：帧位移量(FD,Framewise Displacement)、DVARS以及从脑脊液、白质、全脑中提取的全局噪声信号。另外应用一种基于成分矫正的方法去除生理噪声[17]。在去除上述噪声信号的过程中预估的头动参数也被融合到过程中。最后使用antsApplyTransforms(ANTs)命令进行功能像的刚体变换(体空间标准化)，并采用多相位图像差值算法(Lanczos)进行平滑，而非刚体变换(皮层空间标准化)则使用mri_vol2surf(FreeSurfer)。
1.7.3静息态脑网络的提取 采用GIFT(University of New Mexico,Albuquerque,NM)进行独立成分分析提取静息态脑网络。使用最小长度描述法(minimum description length,MDL)计算所有数据中独立分量的个数。应用随机值法(Randlnit)和拔靴法(Bootstrap)对独立成分进行评估。根据研究目的，笔者选择DMN进行网络图提取。
1.7.4统计分析 应用DPABI(rfmri.org/dpabi)自带的检验模块进行统计分析，所有受试者的DMN图均进行Fisher-Z转换成Z值，2组Z值图进行两样本间t检验，2组练习太极拳前后进行配对t检验，多重矫正采用族错误率校正(Family-wise Error Corrected)，并进行1000次置换检验得到P<0.05时的簇值。最终结果展示包括有统计学意义的异常簇的具体解剖位置、最高点坐标及相应的t值。
1.8统计学方法 使用SPSS 20.0软件处理临床数据资料，正态分布的计量数据采用独立样本t检验或配对样本t检验，非正态分布的数据比较采用秩和检验，如独立t检验出现方差不齐则用t’检验。性别比较采用卡方检验。P<0.05为差异有统计学意义。
2.1一般资料 2组受试者均完成研究，无脱落者。试验组男6例，女15例；
年龄(37.5±12.1)岁；
BMI(21.88±3.49)kg/m2。对照组男7例，女12例；
年龄(33.3±12.5)岁；
BMI(22.98±2.83)kg/m2。2组年龄、性别及BMI比较差异无统计学意义(P均>0.05) ，具有可比性。
2.2功能磁共振检查结果 练习太极拳前，与对照组相比，试验组患者DMN的FC显著减弱的脑区包括左颞上回、左背侧前额叶，FC显著增强的脑区包括右外侧颞叶，见表1及图1。练习太极拳后与练习前相比，试验组患者DMN中FC显著增强的脑区包括右侧前扣带回、右侧眶回、右侧后扣带回、右侧颞上回、左侧颞上回、左内侧前额叶，见表2及图2。练习太极拳后与练习前相比，对照组受试者DMN中显著增强的区域包括颞上回、内侧前额叶、前扣带回、颞上回，见表3及图3。
表1 与对照组比较慢性疲劳综合征试验组患者练习太极拳前DMN异常的脑区
图1 与对照组比较慢性疲劳综合征试验组患者练习太极拳前DMN异常的脑区
表2 慢性疲劳综合征试验组患者练习太极拳后较练习太极拳前DMN变化的脑区
图2 慢性疲劳综合征试验组患者练习太极拳后较练习太极拳前DMN变化的脑区
表3 对照组受试者练习太极拳后较练习太极拳前DMN变化的脑区
图3 对照组受试者练习太极拳后较练习太极拳前DMN变化的脑区
古代中医文献中没有CFS的病名，但对其相应的临床症状早有记载及研究，与本病的临床表现非常相近，大致可归属于“虚劳”“郁证”“脏躁”等范畴[18]。中医学认为CFS病机主要为饮食失节、劳逸失度、起居失常、情志不遂等多种因素导致人体气血亏虚，经脉运行不畅，阴阳失衡，五脏气化功能受损，导致CFS的发病。既往研究中中医治疗CFS主要集中在针灸、按摩、口服汤药等方面，这些治疗方法可能并不能完全覆盖CFS的全部发病机制，因此引入新的治疗方法十分重要。既往有大样本随机对照试验证实气功训练对于CFS具有一定疗效[19]，另一项Meta分析显示身心干预可以缓解CFS患者的整体疲劳状态及心理疲劳状态[20]。由此可见身心同治的运动疗法已经成为CFS的主流治疗方法之一。现代科学认为太极拳是一种复杂的临床干预方法，主要综合了身体、心理、社会因素、行为要素等[21]。太极拳多种姿势能在力量、平衡、伸展和呼吸等多方面带来益处，同时也有替代医学共有的对情绪、压力的缓解等机制[22]。综合CFS的发病特点和机制，及既往研究对于CFS干预方法和太极拳相关研究的结论，笔者选取太极拳作为本研究的干预方法。
本研究显示与健康受试者相比，CFS患者DMN的FC显著减弱的脑区包括左颞上回、左背侧前额叶，FC显著增强的脑区包括右外侧颞叶，其中左颞上回、背侧前额叶FC下降区域与既往研究结果保持一致[10，23-24]，此结果验证了既往关于CFS患者脑功能改变的影像学结果。此外，DMN在健康人的常规大脑活动中以及各类疾病的发生发展过程中扮演了重要角色，其是大脑内在活动的一个经典网络[25]。有研究表明在任务态下CFS患者DMN的活动可能减弱，而其本身活动通常从高基线状态下开始。因此有人提出了一个可能的假设来解释这种减弱，即DMN的低连通性需要大脑提供更多的能量，这导致大脑不愿意进行其他活动，从而加剧疲劳感[10，26]，因此，本研究的结果可能与大脑的中枢疲劳相关，而中枢疲劳可能导致一系列的躯体疲劳症状。除此之外，本研究中也有与既往研究不同的结果，相较于健康人，CFS患者在右外侧颞叶体现出功能连接度增强，该区域是疼痛矩阵的区域之一，有研究显示颞叶与肌痛性疾病疼痛感觉密切相关[27]。近年来疼痛的中枢敏化现象与CFS发生发展的关系逐渐得到研究者的认可，这种现象在CFS患者群中普遍存在[28]，这可能与患者群普遍存在的慢性躯体疼痛相关。因此本研究的基线分析可能为CFS患者的中枢敏化现象提供影像学支持。
练习太极拳后与练习太极拳前相比，CFS患者DMN中FC显著增强的脑区为右侧前扣带回、右侧眶回、右侧后扣带回、右侧颞上回、左侧颞上回、左内侧前额叶。相关文献研究表明DMN内所包含脑区可以维持大脑醒觉状态，对于保持注意力、控制大脑对内外环境加工有着重要意义[29]，而且前扣带回/内侧前额叶和后扣带回是该网络中的重要中心点，其可以通过调节次级运动皮层以促进肢体协调运动[30]。同时，该区域处于疼痛矩阵之内，与躯体感觉的传导存在密切关系。因此该区域FC的上升可能与练习太极拳后CFS患者的躯体运动协调性、感觉传导的改善相关。另外本研究还发现练习太极拳后CFS患者的双侧颞上回功能连接上升，有研究显示颞叶与枕叶存在投射纤维，通过整合视觉与躯体运动信息，共同协调大脑运动与知觉[31]。本研究所纳入研究对象均无太极拳练习史，有既往研究发现无太极拳练习史研究对象在习得太极拳的过程中，通过不断地视觉刺激及理解反馈最终将太极拳动作转化为已学习的技能，可能激活该通路，进而促进学习太极拳[32]。因此练习太极拳后CFS患者双侧颞上回FC上升，与既往研究结果基本一致。另外CFS患者练习太极拳后FC上升的脑区与基线比较FC减弱的脑区大部分重合。因此笔者推断在练习太极拳前后CFS患者的前、后扣带回和内侧前额叶FC均出现上升可能反映了太极拳调节CFS患者大脑功能的内在机制。
健康受试者练习太极拳后与练习太极拳前相比，FC上升的脑区包括颞上回、内侧前额叶、前扣带回、颞上回。可见健康受试者练习太极拳前后FC上升的脑区与CFS患者练习前后基本一致，但其结果更加集中，CFS患者的结果相对泛化。健康受试者练习太极拳前后FC的变化较为符合既往研究中太极拳习得过程中大脑功能的变化[32]，而CFS患者FC的变化除体现太极拳习得过程还表现出一定特异性变化。
本研究应用fMRI技术分析比较了静息状态下CFS患者与健康受试者之间DMN的差异，同时比较了练习太极拳前后CFS患者及健康受试者DMN变化的异同，探讨了太极拳运动对于CFS患者DMN的特异性影响，推测其对于CFS患者的大脑功能有一定的改善作用，所得结果可能成为后续研究的生物学靶标，并为太极拳的中枢作用机制提供影像学支持。本研究还存在一定不足之处：作为一项探索性研究纳入样本量较少；
本研究没有设置如有氧运动组或其他传统功法对照组以说明太极拳干预的特异性。因此今后大样本的验证性研究需要继续开展，同时设立合理的对照组。
利益冲突：所有作者均声明不存在利益冲突。
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