針刺足三里穴得氣與非得氣的大腦功能成像對比研究

張蔚

武漢市第一醫(yī)院 放射科 湖北 武漢430022

長期以來，針刺作用機(jī)制一直沒有明朗，隨著腦功能成像的發(fā)展，尤其是功能磁共振成像（fMRI）等技術(shù)日益成熟，對針刺作用機(jī)制的研究有了新的方法。與以往技術(shù)不同的是，磁共振腦功能成像能夠在無創(chuàng)狀態(tài)下，動態(tài)地在活體和整體水平上來研究腦組織，有助于我們從系統(tǒng)、組織、細(xì)胞、分子等各個(gè)水平上明確針刺的中樞機(jī)制。通過研究發(fā)現(xiàn)，針刺作用于外周，產(chǎn)生信號輸入腦內(nèi)進(jìn)行高端信息整合，進(jìn)而將反饋信息輸出外周靶點(diǎn)，通過穴位→經(jīng)絡(luò)中樞→經(jīng)絡(luò)→靶器官發(fā)揮作用。

1 臨床資料

選取男性健康志愿者22例，年齡25～35歲，平均年齡（26.0±5.3）歲。納入標(biāo)準(zhǔn)：① 本科以上文化程度，無語言表達(dá)障礙，無軀體或神經(jīng)系統(tǒng)疾病，無神經(jīng)性疾病，無精神疾病和服用精神藥物；② 飲食規(guī)律，不嗜煙、酒、茶、咖啡等，睡眠正常，體型適中；③ 試驗(yàn)近期（3個(gè)月內(nèi)）無各類疼痛；④ 3個(gè)月內(nèi)未接受過針刺治療；⑤ 無心血管疾病、未服用心血管病藥物，體內(nèi)無金屬類物質(zhì)（心臟支架、金屬假牙等）；⑥ 右利手。

試驗(yàn)前3個(gè)月，通過針刺應(yīng)答預(yù)試驗(yàn)篩除無針刺反應(yīng)者和針刺反應(yīng)過度敏感者。將志愿者隨機(jī)分成2組，第1組為針刺得氣組，第2組為針刺對照組（非得氣），兩組的比例約為3:1。試驗(yàn)前各志愿者均簽署知情同意書。

排除標(biāo)準(zhǔn)：① 1周內(nèi)身體有不適者；② 有意識障礙，嚴(yán)重視力、聽力及失語障礙，以及其他健康評估都不能完成者；③ 體內(nèi)有金屬殘留者；④ 對MRI畏懼以及其他原因不能進(jìn)行MRI掃描者；⑤ 有手術(shù)史者；⑥ 循環(huán)、呼吸、神經(jīng)系統(tǒng)體格檢查異常者；⑦ 有肝、腎、造血系統(tǒng)和內(nèi)分泌系統(tǒng)嚴(yán)重原發(fā)性疾病，精神性疾病、癲癇，大量飲酒、濫用藥物及惡性腫瘤患者。

2 研究方法

2.1 針刺穴位

取穴依據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)及新世紀(jì)全國高等中醫(yī)藥院校規(guī)劃教材 《針灸學(xué)》（中國中醫(yī)藥出版社出版）。常規(guī)消毒，用華佗牌 0.35 mm×25 mm 銀質(zhì)針 1 根刺入所取穴位，通過不同針刺角度的變化，使每一受試者有脹感或麻感。針刺右側(cè)足三里穴位得氣后，均按圖1所示進(jìn)行刺激，靜息階段與刺激階段交替出現(xiàn)。在三平面序列掃描完成后，fMRIBOLD掃描開始前進(jìn)針。刺激是針刺者在聽到口令后即進(jìn)行，并留針于穴位處直至掃描完成。刺激為手法捻轉(zhuǎn)行針（捻轉(zhuǎn)角度180°、頻率1.5Hz）。

刺激效果：針刺得氣組，針刺進(jìn)針達(dá)到“得氣”狀態(tài)后停止刺激，在得氣過程中刺激時(shí)行抽提補(bǔ)瀉針法。針刺對照組，針刺進(jìn)針后避免達(dá)到“得氣”狀態(tài)，在針刺得氣過程中刺激時(shí)僅輕觸留置于足三里穴的針的針柄，受試者僅有感覺有針而無“氣感”。受試者的痛感消退后開始fMRI-BOLD掃描。

圖1 針刺足三里穴位得氣后刺激進(jìn)程圖示

2.2 掃描設(shè)備和掃描參數(shù)

采用美國GE公司生產(chǎn)的超導(dǎo)型HD EXCITE 1.5T全身磁共振成像系統(tǒng)儀和BOLD掃描序列進(jìn)行腦fMRI，運(yùn)用8通道頭部線圈。受試者平臥，并用固定帶和海綿墊將頭部固定以避免運(yùn)動偽影。檢測時(shí)，作常規(guī)自旋回波（SE）脈沖序列矢狀位T1定位像掃描；試驗(yàn)時(shí)采用T2加權(quán)像的梯度回波單次激發(fā)EPI序列，獲取腦內(nèi)血氧水平依賴性（BOLD）信號。

fMRI成像參數(shù)：TR為3000ms、TE為40ms、反轉(zhuǎn)角為90°、BH為62.50kHz、FOV為24cm×24cm、矩陣為128×128、層厚7mm、層間距1mm，共20層，包括全腦范圍。在MRI工作站上，運(yùn)用功能神經(jīng)影像分析軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析、產(chǎn)生功能圖像，最后將功能圖像疊加到與之相對應(yīng)的解剖圖像上，以顯示腦活動的解剖位置，用紅色表示激活區(qū)域，見圖2。

2.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

用SPSS 12.0 for Windows 軟件對各腦功能區(qū)的激活強(qiáng)度行t檢驗(yàn)和方差分析，統(tǒng)計(jì)閾值概率設(shè)定為P<0.05，兩組P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

3 結(jié)果

3.1 針刺足三里時(shí)大腦功能激活區(qū)域定位

3.1.1 針刺得氣組

排除1例志愿者臨時(shí)取消BOLD掃描、1例在針刺得氣過程中因頭部移動而廣泛大腦皮層興奮的志愿者。針刺得氣組腦功能激活范圍較廣泛，主要分布于單側(cè)或雙側(cè)第Ⅱ軀體感覺皮質(zhì)（SⅡ）、第Ⅰ軀體感覺皮質(zhì)（SⅠ），以左側(cè)為主的顳葉、島葉皮質(zhì)、運(yùn)動區(qū)、輔助運(yùn)動區(qū)、扣帶回、杏仁體、腹側(cè)紋狀體、下丘腦等，見圖2。

圖2 針刺得氣組，顯示雙側(cè)顳葉斑片狀興奮區(qū)

3.1.2 針刺對照組

該組受方式者的顳葉、下丘腦、海馬回、扣帶回、島葉亦可見單個(gè)腦區(qū)內(nèi)的小點(diǎn)狀興奮區(qū)，少有多個(gè)腦區(qū)同時(shí)興奮，見圖3。

圖3 針刺對照組，顯示雙側(cè)顳葉點(diǎn)狀興奮區(qū)

針刺組和針刺對照組的興奮區(qū)統(tǒng)計(jì)結(jié)果，見表1。

表1 fMRI-BOLD興奮區(qū)個(gè)數(shù)統(tǒng)計(jì)

選取顳葉、下丘腦、海馬回、扣帶回、島葉的興奮區(qū)，將fMRI-BOLD圖像中所見腦激活區(qū)以無激活、點(diǎn)片狀、簇狀及雙側(cè)激活4個(gè)級別分別設(shè)定值為0、1、2、3，將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)輸入SSPSV 16軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。將數(shù)據(jù)進(jìn)行有序多分類自變量的兩分類logistic回歸分析，自變量顳葉、海馬回、扣帶回、島葉、下丘腦，相應(yīng)的ORj=exp(bj)分別為0.668、5.323、2.419、0.830、2.153，均>0.50，可以認(rèn)為這幾個(gè)腦功能區(qū)都是針刺足三里穴的興奮區(qū)。

3.2 針刺得氣組與針刺對照組腦功能區(qū)激活的差異性對比

將針刺得氣組和針刺對照組各腦區(qū)的激活強(qiáng)度進(jìn)行獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，針刺得氣組激活強(qiáng)度顯著高于針刺對照組，兩組差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05）。

4 結(jié)論

針刺足三里穴得氣后能夠引起腦區(qū)的廣泛激活，針刺足三里穴得氣與否存在著差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

5 討論

BOLD-fMRI的生理基礎(chǔ)是通過新陳代謝的變化間接地反映神經(jīng)系統(tǒng)的活動。血液動力學(xué)反應(yīng)與腦神經(jīng)活動間存在著密切的聯(lián)系，當(dāng)神經(jīng)元興奮時(shí)，電活動引起局部腦血流量（cerebral blood flow，CBF）增加約30%～50%，而耗氧量增加[1]的幅度較低、約5 %。其綜合效應(yīng)是局部血液氧含量增加，去氧血紅蛋白的含量相對減低，后者是順磁性物質(zhì)，可產(chǎn)生橫向磁化弛豫時(shí)間（T2）縮短效應(yīng)，它的含量降低引起T2加權(quán)像信號增強(qiáng)。也就是說，神經(jīng)元興奮能引起局部T2加權(quán)像信號增強(qiáng)，即可以通過T2加權(quán)像信號反映局部神經(jīng)元活動，這就是BOLD效應(yīng)的基本原理和生理基礎(chǔ)。

多位學(xué)者將針刺穴位與腦功能成像結(jié)合，做出以下的探索，如方繼良等人[2]利用fMRI腦區(qū)成像發(fā)現(xiàn)刺激穴位捻針時(shí)有更強(qiáng)的激活效應(yīng)，推測捻針可能對皮層神經(jīng)活動有較特異的作用。蔡葵等人[3]利用BOLD實(shí)時(shí)動態(tài)fMRI發(fā)現(xiàn)針刺光明、陽陵泉、足三里、伏兔等穴位，分別明顯激活對側(cè)基底節(jié)、枕葉、下丘腦及同側(cè)海馬回、額葉，認(rèn)為針灸穴位與中樞神經(jīng)系統(tǒng)相關(guān)。邵廣瑞等人[4]行PET/CT分別觀察針刺足三里誘發(fā)的腦功能激活區(qū)，認(rèn)為蒼白球、眶回、額回及小腦激活和枕葉、胼胝體抑制與針刺足三里有關(guān)。王葦?shù)热薣5]利用BOLD fMRI觀察針刺足三里對運(yùn)動功能區(qū)的影響，結(jié)果顯示多個(gè)運(yùn)動相關(guān)大腦皮層功能區(qū)被激活，包括兩側(cè)軀體感覺運(yùn)動區(qū)、運(yùn)動前區(qū)和副運(yùn)動區(qū)，激活程度明顯高于對指運(yùn)動，說明足三里穴有良好的運(yùn)動相關(guān)性。

研究結(jié)果表明，給予穴位不同的刺激方式和刺激參數(shù)引起的腦功能變化是有差異的。不同的刺激方式可能分別激活了不同的神經(jīng)通路。Christian與Cho等人[6]發(fā)現(xiàn)用激光刺激左側(cè)至陰穴，未能發(fā)現(xiàn)初級視覺皮層的激活，而手針刺激左側(cè)至陰穴，能激活雙側(cè)腦功能區(qū)。Yoo等人[7]對健康人分別采用內(nèi)關(guān)穴針刺、內(nèi)關(guān)旁針刺和內(nèi)關(guān)輕觸覺刺激，通過fMRI成像觀察到，針刺內(nèi)關(guān)穴后激活的腦區(qū)與另兩組不同。Cho等人[8]應(yīng)用fMRI技術(shù)發(fā)現(xiàn)針刺足部視覺相關(guān)穴位，人腦枕葉視覺皮層有明顯信號變化，與單純刺激對照組有很好的相關(guān)性，而在旁邊非穴位點(diǎn)針刺，視覺皮層未見激活；用影像方法證實(shí)了針刺對人體器官的調(diào)整效應(yīng)可能是通過激活腦內(nèi)特定區(qū)域而實(shí)現(xiàn)的。Zhang等人[9]發(fā)現(xiàn)針刺同一脊神經(jīng)支配的具有不同功能的兩個(gè)穴位組時(shí)發(fā)現(xiàn)盡管腦內(nèi)有許多相同的激活區(qū)，但也有截然不同的激活區(qū)，證明穴位的特異性。

針刺穴位點(diǎn)得氣狀態(tài)下引起多個(gè)功能區(qū)的激活，可解釋為穴位治療疾病是腦內(nèi)多個(gè)功能區(qū)協(xié)同作用的結(jié)果。在本試驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)，受試者針刺點(diǎn)周圍均有不同程度的肌肉收縮。從西醫(yī)解剖生理理論分析此現(xiàn)象，可能是因捻針刺激了針刺點(diǎn)周圍的皮膚的觸覺感受器、肌肉肌腱的本體覺感受器以及血管、皮膚腺體周圍的植物神經(jīng)，導(dǎo)致腦內(nèi)感覺功能區(qū)與植物神經(jīng)中樞的激活。刺激穴位與大腦皮質(zhì)功能定位具有相對性，大腦某一皮質(zhì)功能中樞只是執(zhí)行某種功能的核心部分，如中央前回主要管理全身骨骼肌運(yùn)動，但也接受部分感覺沖動，中央后回主要是管理全身感覺，但刺激它也可產(chǎn)生少量運(yùn)動。第Ⅱ軀體感覺中樞位于中央前回和后回下面的島蓋皮質(zhì)，與雙側(cè)軀體感覺（以對側(cè)為主）有關(guān)，正好解釋了得氣組與對照組均出現(xiàn)雙側(cè)第Ⅱ軀體感覺中樞的激活，且激活以對側(cè)為主的現(xiàn)象，所不同的是得氣組激活的區(qū)域多為片狀及簇狀，對照組激活的區(qū)域多為點(diǎn)狀。針刺對于腦區(qū)的局部血流狀態(tài)有著肯定的影響，針刺足三里穴（右側(cè)），腦組織激活區(qū)域相對都集中在左側(cè)的顳葉、島葉皮質(zhì)、運(yùn)動區(qū)、輔助運(yùn)動區(qū)、扣帶回、杏仁體、腹側(cè)紋狀體、下丘腦，這些區(qū)域與運(yùn)動、感覺等高度相關(guān)，位于顳葉的興奮區(qū)最多，其次是位于下丘腦的興奮區(qū)，說明針刺得氣對特定腦區(qū)有激活作用；顳葉、下丘腦、海馬回、扣帶回、室旁核，激活的區(qū)域同屬于邊緣系統(tǒng)，而邊緣系統(tǒng)與內(nèi)臟關(guān)系密切，有內(nèi)臟腦之稱，這些腦功能區(qū)的激活才是傳入-中樞-傳出機(jī)制中的中樞機(jī)制，足三里穴的針刺效應(yīng)在腦部的特定指向在一定程度上印證了“經(jīng)穴特異性－腦相關(guān)學(xué)說”。在上述激活的腦區(qū)中，得氣狀態(tài)下表現(xiàn)為左側(cè)腦區(qū)為點(diǎn)片狀興奮區(qū)；非得氣狀態(tài)下多為散點(diǎn)狀，少有大片狀興奮，表明是針刺足三里穴得氣與非得氣之間的效應(yīng)存在差異。

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