針刺與麥粒灸足三里穴的fMRI成像差異研究

傅海揚 殷長俊 張志強 孫建華 王玲玲

（1.江蘇省中醫(yī)院，江蘇南京 210029；2.南京軍區(qū)南京總醫(yī)院，江蘇南京 210002；3.南京中醫(yī)藥大學，江蘇南京 210046）

針刺法和灸法是針灸的兩個組成部分，本實驗通過功能磁共振成像技術（fMRI）分別觀察針刺、麥粒灸激活的大腦區(qū)域，探討兩者作用于腦的機制及差異。

1 材料與方法

1.1 實驗對象 10例健康志愿者，男 5例，女5例，均為右利手，年齡23～25歲，受試者無神經(jīng)系統(tǒng)疾病史，檢查當日未服用任何影響神經(jīng)系統(tǒng)功能的藥物或飲料。10名健康志愿者分別行針刺、麥粒灸2次實驗，實驗順序采用隨機抽簽的方式?jīng)Q定，2次的順序保持一致。

1.2 實驗設備及參數(shù) 所有fMRI掃描均在江蘇省中醫(yī)院醫(yī)學影像科磁共振室完成，掃描設備為德國西門子公司生產(chǎn)的Eclipse 1.5T磁共振成像系統(tǒng)，取自旋回波 （spin echo，SE）脈沖序列，獲取共24層橫軸位T1加權像，解剖像行3D-MPR矢狀位連續(xù)96層全腦掃描，功能像采用EPI-BOLD序列，與SE相同位置獲取腦內功能圖像，層厚/間距：4.0/1.0mm， 脈沖重復時間/回波時間（TR/TE）：2000/40ms，反轉角（FA）：80°，視野 （FOV）240mm×240mm，矩陣（Matrix）：64×64，連續(xù)掃描 15min，每層可獲得 450幀不同時間點的各層功能掃描圖像。

1.3 方法 預先告知受試者試驗過程及注意事項，保證每一受試者得到相同的指令和信息。在恒溫（24℃）中完全休息0.5h后，受試者平臥在MRI掃描床上，先采集5min腦靜息狀態(tài)下腦功能數(shù)據(jù)，在第2段5min開始時將1.5寸毫針刺入受試者右側足三里穴，手捻行針，得氣后留針，掃描5min，在第3段5min開始時拔出毫針，于靜息狀態(tài)再掃描5min。2周后行麥粒灸，取10mg精制艾絨，搓捻成麥粒形。灸時用黃芩油膏涂在足三里穴的皮膚表面，每名受試者在5min內灸完10壯。實驗結束后用少量燙傷藥水涂于灸處。施灸時掃描過程與針刺時相同。

1.4 圖像處理與數(shù)據(jù)分析 首先采用運行于Matlab7.0平臺的SPM8分析軟件將實驗所得數(shù)據(jù)進行預處理， 包括 Slieetiming、Realign、coregister、Normalize、smooth，然后行個體及組分析比較，為減少實驗開始時掃描序列轉換、噪音變頻及受試者心理因素對實驗結果的影響，去除每組數(shù)據(jù)的前10個掃描數(shù)據(jù)，以保證后續(xù)數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性。圖像經(jīng)過對齊后，標準化到MNI（montreal neurologic institute，加拿大蒙特利爾神經(jīng)研究所）空間，采用6mm×6mm×6mm半高寬高斯核平滑。平滑后的數(shù)據(jù)按照廣義線性模型進行估計。數(shù)據(jù)預處理完后將所有針刺和麥粒灸的數(shù)據(jù)分別作單樣本t檢驗，隨后將針刺和麥粒灸的fMRI數(shù)據(jù)作雙樣本t檢驗，并采用FDR校驗（P<0.05，體素數(shù)>10），最后將檢驗結果疊加在標準MNI152T1平均像上進行顯示。

2 結果

2.1 針刺、麥粒灸的單樣本t檢驗和兩者的雙樣本t檢驗分析 見圖1。圖中第1行為單樣本t檢驗（麥粒灸組激活大腦區(qū)域）；第2行為單樣本t檢驗（針刺組激活大腦區(qū)域）；第3行為雙樣本t檢驗（麥粒灸組、針刺組在大腦激活區(qū)域的差異）。

2.2 針刺足三里后相關腦區(qū)的激活表現(xiàn) 可見雙側運動皮層的激活，而同時出現(xiàn)丘腦邊緣系統(tǒng)廣泛的負激活，及雙側額葉、顳葉的負激活。腦的平均信號減低的腦功能區(qū)具體解剖部位、MNI空間坐標及相關系數(shù)。見表1。

2.3 麥粒灸足三里后相關腦區(qū)的激活表現(xiàn) 可見雙側額葉的明顯激活和部分小腦區(qū)的激活。功能磁共振顯示大腦的平均信號升高的腦功能區(qū)具體解剖部位、MNI空間坐標及相關系數(shù)見表2。

圖1 針刺、麥粒灸的單樣本t檢驗和兩者的雙樣本t檢驗分析

表1 針刺足三里后相關腦區(qū)的激活表現(xiàn)

表2 麥粒灸足三里后相關腦區(qū)的激活表現(xiàn)

3 討論

本實驗根據(jù)血氧水平依賴 （blood oxygenation level dependent BOLD）原理，將刺激狀態(tài)下的fMRI數(shù)據(jù)與靜息狀態(tài)下的fMRI數(shù)據(jù)進行比較，得到代表腦興奮狀態(tài)的信號升高區(qū)及代表腦抑制狀態(tài)的信號降低區(qū)。信號升高的發(fā)生機制一般認為是刺激狀態(tài)下神經(jīng)代謝活動增強，局部腦血流增多的反映。信號降低的發(fā)生機制，一般認為是刺激狀態(tài)下神經(jīng)代謝活動降低，局部腦血流減少的反映。

本實驗結果顯示麥粒灸足三里可引起雙側額葉顯著激活，前額葉在人類尤其發(fā)達，額葉目前認為主要有3方面功能：一是與集中和保持高級注意力相關，二是負責協(xié)調監(jiān)督全腦，三是控制情緒。前額葉與丘腦背內側核共同構成覺察系統(tǒng)，是精神活動的最主要場所。抑郁癥和額葉有一定的聯(lián)系，可以觀察到腦血管病患者左側額葉損傷者，更易出現(xiàn)情緒的低落，進而發(fā)展為中風后抑郁。近年來運用功能磁共振研究，發(fā)現(xiàn)抑郁癥患者存在腦結構的異常，主要表現(xiàn)在廣泛的額葉微結構異常[1]，Paul B等研究了一系列經(jīng)顱電刺激的文獻后發(fā)現(xiàn)，抑郁癥經(jīng)顱電刺激的靶點部位為額葉背外側，間接證明額葉背外側腦組織的完整性和抑郁癥療效有關[2]。Grimm S等認為左側前額葉背外側的低活動與負性情緒的判斷有關，右側前額葉背外側的高活動與注意力調節(jié)有關[3]。麥粒灸健康志愿者足三里后可見雙側額葉的正激活，提示一定程度上灸可以興奮額葉，如《內經(jīng)》所云“多陽者多喜，多陰者多怒”，說明陽氣盛則興奮而多喜，陰氣盛則抑郁而惱怒，體現(xiàn)了《內經(jīng)》陽郁不達而致抑郁的病機特點[4]，治療抑郁癥以疏達陽氣為主，而灸法能夠升提陽氣。

本實驗結果中，針刺右側足三里可使雙側邊緣系統(tǒng)（其中包括海馬、杏仁體、視丘下部、室旁核等）出現(xiàn)較廣泛的負激活，除此之外，雙側額葉及顳葉也出現(xiàn)負激活。這一結果與部分既往實驗結果相吻合。孫錦平等進行的磁共振腦功能成像研究顯示針刺足三里穴可抑制邊緣系統(tǒng)[5]。哈佛大學醫(yī)學院的Dr Hui等[6]根據(jù)研究合谷穴及足三里穴的實驗數(shù)據(jù)，顯示針刺導致腦邊緣葉及深部灰質結構產(chǎn)生明顯的抑制現(xiàn)象，提出了 “針刺調制腦邊緣葉系統(tǒng)假說”，認為針刺可誘導大腦內在網(wǎng)絡系統(tǒng)，產(chǎn)生對腦邊緣葉系統(tǒng)的廣泛抑制，進而達到全身多系統(tǒng)多器官的調制作用。有關腦功能成像機制的研究表明，腦功能區(qū)信號降低主要是腦功能核團活動受到抑制所致[7]。目前發(fā)現(xiàn)的大部分穴位的腦功能活動抑制區(qū)與腦內源性疼痛調控系統(tǒng)密切相關，例如扣帶回皮層、杏仁核、海馬、中腦導水管周圍灰質、小腦蚓部、腦島葉和額葉內側皮層等。這些結果提示，fMRI研究可能直觀顯示針刺調制腦內鎮(zhèn)痛網(wǎng)絡系統(tǒng)。邊緣葉-旁邊緣葉-新皮層網(wǎng)絡系統(tǒng)在痛覺的情感及認知方面，在調節(jié)和整合情緒、記憶、自主神經(jīng)系統(tǒng)、內分泌及免疫功能方面起中心作用，因此推測針灸止痛、抗抑郁焦慮和很多其他治療作用需要通過這一重要的腦內環(huán)路介導。付平等[8]電針刺激足三里穴主要引起兩側前額葉和顳葉的神經(jīng)功能變化，具體為顳上回、顳中回、顳下回激活。表明針刺足三里穴能激活前額葉和顳葉等與認知功能有關的腦區(qū)。前額葉在語義記憶、工作記憶、情節(jié)記憶方面起著非常重要的作用，顳葉的功能也主要與記憶障礙有關。針刺足三里穴引起的前額葉和顳葉的功能變化，奠定了針刺足三里穴治療腦認知功能疾病的客觀基礎。尹嶺[9]針刺右側足三里穴時，fMRI示同側視丘下部、室旁核及雙側顳葉腦區(qū)腦血流增加。視丘下部和室旁核是植物神經(jīng)中樞，病理情況下，這兩個部位受損可以出現(xiàn)胃腸潰瘍和出血。針刺足三里穴可以引起視丘下部和室旁核功能變化，為針刺足三里穴治療胃腸疾患中樞調節(jié)機制提供了可視性實驗依據(jù)。顳葉是精神智能相關腦區(qū)，與睡眠密切相關。這可以用來解釋針刺足三里穴具有改善精神狀態(tài)和睡眠的臨床治療作用。

本次實驗中針刺足三里穴引起的大腦激活區(qū)與以往實驗結果相符，針刺足三里激活額葉，顳葉及邊緣系統(tǒng)為其運用于鎮(zhèn)痛、神經(jīng)免疫、失眠等相關疾病的治療提供一定的理論支持。麥粒灸、針刺相同穴位對比顯示：激活區(qū)域有較大的差異，灸以興奮額葉為主，而針刺激活區(qū)域較灸顯得廣泛，但以負激活為主，特別是在丘腦邊緣系統(tǒng)及顳額葉，激活區(qū)域的差異一定程度上提示針與灸在治療上既密不可分，又各有側重。

[1]侯金文.針刺鎮(zhèn)痛的腦功能MRI研究.中華放射學雜志.2002，36（3）：209

[2]金香蘭，尹嶺，姚斌，等.針刺足三里穴中樞作用機制的研究.中國康復理論與實踐，2003，9（3）：184

[3]肖葉玉，杜麗，洪璧楷，等.手法針灸足三里穴腦內效應磁共振功能成像研究.中國中西醫(yī)結合雜志，2008，28（2）：122

[4]魯明源.《內經(jīng)》重陽思想對抑郁癥治療的啟示.江蘇中醫(yī)藥，2011，43（3）：10

[5]徐亞靜.腦功能成像研究表明：針灸可誘發(fā)大腦特定區(qū)域表現(xiàn)活躍.中國醫(yī)藥報，2008-11-25（B06）

[6]Hui KK， Marina O， Liu J， et al.Acupuncture， the limbic system，and the anticorrelated networks of the brain.Auton Neurosci，2010，Oct 28；157（1-2）：81.Epub 2010 May 21

[7]方繼良.電針不同穴位調制相對特異性腦功能網(wǎng)絡的fMRI研究：[學位論文].北京：中國中醫(yī)科學院，2010

[8]付平，賈建平，徐敏，等.電針足三里穴后腦功能磁共振成像顯示不同腦區(qū)的激活變化.中國臨床康復，2005，9（16）：92

[9]尹嶺.針刺足三里穴PET和fMRI腦功能成像的初步探討.中國康復理論與實踐，2002，8（9）：523