針刺足臨泣治療腰腿痛的腦功能性磁共振成像研究

于國強(qiáng) 李曉陵 王 豐 徐英杰 曹丹娜 趙桂君 俆佐宇 楊聃琳 張 帆

(黑龍江中醫(yī)藥大學(xué)附屬第一醫(yī)院，黑龍江 哈爾濱 150040)

現(xiàn)代針刺鎮(zhèn)痛研究始于20世紀(jì)60年代并持續(xù)至今，針刺鎮(zhèn)痛的研究實(shí)際上是由針刺麻醉(針麻)發(fā)展而來的〔1〕，是根據(jù)祖國傳統(tǒng)經(jīng)絡(luò)理論，結(jié)合手術(shù)要求，按照循經(jīng)取穴，辨證運(yùn)用針刺手法進(jìn)行的一種鎮(zhèn)痛方式。臨床實(shí)踐證明針灸鎮(zhèn)痛療效明顯，甚至可“即可止痛〔2〕”。如筆者記錄孫申田教授按傳統(tǒng)經(jīng)絡(luò)辨證和現(xiàn)代解剖生理學(xué)選穴配方治療各種痛癥的臨床紀(jì)實(shí)，均取得了“一針及效”的神奇療效〔3,4〕；汪伯毅等〔5〕采用電針夾脊穴治療腰椎間盤突出取得顯著療效。目前針刺鎮(zhèn)痛機(jī)制的研究多數(shù)認(rèn)為針刺可以通過神經(jīng)系統(tǒng)、神經(jīng)肽-細(xì)胞因子網(wǎng)絡(luò)、結(jié)締組織、特殊脂肪帶等產(chǎn)生鎮(zhèn)痛效果〔6〕。隨著功能性磁共振成像(fMRI )技術(shù)廣泛應(yīng)用，開創(chuàng)了無創(chuàng)的腦功能檢測的時(shí)代，推動(dòng)了針刺鎮(zhèn)痛能在活體(包括人體)上進(jìn)行研究〔1〕。本研究選擇臨床中老年人常見的腰椎間盤突出作為研究對(duì)象，通過針刺右側(cè)足臨泣穴，分析針刺鎮(zhèn)痛腦功能區(qū)變化的特點(diǎn)，為針刺鎮(zhèn)痛提供理論依據(jù)。

1 資料與方法

1.1病例選擇 選取黑龍江中醫(yī)藥大學(xué)附屬第一醫(yī)院針灸四科門診及住院處腰椎間盤突出男性患者12例。年齡55～70歲。實(shí)驗(yàn)前進(jìn)行身高、體重、血常規(guī)、尿常規(guī)、腎功、肝功、離子、血壓、血脂、血糖、心電、腦電等檢測。

1.2選擇標(biāo)準(zhǔn) 試驗(yàn)前進(jìn)行身高，體重，生化等檢測，篩除不符合標(biāo)準(zhǔn)者。納入標(biāo)準(zhǔn)：右利手。體型適中，體重指數(shù)均在正常范圍之內(nèi)。既往沒有腰部外傷、慢性勞損急性發(fā)作史。無特殊飲食、睡眠習(xí)慣，無吸煙、飲酒等不良嗜好，無頭部外傷，無精神與神經(jīng)病史，無腦電圖異常表現(xiàn)，3個(gè)月內(nèi)未曾服用治療中樞系統(tǒng)疾病藥物。患者表現(xiàn)腰部向臀部及右下肢放射痛，腹壓增加(咳嗽、打噴嚏等)時(shí)疼痛加劇，模擬視覺疼痛評(píng)分法(VAS)疼痛評(píng)分5 分以上，Lasegue(+)；腰部CT 或 MRI 提示：腰椎間盤突出。針刺部位皮膚無疤痕且3個(gè)月內(nèi)無針刺治療，對(duì)針刺無不良反應(yīng)，對(duì)磁共振檢查無禁忌證及無不能耐受者。受試者均簽署知情同意書。

1.3實(shí)驗(yàn)前指導(dǎo) 試驗(yàn)時(shí)間統(tǒng)一選擇在午飯后13∶00～16∶00之間進(jìn)行。所有受試者均要求在前一天保持充足的睡眠，受試前24 h內(nèi)不能飲用濃茶、咖啡及酒類；受試前24 h內(nèi)盡量不要有明顯的情緒波動(dòng)及過激行為；試驗(yàn)當(dāng)天要求受試者提前30 min到達(dá)候診區(qū)域。進(jìn)入磁共振掃描室前，與受試者溝通，盡量使其精神放松，并去除受試者身上手機(jī)、手表、磁卡及金屬物品。進(jìn)入磁共振掃描室后，平臥在操作床上，將防噪耳塞塞入耳道，用眼罩蒙住雙眼，頭部置于掃描線圈內(nèi)并固定，防止不自主運(yùn)動(dòng)造成的大腦皮質(zhì)偽激活。在穴位定位、消毒及視聽屏蔽后，受試者須在MRI檢查床上靜息20 min，并囑其保持放松，平穩(wěn)呼吸、靜止不動(dòng)。

1.4針刺方案 統(tǒng)一選用蘇州針灸用品有限公司天協(xié)牌純銀針灸針，規(guī)格為0.35 mm×40 mm，由同一名資深針灸醫(yī)師開展操作。試驗(yàn)順序按照隨機(jī)的方式，12例受試者均行針刺足臨泣穴腦功能成像，fMRI檢查采用BOLD技術(shù)，序列選用單次激發(fā)平面回波成像梯度回波序列(FE-EPI)，fMRI掃描為區(qū)塊設(shè)計(jì)(Block Design)，“靜息-針刺-靜息”(“OFF-ON-OFF”)模式，常規(guī)MRI三維快速擾相位梯度回波翻轉(zhuǎn)恢復(fù)序列獲得T1WI-3D-TFE-ref解剖圖像、靜息態(tài)掃描后，留針立即行fMRI掃描， fMRI掃描采用與T1WI位置完全相同的范圍、層厚、層間距、層數(shù)、視野，每次成像由2個(gè)Block組成；每個(gè)Block持續(xù)45 s，其中捻針(on)與靜止留針(off)交替進(jìn)行，成像時(shí)間3 min 45 s，共采集75次(圖1)。

圖1 fMRI針刺的Block模式圖(R：靜息，S：刺激)

1.5掃描參數(shù) 使用Achieva 3.0T TX雙源梯度磁共振掃描儀，梯度場強(qiáng)度為40 mT/m，16通道并行采集頭線圈(SENSE-Head-16)，每通道直接數(shù)字化采樣的80 MHz高頻模數(shù)轉(zhuǎn)換器，梯度切換率為200 mT/m/ms。常規(guī)解剖像采用T1WI三維快速擾相位梯度回波翻轉(zhuǎn)恢復(fù)序列 (T1WI-3D-TFE-ref)，掃描范圍自顱底至額頂部頭皮組織，掃描線平行于胼胝體前后連合的連線(AC-PC)，覆蓋整個(gè)大腦及小腦。fMRI成像參數(shù)：重復(fù)時(shí)間(TR)3 000 ms，回波時(shí)間(TE)35 ms，視野(FOV)230/230，激勵(lì)次數(shù)(NEX)1，反轉(zhuǎn)角度(FA)90°，重建矩陣(MAT)128/128，帶寬2 604 Hz/Pixel，掃描層數(shù)為24層，掃描時(shí)間為3 min 45 s。

1.6圖像處理 靜息態(tài)腦功能成像圖像用靜息態(tài)功能磁共振數(shù)據(jù)分析處理工具包(REST)進(jìn)行分析。對(duì)每組預(yù)處理后的fMRI圖像通過random effect的方法進(jìn)行組分析，以P<0.05的像素構(gòu)成SPM統(tǒng)計(jì)參數(shù)圖，該圖即為實(shí)驗(yàn)任務(wù)腦激活區(qū)，按照Talairach坐標(biāo)行解剖定位，獲得實(shí)驗(yàn)任務(wù)激活的腦區(qū)。功能像的解剖定位參照《腦磁共振局部解剖與功能圖譜》、《Talairach坐標(biāo)化的大腦解剖圖譜》。

1.7統(tǒng)計(jì)學(xué)處理 刺激狀態(tài)下與靜息狀態(tài)信號(hào)強(qiáng)度比較采用獨(dú)立雙樣本t檢驗(yàn)。所得各平均信號(hào)升高區(qū)為腦功能激活區(qū)，平均信號(hào)降低區(qū)為腦功能抑制區(qū)(負(fù)激活區(qū))。以P<0.01，k≥30作為閾值(k為腦功能激活區(qū)的像素?cái)?shù))。結(jié)果疊加到標(biāo)準(zhǔn)T1WI-3D腦掃描圖上顯示。腦功能區(qū)的解剖位置、BA區(qū)定位、中心坐標(biāo)均由平均腦功能圖得出。

2 結(jié) 果

2.1針刺足臨泣穴所獲得的腦激活區(qū) 針刺足臨泣穴所獲得的腦激活區(qū)為：左側(cè)額上回(BA 8)、左側(cè)中央前回(BA 6)、左側(cè)島蓋部(BA 44)、右側(cè)顳中回(BA 21)、右側(cè)顳上回(BA 22)、右側(cè)壓后扣帶皮層(BA 29)和小腦隱部。見表1、圖2。經(jīng)t檢驗(yàn)，比較針刺與靜息狀態(tài)下的兩種信號(hào)強(qiáng)度差異。所測得各平均信號(hào)腦功能激活區(qū)，k>30，t>3.08，P<0.01，表明兩種信號(hào)強(qiáng)度具有明顯差異性。

2.2針刺足臨泣穴所獲得的腦抑制區(qū)(負(fù)激活區(qū)) 針刺足臨泣穴所獲得的腦負(fù)激活區(qū)為：右側(cè)顳下回(BA 20)、右側(cè)視覺聯(lián)合皮層(BA 19)、右側(cè)頂上小葉(BA 7)、左側(cè)顳下回(BA 20)。見表2、圖3、圖4。經(jīng)t檢驗(yàn)，比較針刺與靜息狀態(tài)下的兩種信號(hào)強(qiáng)度差異，所測得各平均信號(hào)腦功能負(fù)激活區(qū)，k>30，t>3.08，P<0.01，表明兩種信號(hào)強(qiáng)度有明顯差異性。

表1 12例受試者針刺足臨泣穴激活區(qū)的解剖部位、BA分區(qū)和中心坐標(biāo)

圖2 針刺足臨泣穴激活腦區(qū)3D模型圖

表212例受試者針刺足臨泣穴負(fù)激活區(qū)解剖部位、BA分區(qū)和中心坐標(biāo)

解剖部位BA區(qū)Talairach坐標(biāo)(mm)XYZkt值P值右側(cè)顳下回2048-4-4868421.920.00右側(cè)視覺聯(lián)合皮層192844-7768423.640.00右側(cè)頂上小葉7856-545146.630.00左側(cè)顳下回20-48-4-48644.620.00

圖3 針刺足臨泣穴抑制腦區(qū)3D模型圖

圖4 針刺足臨泣穴激活腦區(qū)與抑制腦區(qū)軸位斷層功能定位像

3 討 論

腰痛在臨床較為常見，包括西醫(yī)的腰部軟組織損傷、肌肉風(fēng)濕、腰肌勞損、腰椎病變等，往往伴有向腿部放射痛。引起腰痛的原因甚多，外傷、勞損、腰椎增生等骨質(zhì)病變、受風(fēng)寒侵襲等因素均可引起腰痛。古代文獻(xiàn)早有關(guān)于腰痛的論述，如《素問·刺腰痛》認(rèn)為腰痛主要屬于足六經(jīng)之病〔7〕；《丹溪心法·腰痛》指出腰痛病因有“濕熱、腎虛、疲血、挫閃、痰積”，并強(qiáng)調(diào)腎虛的重要性?，F(xiàn)代醫(yī)學(xué)對(duì)針刺鎮(zhèn)痛的機(jī)制尚未完全闡明，但多數(shù)研究認(rèn)為通過對(duì)穴位的刺激所產(chǎn)生的信息通過不同的傳入機(jī)制到達(dá)疼痛中樞〔8〕，經(jīng)其整合、修飾、重組處理后再反饋到痛覺感受器〔9〕，對(duì)疼痛活動(dòng)進(jìn)行調(diào)節(jié)而起到鎮(zhèn)痛作用〔10〕。對(duì)于針刺信息傳入通路主要有以下幾種通路: (1)通過痛覺外側(cè)傳導(dǎo)系統(tǒng)：脊髓-丘腦外側(cè)核-大腦皮層、島葉后部； (2)通過痛覺內(nèi)側(cè)傳導(dǎo)系統(tǒng)：丘腦中線核群及板內(nèi)核群-前扣帶回、前額葉和島葉前部；(3)內(nèi)、外側(cè)傳導(dǎo)通路交叉聯(lián)系：還涉及核團(tuán)有皮質(zhì)下核團(tuán)，如杏仁核、伏隔核、海馬及中腦導(dǎo)水管周圍灰質(zhì)〔11〕。

本研究通過針刺腰椎間盤突出癥患者右側(cè)足臨泣穴發(fā)現(xiàn)其共同激活的腦區(qū)為：左側(cè)額上回(BA 8)、左側(cè)中央前回(BA 6)、左側(cè)島蓋部(BA 44)、右側(cè)顳中回(BA 21)、右側(cè)顳上回(BA 22)、右側(cè)壓后扣帶皮層(BA 29)和小腦隱部(見圖2、4)；負(fù)激活腦功能區(qū)為右側(cè)顳下回(BA 20)、右側(cè)視覺聯(lián)合皮層(BA 19)、右側(cè)頂上小葉(BA 7)、左側(cè)顳下回(BA 20)。左側(cè)額上回、右側(cè)壓后扣帶皮層、左側(cè)島蓋部均在痛覺傳導(dǎo)通路上，左側(cè)中央前回及右側(cè)顳上、中回的激活區(qū)多位于皮層，可能為痛覺在中樞以一種高度分散的方式廣泛分布，這些區(qū)域在機(jī)體受到傷害性刺激時(shí)產(chǎn)生疼痛反應(yīng)，激活頻率較高，形成“疼痛矩陣”〔12〕。再結(jié)合以往文獻(xiàn)資料，小腦蚓部、扣帶回、海馬參與鎮(zhèn)痛比較明確〔8,13～16〕，這均與本研究相符合。

總之，針刺鎮(zhèn)痛是通過興奮或抑制與痛覺調(diào)制相關(guān)的多個(gè)腦功能區(qū)而產(chǎn)生作用的，牽涉到脊髓、小腦、丘腦、邊緣系統(tǒng)及其核團(tuán)、大腦皮層，并通過一個(gè)復(fù)雜的整合及調(diào)控來完成鎮(zhèn)痛的過程〔17〕。通過本研究發(fā)現(xiàn)針刺治療腰腿痛確實(shí)有效主要原因是通過鎮(zhèn)痛中樞進(jìn)行鎮(zhèn)痛調(diào)節(jié)。

4 參考文獻(xiàn)

1萬 有.針刺鎮(zhèn)痛與針麻鎮(zhèn)痛及其機(jī)制研究〔J〕.中國疼痛醫(yī)學(xué)雜志,2013;19(2):65.

2馬玉俠,張曉寧,李昭鳳,等.針刺對(duì)中重度原發(fā)性痛經(jīng)鎮(zhèn)痛作用研究〔J〕.2013;37(1):22-4.

3于國強(qiáng),孫申田.針刺足運(yùn)感區(qū)治療直腸癌術(shù)后馬尾神經(jīng)痛1例〔J〕.針灸臨床雜志,2010;26(12):21.

4于國強(qiáng),喬立達(dá),孫申田.孫申田教授針灸治療痛證臨床紀(jì)實(shí)〔J〕.吉林中醫(yī)藥,2010;30(7):563-4.

5汪伯毅,黃國付.電針夾脊穴對(duì)腰椎間盤突出癥鎮(zhèn)痛作用的臨床觀察〔J〕.湖北中醫(yī)雜志,2013;35(11):68-9.

6季慶潔,楊繼國.針刺鎮(zhèn)痛的研究現(xiàn)狀〔J〕.山東中醫(yī)雜志,2012;31(10):770.

7謝 華.黃帝內(nèi)經(jīng)〔M〕.北京:中醫(yī)古籍出版社,2003:166.

8Cohen RA,Paul R,Zawacki TM,etal.Emotional and personality changes following cingulotomy〔J〕.Emotion,2001; 1(1) : 38-50.

9Barbaresi P,Conti F,Mznzoni T.Periaqueductal grey projection to the ventrobasal complex in the cat: an horseradish peroxide study〔J〕. Neurosci Lett,1982;30(5):205-9.

10Dimitrova A,Kolb FP,Elles HG,etal.Cerebellar responses evoked by nociceptive leg withdrawal reflex as revealed by event related fMRI 〔J〕．J Neurophysiol,2003;90(3):1877-86.

11劉軍平,徐春生,張 威,等.針刺鎮(zhèn)痛機(jī)制的磁共振腦功能成像研究現(xiàn)狀〔J〕.中國中西醫(yī)結(jié)合影像學(xué)雜志,2014;12(2):201-4.

12Tracey I,Johns E.The pain matrix: reloaded or reborn as we image tonic pain using arterial spin labelling 〔J〕. Pain,2010;148:359-60.

13Alkire MT,White NS,Hsieh R,etal.Dissociable brain activation responses to 5-Hz electrical pain stimulation: a high-field fMRI study〔J〕．Anesthesiology,2004;100(4):939-46.

14Fulbright PK,Troche CJ,Skudlarski P,etal.fMRI of regional brain activation associated with the affective experience of pain〔J〕． AJR,2001;177(5):1205-10.

15Buchel C,Bornhovd K,Quante M,etal.Dissociable neural responses related to pain intensity,stimulus intensity,and stimulus awareness with in the anterior cingulate cortex: a parametric single trail laser fMRI study〔J〕．J Neurosci,2002;22(3):970-6.

16Hui KK,Liu J,Makris N,etal.Acupuncture modulates the limbic system and subcortical gray structures of the human brain: evidence from fMRI studies in normal subjects〔J〕.Human Brain Mapp,2003;9(1):13-25.

17張 吉,張 寧.針刺鎮(zhèn)痛機(jī)制的探討〔J〕.中國針灸,2007;27(1):72-5.