基本針刺手法的力學(xué)研究概述

李芳杰,楊華元,王觀濤

(上海中醫(yī)藥大學(xué),上海 201203)

基本針刺手法的力學(xué)研究概述

李芳杰,楊華元,王觀濤

(上海中醫(yī)藥大學(xué),上海 201203)

針刺手法中針刺產(chǎn)生的力學(xué)問題是闡明針刺手法的本質(zhì)以及臨床療效觀察的重要信息,對于組織中的成纖維細(xì)胞和細(xì)胞骨架等在形態(tài)學(xué)、組織化學(xué)、生物化學(xué)等方面均有一定的影響。該文根據(jù)目前最新的研究進(jìn)展進(jìn)行歸納,對揭示針灸療效的機(jī)制具有重要的意義。

針刺療法;刺法;生物力學(xué);綜述

針刺手法最早見于《內(nèi)經(jīng)》,《靈樞?九針十二原》:“凡用針者,虛則實之,滿則瀉之,邪盛則虛之,宛陳則除之?！薄端貑?調(diào)經(jīng)論》:“刺法言,有余瀉之,不足補(bǔ)之。”并提出了徐疾、迎隨、呼吸、開闔等具體的針刺補(bǔ)瀉方法,這是針刺手法的第一個高峰。最先提出提插補(bǔ)瀉的是《難經(jīng)》,而捻轉(zhuǎn)補(bǔ)瀉則是金元時期,竇漢卿在其《針經(jīng)指南》中提出的,到元明之際是針刺手法的鼎盛時期。針刺過程到底是通過什么物質(zhì)如何產(chǎn)生效應(yīng)的？傳統(tǒng)的針刺手法在臨床上為什么會有補(bǔ)瀉的不同效應(yīng)？近年來越來越多的學(xué)者將焦點集中在針刺過程中針體受力的分布以及力學(xué)信號傳導(dǎo)的研究上,認(rèn)為針刺穴位的物質(zhì)基礎(chǔ)是以結(jié)締組織為基礎(chǔ)的,連帶包含其中的血管、神經(jīng)叢和淋巴管等組織交織而成的復(fù)雜體系[1]。國內(nèi)外學(xué)者通過MRI顯像、斷層掃描、組織解剖和數(shù)字人解剖等多種途徑對這種相關(guān)性進(jìn)行了驗證[2-4]。本文結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)對這一問題進(jìn)行回顧,并對未來的研究方向進(jìn)行展望。

1 針刺手法從力學(xué)角度出發(fā)的探索研究

針刺手法中針刺產(chǎn)生的力學(xué)問題是闡明針刺手法的本質(zhì)以及臨床療效觀察的重要信息,許多醫(yī)療科研工作者利用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)對針刺手法中的力學(xué)問題進(jìn)行探索研究。丁光宏等[5]采用在針灸針體上安裝力和力矩微型傳感器系統(tǒng)對臨床針刺過程中針體上的受力數(shù)值和波形進(jìn)行測量,并且對均勻提插、均勻捻轉(zhuǎn)、提插補(bǔ)瀉、捻轉(zhuǎn)補(bǔ)瀉等手法進(jìn)行了系統(tǒng)研究與分析,認(rèn)為針刺手法的客觀定量參數(shù)可采用針體受力大小和波形作為參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)。并且將現(xiàn)代集成電路技術(shù)、光刻應(yīng)變硅片與壓電陶瓷技術(shù)相結(jié)合,研制出一套檢測系統(tǒng)[6],它能夠在人體上測試各種針刺手法同時感受施術(shù)者和被施術(shù)者相互作用力。程卓等[7]為了給工作者以逼真的觸覺效果,將采用針刺補(bǔ)瀉手法時的針感效果感受結(jié)合虛擬現(xiàn)實技術(shù),使得針刺過程以力反饋的形式表現(xiàn)出來。香港的科研工作者王平安等成功研發(fā)針刺穴位組織力學(xué)模型[8],將力反饋、穴位和數(shù)字人相結(jié)合,在虛擬現(xiàn)實條件下,進(jìn)行針刺提插手法的模擬訓(xùn)練。從上述研究可見,隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展及科研工作者思維的不斷創(chuàng)新,我們可從多層次、多角度結(jié)合現(xiàn)代科學(xué)研究成果來剖析腧穴部位進(jìn)針后產(chǎn)生的一系列生物學(xué)效應(yīng)。

2 基本針刺手法的機(jī)械力刺激的量化研究

進(jìn)針法,又稱入針法、刺針法、下針法等,是將針刺入穴位的方法。現(xiàn)在常用的方法大致有單手進(jìn)針法、雙手進(jìn)針法、舒張進(jìn)針法、提捏進(jìn)針法和導(dǎo)管進(jìn)針法等。不管是哪一種方法,進(jìn)針時一般都不會捻動針體,而是直接將針從皮膚淺層刺入深層的方法。提插法是行針的一種主要方法,它是將針體在腧穴內(nèi)由深層至淺層或由淺層至深層的上下移動方法[9]。行針的另一主要手法是捻針。捻針也叫捻轉(zhuǎn)法,是將針在腧穴內(nèi)向前向后來回捻動,反復(fù)多次。捻轉(zhuǎn)角度一般掌握在180°～360°,頻率為150～200次/min。一般來說,捻轉(zhuǎn)角度越大,頻率越快,刺激量就越大。反之,刺激量就越小[10]。毫針針刺對人體的治療作用其本質(zhì)上是一種機(jī)械力的刺激作用[11]。大量研究[12-14]已證明,毫針針刺過程和針刺手法的運針過程實際上都是一種機(jī)械運動過程,針體最終對機(jī)體的有效刺激是直接或通過牽引周圍組織而間接作用于某個或某幾個穴位感受裝置的機(jī)械力。因此,不同毫針針刺的差別實際上是機(jī)械力刺激參數(shù)上的差別,其中最本質(zhì)的還是作用力的大小和方向的不同,如壓力、摩擦力和牽張力等,所以現(xiàn)代醫(yī)家[15]從物理量學(xué)角度來探討針刺刺激量的本質(zhì)規(guī)律。楊華元等[16]用捻轉(zhuǎn)手法刺激自發(fā)性高血壓大鼠,使用不同刺激量比較降壓效應(yīng),結(jié)果表明輕刺激量(捻轉(zhuǎn)角度為144°,頻率為75次/min)與中刺激量(捻轉(zhuǎn)角度255°,頻率為111次/min)均有顯著抑制血壓上升的作用(P＜0.05),而重刺激量(捻轉(zhuǎn)角度為360°,頻率為140次/min)抑制血壓上升的效果不明顯(P＞0.05)。王樟連等[17]連用強(qiáng)刺激(捻轉(zhuǎn)角度＞360°,頻率為120～180次/min)、中刺激(捻轉(zhuǎn)角度為180°～360°,頻率為60～120次/min)、弱刺激(捻轉(zhuǎn)角度45°～180°,頻率＜60次/min)針刺雙側(cè)內(nèi)關(guān)、足三里,觀察3種不同的刺激量對左心搏血量的影響,中等刺激量針刺效果最明顯。周國祥等[18]用輕刺激(捻轉(zhuǎn)角度為180°,頻率為60次/min)、重刺激(捻轉(zhuǎn)角度為360°,頻率為200次/min)手法針刺大鼠內(nèi)關(guān)穴對心肌缺血再灌注損傷的影響,發(fā)現(xiàn)重刺激量針刺在減輕應(yīng)激反應(yīng)方面效果優(yōu)于輕刺激量針刺。我們認(rèn)為針刺效應(yīng)是由機(jī)體的機(jī)能狀態(tài)、腧穴的特異性、針刺操作手法等諸多因素相互作用而實現(xiàn)的,對于一個固定的機(jī)體而言,機(jī)能狀態(tài)和特定腧穴是固定的,那么針刺的手法、刺激量的大小對針刺效果而言就顯得尤為重要。所以對于基本針刺手法機(jī)械力刺激的量化研究,包括對針刺作用力方向、大小、留針時間、兩次針刺間隔時間等進(jìn)行了科學(xué)界定,使針刺治療由定性的補(bǔ)瀉上升到定量的水平。

3 基本針刺手法操作過程中阻力分布

王西明等[19]物理學(xué)專業(yè)學(xué)者研究認(rèn)為若將開始提插作為有效的行針起點,在提插行針過程中,針體將受到兩個區(qū)域的阻力:表皮區(qū)域的阻力和真皮及以下的結(jié)締組織區(qū)域的阻力。表皮為準(zhǔn)固體物質(zhì),堅硬而致密,進(jìn)針口處相對粗糙,在針體上下提插的過程中阻力很大。而真皮和皮下結(jié)締組織為軟物質(zhì),柔軟而疏松,相對針體滑膩且阻力較小。在行針過程中當(dāng)針體上提時可以看見皮膚有明顯的隆起狀,這主要是表皮的阻力所引起的。所以在提插法行針過程非“得氣”情況下,針體受到的主要阻力應(yīng)該來自表皮,部分機(jī)械能以摩擦形式轉(zhuǎn)換成熱能,其余能量將以機(jī)械能形式貢獻(xiàn)給穴位,引起穴位的一系列生理反應(yīng)。對于表皮的生物力學(xué)性質(zhì)已經(jīng)有很多學(xué)者進(jìn)行了實驗研究[20],從實驗結(jié)論得知皮膚強(qiáng)度很強(qiáng),韌度很大且很難壓縮,皮膚表面的摩擦因數(shù)也較大。皮膚表面摩擦因數(shù)的準(zhǔn)確測定對于提插法行針過程關(guān)系很大。目前,測定皮膚摩擦因數(shù)的實驗大致分為兩類,一類為利用受已知法向力作用并在皮膚上旋轉(zhuǎn)的探針或轉(zhuǎn)輪進(jìn)行測量;另一類則是利用在皮膚上滑動的探針進(jìn)行測量。

和提插法行針過程一樣,在捻轉(zhuǎn)法行針過程中,開始捻轉(zhuǎn)應(yīng)該是有效的行針起點,針體同樣受到兩個區(qū)域的阻力,即表皮和真皮及皮下的結(jié)締組織。因為表皮的厚度很小(0.2 mm),對于捻轉(zhuǎn)法行針過程而言,它的阻力可以忽略不計,因此針體的主要阻力應(yīng)該來自于結(jié)締組織。前面提到,有學(xué)者在電子顯微鏡的觀測下已經(jīng)確認(rèn),捻轉(zhuǎn)法行針時針體在穴位處提出后帶有的殘留物質(zhì)是一些彈性和膠原纖維纏繞在針體上。從而可以確認(rèn),捻轉(zhuǎn)法行針的阻力主要來自結(jié)締組織中的彈性纖維和膠原纖維纏繞,其他阻力則來自針體和結(jié)締組織之間的摩擦。

人體的穴位都是有由表皮、真皮、皮下結(jié)締組織組成,但是我們認(rèn)為不同的部位穴位分布在針體上的阻力是不同的,同一種針法針體在不同組織不同穴位相互作用力不同,作用效果就不同。同樣,不同的手法行針過程中針體在同一穴位相互作用力也不同。那么,不同的行針手法在不同穴位相互作用效果差異性就更大了,那么如何在這個角度考慮針刺手法量化標(biāo)準(zhǔn),是一個很重要的方面。

4 基本針刺手法中機(jī)械應(yīng)力對成纖維細(xì)胞的影響

Konofagou EE等[21]在對體內(nèi)超聲顯像的觀察表明,在針刺捻轉(zhuǎn)手法中,組織的位移距離可擴(kuò)大到5倍,在提插過程中,組織位移也發(fā)生明顯的變化。而機(jī)體體外牽拉使成纖維細(xì)胞的橫斷面積和周長發(fā)生了顯著的變化,呈時間-依賴性增長,牽拉2 h后,成纖維細(xì)胞橫斷面積成1倍增長。被牽拉的機(jī)體組織中的成纖維細(xì)胞突起變短,“片狀”細(xì)胞的體積變大,體內(nèi)牽拉實驗和體外的實驗相一致[22]。在共聚焦顯微鏡下,有一部分的細(xì)胞突起是連續(xù)的,電鏡觀察表明,相鄰細(xì)胞的突觸沒有發(fā)現(xiàn)有縫隙連接[23]。因此,在進(jìn)行針刺手法操作時,牽拉很可能導(dǎo)致針體周圍的大量成纖維細(xì)胞產(chǎn)生了可逆性收縮,成纖維細(xì)胞的收縮又引起纖維的再次牽拉,從而形成波浪式的傳導(dǎo),使得細(xì)胞收縮最終通過針體針刺傳導(dǎo)到整個結(jié)締組織。因此我們可以推測,針刺手法行針將通過機(jī)械應(yīng)力將信號傳導(dǎo)到結(jié)締組織內(nèi)部,既能解釋針刺的持久效應(yīng),又能解釋遠(yuǎn)端取穴的治療效果[24]。

陳波等[11]選擇足三里穴,通過體外培養(yǎng)穴位及穴旁的結(jié)締組織細(xì)胞,給予氣壓傳導(dǎo)壓力刺激,然后測定培養(yǎng)液中IL-6和PGE2的變化,結(jié)果表明壓力刺激促進(jìn)IL-6和PGE2的合成釋放。Duncan RL等[25]認(rèn)為機(jī)械應(yīng)力的細(xì)胞轉(zhuǎn)導(dǎo)可分為幾個不同階段,首先是機(jī)械應(yīng)力引起機(jī)體組織發(fā)生形態(tài)變化;然后將細(xì)胞外層面信號轉(zhuǎn)導(dǎo)為細(xì)胞內(nèi)信號;緊接著細(xì)胞內(nèi)信號傳遞;最后效應(yīng)細(xì)胞產(chǎn)生反應(yīng)。后兩個階段的研究目前進(jìn)行得較少。

針刺等機(jī)械應(yīng)力對結(jié)締組織的細(xì)胞在形態(tài)學(xué)改變、生化改變等方面均有一定的影響,體外細(xì)胞培養(yǎng)給與了很好的證據(jù),針刺的機(jī)械信號轉(zhuǎn)化為筋膜結(jié)締組織中的生物學(xué)信號以及影響神經(jīng)、內(nèi)分泌來對機(jī)體的生理病理過程進(jìn)行調(diào)節(jié),這個過程是如何發(fā)生的,是怎樣的途徑,是我們進(jìn)一步要研究的任務(wù),也會更深入地揭示針灸的作用機(jī)制。

5 討論

綜上所述,我們認(rèn)為針刺和推拿等各種物理療法產(chǎn)生的力學(xué)效應(yīng)是作用于機(jī)體的重要效應(yīng)之一,針刺手法在臨床上不統(tǒng)一,不同的針刺手法和不同的刺激量對機(jī)體和疾病產(chǎn)生不同的影響,目前嚴(yán)密的定性定量的研究工作還進(jìn)行得很少。雖然很多學(xué)者在積極地進(jìn)行針刺量化的工作,但是很難把所有的影響因素全部考慮在內(nèi),所以目前還是在不同的角度進(jìn)行定量化研究,我們認(rèn)為針刺的力學(xué)影響在整個施術(shù)過程中有著很重要的地位,它的影響由始至終貫穿整個治療過程,對臨床療效產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。

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Overview of Mechanical Research on Basic Acupuncture Manipulation

LI Fang-jie, YANG Hua-yuan, WANG Guan-tao. Shanghai University of Traditional Chinese Medicine,Shanghai 201203,China

Acupuncture mechanics in acupuncture manipulation of traditional Chinese medicine is important information for elucidating the essence of acupuncture manipulation and clinically observed acupuncture effects and has some morphological, histochemical and biochemical effects on fibroblasts and cytoskeletons in the tissue. This article generalizes from the present newest research advances, which is of important significance for revealing the mechanism of the therapeutic effect of acupuncture.

Acupuncture therapy; Needling methods; Biomechanics; Review

R245

A

10.13460/j.issn.1005-0957.2015.01.0085

2014-09-03

1005-0957(2015)01-0085-03

國家科技支撐計劃項目(2012BA125B03)

李芳杰(1982 - ),女,博士

楊華元(1952 - ),男,教授,博士生導(dǎo)師