電針刺激大腸俞穴和委中穴的fMRI研究

溫玉蓉，周晟，陳曉飛，賈潤慧，董馥聞

（1.甘肅中醫(yī)藥大學(xué)醫(yī)技醫(yī)學(xué)院，甘肅 蘭州 730000；2.甘肅省中醫(yī)院放射影像科，甘肅 蘭州 730050）

電針刺激大腸俞穴和委中穴的fMRI研究

溫玉蓉1，周晟2，陳曉飛2，賈潤慧2，董馥聞2

（1.甘肅中醫(yī)藥大學(xué)醫(yī)技醫(yī)學(xué)院，甘肅 蘭州 730000；2.甘肅省中醫(yī)院放射影像科，甘肅 蘭州 730050）

目的：應(yīng)用fMRI技術(shù)探討電針刺激大腸俞穴和委中穴腦功能變化的特點(diǎn)。方法：納入20名健康志愿者，在MRI掃描間實(shí)時(shí)電針刺激大腸俞穴和委中穴，通過電針儀的接通、斷開進(jìn)行組塊設(shè)計(jì)，采集電針刺激任務(wù)態(tài)fMRI數(shù)據(jù)，并采用FSL軟件分析數(shù)據(jù)。結(jié)果：電針刺激大腸俞穴和委中穴的激活腦區(qū)主要有顳葉外側(cè)溝、島葉、丘腦、緣上回、額葉中央前回；抑制腦區(qū)主要集中在額中回、海馬旁回、扣帶皮層腹節(jié)及頂葉皮質(zhì)。結(jié)論：電針刺激大腸俞穴和委中穴可激活和抑制大腦多個(gè)腦區(qū)，并通過神經(jīng)中樞機(jī)制共同發(fā)揮作用，可為針灸療法的中樞調(diào)節(jié)機(jī)制提供可視性實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

功能磁共振成像；大腸俞（BL25）；委中（BL40）；針刺

中醫(yī)針灸療法安全無毒，作為一種輔助治療技術(shù)在臨床療效顯著，但由于其療效機(jī)制解釋仍基于傳統(tǒng)中醫(yī)理論基礎(chǔ)，無法用現(xiàn)代醫(yī)學(xué)進(jìn)行解釋驗(yàn)證。1998年CHo等［1］第一次提出針刺影像學(xué)研究，利用fMRI技術(shù)探索針灸腦機(jī)制的研究已成為國內(nèi)外熱門課題之一。本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)了電針刺激健康人大腸俞穴和委中穴，探索其激活腦區(qū)或抑制腦區(qū)，為研究電針刺激大腸俞穴和委中穴治療下腰痛的機(jī)制理論作鋪墊。

1 資料與方法

1.1一般資料收集2014年8月至2015年3月在甘肅省中醫(yī)院放射科實(shí)習(xí)大學(xué)生20例，經(jīng)倫理委員會(huì)批準(zhǔn)，簽署知情同意書，其中男11例，女9例；年齡19～46歲，平均（23.4±3.1）歲，體質(zhì)量（60.11± 4.27）kg；身體健康，無腦血管及中樞神經(jīng)腫瘤疾病及精神疾病史、無頭部外傷史；均為右利手；近2周內(nèi)未使用解熱鎮(zhèn)痛、安眠、激素類等藥物；經(jīng)焦慮自評量表（SAS）及抑郁自評量表（SDS）評定結(jié)果為正常者；無MRI檢查禁忌證。

1.2儀器與方法

1.2.1實(shí)驗(yàn)儀器①M(fèi)RI：采用GE Signa HDxt 3.0 T MRI掃描儀，8通道高分辨力頭部線圈。②蘇州醫(yī)療器械廠華佗牌銀質(zhì)針灸針（含銀85%），規(guī)格為：0.35 mm×50 mm。③電針儀：韓氏RHANS-200A穴位神經(jīng)刺激儀，產(chǎn)平標(biāo)準(zhǔn)編碼：YZB/蘇0049-2008。生產(chǎn)許可證號(hào)：蘇食藥監(jiān)械生產(chǎn)許2007-0040號(hào)。

1.2.2針灸操作由同一位臨床經(jīng)驗(yàn)豐富的針灸醫(yī)師選穴操作。選穴：大腸俞取穴為L4棘突下，旁開1.5寸進(jìn)針，直刺0.8～1.2寸。委中取穴為腘橫紋中點(diǎn)，直刺1～1.5寸。針刺方法：由針灸醫(yī)師針刺右側(cè)大腸俞穴、委中穴，捻針后志愿者自感酸、麻、脹、痛、沉重、放射感和針灸醫(yī)師自感手下緊迫感，即“得氣”后留針。用2條同軸電纜線連接電針儀，選擇疏密波2/15 Hz 0.6 ms脈沖，經(jīng)針模式0.6～2.1 mA（視志被試耐受及針感，無不適為宜），通過電針儀接通（ON）與斷開（OFF）進(jìn)行穴位刺激。

1.2.3掃描體位志愿者俯臥在MRI儀器中，采用記憶塑板自制俯臥位頭拖固定頭部。同時(shí)都要求志愿者閉眼并佩戴靜音耳塞，盡量避免做認(rèn)知思考、語言等任何會(huì)刺激大腦皮層活動(dòng)的事情，避免頭部和身體其他部位移動(dòng)，身體放松，但不能進(jìn)入睡眠狀態(tài)。

1.2.4成像序列及參數(shù)①T1WI 3D volume序列，從延髓至顱頂，層厚1.2 mm，TE 3.0 ms，TR 7.8 ms，翻轉(zhuǎn)角12°，矩陣256×256，F(xiàn)OV 240 mm×240 mm，NXT 1.0，掃描時(shí)間2 min 58 s，248層圖像。②EPI T2WI BOLD序列，33個(gè)橫向?qū)用?，層?.0 mm，無間隔，TE 40 ms，TR 3 000 ms，翻轉(zhuǎn)角90°，矩陣96×96，F(xiàn)OV 240 mm×240 mm，NXT 1.0，掃描時(shí)間15 min，包括300個(gè)全腦volumes。

1.2.5任務(wù)態(tài)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ礁鶕?jù)電針儀接通（ON）與斷開（OFF）進(jìn)行干預(yù)，組塊設(shè)計(jì)靜息時(shí)間120 s、刺激時(shí)間60 s（圖1）。

圖1 任務(wù)態(tài)針刺實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ綀D，ON表示電針儀接通60 s，OFF表示電針儀斷開60 s

1.2.6fMRI數(shù)據(jù)處理首先利用Matlab對所采集的BOLD大腦任務(wù)態(tài)成像數(shù)據(jù)做180°旋轉(zhuǎn)。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)預(yù)處理和分析采用FSL（fMRI Software Library）軟件。主要步驟包括：①3D解剖圖像進(jìn)行去除非腦組織；②頭動(dòng)校正；③分層時(shí)間校正；④空間平滑處理；⑤高通濾波。通過一般線性模型（General Linear Model，GLM）得到每個(gè)被試的統(tǒng)計(jì)參數(shù)圖，并配準(zhǔn)到標(biāo)準(zhǔn)腦模板進(jìn)行組內(nèi)平均和多重比較校正，得到群體水平的顯著激活區(qū)域。通過設(shè)置與試驗(yàn)組塊設(shè)計(jì)反相的GLM模型，則得到顯著負(fù)激活（抑制）區(qū)域。

2 結(jié)果

FSL分析得到激活區(qū)超過閾值（Z=5.5）的區(qū)域共計(jì)28個(gè)（圖2），其中對應(yīng)的有效腦灰質(zhì)區(qū)域有8個(gè)（表1）；抑制區(qū)超過閾值（Z=7）的區(qū)域有33個(gè)（圖3），其中對應(yīng)的有效腦灰質(zhì)區(qū)有5個(gè)（表2）。

表1 有效激活區(qū)域的Talairach圖譜

表2 有效抑制區(qū)域的Talairach圖譜

3 討論

大腸俞穴和委中穴是臨床針灸治療下腰痛的主穴，通常配以其他穴位，其療效顯著。中醫(yī)解釋“腰背委中求”，委中穴屬足太陽之脈為合，主治腰背痛、坐骨神經(jīng)痛、膝關(guān)節(jié)炎、下肢痿痹、腓腸肌痙攣及急性腸炎。大腸俞穴屬足太陽膀胱經(jīng)，為遠(yuǎn)端選穴靜治作用，主治腰腿痛、腰扭傷、骶髂關(guān)節(jié)痛、腸炎、痢疾、便秘等胃腸病證［2］。Ogawa等［3］于1990年首先將BOLD成像技術(shù)應(yīng)用到針刺腦功能研究，認(rèn)為刺激周圍神經(jīng)，能激活相對應(yīng)的腦區(qū)。目前已有的研究涉及針刺委中穴結(jié)合其他穴位的腦功能研究，本實(shí)驗(yàn)主要研究健康人電針刺激大腸俞和委中穴的激活腦區(qū)和抑制腦區(qū)的定位，進(jìn)一步深入研究針刺治療下腰痛的神經(jīng)中樞機(jī)制。

圖2激活腦區(qū)。圖中紅色部分代表激活腦區(qū)，閾值Z≥5.5，有效激活腦灰質(zhì)區(qū)有左側(cè)外側(cè)溝邊沿、雙側(cè)丘腦、左側(cè)大腦中央溝、雙側(cè)島葉、右側(cè)額葉中央前回圖3抑制腦區(qū)。圖中藍(lán)色部分代表抑制腦區(qū)，閾值Z≥7.7，有效抑制腦灰質(zhì)區(qū)有左側(cè)額中回、雙側(cè)海馬旁回、右側(cè)扣帶皮層腹節(jié)、頂葉皮層頂部

本實(shí)驗(yàn)激活腦區(qū)左側(cè)顳葉外側(cè)溝（BA42）是聽覺聯(lián)合皮層，其功能主要是早期聽覺信息處理，該區(qū)域還與視覺及情緒刺激有關(guān)，而疼痛刺激亦可激發(fā)情感活動(dòng)，該腦區(qū)的激活可能與調(diào)節(jié)腦區(qū)功能活動(dòng)、緩解下腰痛引起的情緒反應(yīng)有關(guān)［4］。激活腦區(qū)右側(cè)緣上回（BA40），為韋尼克區(qū)的一部分，位于外側(cè)溝上端末，是重要的腦皮質(zhì)區(qū)，作為次級體感皮層，主要參與響應(yīng)軀體刺激，完成結(jié)構(gòu)區(qū)分任務(wù)，若損傷該部位會(huì)出現(xiàn)對側(cè)肢體精細(xì)動(dòng)作和肌無力及空間定位消失［5］。邵廣瑞等［5］在針刺委中穴PET/CT腦功能研究中，激活腦區(qū)中也有緣上回（BA40），與本實(shí)驗(yàn)結(jié)果相符，說明針刺委中穴可激活這個(gè)腦區(qū)，與針刺方式及腦功能激活測量的技術(shù)沒有關(guān)系。雙側(cè)島葉（BA13）主要負(fù)責(zé)處理收斂信息產(chǎn)生的一種感官經(jīng)驗(yàn)（如厭惡、不安的感覺），與情感相關(guān)，具有非特異性感覺整合功能，對多種非傷害性刺激有相關(guān)反應(yīng)［6］。島葉屬于邊緣葉-旁邊緣葉-新皮層系統(tǒng)（LPNN）［7］，丘腦屬于感覺識(shí)別網(wǎng)絡(luò)（體感皮層SI、SⅡ、丘腦、后島葉），疼痛、焦慮和神經(jīng)刺激下可激活這些網(wǎng)絡(luò)的腦區(qū)［8］，這兩個(gè)腦區(qū)同時(shí)也屬于“疼痛調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)”，針刺得氣狀態(tài)下，能負(fù)向調(diào)制被疼痛激活的疼痛腦網(wǎng)絡(luò)，使激活的腦區(qū)呈現(xiàn)抑制轉(zhuǎn)態(tài)。該腦區(qū)的激活，可能與針刺兩個(gè)穴位發(fā)揮中樞神經(jīng)系統(tǒng)的鎮(zhèn)痛作用有關(guān)［9］。右側(cè)額葉中央前回（BA6）與額葉（BA8）共同構(gòu)成前運(yùn)動(dòng)皮層，指導(dǎo)感官運(yùn)動(dòng)，從而進(jìn)一步輔助運(yùn)動(dòng)區(qū)（控制身體的近端和軀干肌肉）。同時(shí)額葉中央前回也是往返聯(lián)系其他各葉皮質(zhì)，對內(nèi)臟和軀體活動(dòng)有著復(fù)雜的影響［10］，前額葉纖維切斷的患者，特別是與丘腦背內(nèi)側(cè)核間的往返聯(lián)系切斷的患者，其頑固性及惡性疼痛的癥狀得以改善，該腦區(qū)的激活可能是委中穴治療下肢痿痹的中樞機(jī)制之一［11］。

Raichle等［12］提出默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)（default mode network，DMN），即大腦在無任務(wù)靜息狀態(tài)下存在特定的腦功能活動(dòng)，主要涉及腦區(qū)有前額葉皮層、扣帶回、頂下小葉及海馬結(jié)構(gòu)等腦區(qū)。這些腦區(qū)構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)維持著人在靜息狀態(tài)下的認(rèn)知功能［13］，并推測這些腦區(qū)可能與記憶處理等認(rèn)知功能有密切關(guān)系。靜息態(tài)時(shí)，fMRI可獲得腦區(qū)的低頻率活動(dòng)波，分析低頻活動(dòng)波中得出DMN，DMN是自發(fā)腦功能活動(dòng)的基礎(chǔ)［14］。DMN在無任務(wù)狀態(tài)下呈激活，而在任務(wù)狀態(tài)下出現(xiàn)抑制［14-15］。本實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析得出抑制腦區(qū)有頂葉皮層（BA3）、扣帶皮層腹節(jié)（BA24）、額中回及海馬旁回，抑制腦區(qū)的大部分符合默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)的位置，同時(shí)說明針灸針刺的任務(wù)狀態(tài)下DMN受到抑制。

針灸可能是通過神經(jīng)、內(nèi)分泌、免疫等多種方式起作用［16］，而本實(shí)驗(yàn)研究電針刺激大腸俞和委中穴，利用fMRI技術(shù)初步觀察到激活和抑制多個(gè)腦區(qū)的空間定位，這些腦區(qū)的功能與肢體的感覺、運(yùn)動(dòng)及空間定位和中樞神經(jīng)鎮(zhèn)痛作用密切相關(guān)，這說明針刺不僅僅是體表的單一刺激，有可能是通過調(diào)節(jié)腦區(qū)的功能而緩解下腰痛。本實(shí)驗(yàn)以正常志愿者為研究對象，樣本量較小，為今后擴(kuò)大樣本量，納入下腰痛患者進(jìn)一步研究取得了理論支持。

［1］Cho ZH，Chung SC，Jones JP，et al.New finding of the correlation between acupoints and corrsponging brain cortice using functional MRI［J］.Proc Natl Acad Sci USA，1998，95：2670-2673.

［2］石學(xué)敏.中國針灸學(xué)［M］.北京：中國中醫(yī)藥出版社，2010：66-68.

［3］Ogawa S，Lee TM，Kay AR，et al.Brain magnetic resonance imaging with contrast dependnt on blood oxygenation［J］.Proc Natl Acad Sci USA，1990，87：9868-9872.

［4］張麗，李衛(wèi)暉，李凌江，等.慢性創(chuàng)傷后應(yīng)激障礙患者對短期記憶提取任務(wù)的腦功能磁共振研究［J］．中國臨床心理學(xué)志，2011，19（2）：143-145.

［5］邵廣瑞，馬蕾.針刺委中穴正電子發(fā)射計(jì)算機(jī)體層攝影/CT腦功能成像的觀察［J］.中國中西醫(yī)結(jié)合雜志，2006，26（11）：969-972.

［6］劉建亮.應(yīng)用功能性磁共振成像探討針刺足三里與腦功能區(qū)的相關(guān)性研究［D］.山東中醫(yī)藥大學(xué)，2009.

［7］吳志遠(yuǎn).針刺同一經(jīng)絡(luò)不同穴位的磁共振腦功能成像對比研究［J］.中國醫(yī)學(xué)影像學(xué)雜志，2008，16（2）：101-105.

［8］Kupers R，Danielsen ER，Kehlet H，et al.An fMRI study of the anterior cingulate cortex and surrounding medial wall activations evoked by noxious cutaneous heat and cold stimuli［J］.Pain，2008，85：359-374.

［9］方繼良，Hui KS Kathleen，Liu Jing，等.針刺太沖穴得氣及疼痛激發(fā)相對抗的腦功能網(wǎng)絡(luò)效應(yīng)fMRI研究［J］.中國中西醫(yī)結(jié)合影像雜志，2012，10（2）：4-9.

［10］易陽，徐放明，謝洪武，等.從針刺太沖穴治療抑郁癥探討肝經(jīng)與額葉聯(lián)系的靜息態(tài)功能磁共振研究［J］.中國中西醫(yī)結(jié)合雜志，2011，31（8）：1044-1050．

［11］王瓊.針刺懸鐘穴治療頸椎病患者的腦功能成像研究［D］.湖北中醫(yī)藥大學(xué)，2013.

［12］Raichle ME，MacLeod AM，Snyder AZ，et al.A defaul mode of brain function［J］.Proc Natl Acad Sci USA，2001，98：676-682.

［13］Greicius MD，Supekar K，Menon V，et al.Resting-state functional connectivity reflects structual connectivity in the default mode network［J］.Cereb Cortex，2009，19：72-78.

［14］Buckner RL，Andrews-Hanna JR，Schacter DL.The brain’s default network：anatomy，function，and relevance to disease［J］.Ann N Y Acad Sci，2008，1124：1-38.

［15］Wu MT，Hsieh JC，Xiong J，et al.Central nervous pathway for acupuncture stimulation：localization of processing with functional MR imaging of the brain—preliminary experience［J］.Radiology，1999，212：133-141.

［16］楊永清，陳漢平，王寧，等.針灸效應(yīng)物質(zhì)基礎(chǔ)研究［J］.針灸研究，2007，32（6）：399-401.

The fMRI study of electroacupuncture at Dachang Shu and Weizhong

WEN Yurong，ZHOU Sheng，CHEN Xiaofei，JIA

Runhui，DONG Fuwen.Department of Radiodogy，Gansu Provincial Hospital of TCM，Lanzhou，730050，China.

Objective：Using fMRI to explore the characteristics of brain function changes when electroacupuncture stimulate acupoints of Dachang Shu and Weizhong on large intestine.Methods：Electroacupuncture stimulate Volunteers’acupoints of Dachang Shu and Weizhong during magnetic resonance imaging scans.Block design was conducted by electroacupuncture’s on and off.We collected magnetic resonance data of brain function and FSL software was used to analyze the data.Results：Twenty healthy volunteers were included.Brain regions activated by electroacupuncture stimulation were temporal lobe lateral sulcus；lobus insularis；thalamus；supramarginal gyrus；prefrontal medial frontal gyrus.Brain regions inhabited were middle frontal gyrus；parahippocampal gyrus；cingulate cortex abdominal segment；parietal cortex.Conclusion：Electroacupuncture stimulate Volunteers’acupoints of Dachang Shu and Weizhong could activate and inhabit many brain regions.It could play a role associated with neurohumoral mechanisms and provide experimental evidences for the central regulatory mechanism of acupuncture therapy.

Functional magnatic resonance imaging；Dachang Shu；Weizhong；Acupuncture

2015-04-03）

10.3969/j.issn.1672-0512.2015.06.012

2015年甘肅省中醫(yī)藥管理局科研立項(xiàng)課題（GZK-20 15-48）。

周晟，E-mail：lzzs@sina.com。