“足緩難行刺沖陽”腦效應(yīng)機(jī)制功能磁共振成像研究

李曉陵，蔡麗娜，王豐*，趙旭，曹丹娜 ，于國強(qiáng)， 張坤宇，康奇，李冰昕

作者單位：

1. 黑龍江中醫(yī)藥大學(xué)附屬第一醫(yī)院CT磁共振科，哈爾濱 150040

2. 黑龍江中醫(yī)藥大學(xué)研究生院，哈爾濱 150040

3. 黑龍江中醫(yī)藥大學(xué)附屬第一醫(yī)院針灸科，哈爾濱 150040

沖陽穴，乃足陽明胃經(jīng)的原穴，“沖”指穴內(nèi)物質(zhì)運(yùn)動(dòng)之狀，“陽”指陽氣。沖陽穴承接解溪穴傳來之經(jīng)氣，受脾土之熱，于沖陽穴大量氣化沖行于天。因其位于足背，顧針對足背腫痛、足緩不收等病癥效果更佳，如明代楊繼洲所著《針灸大成·長桑君天皇秘訣歌》曰：“足緩難行刺沖陽”。但如何利用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)來詮釋針刺沖陽穴的作用機(jī)制一直困擾著相關(guān)研究學(xué)者。目前針對腧穴作用機(jī)理的研究多集中于腧穴誘發(fā)電位[1]和腧穴配伍研究[2]，但研究結(jié)果差強(qiáng)人意，未能從腦區(qū)功能角度闡述腧穴的作用機(jī)制。近些年，隨著功能磁共振成像(functional magnetic resonance imaging，fMRI)技術(shù)發(fā)展和成熟[3]，利用該技術(shù)可以無損地檢測人腦的活動(dòng)，逐步開始運(yùn)用于腧穴機(jī)制的研究中[4]。筆者利用血氧水平依賴功能磁共振成像(blood oxygenation level dependent functional MRI，BOLD-fMRI)技術(shù)，通過針刺正常健康志愿者右側(cè)沖陽穴，觀察腦內(nèi)的激活區(qū)和抑制區(qū)，從而探討“足緩難行刺沖陽”的腦效應(yīng)機(jī)制。

1 材料與方法

1.1 受試者選擇標(biāo)準(zhǔn)

本研究通過黑龍江中醫(yī)藥大學(xué)附屬第一醫(yī)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)后(批件號(hào)：HZYLLBA2018)，選取符合納入標(biāo)準(zhǔn)，黑龍江中醫(yī)藥大學(xué)在讀的正常健康男性志愿者16名。體型適中，年齡(25.56±2.66)歲，均為右利手。實(shí)驗(yàn)前進(jìn)行身高、體重、血常規(guī)、尿常規(guī)、生化、血壓、心電、腦電等檢測。

納入標(biāo)準(zhǔn)：受試者無磁共振掃描禁忌；無明確的踝關(guān)節(jié)外傷史；無神經(jīng)、精神損傷病史；無腦電地形圖(使用美國尼高利牌腦電圖儀檢測)異常表現(xiàn)；無吸煙、飲酒及吸毒等不良嗜好；7 d內(nèi)無攝入藥物史；對針刺無不良生理反應(yīng)心理(如暈針，血腫等)；受試者均需簽署知情同意書。

1.2 實(shí)驗(yàn)方案

1.2.1 常規(guī)顱腦圖像采集

所有受試者針刺取穴前均先行MRI顱腦常規(guī)掃描，其目的在于剔除腦內(nèi)有異常影像的受試者。在顱腦三維定位像上選取正中矢狀斷面行軸位T1WI、T2WI及FLAIR序列掃描。掃描線平行于前后連合的連線(AC-PC)，掃描范圍由顱底至顱頂部，覆蓋整個(gè)大腦及小腦。

1.2.2 針刺方案

統(tǒng)一選用一次性針具，直徑0.25 mm，針身長度40 mm，是由蘇州康升醫(yī)療器械有限公司生產(chǎn)的康年牌不銹鋼針灸針。試驗(yàn)順序均按照隨機(jī)的方式，16名受試者均針刺右側(cè)沖陽穴，針刺深度為10～17 mm。fMRI檢查采用BOLD技術(shù)，掃描時(shí)采取區(qū)塊設(shè)計(jì)(Block Design)，“OFF-ON-OFF”模式，包括4次留針(R1、R2、R3、R4)，3次持續(xù)1 min捻針(S1、S2、S3)，靜止留針與捻針交替進(jìn)行(圖1)，捻針手法為平補(bǔ)平瀉法，捻轉(zhuǎn)角度為180°±20°，頻率60～90次/min，以麻脹等適度得氣感為宜。

1.3 掃描參數(shù)

使用我院Philips Achieva 3.0 T TX雙源雙梯度磁共振掃描儀。受試者充分休息30 min后平臥于掃描床，頭部置于16通道顱腦線圈內(nèi)，佩戴眼罩及置入防噪耳塞，用海綿墊固定頭部，保持清醒，盡量不做思維活動(dòng)。解剖圖像掃描參數(shù)(T1W-3D-TFE序列)：TR 7.5 ms，TE 3.5 ms，矩陣228×227，F(xiàn)OV 250 mm×250 mm，F(xiàn)A 8°，層數(shù)301，層厚1 mm，層間隔0 mm，掃描時(shí)間4 min 58 s。功能圖像掃描參數(shù)(FE-EPI序列)：TR 3000 ms，TE 35 ms，F(xiàn)OV 230 mm×230 mm，F(xiàn)A 90°，矩陣96×96，層數(shù)24，層厚5 mm，層間隔0 mm，掃描時(shí)間9 min 9 s，共180個(gè)時(shí)間點(diǎn)。

1.4 圖像處理

在Philips EWS工作站中導(dǎo)出功能及結(jié)構(gòu)磁共振成像的原始數(shù)據(jù)，應(yīng)用MRI-Convert軟件將DICOM格式的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成NIFTI格式，基于MATLAB 2017a使用DPARSFA及XJVIEW軟件進(jìn)行圖像數(shù)據(jù)處理及呈現(xiàn)。數(shù)據(jù)預(yù)處理包括：時(shí)間校正，頭動(dòng)校正，解剖像與功能像配準(zhǔn)，配準(zhǔn)后圖像分割，空間標(biāo)準(zhǔn)化，平滑等。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

圖1 fMRI針刺的Block模式圖Fig. 1 The mode of block stimulation.

數(shù)據(jù)處理使用統(tǒng)計(jì)參數(shù)圖軟件SPM12。組分析采用單樣本t檢驗(yàn)，統(tǒng)計(jì)值P＜0.01(FDR校正)，t＞3.42，相連體素?cái)?shù)＞5認(rèn)為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義[5]。

2 結(jié)果

本組針刺右側(cè)沖陽穴fMRI分析結(jié)果顯示腦內(nèi)多處功能區(qū)激活，正激活區(qū)為：左側(cè)小腦前葉、小腦后葉、額葉中央前回、顳上回(BA42)、顳橫回(BA41)、顳中回、頂葉中央后回、外核、豆?fàn)詈恕⑼鈧?cè)蒼白球；右側(cè)小腦后葉、額葉中央前回(BA6)、額中回(BA10)、額下回、顳橫回、顳中回、頂葉中央后回(BA3)、頂下小葉、扣帶回(BA24)、腦島、丘腦；負(fù)激活腦區(qū)：左側(cè)枕上回、后扣帶回(BA30)、楔前葉、顳中回；右側(cè)海馬、外核。(表1，2；圖2)。

表1 針刺沖陽穴正激活腦功能區(qū)Tab. 1 Brain regions activated by acpuncture stimulation at the Chongyang acupoints

表2 針刺沖陽穴負(fù)激活腦功能區(qū)Tab. 2 Brain regions deactivated by acpuncture stimulation at the Chongyang acupoints

圖2 針刺沖陽穴引起腦區(qū)正激活與負(fù)激活軸位圖Fig. 2 Axial map of active and deactive fMRI cerebral regions by acpuncture the Chongyang points.

3 討論

3.1 針刺鎮(zhèn)痛的中醫(yī)理論

針灸可以治療各種疼痛性疾病，如術(shù)后疼痛、外傷疼痛及腰背疼痛等，其臨床療效顯著。如國醫(yī)大師孫申田教授無論從傳統(tǒng)經(jīng)絡(luò)辯證，還是按現(xiàn)代解剖生理學(xué)選穴配方治療各類痛癥，都取得了不錯(cuò)的療效，針對有些痛癥甚至取得了“一針即效”的神奇功效[6]。中醫(yī)認(rèn)為通過針刺腧穴可以振奮經(jīng)絡(luò)之經(jīng)氣，經(jīng)脈疏通，氣血調(diào)和，絡(luò)脈得養(yǎng)，通則不痛[7]。然而，針刺鎮(zhèn)痛中樞機(jī)制仍是臨床有待解決的問題。

3.2 “足緩難行刺沖陽”的腦效應(yīng)機(jī)制探討

筆者利用BOLD-fMRI技術(shù)，通過針刺正常健康志愿者右側(cè)沖陽穴，觀察腦內(nèi)的激活區(qū)和抑制區(qū)，從而探討“足緩難行刺沖陽”的腦效應(yīng)機(jī)制。通過針刺右側(cè)沖陽穴fMRI實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)痛覺信息處理涉及復(fù)雜的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，是由各腦區(qū)相互協(xié)調(diào)共同完成的。痛覺信息通過內(nèi)側(cè)和外側(cè)丘腦束上行，經(jīng)丘腦外側(cè)核群投射到大腦皮層初級及次級軀體感覺區(qū)以及島葉后部[8]。通過內(nèi)側(cè)核群投射到前扣帶回、前額葉和島葉前部，內(nèi)側(cè)傳導(dǎo)系統(tǒng)主要傳導(dǎo)痛覺的認(rèn)知、注意和情緒[9]。內(nèi)外側(cè)傳導(dǎo)通過交互聯(lián)系，形成區(qū)域網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，一旦機(jī)體受到疼痛傷害刺激時(shí)激活該系統(tǒng)，會(huì)產(chǎn)生痛覺反應(yīng)，這一區(qū)域網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)即“疼痛矩陣”[10]。本實(shí)驗(yàn)通過針刺右側(cè)沖陽穴對額葉中央前回(BA6)、額中回(BA10)、額下回、頂葉中央后回(BA3)、頂下小葉、扣帶回 (BA24)等功能區(qū)產(chǎn)生正激活，說明針刺沖陽穴可以激發(fā)“疼痛矩陣”，在鎮(zhèn)痛效應(yīng)的發(fā)揮中可能起著下行調(diào)節(jié)作用[11]。中央后回既是軀體感覺區(qū)域，又屬于外側(cè)疼痛系統(tǒng)，參與痛覺的感覺分辨，在痛覺的認(rèn)知和記憶方面起著重要作用，并參與對針刺刺激的反應(yīng)[12]。本實(shí)驗(yàn)獲得的針刺數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)雙側(cè)腦中央后回同時(shí)出現(xiàn)激活區(qū)，推測這可能與針刺對痛覺的一般感覺成分調(diào)節(jié)有關(guān)。丘腦是有害信息傳入大腦皮層引起疼痛的首要中轉(zhuǎn)站，丘腦可能參與處理和疼痛相關(guān)多個(gè)腦區(qū)的整合[13]。本研究中通過針刺受試者沖陽穴激活丘腦，說明針刺沖陽穴可能是影響疼痛在腦功能區(qū)傳導(dǎo)的連接，從而減輕疼痛。內(nèi)外側(cè)傳導(dǎo)通路交叉聯(lián)系，可將痛覺信息向皮質(zhì)下核團(tuán)投射，如杏仁核、海馬、中腦導(dǎo)水管周圍灰質(zhì)等邊緣系統(tǒng)。本研究中受試者對邊緣系統(tǒng)產(chǎn)生負(fù)激活，從而減輕疼痛的情緒反應(yīng)。Hui等[14]和Liu等[15]針刺疼痛相關(guān)穴位的研究表明，針刺得氣狀態(tài)可引起腦內(nèi)廣泛的負(fù)激活，而邊緣系統(tǒng)的反映則是研究共同報(bào)道的結(jié)果，它與多種神經(jīng)遞質(zhì)(如5-羥色胺、多巴胺)的釋放有關(guān)，是參與針刺鎮(zhèn)痛重要的腦功能區(qū)。本研究中筆者還發(fā)現(xiàn)針刺沖陽穴對小腦前葉、小腦后葉產(chǎn)生正激活。小腦的主要功能是控制運(yùn)動(dòng)，通過復(fù)雜的調(diào)節(jié)和反饋機(jī)制成為維持平衡和肌張力的協(xié)調(diào)中樞，但小腦也是多個(gè)痛覺調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，參與痛覺認(rèn)知過程[16-17]。針刺沖陽穴激活小腦多個(gè)區(qū)域，可能與人們對疼痛感覺認(rèn)知過程不同有關(guān)。

綜上所述，針刺沖陽穴產(chǎn)生的效應(yīng)機(jī)制與大腦中樞關(guān)系密切，針刺信息可以直接影響“疼痛矩陣”產(chǎn)生鎮(zhèn)痛效應(yīng)，并通過正激活丘腦影響疼痛信息的傳導(dǎo)，和負(fù)激活邊緣系統(tǒng)抑制主觀感受的情緒反應(yīng)從而減輕疼痛[18]。試圖從中樞角度對"足緩難行刺沖陽"給予解釋。

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