針刺豐隆穴腦激活區(qū)功能磁共振成像研究

李曉陵，張坤宇，蔡麗娜，劉曉慧， 竺柏年，姜曉旭，馬健，李崖雪，王豐，*

作者單位：1. 黑龍江中醫(yī)藥大學附屬第一醫(yī)院CT磁共振科，哈爾濱 150040 2. 黑龍江中醫(yī)藥大學研究生院，哈爾濱 150040

針刺豐隆穴治療疾病臨床應用廣泛[1]，大量研究證實，針刺豐隆穴在治療認知障礙[2]、疼痛性疾病[3]等具有顯著的療效，但具體作用機制尚不完全明確。腦fMRI可以實時反映在特定刺激狀態(tài)下腦功能區(qū)的活動狀況[4]。因此，本試驗采用Bold-fMRI技術對針刺豐隆穴和非穴腦激活區(qū)進行比較分析，探討針刺豐隆穴的腦效應機制。

1 材料與方法

1.1 研究對象

18名男性健康志愿者來自黑龍江中醫(yī)藥大學，為了避免女性受試者生理周期的影響，本試驗未予納入。其中2名受試者由于圖像數(shù)據(jù)頭動位移過大被排除，最終選取16名符合試驗納入標準的受試者進行分析研究，年齡(22±4.0)歲。本研究通過了黑龍江中醫(yī)藥大學附屬第一醫(yī)院倫理委員會的批準。

納入標準：受試者BMI指數(shù)18～24，均為右利手；無明確外傷史，無神經(jīng)、精神損傷病史及磁共振掃描禁忌；7 d內(nèi)無攝入任何藥物，對針刺操作可接受；頭動參數(shù)為：平動＜1.5 mm，轉動＜1.5°；無嚴重的腦器質(zhì)性疾病或急慢性疾??；受試者均需簽署知情同意書。

1.2 試驗方案

針刺操作使用一次性不銹鋼針灸針，針長40 mm，由蘇州康升醫(yī)療器械有限公司制造，該品牌針灸針經(jīng)過本團隊大量相關試驗驗證為受磁場影響最小，且針刺部位距離磁體中心較遠，因此對試驗結果不會造成影響。豐隆穴位于小腿的前外側，在外踝尖上方8寸，條口穴外側1寸處[5]。選取非穴的位置為豐隆穴上方2 cm，此部位避開了其它經(jīng)脈。試驗順序是隨機原則，16名受試者均分別針刺右側豐隆穴及非穴，針刺深度為10～15 mm，每個受試者接受2次試驗，試驗間隔時間為7 d。fMRI數(shù)據(jù)采集過程中，針刺操作采取區(qū)塊設計(Block Design)，共7個區(qū)塊，包括4次留針和3次捻針狀態(tài)，規(guī)律交替進行(圖1)，捻針操作時運用平補平瀉法，捻轉角度180°±20°，頻率60～100次/min，以酸麻脹痛量化指標為中度得氣感。針刺操作由同一名具有豐富針灸經(jīng)驗的醫(yī)師完成。

1.3 掃描參數(shù)

采用Philips Achieva 3.0 T TX磁共振掃描設備。完全休息30 min后，受試者平躺在掃描床上，將頭部放在16通道顱腦線圈中，配置眼罩、耳塞。首先行常規(guī)MRI顱腦檢查，目的是排除腦內(nèi)有器質(zhì)性病變受試者。常規(guī)掃描序列包括T1WI、T2WI，SE-T1WI掃描參數(shù)：重復時間(time of repeat，TR) 500 ms，回波時間(time of echo，TE) 15 ms，視野(fiеld оf viеw，F(xiàn)OV) 230 cm×230 cm，層厚(slice thickness) 6 mm，層間距(slice gap) 1 mm，掃描層數(shù)(slices) 24層，掃描時間(total scan duration) 2 min 55 s。TSE-T2WI掃描參數(shù)：TR 3000 ms，TE 80 ms，反轉角 90°，總掃描時間2 min 42 s。其他參數(shù)同T1WI。

解剖圖像掃描參數(shù)(T1W-3D-TFE序列)：TR 8.3 ms，TE 3.8 ms，F(xiàn)OV 256 mm×256 mm，F(xiàn)A 12°，Slices 188，層厚1 mm，層間隔 0 mm，總掃描時間4 min 52 s。功能圖像掃描參數(shù)(FE-EPI序列)：TR 2000 ms，TE 30 ms，F(xiàn)OV 220 mm×220 mm，F(xiàn)A 90°，矩陣64×64，掃描層數(shù) 36，層厚3 mm，層間隔 1 mm，總掃描時間9 min 9 s，共270個時間點。

1.4 圖像處理

對獲得的功能及結構MRI原始數(shù)據(jù)，使用MRIConvert軟件(version 2.0 rev.235，http://lcni.uoregon.edu)將DICOM格式轉換為NIFTI格式。在MATLAB (美國MathWorks公司的矩陣實驗室) 2017a環(huán)境下運行DPARSF (version 4.3，http://rfmri.org/ DPARSF)、XJVIEW (version 9.6，http:// www. alivelearn. net/ xjview)軟件進行圖像數(shù)據(jù)預處理及結果呈現(xiàn)。數(shù)據(jù)處理過程包括：(1)時間層校正(slice timing)；(2)頭動校正(realign)，若頭動＞1.5 mm或1.5°，排除該受試者數(shù)據(jù)；(3)空間標準化(normalise)，利用配準、分割后的3D-T1像把本地空間數(shù)據(jù)對齊到蒙特利爾神經(jīng)學研究所(Montreal neurilogical institute，MNI)標準空間；(4)空間平滑(smooth)，平滑核(FWHM)為6 mm×6 mm×6 mm。

1.5 統(tǒng)計學處理

統(tǒng)計學分析應用SPM12(statistical parametric mapping，http://www.fil.ion.ucl.ac.uk/spm/)軟件。首先采用單樣本t檢驗，得到針刺豐隆穴和非穴的腦激活區(qū)數(shù)據(jù)，然后取兩者腦激活區(qū)的并集，并以此作為模板(mask)，再進行配對樣本t檢驗，統(tǒng)計閾值為體素(voxel)水平P=0.001(未校正)，簇(cluster)水平P＜0.05(FWEc校正)，獲得針刺豐隆穴比較非穴相對增強、減弱的腦激活區(qū)。

2 結果

與針刺非穴相比，針刺豐隆穴增強腦激活區(qū)包括：右側額下回(BA45)、頂上小葉(BA7)，左側頂下小葉(BA40)；減弱腦激活區(qū)包括：右側邊緣葉、丘腦、前扣帶回(BA32)、額中回(BA46)、小腦后葉，左側海馬旁回(BA35)、腦島(BA13)、小腦前葉(表1，2；圖2)。

3 討論

3.1 針刺豐隆穴的中醫(yī)理論

傳統(tǒng)中醫(yī)學所述，豐隆穴出自《靈樞?根結》：“豐隆者，陽血聚之而隆起，化陰絡交太陰，有豐滿之象，故名豐隆”，是足陽明胃經(jīng)絡穴，具有健脾、化痰、利濕的功效，脾胃運行正常，則痰無所生，所以本穴是治痰要穴，因“百病皆由痰作祟”[6]，因此本研究選取豐隆穴為研究對象。

3.2 針刺豐隆穴較針刺非穴增強的腦激活區(qū)分析

本研究中，針刺豐隆穴相比非穴額下回(BA45)、頂上小葉(BA7)、頂下小葉(BA40)腦區(qū)相對特異性增強激活。有研究表明，額葉的外部是空間信息材料實施的主要部位[7]，與信息工作記憶的編碼和提取有關[8]。Sack等[9]揭示頂葉皮層的激活與視空間任務密切相關，如物體位置的變化可導致雙頂葉皮層的強激活。針刺豐隆穴在治療認知功能障礙疾病發(fā)揮重要作用[10]，結合本項研究結果，筆者推測與增強激活額葉、頂葉相

圖1 針刺操作試驗設計方案。R：為得氣后留針狀態(tài)；S：為捻針狀態(tài) Fig. 1 Acupuncture operation test design. R is the state of the needle after the gas is obtained. S is the state of the twisting needle.

解剖部位 右/左 Brodmann分區(qū)t值 體素數(shù) MNI 坐標系

X Y Z

額下回 右 BA45 3.85 78 54 21 12頂上小葉 右 BA7 2.90 67 42 -48 33頂下小葉 左 BA40 2.85 65 -36 -45 51關腦區(qū)有關。頂葉是處理空間特征信息的主要部位，尤其在短期空間記憶的認知過程中尤為突出[11]。

表2 針刺豐隆穴較針刺非穴減弱的腦激活區(qū)Tab. 2 Compared with acupuncture at sham acupoint, acpuncture at Fenglong weakened areas of brain activation

3.3 針刺豐隆穴較針刺非穴減弱的腦激活區(qū)分析

圖2 針刺豐隆穴較針刺非穴增強、減弱的腦激活區(qū)軸位圖。紅色表示增強的腦激活區(qū)，藍色表示減弱的腦激活區(qū) Fig. 2 Axis map of acupuncture at Fenglong point compared with acupuncture at sham acupoint enhancement and weakened brain activation area. Red indicates an enhanced brain activation area and blue indicates a weakened brain activation area.

針刺豐隆穴相比非穴，筆者發(fā)現(xiàn)丘腦、前扣帶回、腦島等腦激活區(qū)減弱，這些腦區(qū)主要管理疼痛的認知和識別，形成“疼痛矩陣”[12]。臨床上，針刺豐隆穴用于治療頭痛、下肢痿痹、腹痛、腹脹、潰瘍性疼痛等疾病，且療效顯著[13]。本研究中，穴位刺激在上述腦區(qū)引發(fā)的激活，可能是針刺豐隆穴能起到緩解患者疼痛的中樞作用機制之一。丘腦是有害信息和疼痛信號進入大腦皮層的中繼站[14]，是最重要的感覺整合中樞，與疼痛具有一定程度的相關性[15]。在本試驗中觀察到丘腦活動減弱，可以說明丘腦在疼痛調(diào)節(jié)中發(fā)揮了重要作用。腦島具有調(diào)節(jié)內(nèi)臟活動、情緒和疼痛的功能[16]，相關研究表明，島葉是脊髓丘腦系統(tǒng)的一個重要的感覺輸入?yún)^(qū)，參與疼痛和觸覺等信息處理[17]。在研究疼痛方面，應用fMRI技術觀察腦功能區(qū)改變，眾多文獻證實島葉是最常見的腦激活區(qū)之一[18]。本研究中，腦島活動相對減低，與先前研究證實腦島與疼痛有關的生理反應以及回避行為密切相關的結論相符[19]。前扣帶回主管情緒處理，在＂疼痛矩陣＂網(wǎng)絡中對疼痛信息的整合起到重要作用[20]。本研究中，相比非穴針刺豐隆穴后觀察到前扣帶回激活腦區(qū)減弱，這與以往針刺穴位和非穴 fMRI研究中所觀察到的結果一致[21]。此外，本試驗小腦前、后葉也出現(xiàn)了激活減弱腦區(qū)，研究證明小腦不僅具有協(xié)調(diào)軀體運動功能[22]，而且還參與了痛覺認知的過程，也是痛覺調(diào)節(jié)網(wǎng)絡的重要部分[23-24]。

3.4 針刺非穴腦效應分析

試驗中針刺非穴對腦區(qū)的激活效應，筆者理解為：一方面是非穴位于豐隆穴上方2 cm，可能正處于足陽明胃經(jīng)經(jīng)氣布散的區(qū)域，理論上，該非穴針刺臨床功效較弱。如何進一步界定豐隆穴與非穴的區(qū)別，還應細化試驗條件后再進一步研究[25]。另一方面針刺非穴可能產(chǎn)生不良的效應甚至加劇疼痛，即激活了疼痛相關腦區(qū)[26]。所以和豐隆穴比較，兩者存在顯著差異。

綜上所述，本研究結果表明，相比非穴針刺豐隆穴腦激活區(qū)具有相對特異性，這些激活的腦區(qū)與認知、痛覺處理等功能相關。為針刺豐隆穴腦效應機制提供了可視化依據(jù)。

利益沖突：無。