基于fMRI技術(shù)探討電針與手針中樞機制響應差異

李香淑，胡佳慧，魯 海，張春紅，3

1天津中醫(yī)藥大學第一附屬醫(yī)院；2天津中醫(yī)藥大學；3國家中醫(yī)針灸臨床醫(yī)學研究中心，天津 300193

近年來，功能磁共振技術(shù)（fMRI）技術(shù)以無創(chuàng)、無輻射、可重復性操作以及高時空分辨率的特征，實現(xiàn)了在活體可精確定位腦功能活動區(qū)域，并實時、直觀地觀測大腦生理病理的變化規(guī)律[1-2]。目前，基于fMRI技術(shù)研究電針對比手針的中樞響應差異方興未艾，以電針和手針為主流針刺的作用機制及臨床療效存在一定的差異，如何利用現(xiàn)代神經(jīng)影像技術(shù)探索兩者的差異顯得尤為重要。眾所周知，不同針刺參數(shù)及不同刺激形式的“刺激-響應”模式不同。電針的不同刺激參數(shù)對于腦區(qū)的激活以及臨床療效方面有一定的差異性。同時，電針作為傳遞電流的一種技術(shù)存在著諸多參數(shù)，手針也因摻雜較多的主觀能動性存在著諸多變數(shù)，故研究電針對比手針的中樞響應差異也可為電針與手針篩選臨床優(yōu)勢病種及最佳刺激量，以及提高臨床療效開辟了新的方法。本文主要從不同刺激參數(shù)的電針和電針與手針fMRI中樞響應差異兩方面進行總結(jié)和探討，以期為今后的科研和臨床提供新的思路。電針與手針也存在著各自的優(yōu)勢病種。

1 不同刺激參數(shù)電針fMRI對比研究

電針由傳統(tǒng)針法發(fā)展而來，可以進行定量和重復性操作，能較客觀地控制刺激量以便于定量分析[3]，將其結(jié)合fMRI技術(shù)共同探索針刺中樞機制，是針刺研究的新途徑之一。電針關(guān)鍵在于穴位和刺激參數(shù)，其中影響電針刺激量的參數(shù)因素較多，如頻率、強度、時間、波形等。

1.1 頻率

頻率是電針刺激的重要影響參數(shù)之一，也是應用于機制研究中最多的參數(shù)。臨床常以低頻（2 Hz）或高頻（100 Hz）作為不同頻率的臨界點進行研究。那么，在fMRI技術(shù)應用下，高頻和低頻電針的腦區(qū)激活情況是否相同？

研究發(fā)現(xiàn)低頻2 Hz和高頻100 Hz電針均激活了雙側(cè)初級和次級軀體感覺區(qū)[4]；低頻還特異性地激活雙側(cè)腹側(cè)丘腦和底丘腦等，高頻電針特異性地激活雙側(cè)背側(cè)丘腦等腦區(qū)，體現(xiàn)了不同頻率存在不同的激活模式，并且不同頻率可激活同一腦區(qū)的不同層面。有研究發(fā)現(xiàn)2 Hz電針在對側(cè)初發(fā)運動區(qū)、輔助運動區(qū)等呈顯著的正相關(guān)，而在雙側(cè)海馬區(qū)呈負相關(guān)，可知低頻更傾向于運動相關(guān)區(qū)域和海馬區(qū)域；100 Hz在對側(cè)頂葉下小葉、同側(cè)前扣帶皮層呈顯著正相關(guān)，而在對側(cè)杏仁核中呈負相關(guān)，高頻更傾向于邊緣系統(tǒng)腦區(qū)[5]。Jiang等[6]發(fā)現(xiàn)低頻電刺激與默認模式網(wǎng)絡相關(guān)聯(lián)，高頻電刺激與腹側(cè)紋狀體和背側(cè)前扣帶皮層相關(guān)聯(lián)，低頻更趨向于有效。有研究認為電針2 Hz主要激活的腦區(qū)集中在初級軀體感覺皮質(zhì)，初級運動皮質(zhì)，島葉皮層，前扣帶回等[7]。電針100 Hz主要集中于右側(cè)小腦半球。從激活腦區(qū)的數(shù)量來說電針2 Hz明顯多于電針100 Hz。研究利用15 Hz電針刺激足三里穴和關(guān)元穴均產(chǎn)生了相似的前下扣帶回-額葉內(nèi)側(cè)回網(wǎng)絡的顯著負激活效應[8]。Zhang等[9]發(fā)現(xiàn)高頻電針在血氧依賴水平與腦血流量中存在著諸多重疊區(qū)，也具有其各自的特異性，腦血流量在皮質(zhì)下結(jié)構(gòu)的檢測更敏感，而血氧依賴水平在邊緣系統(tǒng)等相關(guān)區(qū)域的失活更為敏感，揭示了高頻電針神經(jīng)效應的一致性和互補性，也意味著兩種檢測技術(shù)疊加應用于電針頻率研究的可行性。在動物實驗中，Chen等[10]發(fā)現(xiàn)在腦島、前扣帶皮層、背外側(cè)紋狀體和丘腦中，100 Hz的電刺激誘導相對腦血容量信號衰減較2 Hz的更大，但神經(jīng)化學反應更強。

此外，在病理狀態(tài)下，有研究發(fā)現(xiàn)低頻電針2 Hz組在改善腦梗死恢復期患者神經(jīng)功能缺損方面較優(yōu)，低頻電針多次刺激使其鎮(zhèn)痛療效疊加，且低頻電針更接近人體生物電，進而促進腦組織功能缺損的恢復[11]。相反，滕秀英等[12]發(fā)現(xiàn)高頻電針治療腦卒中后偏身感覺障礙比低頻電針療效更優(yōu)。由此可見，低頻電針激活腦區(qū)范圍更大，誘導鎮(zhèn)痛效果佳，而高頻電針激活腦區(qū)主要在邊緣系統(tǒng)，與情感、感覺等密切相關(guān)。不同頻率有各自不同的疾病譜，低頻電針主要適用于鎮(zhèn)痛、長期慢性恢復期的疾病，而高頻電針主要適用于急慢性肌損傷性以及情緒相關(guān)的疾病。

fMRI技術(shù)在電針頻率相關(guān)性研究中多以鎮(zhèn)痛機制研究為主，在人體實驗條件下，低頻電刺激與高頻電刺激可存在重疊的激活腦區(qū)，也可激活不同的相對特異性的腦區(qū)。低頻主要集中在對側(cè)的運動區(qū)和雙側(cè)海馬區(qū)等，多以對側(cè)為主，而高頻激活區(qū)主要集中在杏仁核等邊緣系統(tǒng)，激活腦區(qū)同側(cè)對側(cè)較為平均；低頻電刺激的激活腦區(qū)范圍更大，即低頻誘導的鎮(zhèn)痛機制優(yōu)于高頻電刺激，也否定了電針頻率越高激活腦區(qū)范圍越大的猜想。此外，不同頻率可激活相同腦區(qū)的不同層面，即不同頻率在中樞作用部位不同。那么，高低頻率相互交錯是否可以更好地激活丘腦區(qū)的鎮(zhèn)痛機制尚有待考證。

1.2 強度

電流強度也是電針主要刺激參數(shù)之一，目前相關(guān)電針強度的研究較少，多為組織細胞分子水平的動物實驗研究，如電針治療可促進大鼠胃腸運動、降壓，以及改善大鼠記憶力等[13-15]，發(fā)現(xiàn)高刺激量優(yōu)于低刺激量電針。在fMRI技術(shù)下，研究認為不同強度電針刺激前后所激活的腦區(qū)具有顯著的差異性，導致不同的腦功能活動，同時低強度電針使磁共振信號時間域振幅大部分減弱，而高強度電針大部分增強[16]。有學者發(fā)現(xiàn)梁丘聯(lián)合足三里電針刺激時腦區(qū)激活更為集中、激活或負激活程度明顯增高，疊加不同穴位增加刺激量時與腦區(qū)激活程度成正比[17]。有研究發(fā)現(xiàn)3倍痛閾強度電刺激時，雙側(cè)島葉均表現(xiàn)出顯著激活，且激活范圍也有所增大，當刺激強度達到或超過受試者主觀痛閾的某個水平時，可以迅速上調(diào)激活率[18]。電流強度多以患者耐受度去衡量，以患者的主觀感受為主[19]，且相關(guān)電針強度的研究較少，機制研究尚不明確，尤其結(jié)合fMRI技術(shù)水平的研究屈指可數(shù)，故基于可視化技術(shù)在電針強度對比研究方面還有待進一步商榷。

基于fMRI技術(shù)相關(guān)電針頻率的對比研究較多，在強度、時間層面較少，在波形、電壓方面甚至全無。不同的電針刺激參數(shù)對機體的功能效應以及機制有所不同，而目前在電針刺激量方面的研究過于單一，尤其在可視化層面，電針參數(shù)并非獨立存在，應有效地結(jié)合各種參數(shù)相互聯(lián)合進行研究[20-21]，使之成果更加全面、可靠。

2 電針與手針fMRI對比研究

電針依賴外加電流的作用去興奮穴位組織，而手針依賴提插捻轉(zhuǎn)等機械動作施加物理刺激以興奮穴位組織[22]。“凡用針之法，以補瀉為先”、“左轉(zhuǎn)順陽為之補，右轉(zhuǎn)逆陽為之瀉”[23]等理論詮釋了手針的刺激方式。故電針與手針刺激方式不同所產(chǎn)生的中樞響應機制與臨床療效也各不相同，電針多用于神經(jīng)損傷及痛癥類疾病，手針主要用于內(nèi)分泌的調(diào)節(jié)等[24]。如今，電針與手針雖皆為臨床常見的治療方法，但其缺乏客觀性地可視化地證據(jù)去印證兩者的中樞響應差異。

以往臨床療效研究中，部分研究憑借量表等研究方法發(fā)現(xiàn)電針在治療缺血性腦卒中患者時療效優(yōu)于手針[25-26]，但缺乏直觀性、客觀性的證據(jù)，無法充分去佐證。在fMRI技術(shù)觀測下，有研究基于fMRI發(fā)現(xiàn)電針與手針均在前島葉信號增加，在邊緣和旁邊緣中信號減少，其中電針在前中扣帶皮層信號顯著增加，電針特別是在低頻下產(chǎn)生比手針更加廣泛的fMRI信號，且2 Hz比100 Hz更容易激活腦干[27]。Kong等[28]利用fMRI觀察電針與手針間腦區(qū)差異，發(fā)現(xiàn)電針主要在中央前回、中央后部、頂葉下小葉、殼核和島葉信號增加；而手針只是引起后扣帶回、顳上回、殼核和島葉的信號減少，這可能與激活不同的神經(jīng)纖維有關(guān)。有文獻報道發(fā)現(xiàn)相比電針，手針引起的腦區(qū)變化較少，而電針主要以島葉和小腦的激活為主，還特異性地產(chǎn)生對邊緣系統(tǒng)的抑制[29]。有研究經(jīng)靜息態(tài)fMRI結(jié)果分析發(fā)現(xiàn)手針與電針針刺足三里引起了不同的持續(xù)性效應，電針的激活范圍更廣[30]。在電針頻率方面，研究發(fā)現(xiàn)2 Hz與50 Hz電針刺激未見顯著差異[31]。

電針與手針對人腦的影響上存在明顯的中樞響應差異。電針激活腦區(qū)范圍更廣，有特異性的腦區(qū)抑制，而手針激活的腦區(qū)較少。其次，電針以低頻誘發(fā)信號為主，低頻電針誘發(fā)的fMRI信號以增加為主，而手針誘發(fā)的fMRI信號多為減少。電針與手針在傳入途徑、作用機制、作用靶點、臨床療效均存在著一定的中樞響應差異。電針對比手針中樞機制研究中涉及因素較多。電針依靠電流可精確地控制刺激量和刺激波譜，節(jié)省人力，可縮短研究時間，能夠客觀準確地按規(guī)定頻率進行長時間的刺激，重復性高，但同時電針易產(chǎn)生疲勞。手針操作不能做到精確定量，存在個體差異[32]，缺乏客觀統(tǒng)一的操作標準，正如“刺之要，氣至而有效”，手針多注重得氣和針感，并且在臨床上，手針手法也會因不同的體質(zhì)、不同的疾病而各不相同?？傮w來講，利用fMRI技術(shù)將電針和手針的不同穴位、不同刺激量、不同針感等結(jié)合去佐證臨床療效是一個積極的研究領域，為臨床上選擇手針或電針治療提供一定的參考，從而更好的提升針刺的臨床療效。

3 小結(jié)

現(xiàn)代可視化技術(shù)的發(fā)展為針刺研究提供了良好的科研工具，特別是以高時、空分辨率為優(yōu)勢的fMRI技術(shù)與針刺效應因素結(jié)合研究成為了針刺神經(jīng)影像學研究的熱點。目前基于fMRI技術(shù)下針刺研究多為穴位配伍、針刺手法等，缺少不同刺激量電針的對比以及電針對比手針中樞響應的差異性研究。電針刺激存在諸多參數(shù)，頻率只是重要因素之一，簡單的單一參數(shù)研究，而忽視多個參數(shù)之間的相互作用是不可取的[33]，未來仍需聯(lián)合不同電針參數(shù)去進一步探索電針的可視化機制的異同，以及與臨床療效的相關(guān)性。同時，fMRI技術(shù)研究顯示，電針與手針中樞響應靶點、臨床效應等方面存在差異，臨床上兩者也有著各自的優(yōu)勢病種，因病制宜。

綜上所述：電針頻率存在的不同波形可能與手針的補瀉手法有相關(guān)性，將電針頻率分為連續(xù)波和疏密波與手針補瀉手法對比研究是否有一定的參考價值，而關(guān)鍵是要規(guī)范電針的頻率范圍，以及對手針補瀉手法的標準化，保證研究參數(shù)的穩(wěn)定性。要注意電針頻率的界定值，保證高低頻的頻率能夠達到研究的目的，同時高頻針刺時多注意受試者是否有惡心、嘔吐等不適癥狀，注意電針頻率的耐受性，保證fMRI研究的可重復性。電針重復性高，相比手針處于靜態(tài)狀態(tài)，而手針多注重得氣和針感，也與施術(shù)者的手法等因素息息相關(guān)，相比電針處于動態(tài)狀態(tài)，故電針多應用于科研，而手針多應用于臨床，在fMRI結(jié)合針刺頻率研究文獻中也多為電針，手針頻率的研究少之又少。電針參數(shù)研究較為單一，頻率研究占多數(shù)，應聯(lián)合強度、時間、波型等因素共同探索，使可視化數(shù)據(jù)更加客觀，更具有說服力。針刺效果可能并非通過單一腦區(qū)，而是需要多個腦功能區(qū)協(xié)作形成一個復雜的腦網(wǎng)絡系統(tǒng)去實現(xiàn)。同時，將fMRI技術(shù)與紅外熱成像、腦電圖等技術(shù)相結(jié)合，彌補各技術(shù)間的不足，融合多學科進行研究和探索。