穴位的同步輻射相位襯度成像

徐華麗 劉安娜 蘇 雅 彭屹峰 肖體喬 杜國(guó)浩 何 偉

穴位是針灸理論的核心內(nèi)容，它是針灸治療疾病的刺激點(diǎn)，是臟腑經(jīng)絡(luò)氣血輸注和聚集于體表的特定部位，但對(duì)于其實(shí)質(zhì)存在許多學(xué)說(shuō)［1］，沒(méi)有一個(gè)完整的定論。近年來(lái)研究穴位的實(shí)驗(yàn)手段也比較多，主要采用的方法有MRI、解剖、CT、紅外成像等［2-7］。最近相位襯度成像技術(shù)基于成像機(jī)制的改進(jìn)在穴位的研究上得到關(guān)注。

類同軸相位襯度成像法（IL-XPCI）是一種基于菲涅爾衍射的X射線相位成像方法，它要求X射線有較好的空間相干性，而同步輻射光源足夠的空間相干性可以滿足IL-XPCI對(duì)光源空間相干性的要求，并且IL-XPCI的裝置相比于基于吸收成像的裝置更簡(jiǎn)單、更易操作，除了需要改變樣品和探測(cè)器的距離外，整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中不需要改變其他裝置。

利用幾種基于同步輻射的類同軸相位襯度CT三維成像（IL-XPCT）的實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行穴位的形態(tài)結(jié)構(gòu)研究，判斷穴位與非穴位的差別，可以進(jìn)一步了解穴位存在的物質(zhì)基礎(chǔ)。

基于中極和足三里兩個(gè)穴位點(diǎn)的重要臨床價(jià)值［8-9］，我們?nèi)≡搩裳ㄎ稽c(diǎn)進(jìn)行研究。本實(shí)驗(yàn)旨在通過(guò)對(duì)中極、足三里穴位進(jìn)行相位襯度成像，獲得對(duì)穴位的微觀形態(tài)學(xué)的進(jìn)一步認(rèn)知。

方 法

1. 實(shí)驗(yàn)取材

中極位于腹部，趾骨聯(lián)合與胸劍聯(lián)合中點(diǎn)連線（共13等份）上的恥骨聯(lián)合上1等份處。足三里位于后肢背外側(cè)，脛骨粗隆下部外約0.3 cm處。有效直徑大約5 mm。各從遠(yuǎn)離中極和足三里穴位點(diǎn)3 cm左右組織作為對(duì)照樣品。

使用10%的福爾馬林固定血管與組織，浸泡24 h后，選取尸體的下腹部、下肢穴位附近的皮膚和肌肉組織，切割成約2 cm×4 cm大小，厚度基本均勻。所有樣品浸泡在10%的福爾馬林緩沖溶液中，密封保存。

實(shí)驗(yàn)時(shí)，將樣品從容器中取出并自然晾干即可。再將樣品置于一個(gè)高1.2 cm、直徑為4.5 mm的圓柱體塑料容器中進(jìn)行成像。從中極取下來(lái)的樣品命名為樣品1，從足三里取下來(lái)的樣品命名為樣品3；遠(yuǎn)離中極和足三里穴位點(diǎn)3 cm左右的對(duì)照樣品分別命名為樣品2和4。樣品1、2、3和4均為大致相同的尺寸。

2. 實(shí)驗(yàn)過(guò)程

如圖1所示，根據(jù)預(yù)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果獲得相位襯度最佳的IL-XPCT成像的有效物像距離d，單色光的能量為20 keV；流強(qiáng)為10 mA；成像距離是1 m；光斑的大小是45 mm（水平方向）×5 mm（垂直方向）。

X射線穿過(guò)樣品后，進(jìn)入探測(cè)器成像。探測(cè)器使用X射線CCD（charge couple device，電荷耦合器件）成像系統(tǒng)采集圖像。

3. 結(jié)果分析

對(duì)所獲得的中極、足三里穴位的相位襯度成像結(jié)果進(jìn)行分析，比較它們與相應(yīng)對(duì)照組之間的微細(xì)血管分布的差異。

通過(guò)采用計(jì)算機(jī)圖像分析軟件分別計(jì)算血管的相對(duì)分布面積（Aa%）和血管的相對(duì)平均灰度（Gg%），從而對(duì)所獲得的穴位區(qū)域微血管的聚集影像進(jìn)行定量描述。計(jì)算公式如下：

Aa%=血管面積/穴位點(diǎn)區(qū)域面積

Gg%=血管區(qū)域的平均灰度/穴位區(qū)域的平均灰度

此外，將血管的相對(duì)分布面積Aa%和血管的相對(duì)平均灰度Gg%都考慮進(jìn)去，可以得到血管密度，表示為Aa-Gg%。

結(jié) 果

1.XPCI投影圖像觀察

在本實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)用XPCT方法獲得了較好的成像效果，分辨率達(dá)到了微米量級(jí)。

如圖2所示，對(duì)比特定穴位點(diǎn)和遠(yuǎn)離該穴位（即非穴位區(qū)域）的兩個(gè)區(qū)域，可以看出它們?cè)谛螒B(tài)學(xué)上的差別是非常明顯的。在穴位的區(qū)域可以觀察到大量微血管結(jié)構(gòu)（圖2A、2C中一些粗大血管帶有的細(xì)小微血管分支），而非穴位的區(qū)域就比較簡(jiǎn)單、平整，而且微血管數(shù)量很少（圖2B、2D中只能觀察到明顯的粗大血管，未觀察到像穴位區(qū)域一樣的微血管精細(xì)結(jié)構(gòu)）。

然而，這些相襯投影圖片只是樣品的三維結(jié)構(gòu)在投影平面上的二維投影圖，這就導(dǎo)致樣品內(nèi)部結(jié)構(gòu)的重疊，而這種結(jié)構(gòu)的重疊使得我們很難分辨樣品的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

2.IL-XPCT圖像觀察

從斷層切片（圖3A~D左列）上我們可以看到，在穴位點(diǎn)樣品的不同區(qū)域組織中，肌肉組織對(duì)X射線的吸收系數(shù)不同，導(dǎo)致了不同組織之間的襯度分辨，最直接的結(jié)果就是不同組織之間的暗亮程度不同。這在X射線二維成像中是很難實(shí)現(xiàn)的（二維成像的襯度差別大多是由組織的結(jié)構(gòu)重疊造成），我們的這種成像方法則可以輕易地觀察到樣品中這種很小的組織襯度差別。

其次，斷層切片（圖3A~D中列）之間的對(duì)比中我們可以看到，血管（圖中的白點(diǎn)是血管的橫截面）的直徑和分布走向在兩個(gè)斷層切片中是不同的，但是在這兩張圖片上看不出更多細(xì)節(jié)，但從三維重構(gòu)圖像（圖3A~D右列）可以清楚地看到，穴位點(diǎn)區(qū)域的血管的相對(duì)分布面積和血管的相對(duì)平均灰度都要比非穴位點(diǎn)的值高，同時(shí)，血管密度也比非穴位點(diǎn)區(qū)域的大。

3. 微血管分布

從表1可以清楚地看到，穴位點(diǎn)區(qū)域的血管的相對(duì)分布面積Aa%值和血管的相對(duì)平均灰度Gg%值都要比非穴位點(diǎn)的值高，同時(shí)，血管密度Aa-Gg%值也比非穴位點(diǎn)區(qū)域的值大，這表明，在我們所調(diào)查的4個(gè)樣品上，在穴位點(diǎn)區(qū)域上確實(shí)有微血管的聚集現(xiàn)象。

表1 中極、足三里穴位及穴位外組織的Aa%、Gg%和Aa-Gg%值

討 論

經(jīng)絡(luò)是經(jīng)與絡(luò)的總稱。經(jīng)絡(luò)學(xué)說(shuō)是中國(guó)醫(yī)學(xué)理論的核心。經(jīng)指的是通往各處的經(jīng)路，絡(luò)就是網(wǎng)絡(luò)般的錯(cuò)綜聯(lián)結(jié)。人體經(jīng)絡(luò)就是全身氣血往來(lái)運(yùn)行的通道；經(jīng)絡(luò)就是這樣把人體的五臟六腑、四肢百骸、五官九竅及經(jīng)脈、皮肉、毛發(fā)等組織和器官聯(lián)結(jié)成一個(gè)有機(jī)的整體的，是用以說(shuō)明人體的生理功能、病理變化的。

穴位是針灸理論的核心內(nèi)容，它是針灸治療疾病的刺激點(diǎn)，是臟腑經(jīng)絡(luò)氣血輸注和聚集于體表的特定部位，其范圍因個(gè)體的不同而存在很大的差異。由于穴位是一個(gè)復(fù)雜的科學(xué)體系，現(xiàn)代生物學(xué)和醫(yī)學(xué)界在經(jīng)絡(luò)存在的客觀性、經(jīng)絡(luò)的物質(zhì)基礎(chǔ)和本質(zhì)等重要問(wèn)題上長(zhǎng)期以來(lái)一直存在很大的爭(zhēng)議。

穴位是一個(gè)復(fù)雜的實(shí)體，是什么物質(zhì)構(gòu)成的、是有形的還是無(wú)形的，人類尚未完全掌握，所以才會(huì)有如此之多的觀點(diǎn)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，特別是近些年來(lái)，對(duì)經(jīng)絡(luò)實(shí)質(zhì)的研究更加活躍，各種理論和假說(shuō)層出不窮，如神經(jīng)學(xué)說(shuō)、神經(jīng)-內(nèi)分泌學(xué)說(shuō)、神經(jīng)血管學(xué)說(shuō)、結(jié)締組織學(xué)說(shuō)等等。

對(duì)復(fù)雜實(shí)體物理特性的研究需要現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)方法，以往有MRI、解剖、CT、紅外成像等基于不同原理的研究方法，我們也不否認(rèn)這些現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)方法在穴位研究上的成果。

同步輻射技術(shù)是研究物理特性非常重要的方法之一，我們成功地在上海光源BL13W1成像站進(jìn)行穴位的同步輻射IL-XPCT成像實(shí)驗(yàn)，得到的空間分辨率達(dá)到了15μm。在穴位點(diǎn)區(qū)域和非穴位點(diǎn)區(qū)域三維圖像的對(duì)照中，我們發(fā)現(xiàn)微血管的聚集是穴位點(diǎn)的普遍特性，這種微血管的聚集在非穴位點(diǎn)區(qū)域很難看到。這些微血管有可能是穴位存在的物質(zhì)基礎(chǔ)之一，并且參與到穴位的調(diào)節(jié)作用中。

在后續(xù)的工作中，我們將進(jìn)一步分析穴位點(diǎn)的具體組織、元素成分，以期獲得對(duì)穴位研究的進(jìn)一步突破。