功能性磁共振成像技术在针刺研究中的应用

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功能性磁共振成像技术在针刺研究中的应用


[ 09-09-07 10:04:00 ] 作者：宋远斌，曾统军


【摘要】  　　回顾了运用功能性磁共振（fMRI）技术开展穴位特异性、穴位配伍效应、得气实质、不同针法的比较研究等各方面的研究报道。近期研究表明，fMRI技术已成功地运用于针刺的相关研究之中，对针灸学基本概念的研究有一定的促进作用。

【关键词】  功能性磁共振； 针刺； 穴位特异性； 穴位配伍效应； 得气

　　功能性磁共振成像（fMRI）技术，目前临床主要是指运用血氧水平依赖法（blood oxyge- nation level dependent，BOLD）进行的功能性成像。当脑特定功能中枢被激发活动时，局部血流量瞬间快速增加，含氧血红蛋白含量增多而去氧血红蛋白减少。在fMRI 图像上，运用不同色彩标示脑功能区血氧含量的改变，实时显示其功能变化，突破了既往研究脑功能“黑箱技术”的限制，其时间分辨率和空间分辨率均相对较高，是迄今为止研究脑部活动的最佳工具之一。近年来，该技术已经成功地运用到了针刺研究的领域，在穴位特异性、穴位配伍、针刺手法的比较等方面展开了研究，把针刺特点的观察、研究和脑功能活动进行了有机的联系。现就近年来针刺领域运用fMRI技术开展的相关研究总结如下。

　　1  运用功能性磁共振技术开展穴位特异性的研究

    穴位，又称腧穴，是针灸学的一个重要概念，是脏腑、经络之气输注于体表的部位。穴位的特异性指的是不同的穴位对某一或者某些内脏、或躯体的功能、或病痛，具有区别于其它穴位的反映和调整或功能。近年来，在穴位特异性的研究中，成功地引入了fMRI技术，在单纯的穴位针刺效应和真穴、假穴的效应比较、穴位真针刺和假针刺的比较等等方面，观察了穴位特异性在不同脑区的指向性激活。

    足三里穴是观察较多的穴位之一，有报道指出，针刺足三里，能相对集中地激活额叶、颞叶、视丘、室旁核。如肖叶玉［1］等采用fMRI 技术研究针刺足三里穴时脑区的激活情况，发现针刺右侧足三里穴能引起同侧视丘下部、室旁核和双侧颞叶、中央后回兴奋增加；尹岭等［2］、孙锦平等［3］也分别观察到针刺右侧足三里穴时，fMRI扫描显示同侧视丘下部、室旁核及双侧颞叶脑区脑血流增加；付平等［4］则观察了电针刺激右侧足三里穴的效应，发现能主要引起两侧前额叶和颞叶的神经功能变化，左侧脑部激活较右侧表现明显，具体为左侧颞上回、颞中回、颞下回、右侧颞中回；Wu MT等［5］也研究了针刺足三里对脑区的作用，发现在下丘脑和腹侧纹状体存在激活，在前扣带回、海马回存在抑制；王苇等［6］对20名健康志愿者针刺右侧足三里并行实时动态fMRI 检查，发现在fMRI 脑功能图的整个上额叶均可见明显的功能激活区；FANG等［7］也报道，针刺足三里能激活中央后回及右侧额下回，抑制双侧海马旁回、海马、扣带回、楔前叶及小脑。

    太冲穴也是研究相对集中的穴位，有观察表明针刺太冲穴能激活视区、边缘系统和皮层下灰质结构、小脑等不同脑区。如王葳等［8］采用fMRI研究针刺太冲穴的脑功能活动，发现左右小脑、前额叶、顶上小叶、顶下小叶、枕叶、海马旁回、岛叶、丘脑、豆状核以及对侧颞极和前、后扣带回等脑区都有不同程度的激活；LIU［9］等报道了针刺太冲穴时小脑的激活效应，发现穴位对侧的小脑前叶、同侧小脑后叶下半月小叶有明显激活；方继良［10］等针刺10例正常人左侧太冲，发现在左顶叶中央后回、左下顶小叶、右丘脑、左丘脑、右上颞回产生了不同程度的激活，在左额内侧回、右额内侧回、左枕叶楔回、边缘叶系统的前扣带回产生了不同程度的抑制；胡卡明等［11］在进行单侧和双侧持续刺激太冲穴时，发现大脑相关区域有BOLD 变化，其中在岛叶、颞叶、顶下小叶、上丘、楔叶、枕中回等出现像素聚集。

    合谷穴的报道也很多。侯金文等［12］针刺6例健康右利手志愿者的右侧合谷穴，fMRI扫描发现中脑导水管周围灰质和左侧豆状核区的信号升高，双侧前扣带回区和双侧枕叶的信号降低；LIU 等［9］报道了针刺合谷，能激活对侧小脑后叶下半月小叶及同侧小脑后叶上半月小叶；Hui KK等［13］针刺13例正常人的合谷穴后，fMRI检测表明，有针感者表现为杏仁核、海马、海马旁、下丘脑、腹外侧区、前扣带回皮质、尾状核、豆状核、颞极、脑岛等区域核磁信号明显减低，躯体感觉区核磁信号增加；LI等［14］也报道，针刺右手合谷穴，能引起双侧感觉/ 运动区、额中回、颞上回前部、丘脑、额上内侧回、双侧小脑、双侧枕颞交界区、对侧岛叶、扣带回前部、中央后回上部以及同侧顶盖区激活，双侧颞极部、内颞叶区、额下内侧回、额叶眶部、双侧颞中回、双侧扣带回后部、枕叶、双侧中央前回中部、同侧中央前回上部的抑制；XU等［15～17］、闫镔［18］等还观察了针刺合谷穴后脑功能变化的时间和趋势，发现进针后、拔针后都出现了一次高峰，表明中枢神经系统对针刺刺激有了反应。

    其他穴位的fMRI研究也有报道。如迟旭等［19，20］观察了针刺后溪穴，能不同程度地激活双侧中央后回、扣带回、左侧岛叶、辅助运动区、双侧颞叶、双侧枕叶、双侧额叶、双侧小脑半球、双侧后顶叶、右侧中央前回、左侧尾状核头、左侧壳核；还观察到针刺中渚穴，能不同程度地激活右侧中央后回、扣带回、双侧辅助运动区、双侧颞叶、双侧枕叶、双侧额叶、双侧小脑半球、双侧顶叶和双侧壳核；闫立平等［21］报道电针右侧曲池穴，引起同侧的初级躯体运动区，辅助运动区，双侧的初级躯体感觉区和次级躯体感觉区双侧顶上小叶、顶下小叶、对侧扣带回、双侧的楔前叶、双侧颞中回和颞上回、黑质底部、中脑导水管、海马、下丘脑、尾核的明显激活；迟旭等［22］还指出，针刺左侧外关穴，主要引起扣带回、背侧丘脑和颞叶、小脑、枕叶等的激活；FANG等［7］还指出针刺阳陵泉穴未发现大脑皮层的信号增高区，但在双侧海马旁回、海马、扣带回、楔前叶及小脑出现脑部信号减低；方继良等［23］发现针刺丘墟穴，能激活左右顶叶BA40 区、右顶叶BA2 区、左额叶BA9、10、44 区、左岛叶BA13区、左颞叶BA22区、右颞叶BA42区、右壳核和左小脑；FANG［7］等观察针刺三阴交穴，能不同程度地激活中央后回、右侧额下回、左额下回、左岛叶、左侧顶下小叶、左小脑山顶、左颞中回及左额中回，抑制双侧海马旁回、海马、扣带回、楔前叶及小脑；王爱成等［24］观察了针刺申脉穴，主要引起边缘系统（丘脑、扣带回、海马旁回）和额叶、颞叶等脑区的激活；陈华德等［25］研究了百会穴的针刺效应，发现能激活左右侧颞上回、右侧中央前回、中央后回、缘上回、颞中回、背侧丘脑、尾状核。
   
　　病理状态下穴位效应的fMRI脑功能成像也有观察。付平等［26］报道了针刺神门穴对阿尔茨海默病患者脑fMRI成像的影响，发现患者左侧的额中回、颞上回、颞横回及中央前、后回、丘脑、壳核、右侧额中回和颞上回有不同程度的激活。

    穴位刺激fMRI脑功能成像分析的动物研究也有开展。杨琳等［27］报道了经皮神经电刺激大鼠右足涌泉穴时，大脑激活区域有双侧的额叶皮质1区、2区、双侧的扣带皮质1区、2区、对侧的尾、壳核、对侧岛叶皮质、皮质后肢代表区和顶皮质1区；金香兰等［28］则报道针刺大鼠后三里穴，可以引起下丘脑外侧区、下丘脑前区、下丘脑腹内侧等脑区信号增加。

    通过针刺真穴和针刺假穴进行比较，来阐明穴位特异性的研究也有开展，研究初步表明，穴位区的针刺与非穴位区的针刺，在脑功能成像方面有一定的不同。Cho ZH等［29］利用fMRI技术观察了12 例志愿者针刺膀胱经京骨、足通谷、至阴穴等对枕叶视皮质区有相对特异性的激活作用，但针刺该穴位旁开2～5 cm处则无此激活作用；Kong J［30］等对比了电针刺激光明、昆仑和非穴位fMRI扫描结果，发现在光明、昆仑用电针刺激时核磁信号有明显的变化，而在非穴位区电针刺激时核磁信号不明显；Wu MT等［4］发现，电针左阳陵泉与其旁开4～5 cm 处对脑功能影响不同，电针阳陵泉能激活下丘脑、初级躯体感觉－运动区，抑制前扣带回的喙端，而非穴的效应不显著；方继良等［10］也运用fMRI技术观察了针刺10 例正常人左侧太冲、行间、内庭及邻近非经络假穴点对不同脑区的激活作用，结果表明针刺非经络假穴偶见激活灶、并见双侧中央前回等皮层的抑制；张俊海等［31］进行了针刺阳陵泉和悬钟穴，和针刺非穴位的对比，发现穴位针刺与非穴位针刺刺引起的脑功能区的变化有显著差别，真穴针刺表现为中脑导水管周围灰质、双侧豆状核区等信号升高、双侧扣带前回(BA24、32 区)、左侧杏仁体(NA)、双侧海马结构等信号降低，非穴位组双侧扣带前回(BA24、32 区) 等信号升高，双侧豆状核等信号降低；艾林等［32］针刺17例健康志愿者的太冲穴和非穴位，发现都能引起双侧前扣带回和丘脑的疼痛任务激活体积下降，但真穴的下降幅度大于非穴；HU Ka-ming等［33，34］对比了针刺双侧光明穴和太冲穴，双侧丰隆穴和陷谷穴，以及这些穴位旁开的假穴，发现针刺假穴仅偶有丘脑的激活，而针刺真穴，则出现了丘脑、红核、大脑外侧沟、外侧中脑导水管周围灰质、顶颞皮质的激活。
   
　　同一穴位采用真、假刺激的方法进行刺激，其fMRI脑功能成像结果也不尽相同。如Siedentopf 等［35］在左至阴穴进行真、假激光针刺的比较，发现运用真针刺（激光针刺）时对应于同侧皮质BA18和中间枕回（BA19）的楔叶出现激活作用，而假针刺刺激未见任何激活； Yan等［36］用fMRI 研究了37例健康自愿者，假针刺时脑区未见明显激活，但真针刺合谷、太冲时，则引起中颞回、小脑区域的激活，中额回、下顶叶区域的信号减弱。

　　2  运用功能性磁共振技术开展穴位配伍效应的研究

    穴位配伍是指根据一定方案来选取穴位，把不同穴位配合在一起，发挥最佳的治疗作用。临床上，用独穴完成治疗者少，多穴组合更为常见。多个穴位配伍，多种刺激同时作用于机体，产生了综合效应。
   
　　近年来，运用了fMRI技术开展了对穴位配伍效应的研究，对穴位配伍的初步规律有一定的揭示。四关穴，双侧合谷配合双侧太冲，是常用的穴位组合之一。王葳等［37］针刺13例正常老年人四关穴，全脑fMRI扫描表明，双侧小脑半球、小脑蚓部、左侧额中回、双侧额下回、双侧中央旁小叶、双侧丘脑、后扣带回和前扣带回有不同程度的激活；许建阳等［38］也报道，针刺合谷配太冲穴诱导额叶和颞叶脑组织血流量和血流容积的增加。

    也有专门观察某个治疗针对性相对集中的穴组的fMRI脑功能成像特征。如与视力治疗有关的穴组的针刺脑功能成像研究方面就有邱明国、胡卡明、周诚、邓振生等的报道。邱明国等［39］观察了电针刺激光明、外关组穴的fMRI全脑扫描，结果表明电针刺激右侧光明及外关穴可使受试者双侧大脑枕叶距状沟附近的视觉皮质及顶下小叶皮层区的fMRI信号显著增加；胡卡明等［40］研究了19 例正常人针刺光明穴和太冲穴时，人脑视觉皮层区域的反应，发现岛叶、颞叶、顶下小叶、上丘、楔叶、枕中回等出现象数聚集；周诚等［41］、田丽芳［42］等也分别报道了针刺光明穴、阳陵泉穴，能引起双侧枕叶视皮层的明显兴奋，额叶、颞叶、基底节和桥脑等也有不同程度的激活；邓振生等［43］观察针刺京骨、足通谷、至阴、光明，能引起大脑枕区的激活与去活化，而且也引起额叶、顶叶、颞叶、扣带回和小脑的兴奋。

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功能性磁共振成像技术在针刺研究中的应用(2)


    常时新等［44，45］观察电刺激治疗偏瘫患者常用的一组穴位（肩髃、手三里、曲池、合谷）的fMRI扫描结果，发现受试者的对侧初级躯体感觉区（SM1）、辅助运动区（SMA）、运动前区（PMA）被激活；何扬子等［46］则观察了运用阳经穴位为主治疗缺血性中风患者时，对中风患者食指运动激活脑功能区的影响，结果表明基础状态下食指运动，可见对侧初级运动区、运动前区以及第一感觉区的激活，针刺状态下食指运动除见上述区域激活外，还可见同侧初级运动区，病灶部位及对侧顶上小叶、颞上回、岛叶等部位的激活。
   
　　与语言功能恢复高度相关的穴位也有关注。常静玲等［47］观察了电针皮质下失语症患者左侧通里、悬钟后，出现右侧颞上回、颞横回、额下回、岛叶、海马旁回、中央前后回、小脑扁桃体等部位的激活，电针右侧通里、悬钟后左侧颞上回、颞下回、海马旁回、角回、岛叶、顶上小叶、顶下小叶、中央后回等脑区出现激活；李洁巍等［48］也报道了联合刺激通里和商丘两穴位时脑皮质功能区的激活情况，发现分别刺激左右两侧的上述穴组，能分别激活双侧中央前回、中央后回、颞上回、缘上回、枕叶、枕叶、额上回及扣带回。
   
　　其他的穴位组合针刺效应的fMRI观察也有报道。胡军武等［49］对志愿者进行针刺足三里、阳陵泉的实时动态fMRI检查，观察到躯体感觉运动区( SMC) 、运动前区( PMC) 、副运动区( SMA)激活明显，额叶前部、扣带回、尾状核头部、豆状核及丘脑、岛叶、岛盖皮质大多有大面积明显激活，小脑和桥脑也可见有激活，信号减低区包括两侧额叶内侧面皮质，双侧扣带回前部皮质，两侧海马区，右侧眶回、基底节、尾状核头部等；J. L. Fang等［50］报道了15例正常人刺激太冲和丘墟的fMRI成像研究，表明额叶、右侧丘脑和小脑左侧有明显的信号显示；周诚等［41］、田丽芳等［42］分别观察到针刺伏兔穴和足三里穴，可以引起下丘脑、海马回、额回的神经生理兴奋；王苇等［51］开展了针刺针刺足三里和阳陵泉穴的MRI研究，发现躯体感觉运动区、运动前区和副运动区都有不同程度的激活。

　　3  运用功能性磁共振技术开展得气实质的研究

    得气，是指当针刺入穴位后，通过使用提插捻转等手法，使针刺部位产生特殊的感觉和反应。当这种经气感应产生时，医者会感到针下徐和/或沉紧，而患者针刺局部也会产生酸麻胀重痛、蚁爬、点击等等感觉，这种感觉可沿着一定的部位。向一定方向扩散传导。得气和临床疗效的关系非常密切，是针灸学基础研究领域的一个重要问题。fMRI的成功引入后，对于得气的观察，有了新的发现。Hui等［13］利用fMRI探测针刺合谷时，如受试者出现“得气”现象，则其皮质下－边缘系统信号减弱；龚洪翰［52］等对比了64名健康志愿者针刺右侧足三里，上巨虚穴得气和不得气状态下fMRI成像结果，发现同一穴位在得气和不得气两种状态下，脑功能活动区定位差别明显，得气状态下，双侧扣带回、岛叶、大脑外侧沟上壁及中央后回激活明显，而不得气状态下仅有左侧中央后回明显激活。

　　4  运用功能性磁共振技术开展不同针法的比较研究

    不同的针刺方法刺激相同的穴位，是否能够产生不同的效应，同样的电针刺激，但是使用的频率不同，是否也有着不同的效应。这方面的研究，也引入了fMRI技术。有报道指出，挑刺和深刺这两种不同的针法刺激同一穴位，产生的脑区激活效应是类似的。如李定忠等［53］采用fMRI观察比较足三里、伏兔穴局部挑刺与经穴深刺的差别，发现两种刺激产生的兴奋点均集中在颞叶海马旁回，表明在相同的穴位施行不同的刺激，能激活相同的脑功能区；但也有报道指出，手针、电针这两种不同的针刺方法，对脑区的激活效应明显不同。如Napadow［54］对正常志愿者的足三里穴进行电针和手针刺激fMRI 对照研究，结果提示，电针和手针刺激有不同的效应产生，而且不同频率的电针也存在着差异。具体表现为各类刺激都能激活岛叶前部、抑制杏仁核、海马前部等边缘系统、膝状体下部、扣带回、腹内侧额叶、顶叶颞极等部位，电针则还能激活扣带回前、中部，2Hz电针刺激还能激活脑桥中缝；Kong 等［55］的观察表明，电针合谷穴主要引起中央前回、中央后回、顶叶、壳核和岛叶fMRI 信号的增强，手针刺激则引起扣带回后部、颞上回和壳核、岛叶的fMRI 信号的显著减弱；Li等［56］也发现传统针刺和电针刺激激活的脑区存在差异，以4 个与视力改善相关的穴位为研究对象，发现传统针刺能激活大脑视觉皮层，2Hz电针和20Hz 电针虽有激活，但程度较低；金真等［57］、张蔚婷等［58］还分别观察了不同电针频率对脑功能成像的影响，发现2Hz和100 Hz的电针刺激左足三里和三阴交穴，能产生不同的针刺效应。低频刺激时，对侧运动相关脑区、双侧第二躯体感觉区、对侧丘脑、扣带回中前部、同侧部分联络皮层如颞上回后部、岛叶有明显激活，双侧海马的信号则与镇痛效果呈负相关；高频刺激在相应的躯体感觉区、联络皮层都有激活，但运动相关脑区少有激活，部分边缘系统有强的抑制信号，如双侧杏仁、扣带回膝部、伏核、双侧前额叶内侧等脑区。

　　5  运用功能性磁共振成像技术开展针刺研究的现状分析

    将fMRI技术用于针刺领域的研究，可以无创、实时、活体地反映针刺过程中的人体功能变化，为深入开展针刺研究提供了一个较好的研究手段。上述的报道表明，fMRI已经成功地引入到了针刺的研究领域，并取得了初步的成果。
    fMRI技术运用于针刺研究，首先，可以观察比较穴位的特异性，研究不同穴位与不同脑区的功能活动的相关性，研究针刺穴位信号的传递途径和调控渠道；其次，能够研究穴位组合的内在规律，为针灸临床选穴组方提供依据和参考；第三，研究不同针法的特异效应，观察不同针法之间在脑功能成像方面的差异，为针法的深入研究提供实验证据。

    目前，fMRI在针刺研究中的运用还处于起步阶段，对于穴位特异性的关注，还比较相对地集中在足三里、太冲、合谷等几个常用穴位，没有相应的系列研究，对于穴位组合的研究，也刚刚起步，仅仅提及一些穴位两两联合的fMRI成像观察，没有深入探讨穴位配伍的内在规律；至于针法部分的研究，也相对局限在手针、电针、不同频率电针效应的初步观察，没有从刺法的基本实质开展研究；再有，目前的研究，多以健康志愿者为主，临床方面的相关研究还开展得相对较少。这些，都值得我们进一步运用fMRI技术进一步地开展深入研究。
   
　　综上，fMRI成功地引入针刺研究，有助于我们在活体人状态下，从脑功能成像角度，进一步研究针刺领域的基本科学问题。这项技术的运用，为针刺研究的深入开辟了一个新的领域。

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