針刺足三里穴得氣與非得氣的大腦功能成像對比研究

張蔚

武漢市第一醫院 放射科 湖北 武漢430022

長期以來，針刺作用機制一直沒有明朗，隨著腦功能成像的發展，尤其是功能磁共振成像（fMRI）等技術日益成熟，對針刺作用機制的研究有了新的方法。與以往技術不同的是，磁共振腦功能成像能夠在無創狀態下，動態地在活體和整體水平上來研究腦組織，有助于我們從系統、組織、細胞、分子等各個水平上明確針刺的中樞機制。通過研究發現，針刺作用于外周，產生信號輸入腦內進行高端信息整合，進而將反饋信息輸出外周靶點，通過穴位→經絡中樞→經絡→靶器官發揮作用。

1 臨床資料

選取男性健康志愿者22例，年齡25～35歲，平均年齡（26.0±5.3）歲。納入標準：① 本科以上文化程度，無語言表達障礙，無軀體或神經系統疾病，無神經性疾病，無精神疾病和服用精神藥物；② 飲食規律，不嗜煙、酒、茶、咖啡等，睡眠正常，體型適中；③ 試驗近期（3個月內）無各類疼痛；④ 3個月內未接受過針刺治療；⑤ 無心血管疾病、未服用心血管病藥物，體內無金屬類物質（心臟支架、金屬假牙等）；⑥ 右利手。

試驗前3個月，通過針刺應答預試驗篩除無針刺反應者和針刺反應過度敏感者。將志愿者隨機分成2組，第1組為針刺得氣組，第2組為針刺對照組（非得氣），兩組的比例約為3:1。試驗前各志愿者均簽署知情同意書。

排除標準：① 1周內身體有不適者；② 有意識障礙，嚴重視力、聽力及失語障礙，以及其他健康評估都不能完成者；③ 體內有金屬殘留者；④ 對MRI畏懼以及其他原因不能進行MRI掃描者；⑤ 有手術史者；⑥ 循環、呼吸、神經系統體格檢查異常者；⑦ 有肝、腎、造血系統和內分泌系統嚴重原發性疾病，精神性疾病、癲癇，大量飲酒、濫用藥物及惡性腫瘤患者。

2 研究方法

2.1 針刺穴位

取穴依據有關文獻及新世紀全國高等中醫藥院校規劃教材 《針灸學》（中國中醫藥出版社出版）。常規消毒，用華佗牌 0.35 mm×25 mm 銀質針 1 根刺入所取穴位，通過不同針刺角度的變化，使每一受試者有脹感或麻感。針刺右側足三里穴位得氣后，均按圖1所示進行刺激，靜息階段與刺激階段交替出現。在三平面序列掃描完成后，fMRIBOLD掃描開始前進針。刺激是針刺者在聽到口令后即進行，并留針于穴位處直至掃描完成。刺激為手法捻轉行針（捻轉角度180°、頻率1.5Hz）。

刺激效果：針刺得氣組，針刺進針達到“得氣”狀態后停止刺激，在得氣過程中刺激時行抽提補瀉針法。針刺對照組，針刺進針后避免達到“得氣”狀態，在針刺得氣過程中刺激時僅輕觸留置于足三里穴的針的針柄，受試者僅有感覺有針而無“氣感”。受試者的痛感消退后開始fMRI-BOLD掃描。

圖1 針刺足三里穴位得氣后刺激進程圖示

2.2 掃描設備和掃描參數

采用美國GE公司生產的超導型HD EXCITE 1.5T全身磁共振成像系統儀和BOLD掃描序列進行腦fMRI，運用8通道頭部線圈。受試者平臥，并用固定帶和海綿墊將頭部固定以避免運動偽影。檢測時，作常規自旋回波（SE）脈沖序列矢狀位T1定位像掃描；試驗時采用T2加權像的梯度回波單次激發EPI序列，獲取腦內血氧水平依賴性（BOLD）信號。

fMRI成像參數：TR為3000ms、TE為40ms、反轉角為90°、BH為62.50kHz、FOV為24cm×24cm、矩陣為128×128、層厚7mm、層間距1mm，共20層，包括全腦范圍。在MRI工作站上，運用功能神經影像分析軟件對數據進行處理分析、產生功能圖像，最后將功能圖像疊加到與之相對應的解剖圖像上，以顯示腦活動的解剖位置，用紅色表示激活區域，見圖2。

2.3 統計學分析

用SPSS 12.0 for Windows 軟件對各腦功能區的激活強度行t檢驗和方差分析，統計閾值概率設定為P<0.05，兩組P<0.05為差異有統計學意義。

3 結果

3.1 針刺足三里時大腦功能激活區域定位

3.1.1 針刺得氣組

排除1例志愿者臨時取消BOLD掃描、1例在針刺得氣過程中因頭部移動而廣泛大腦皮層興奮的志愿者。針刺得氣組腦功能激活范圍較廣泛，主要分布于單側或雙側第Ⅱ軀體感覺皮質（SⅡ）、第Ⅰ軀體感覺皮質（SⅠ），以左側為主的顳葉、島葉皮質、運動區、輔助運動區、扣帶回、杏仁體、腹側紋狀體、下丘腦等，見圖2。

圖2 針刺得氣組，顯示雙側顳葉斑片狀興奮區

3.1.2 針刺對照組

該組受方式者的顳葉、下丘腦、海馬回、扣帶回、島葉亦可見單個腦區內的小點狀興奮區，少有多個腦區同時興奮，見圖3。

圖3 針刺對照組，顯示雙側顳葉點狀興奮區

針刺組和針刺對照組的興奮區統計結果，見表1。

表1 fMRI-BOLD興奮區個數統計

選取顳葉、下丘腦、海馬回、扣帶回、島葉的興奮區，將fMRI-BOLD圖像中所見腦激活區以無激活、點片狀、簇狀及雙側激活4個級別分別設定值為0、1、2、3，將實驗數據輸入SSPSV 16軟件進行統計分析。將數據進行有序多分類自變量的兩分類logistic回歸分析，自變量顳葉、海馬回、扣帶回、島葉、下丘腦，相應的ORj=exp(bj)分別為0.668、5.323、2.419、0.830、2.153，均>0.50，可以認為這幾個腦功能區都是針刺足三里穴的興奮區。

3.2 針刺得氣組與針刺對照組腦功能區激活的差異性對比

將針刺得氣組和針刺對照組各腦區的激活強度進行獨立樣本t檢驗，針刺得氣組激活強度顯著高于針刺對照組，兩組差異有統計學意義（P<0.05）。

4 結論

針刺足三里穴得氣后能夠引起腦區的廣泛激活，針刺足三里穴得氣與否存在著差異有統計學意義。

5 討論

BOLD-fMRI的生理基礎是通過新陳代謝的變化間接地反映神經系統的活動。血液動力學反應與腦神經活動間存在著密切的聯系，當神經元興奮時，電活動引起局部腦血流量（cerebral blood flow，CBF）增加約30%～50%，而耗氧量增加[1]的幅度較低、約5 %。其綜合效應是局部血液氧含量增加，去氧血紅蛋白的含量相對減低，后者是順磁性物質，可產生橫向磁化弛豫時間（T2）縮短效應，它的含量降低引起T2加權像信號增強。也就是說，神經元興奮能引起局部T2加權像信號增強，即可以通過T2加權像信號反映局部神經元活動，這就是BOLD效應的基本原理和生理基礎。

多位學者將針刺穴位與腦功能成像結合，做出以下的探索，如方繼良等人[2]利用fMRI腦區成像發現刺激穴位捻針時有更強的激活效應，推測捻針可能對皮層神經活動有較特異的作用。蔡葵等人[3]利用BOLD實時動態fMRI發現針刺光明、陽陵泉、足三里、伏兔等穴位，分別明顯激活對側基底節、枕葉、下丘腦及同側海馬回、額葉，認為針灸穴位與中樞神經系統相關。邵廣瑞等人[4]行PET/CT分別觀察針刺足三里誘發的腦功能激活區，認為蒼白球、眶回、額回及小腦激活和枕葉、胼胝體抑制與針刺足三里有關。王葦等人[5]利用BOLD fMRI觀察針刺足三里對運動功能區的影響，結果顯示多個運動相關大腦皮層功能區被激活，包括兩側軀體感覺運動區、運動前區和副運動區，激活程度明顯高于對指運動，說明足三里穴有良好的運動相關性。

研究結果表明，給予穴位不同的刺激方式和刺激參數引起的腦功能變化是有差異的。不同的刺激方式可能分別激活了不同的神經通路。Christian與Cho等人[6]發現用激光刺激左側至陰穴，未能發現初級視覺皮層的激活，而手針刺激左側至陰穴，能激活雙側腦功能區。Yoo等人[7]對健康人分別采用內關穴針刺、內關旁針刺和內關輕觸覺刺激，通過fMRI成像觀察到，針刺內關穴后激活的腦區與另兩組不同。Cho等人[8]應用fMRI技術發現針刺足部視覺相關穴位，人腦枕葉視覺皮層有明顯信號變化，與單純刺激對照組有很好的相關性，而在旁邊非穴位點針刺，視覺皮層未見激活；用影像方法證實了針刺對人體器官的調整效應可能是通過激活腦內特定區域而實現的。Zhang等人[9]發現針刺同一脊神經支配的具有不同功能的兩個穴位組時發現盡管腦內有許多相同的激活區，但也有截然不同的激活區，證明穴位的特異性。

針刺穴位點得氣狀態下引起多個功能區的激活，可解釋為穴位治療疾病是腦內多個功能區協同作用的結果。在本試驗過程中發現，受試者針刺點周圍均有不同程度的肌肉收縮。從西醫解剖生理理論分析此現象，可能是因捻針刺激了針刺點周圍的皮膚的觸覺感受器、肌肉肌腱的本體覺感受器以及血管、皮膚腺體周圍的植物神經，導致腦內感覺功能區與植物神經中樞的激活。刺激穴位與大腦皮質功能定位具有相對性，大腦某一皮質功能中樞只是執行某種功能的核心部分，如中央前回主要管理全身骨骼肌運動，但也接受部分感覺沖動，中央后回主要是管理全身感覺，但刺激它也可產生少量運動。第Ⅱ軀體感覺中樞位于中央前回和后回下面的島蓋皮質，與雙側軀體感覺（以對側為主）有關，正好解釋了得氣組與對照組均出現雙側第Ⅱ軀體感覺中樞的激活，且激活以對側為主的現象，所不同的是得氣組激活的區域多為片狀及簇狀，對照組激活的區域多為點狀。針刺對于腦區的局部血流狀態有著肯定的影響，針刺足三里穴（右側），腦組織激活區域相對都集中在左側的顳葉、島葉皮質、運動區、輔助運動區、扣帶回、杏仁體、腹側紋狀體、下丘腦，這些區域與運動、感覺等高度相關，位于顳葉的興奮區最多，其次是位于下丘腦的興奮區，說明針刺得氣對特定腦區有激活作用；顳葉、下丘腦、海馬回、扣帶回、室旁核，激活的區域同屬于邊緣系統，而邊緣系統與內臟關系密切，有內臟腦之稱，這些腦功能區的激活才是傳入-中樞-傳出機制中的中樞機制，足三里穴的針刺效應在腦部的特定指向在一定程度上印證了“經穴特異性－腦相關學說”。在上述激活的腦區中，得氣狀態下表現為左側腦區為點片狀興奮區；非得氣狀態下多為散點狀，少有大片狀興奮，表明是針刺足三里穴得氣與非得氣之間的效應存在差異。

[1]Edelman RR,Siewert B,Darby DG,et al.Qualitative mapping of cerebral blood flow and functional localization with echoplanar MR imaging and signal targeting with alternating radio frequency[J]. Radiology,1994,192(2):513-520.

[2]方繼良,Timo Krings,Juergen Weidemann,等.捻針時真、假穴不同中樞激活效應的腦功能MRI[J].中華放射學雜志,2004,38(12):1281-1284.

[3]蔡葵,陳敏,王文超,等.功能性磁共振對判定針刺技術對大腦皮層反應的價值[J].臨床影像技術,2007,22(6):84-86.

[4]邵廣瑞,宋磊,張偉,等.針灸足三里穴中樞調節機制的PET/CT腦功能成像的實驗研究[J].實用放射學雜志,2007,23(7):890-892.

[5]王葦,朱芳,漆劍頻,等.人腦對針刺與對指反應的實時動態fMRI的對比研究[J].中華放射學雜志,2002,36(3):211-214.

[6]Siedentopf CM, Golaszewski SM, Mottaghy FM, et al.Functional magnetic resonance imaging detects activation of the visual association cortex during laser acupuncture of the foot in humans [J].Neurosci Lett,2002,327(1):53-56.

[7]Yoo SS,Teh EK,Blinder RA,et a1.Modulation of cerebellar activities by acupuncture stimulation:evidence from fMR I study[J].Neuroimage,2004,22(2):932-940.

[8]Cho ZH,Chung SC,Jones JP,et al.New findings of the correlation between acupoints and corresponding brain cortices using functionalMRI[J].Proc Natl Acad Sci USA,1998,95(5):670.

[9]ZhangWT,J in Z,Luo F,et al. Evidence from brain imaging with fMRI supporting functional specificity of acupoints in humans[J]. Neurosci Lett,2004,354(9):50-53.