基本針刺手法的力學研究概述

李芳杰,楊華元,王觀濤

(上海中醫藥大學,上海 201203)

基本針刺手法的力學研究概述

李芳杰,楊華元,王觀濤

(上海中醫藥大學,上海 201203)

針刺手法中針刺產生的力學問題是闡明針刺手法的本質以及臨床療效觀察的重要信息,對于組織中的成纖維細胞和細胞骨架等在形態學、組織化學、生物化學等方面均有一定的影響。該文根據目前最新的研究進展進行歸納,對揭示針灸療效的機制具有重要的意義。

針刺療法;刺法;生物力學;綜述

針刺手法最早見于《內經》,《靈樞?九針十二原》:“凡用針者,虛則實之,滿則瀉之,邪盛則虛之,宛陳則除之。”《素問?調經論》:“刺法言,有余瀉之,不足補之。”并提出了徐疾、迎隨、呼吸、開闔等具體的針刺補瀉方法,這是針刺手法的第一個高峰。最先提出提插補瀉的是《難經》,而捻轉補瀉則是金元時期,竇漢卿在其《針經指南》中提出的,到元明之際是針刺手法的鼎盛時期。針刺過程到底是通過什么物質如何產生效應的？傳統的針刺手法在臨床上為什么會有補瀉的不同效應？近年來越來越多的學者將焦點集中在針刺過程中針體受力的分布以及力學信號傳導的研究上,認為針刺穴位的物質基礎是以結締組織為基礎的,連帶包含其中的血管、神經叢和淋巴管等組織交織而成的復雜體系[1]。國內外學者通過MRI顯像、斷層掃描、組織解剖和數字人解剖等多種途徑對這種相關性進行了驗證[2-4]。本文結合相關文獻對這一問題進行回顧,并對未來的研究方向進行展望。

1 針刺手法從力學角度出發的探索研究

針刺手法中針刺產生的力學問題是闡明針刺手法的本質以及臨床療效觀察的重要信息,許多醫療科研工作者利用先進的科學技術對針刺手法中的力學問題進行探索研究。丁光宏等[5]采用在針灸針體上安裝力和力矩微型傳感器系統對臨床針刺過程中針體上的受力數值和波形進行測量,并且對均勻提插、均勻捻轉、提插補瀉、捻轉補瀉等手法進行了系統研究與分析,認為針刺手法的客觀定量參數可采用針體受力大小和波形作為參數標準。并且將現代集成電路技術、光刻應變硅片與壓電陶瓷技術相結合,研制出一套檢測系統[6],它能夠在人體上測試各種針刺手法同時感受施術者和被施術者相互作用力。程卓等[7]為了給工作者以逼真的觸覺效果,將采用針刺補瀉手法時的針感效果感受結合虛擬現實技術,使得針刺過程以力反饋的形式表現出來。香港的科研工作者王平安等成功研發針刺穴位組織力學模型[8],將力反饋、穴位和數字人相結合,在虛擬現實條件下,進行針刺提插手法的模擬訓練。從上述研究可見,隨著科學技術的不斷發展及科研工作者思維的不斷創新,我們可從多層次、多角度結合現代科學研究成果來剖析腧穴部位進針后產生的一系列生物學效應。

2 基本針刺手法的機械力刺激的量化研究

進針法,又稱入針法、刺針法、下針法等,是將針刺入穴位的方法。現在常用的方法大致有單手進針法、雙手進針法、舒張進針法、提捏進針法和導管進針法等。不管是哪一種方法,進針時一般都不會捻動針體,而是直接將針從皮膚淺層刺入深層的方法。提插法是行針的一種主要方法,它是將針體在腧穴內由深層至淺層或由淺層至深層的上下移動方法[9]。行針的另一主要手法是捻針。捻針也叫捻轉法,是將針在腧穴內向前向后來回捻動,反復多次。捻轉角度一般掌握在180°～360°,頻率為150～200次/min。一般來說,捻轉角度越大,頻率越快,刺激量就越大。反之,刺激量就越小[10]。毫針針刺對人體的治療作用其本質上是一種機械力的刺激作用[11]。大量研究[12-14]已證明,毫針針刺過程和針刺手法的運針過程實際上都是一種機械運動過程,針體最終對機體的有效刺激是直接或通過牽引周圍組織而間接作用于某個或某幾個穴位感受裝置的機械力。因此,不同毫針針刺的差別實際上是機械力刺激參數上的差別,其中最本質的還是作用力的大小和方向的不同,如壓力、摩擦力和牽張力等,所以現代醫家[15]從物理量學角度來探討針刺刺激量的本質規律。楊華元等[16]用捻轉手法刺激自發性高血壓大鼠,使用不同刺激量比較降壓效應,結果表明輕刺激量(捻轉角度為144°,頻率為75次/min)與中刺激量(捻轉角度255°,頻率為111次/min)均有顯著抑制血壓上升的作用(P＜0.05),而重刺激量(捻轉角度為360°,頻率為140次/min)抑制血壓上升的效果不明顯(P＞0.05)。王樟連等[17]連用強刺激(捻轉角度＞360°,頻率為120～180次/min)、中刺激(捻轉角度為180°～360°,頻率為60～120次/min)、弱刺激(捻轉角度45°～180°,頻率＜60次/min)針刺雙側內關、足三里,觀察3種不同的刺激量對左心搏血量的影響,中等刺激量針刺效果最明顯。周國祥等[18]用輕刺激(捻轉角度為180°,頻率為60次/min)、重刺激(捻轉角度為360°,頻率為200次/min)手法針刺大鼠內關穴對心肌缺血再灌注損傷的影響,發現重刺激量針刺在減輕應激反應方面效果優于輕刺激量針刺。我們認為針刺效應是由機體的機能狀態、腧穴的特異性、針刺操作手法等諸多因素相互作用而實現的,對于一個固定的機體而言,機能狀態和特定腧穴是固定的,那么針刺的手法、刺激量的大小對針刺效果而言就顯得尤為重要。所以對于基本針刺手法機械力刺激的量化研究,包括對針刺作用力方向、大小、留針時間、兩次針刺間隔時間等進行了科學界定,使針刺治療由定性的補瀉上升到定量的水平。

3 基本針刺手法操作過程中阻力分布

王西明等[19]物理學專業學者研究認為若將開始提插作為有效的行針起點,在提插行針過程中,針體將受到兩個區域的阻力:表皮區域的阻力和真皮及以下的結締組織區域的阻力。表皮為準固體物質,堅硬而致密,進針口處相對粗糙,在針體上下提插的過程中阻力很大。而真皮和皮下結締組織為軟物質,柔軟而疏松,相對針體滑膩且阻力較小。在行針過程中當針體上提時可以看見皮膚有明顯的隆起狀,這主要是表皮的阻力所引起的。所以在提插法行針過程非“得氣”情況下,針體受到的主要阻力應該來自表皮,部分機械能以摩擦形式轉換成熱能,其余能量將以機械能形式貢獻給穴位,引起穴位的一系列生理反應。對于表皮的生物力學性質已經有很多學者進行了實驗研究[20],從實驗結論得知皮膚強度很強,韌度很大且很難壓縮,皮膚表面的摩擦因數也較大。皮膚表面摩擦因數的準確測定對于提插法行針過程關系很大。目前,測定皮膚摩擦因數的實驗大致分為兩類,一類為利用受已知法向力作用并在皮膚上旋轉的探針或轉輪進行測量;另一類則是利用在皮膚上滑動的探針進行測量。

和提插法行針過程一樣,在捻轉法行針過程中,開始捻轉應該是有效的行針起點,針體同樣受到兩個區域的阻力,即表皮和真皮及皮下的結締組織。因為表皮的厚度很小(0.2 mm),對于捻轉法行針過程而言,它的阻力可以忽略不計,因此針體的主要阻力應該來自于結締組織。前面提到,有學者在電子顯微鏡的觀測下已經確認,捻轉法行針時針體在穴位處提出后帶有的殘留物質是一些彈性和膠原纖維纏繞在針體上。從而可以確認,捻轉法行針的阻力主要來自結締組織中的彈性纖維和膠原纖維纏繞,其他阻力則來自針體和結締組織之間的摩擦。

人體的穴位都是有由表皮、真皮、皮下結締組織組成,但是我們認為不同的部位穴位分布在針體上的阻力是不同的,同一種針法針體在不同組織不同穴位相互作用力不同,作用效果就不同。同樣,不同的手法行針過程中針體在同一穴位相互作用力也不同。那么,不同的行針手法在不同穴位相互作用效果差異性就更大了,那么如何在這個角度考慮針刺手法量化標準,是一個很重要的方面。

4 基本針刺手法中機械應力對成纖維細胞的影響

Konofagou EE等[21]在對體內超聲顯像的觀察表明,在針刺捻轉手法中,組織的位移距離可擴大到5倍,在提插過程中,組織位移也發生明顯的變化。而機體體外牽拉使成纖維細胞的橫斷面積和周長發生了顯著的變化,呈時間-依賴性增長,牽拉2 h后,成纖維細胞橫斷面積成1倍增長。被牽拉的機體組織中的成纖維細胞突起變短,“片狀”細胞的體積變大,體內牽拉實驗和體外的實驗相一致[22]。在共聚焦顯微鏡下,有一部分的細胞突起是連續的,電鏡觀察表明,相鄰細胞的突觸沒有發現有縫隙連接[23]。因此,在進行針刺手法操作時,牽拉很可能導致針體周圍的大量成纖維細胞產生了可逆性收縮,成纖維細胞的收縮又引起纖維的再次牽拉,從而形成波浪式的傳導,使得細胞收縮最終通過針體針刺傳導到整個結締組織。因此我們可以推測,針刺手法行針將通過機械應力將信號傳導到結締組織內部,既能解釋針刺的持久效應,又能解釋遠端取穴的治療效果[24]。

陳波等[11]選擇足三里穴,通過體外培養穴位及穴旁的結締組織細胞,給予氣壓傳導壓力刺激,然后測定培養液中IL-6和PGE2的變化,結果表明壓力刺激促進IL-6和PGE2的合成釋放。Duncan RL等[25]認為機械應力的細胞轉導可分為幾個不同階段,首先是機械應力引起機體組織發生形態變化;然后將細胞外層面信號轉導為細胞內信號;緊接著細胞內信號傳遞;最后效應細胞產生反應。后兩個階段的研究目前進行得較少。

針刺等機械應力對結締組織的細胞在形態學改變、生化改變等方面均有一定的影響,體外細胞培養給與了很好的證據,針刺的機械信號轉化為筋膜結締組織中的生物學信號以及影響神經、內分泌來對機體的生理病理過程進行調節,這個過程是如何發生的,是怎樣的途徑,是我們進一步要研究的任務,也會更深入地揭示針灸的作用機制。

5 討論

綜上所述,我們認為針刺和推拿等各種物理療法產生的力學效應是作用于機體的重要效應之一,針刺手法在臨床上不統一,不同的針刺手法和不同的刺激量對機體和疾病產生不同的影響,目前嚴密的定性定量的研究工作還進行得很少。雖然很多學者在積極地進行針刺量化的工作,但是很難把所有的影響因素全部考慮在內,所以目前還是在不同的角度進行定量化研究,我們認為針刺的力學影響在整個施術過程中有著很重要的地位,它的影響由始至終貫穿整個治療過程,對臨床療效產生深遠影響。

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Overview of Mechanical Research on Basic Acupuncture Manipulation

LI Fang-jie, YANG Hua-yuan, WANG Guan-tao. Shanghai University of Traditional Chinese Medicine,Shanghai 201203,China

Acupuncture mechanics in acupuncture manipulation of traditional Chinese medicine is important information for elucidating the essence of acupuncture manipulation and clinically observed acupuncture effects and has some morphological, histochemical and biochemical effects on fibroblasts and cytoskeletons in the tissue. This article generalizes from the present newest research advances, which is of important significance for revealing the mechanism of the therapeutic effect of acupuncture.

Acupuncture therapy; Needling methods; Biomechanics; Review

R245

A

10.13460/j.issn.1005-0957.2015.01.0085

2014-09-03

1005-0957(2015)01-0085-03

國家科技支撐計劃項目(2012BA125B03)

李芳杰(1982 - ),女,博士

楊華元(1952 - ),男,教授,博士生導師