“足緩難行刺沖陽”腦效應機制功能磁共振成像研究

李曉陵，蔡麗娜，王豐*，趙旭，曹丹娜 ，于國強， 張坤宇，康奇，李冰昕

作者單位：

1. 黑龍江中醫藥大學附屬第一醫院CT磁共振科，哈爾濱 150040

2. 黑龍江中醫藥大學研究生院，哈爾濱 150040

3. 黑龍江中醫藥大學附屬第一醫院針灸科，哈爾濱 150040

沖陽穴，乃足陽明胃經的原穴，“沖”指穴內物質運動之狀，“陽”指陽氣。沖陽穴承接解溪穴傳來之經氣，受脾土之熱，于沖陽穴大量氣化沖行于天。因其位于足背，顧針對足背腫痛、足緩不收等病癥效果更佳，如明代楊繼洲所著《針灸大成·長桑君天皇秘訣歌》曰：“足緩難行刺沖陽”。但如何利用現代科學技術來詮釋針刺沖陽穴的作用機制一直困擾著相關研究學者。目前針對腧穴作用機理的研究多集中于腧穴誘發電位[1]和腧穴配伍研究[2]，但研究結果差強人意，未能從腦區功能角度闡述腧穴的作用機制。近些年，隨著功能磁共振成像(functional magnetic resonance imaging，fMRI)技術發展和成熟[3]，利用該技術可以無損地檢測人腦的活動，逐步開始運用于腧穴機制的研究中[4]。筆者利用血氧水平依賴功能磁共振成像(blood oxygenation level dependent functional MRI，BOLD-fMRI)技術，通過針刺正常健康志愿者右側沖陽穴，觀察腦內的激活區和抑制區，從而探討“足緩難行刺沖陽”的腦效應機制。

1 材料與方法

1.1 受試者選擇標準

本研究通過黑龍江中醫藥大學附屬第一醫院倫理委員會批準后(批件號：HZYLLBA2018)，選取符合納入標準，黑龍江中醫藥大學在讀的正常健康男性志愿者16名。體型適中，年齡(25.56±2.66)歲，均為右利手。實驗前進行身高、體重、血常規、尿常規、生化、血壓、心電、腦電等檢測。

納入標準：受試者無磁共振掃描禁忌；無明確的踝關節外傷史；無神經、精神損傷病史；無腦電地形圖(使用美國尼高利牌腦電圖儀檢測)異常表現；無吸煙、飲酒及吸毒等不良嗜好；7 d內無攝入藥物史；對針刺無不良生理反應心理(如暈針，血腫等)；受試者均需簽署知情同意書。

1.2 實驗方案

1.2.1 常規顱腦圖像采集

所有受試者針刺取穴前均先行MRI顱腦常規掃描，其目的在于剔除腦內有異常影像的受試者。在顱腦三維定位像上選取正中矢狀斷面行軸位T1WI、T2WI及FLAIR序列掃描。掃描線平行于前后連合的連線(AC-PC)，掃描范圍由顱底至顱頂部，覆蓋整個大腦及小腦。

1.2.2 針刺方案

統一選用一次性針具，直徑0.25 mm，針身長度40 mm，是由蘇州康升醫療器械有限公司生產的康年牌不銹鋼針灸針。試驗順序均按照隨機的方式，16名受試者均針刺右側沖陽穴，針刺深度為10～17 mm。fMRI檢查采用BOLD技術，掃描時采取區塊設計(Block Design)，“OFF-ON-OFF”模式，包括4次留針(R1、R2、R3、R4)，3次持續1 min捻針(S1、S2、S3)，靜止留針與捻針交替進行(圖1)，捻針手法為平補平瀉法，捻轉角度為180°±20°，頻率60～90次/min，以麻脹等適度得氣感為宜。

1.3 掃描參數

使用我院Philips Achieva 3.0 T TX雙源雙梯度磁共振掃描儀。受試者充分休息30 min后平臥于掃描床，頭部置于16通道顱腦線圈內，佩戴眼罩及置入防噪耳塞，用海綿墊固定頭部，保持清醒，盡量不做思維活動。解剖圖像掃描參數(T1W-3D-TFE序列)：TR 7.5 ms，TE 3.5 ms，矩陣228×227，FOV 250 mm×250 mm，FA 8°，層數301，層厚1 mm，層間隔0 mm，掃描時間4 min 58 s。功能圖像掃描參數(FE-EPI序列)：TR 3000 ms，TE 35 ms，FOV 230 mm×230 mm，FA 90°，矩陣96×96，層數24，層厚5 mm，層間隔0 mm，掃描時間9 min 9 s，共180個時間點。

1.4 圖像處理

在Philips EWS工作站中導出功能及結構磁共振成像的原始數據，應用MRI-Convert軟件將DICOM格式的數據轉換成NIFTI格式，基于MATLAB 2017a使用DPARSFA及XJVIEW軟件進行圖像數據處理及呈現。數據預處理包括：時間校正，頭動校正，解剖像與功能像配準，配準后圖像分割，空間標準化，平滑等。

1.5 統計學處理

圖1 fMRI針刺的Block模式圖Fig. 1 The mode of block stimulation.

數據處理使用統計參數圖軟件SPM12。組分析采用單樣本t檢驗，統計值P＜0.01(FDR校正)，t＞3.42，相連體素數＞5認為差異有統計學意義[5]。

2 結果

本組針刺右側沖陽穴fMRI分析結果顯示腦內多處功能區激活，正激活區為：左側小腦前葉、小腦后葉、額葉中央前回、顳上回(BA42)、顳橫回(BA41)、顳中回、頂葉中央后回、外核、豆狀核、外側蒼白球；右側小腦后葉、額葉中央前回(BA6)、額中回(BA10)、額下回、顳橫回、顳中回、頂葉中央后回(BA3)、頂下小葉、扣帶回(BA24)、腦島、丘腦；負激活腦區：左側枕上回、后扣帶回(BA30)、楔前葉、顳中回；右側海馬、外核。(表1，2；圖2)。

表1 針刺沖陽穴正激活腦功能區Tab. 1 Brain regions activated by acpuncture stimulation at the Chongyang acupoints

表2 針刺沖陽穴負激活腦功能區Tab. 2 Brain regions deactivated by acpuncture stimulation at the Chongyang acupoints

圖2 針刺沖陽穴引起腦區正激活與負激活軸位圖Fig. 2 Axial map of active and deactive fMRI cerebral regions by acpuncture the Chongyang points.

3 討論

3.1 針刺鎮痛的中醫理論

針灸可以治療各種疼痛性疾病，如術后疼痛、外傷疼痛及腰背疼痛等，其臨床療效顯著。如國醫大師孫申田教授無論從傳統經絡辯證，還是按現代解剖生理學選穴配方治療各類痛癥，都取得了不錯的療效，針對有些痛癥甚至取得了“一針即效”的神奇功效[6]。中醫認為通過針刺腧穴可以振奮經絡之經氣，經脈疏通，氣血調和，絡脈得養，通則不痛[7]。然而，針刺鎮痛中樞機制仍是臨床有待解決的問題。

3.2 “足緩難行刺沖陽”的腦效應機制探討

筆者利用BOLD-fMRI技術，通過針刺正常健康志愿者右側沖陽穴，觀察腦內的激活區和抑制區，從而探討“足緩難行刺沖陽”的腦效應機制。通過針刺右側沖陽穴fMRI實驗結果發現痛覺信息處理涉及復雜的神經網絡，是由各腦區相互協調共同完成的。痛覺信息通過內側和外側丘腦束上行，經丘腦外側核群投射到大腦皮層初級及次級軀體感覺區以及島葉后部[8]。通過內側核群投射到前扣帶回、前額葉和島葉前部，內側傳導系統主要傳導痛覺的認知、注意和情緒[9]。內外側傳導通過交互聯系，形成區域網絡系統，一旦機體受到疼痛傷害刺激時激活該系統，會產生痛覺反應，這一區域網絡系統即“疼痛矩陣”[10]。本實驗通過針刺右側沖陽穴對額葉中央前回(BA6)、額中回(BA10)、額下回、頂葉中央后回(BA3)、頂下小葉、扣帶回 (BA24)等功能區產生正激活，說明針刺沖陽穴可以激發“疼痛矩陣”，在鎮痛效應的發揮中可能起著下行調節作用[11]。中央后回既是軀體感覺區域，又屬于外側疼痛系統，參與痛覺的感覺分辨，在痛覺的認知和記憶方面起著重要作用，并參與對針刺刺激的反應[12]。本實驗獲得的針刺數據發現雙側腦中央后回同時出現激活區，推測這可能與針刺對痛覺的一般感覺成分調節有關。丘腦是有害信息傳入大腦皮層引起疼痛的首要中轉站，丘腦可能參與處理和疼痛相關多個腦區的整合[13]。本研究中通過針刺受試者沖陽穴激活丘腦，說明針刺沖陽穴可能是影響疼痛在腦功能區傳導的連接，從而減輕疼痛。內外側傳導通路交叉聯系，可將痛覺信息向皮質下核團投射，如杏仁核、海馬、中腦導水管周圍灰質等邊緣系統。本研究中受試者對邊緣系統產生負激活，從而減輕疼痛的情緒反應。Hui等[14]和Liu等[15]針刺疼痛相關穴位的研究表明，針刺得氣狀態可引起腦內廣泛的負激活，而邊緣系統的反映則是研究共同報道的結果，它與多種神經遞質(如5-羥色胺、多巴胺)的釋放有關，是參與針刺鎮痛重要的腦功能區。本研究中筆者還發現針刺沖陽穴對小腦前葉、小腦后葉產生正激活。小腦的主要功能是控制運動，通過復雜的調節和反饋機制成為維持平衡和肌張力的協調中樞，但小腦也是多個痛覺調控網絡的重要組成部分，參與痛覺認知過程[16-17]。針刺沖陽穴激活小腦多個區域，可能與人們對疼痛感覺認知過程不同有關。

綜上所述，針刺沖陽穴產生的效應機制與大腦中樞關系密切，針刺信息可以直接影響“疼痛矩陣”產生鎮痛效應，并通過正激活丘腦影響疼痛信息的傳導，和負激活邊緣系統抑制主觀感受的情緒反應從而減輕疼痛[18]。試圖從中樞角度對"足緩難行刺沖陽"給予解釋。

參考文獻 [References]

[1] Liu H, Jin CY, Wang L, et al. Relationship between Acupuncture sensitivity of acupoints and SEP. Liaoning J Traditional Chin Med，2016, 43(6): 1128-1131.

劉賀, 金春玉, 王磊, 等. 腧穴的針刺感應敏感度與SEP之間的關聯. 遼寧中醫藥雜志, 2016, 43(6): 1128-1131.

[2] Ma TT, Pei P, Yu YC, et al. A new interpretation of the theory of acupoint compatibility. Beijing traditional Chin Med, 2016, 35(3):244-246.

馬婷婷, 裴培, 遆逸辰, 等. 腧穴配伍理論新解. 北京中醫藥, 2016,35(3): 244-246.

[3] Duan G, Liu H, Pang Y, et al. Hippocampal fractional amplitude of low-frequency fluctuation and functional connectivity changes in premenstrual syndrome. J Magn Reson Imaging, 2018, 47(2):545-553.

[4] Liu L， Li XL， Wang F， et al. Research prospect of acupuncture mechanism based on fMRI technique. Information Traditional Chin Med, 2014, 31(1): 80-83.

劉力, 李曉陵, 王豐, 等. 基于fMRI技術對針刺作用機制的研究展望. 中醫藥信息, 2014, 31(1): 80-83.

[5] Zhang F， Li XL， Wu D， et al. MRI study of acupuncture in Dazhong and Taixi in brain activation area. Chin J Magn Reson Imaging，2016, 7(7): 481-485.

張帆, 李曉陵, 吳迪, 等. 針刺大鐘、太溪組穴腦激活區功能MRI研究. 磁共振成像, 2016, 7(7): 481-485.

[6] Yu GQ， Qiao LD， Sun ST. Professor Sun Shentian's Clinical record of Acupuncture in the treatment of pain Syndrome. Jilin Traditional Chin Med, 2010, 30(7): 563-564.

于國強, 喬立達, 孫申田. 孫申田教授針灸治療痛證臨床紀實.吉林中醫藥, 2010, 30(7): 563-564.

[7] Yu GQ， Dai R， Yang JQ， et al. Professor Sun Shentian's treatment of nape dorsal fasciopathy with transmeridian needling. Jilin Traditional Chin Med, 2017, 37(6): 621-623.

于國強, 代蕊, 楊靜秋, 等. 孫申田教授循經透刺法治療項背筋膜病. 吉林中醫藥, 2017, 37(6): 621-623.

[8] Liu JP， Xu CS， Zhang W， et al. Research status of magnetic resonance brain functional imaging in acupuncture analgesia mechanism. Chin J Integrated Traditional Chin Westn Med Imageol, 2014, 12 (2): 201-204.

劉軍平, 徐春生, 張威, 等. 針刺鎮痛機制的磁共振腦功能成像研究現狀. 中國中西醫結合影像學雜志, 2014, 12(2): 201-204.

[9] Chen J, Ge M, Liu B, et al. A resting brain functional imaging study of gender differences in chronic pain. Chin J Pain Med, 2013, 19(12):714-718.

陳俊, 葛緬, 劉波, 等. 慢性疼痛性別差異的靜息態腦功能成像研究. 中國疼痛醫學雜志, 2013, 19(12): 714-718.

[10] Tracey I, Johns E. The pain matrix: reloaded or reborn as we image tonic pain using arterial spin labelling. Pain, 2010, 148(3): 359-360.

[11] Li G， Huang L， Cheung RT， et al. Cortical activations upon stimulation of the sensorimotor -implicated acupoints. Magn Reson Imaging, 2004, 22(5): 639-644.

[12] Huo MJ, Zhang Y, Liu B, et al. FMRI study on Acupuncture of single Acupoint and Group Acupoint. Radiol Pract, 2016, 31(3): 219-223.

霍夢娟, 張岳, 劉波, 等. 針刺單穴和組穴的fMRI研究. 放射學實踐, 2016, 31(3): 219-223.

[13] Jiang CC， Li YG. Advances in brain functional MRI studies of pain.Chin J Magn Reson Imaging, 2015, 11(6): 876-880.

蔣誠誠, 李勇剛. 疼痛的腦功能MRI研究進展. 磁共振成像, 2015,11(6): 876-880.

[14] Hui KK, Marina O, Claunch JD, et al. Acupuncture mobilizes the brain's default modeand its anti-correlated network in healthy subjects. Brain Res, 2009, 1287: 84-103.

[15] Liu J， Qin W， Guo Q， et al. Divergent neural processes specific to the acute and sustaines phases of verum and sham acupuncture. J Magn Reson Imaging, 2011, 33(1): 33-40.

[16] Vaina LM, Solomon J, Chowdhury S, et al. Functional neuroanatomy of biological motion perception in humans. Proc Natl Acad Sci U S A,2001, 98(20): 11656-11661.

[17] Xu ZY， Li A， Li XL， et al. A fMRI study of cerebral regions activiated by acupuncture of Dazhong acupoint. Chin J Magn Reson Imaging, 2014, 5(5): 332-335

徐佐宇, 李昂, 李曉陵, 等. 針刺大鐘穴激活腦區的功能MRI研究.磁共振成像, 2014, 5(5): 332-335.

[18] Hui KK, Liu J, Marina O, et al. The integrated response of the human cerebro-cerebellar and limbic systems to acupuncture stimulation at ST 36 as evidenced by fMRI. Neuroimage， 2005， 27(3): 479-496.