针刺足三里穴得气与非得气的大脑功能成像对比研究

张蔚

武汉市第一医院 放射科 湖北 武汉430022

长期以来，针刺作用机制一直没有明朗，随着脑功能成像的发展，尤其是功能磁共振成像（fMRI）等技术日益成熟，对针刺作用机制的研究有了新的方法。与以往技术不同的是，磁共振脑功能成像能够在无创状态下，动态地在活体和整体水平上来研究脑组织，有助于我们从系统、组织、细胞、分子等各个水平上明确针刺的中枢机制。通过研究发现，针刺作用于外周，产生信号输入脑内进行高端信息整合，进而将反馈信息输出外周靶点，通过穴位→经络中枢→经络→靶器官发挥作用。

1 临床资料

选取男性健康志愿者22例，年龄25～35岁，平均年龄（26.0±5.3）岁。纳入标准：① 本科以上文化程度，无语言表达障碍，无躯体或神经系统疾病，无神经性疾病，无精神疾病和服用精神药物；② 饮食规律，不嗜烟、酒、茶、咖啡等，睡眠正常，体型适中；③ 试验近期（3个月内）无各类疼痛；④ 3个月内未接受过针刺治疗；⑤ 无心血管疾病、未服用心血管病药物，体内无金属类物质（心脏支架、金属假牙等）；⑥ 右利手。

试验前3个月，通过针刺应答预试验筛除无针刺反应者和针刺反应过度敏感者。将志愿者随机分成2组，第1组为针刺得气组，第2组为针刺对照组（非得气），两组的比例约为3:1。试验前各志愿者均签署知情同意书。

排除标准：① 1周内身体有不适者；② 有意识障碍，严重视力、听力及失语障碍，以及其他健康评估都不能完成者；③ 体内有金属残留者；④ 对MRI畏惧以及其他原因不能进行MRI扫描者；⑤ 有手术史者；⑥ 循环、呼吸、神经系统体格检查异常者；⑦ 有肝、肾、造血系统和内分泌系统严重原发性疾病，精神性疾病、癫痫，大量饮酒、滥用药物及恶性肿瘤患者。

2 研究方法

2.1 针刺穴位

取穴依据有关文献及新世纪全国高等中医药院校规划教材 《针灸学》（中国中医药出版社出版）。常规消毒，用华佗牌 0.35 mm×25 mm 银质针 1 根刺入所取穴位，通过不同针刺角度的变化，使每一受试者有胀感或麻感。针刺右侧足三里穴位得气后，均按图1所示进行刺激，静息阶段与刺激阶段交替出现。在三平面序列扫描完成后，fMRIBOLD扫描开始前进针。刺激是针刺者在听到口令后即进行，并留针于穴位处直至扫描完成。刺激为手法捻转行针（捻转角度180°、频率1.5Hz）。

刺激效果：针刺得气组，针刺进针达到“得气”状态后停止刺激，在得气过程中刺激时行抽提补泻针法。针刺对照组，针刺进针后避免达到“得气”状态，在针刺得气过程中刺激时仅轻触留置于足三里穴的针的针柄，受试者仅有感觉有针而无“气感”。受试者的痛感消退后开始fMRI-BOLD扫描。

图1 针刺足三里穴位得气后刺激进程图示

2.2 扫描设备和扫描参数

采用美国GE公司生产的超导型HD EXCITE 1.5T全身磁共振成像系统仪和BOLD扫描序列进行脑fMRI，运用8通道头部线圈。受试者平卧，并用固定带和海绵垫将头部固定以避免运动伪影。检测时，作常规自旋回波（SE）脉冲序列矢状位T1定位像扫描；试验时采用T2加权像的梯度回波单次激发EPI序列，获取脑内血氧水平依赖性（BOLD）信号。

fMRI成像参数：TR为3000ms、TE为40ms、反转角为90°、BH为62.50kHz、FOV为24cm×24cm、矩阵为128×128、层厚7mm、层间距1mm，共20层，包括全脑范围。在MRI工作站上，运用功能神经影像分析软件对数据进行处理分析、产生功能图像，最后将功能图像叠加到与之相对应的解剖图像上，以显示脑活动的解剖位置，用红色表示激活区域，见图2。

2.3 统计学分析

用SPSS 12.0 for Windows 软件对各脑功能区的激活强度行t检验和方差分析，统计阈值概率设定为P<0.05，两组P<0.05为差异有统计学意义。

3 结果

3.1 针刺足三里时大脑功能激活区域定位

3.1.1 针刺得气组

排除1例志愿者临时取消BOLD扫描、1例在针刺得气过程中因头部移动而广泛大脑皮层兴奋的志愿者。针刺得气组脑功能激活范围较广泛，主要分布于单侧或双侧第Ⅱ躯体感觉皮质（SⅡ）、第Ⅰ躯体感觉皮质（SⅠ），以左侧为主的颞叶、岛叶皮质、运动区、辅助运动区、扣带回、杏仁体、腹侧纹状体、下丘脑等，见图2。

图2 针刺得气组，显示双侧颞叶斑片状兴奋区

3.1.2 针刺对照组

该组受方式者的颞叶、下丘脑、海马回、扣带回、岛叶亦可见单个脑区内的小点状兴奋区，少有多个脑区同时兴奋，见图3。

图3 针刺对照组，显示双侧颞叶点状兴奋区

针刺组和针刺对照组的兴奋区统计结果，见表1。

表1 fMRI-BOLD兴奋区个数统计

选取颞叶、下丘脑、海马回、扣带回、岛叶的兴奋区，将fMRI-BOLD图像中所见脑激活区以无激活、点片状、簇状及双侧激活4个级别分别设定值为0、1、2、3，将实验数据输入SSPSV 16软件进行统计分析。将数据进行有序多分类自变量的两分类logistic回归分析，自变量颞叶、海马回、扣带回、岛叶、下丘脑，相应的ORj=exp(bj)分别为0.668、5.323、2.419、0.830、2.153，均>0.50，可以认为这几个脑功能区都是针刺足三里穴的兴奋区。

3.2 针刺得气组与针刺对照组脑功能区激活的差异性对比

将针刺得气组和针刺对照组各脑区的激活强度进行独立样本t检验，针刺得气组激活强度显著高于针刺对照组，两组差异有统计学意义（P<0.05）。

4 结论

针刺足三里穴得气后能够引起脑区的广泛激活，针刺足三里穴得气与否存在着差异有统计学意义。

5 讨论

BOLD-fMRI的生理基础是通过新陈代谢的变化间接地反映神经系统的活动。血液动力学反应与脑神经活动间存在着密切的联系，当神经元兴奋时，电活动引起局部脑血流量（cerebral blood flow，CBF）增加约30%～50%，而耗氧量增加[1]的幅度较低、约5 %。其综合效应是局部血液氧含量增加，去氧血红蛋白的含量相对减低，后者是顺磁性物质，可产生横向磁化弛豫时间（T2）缩短效应，它的含量降低引起T2加权像信号增强。也就是说，神经元兴奋能引起局部T2加权像信号增强，即可以通过T2加权像信号反映局部神经元活动，这就是BOLD效应的基本原理和生理基础。

多位学者将针刺穴位与脑功能成像结合，做出以下的探索，如方继良等人[2]利用fMRI脑区成像发现刺激穴位捻针时有更强的激活效应，推测捻针可能对皮层神经活动有较特异的作用。蔡葵等人[3]利用BOLD实时动态fMRI发现针刺光明、阳陵泉、足三里、伏兔等穴位，分别明显激活对侧基底节、枕叶、下丘脑及同侧海马回、额叶，认为针灸穴位与中枢神经系统相关。邵广瑞等人[4]行PET/CT分别观察针刺足三里诱发的脑功能激活区，认为苍白球、眶回、额回及小脑激活和枕叶、胼胝体抑制与针刺足三里有关。王苇等人[5]利用BOLD fMRI观察针刺足三里对运动功能区的影响，结果显示多个运动相关大脑皮层功能区被激活，包括两侧躯体感觉运动区、运动前区和副运动区，激活程度明显高于对指运动，说明足三里穴有良好的运动相关性。

研究结果表明，给予穴位不同的刺激方式和刺激参数引起的脑功能变化是有差异的。不同的刺激方式可能分别激活了不同的神经通路。Christian与Cho等人[6]发现用激光刺激左侧至阴穴，未能发现初级视觉皮层的激活，而手针刺激左侧至阴穴，能激活双侧脑功能区。Yoo等人[7]对健康人分别采用内关穴针刺、内关旁针刺和内关轻触觉刺激，通过fMRI成像观察到，针刺内关穴后激活的脑区与另两组不同。Cho等人[8]应用fMRI技术发现针刺足部视觉相关穴位，人脑枕叶视觉皮层有明显信号变化，与单纯刺激对照组有很好的相关性，而在旁边非穴位点针刺，视觉皮层未见激活；用影像方法证实了针刺对人体器官的调整效应可能是通过激活脑内特定区域而实现的。Zhang等人[9]发现针刺同一脊神经支配的具有不同功能的两个穴位组时发现尽管脑内有许多相同的激活区，但也有截然不同的激活区，证明穴位的特异性。

针刺穴位点得气状态下引起多个功能区的激活，可解释为穴位治疗疾病是脑内多个功能区协同作用的结果。在本试验过程中发现，受试者针刺点周围均有不同程度的肌肉收缩。从西医解剖生理理论分析此现象，可能是因捻针刺激了针刺点周围的皮肤的触觉感受器、肌肉肌腱的本体觉感受器以及血管、皮肤腺体周围的植物神经，导致脑内感觉功能区与植物神经中枢的激活。刺激穴位与大脑皮质功能定位具有相对性，大脑某一皮质功能中枢只是执行某种功能的核心部分，如中央前回主要管理全身骨骼肌运动，但也接受部分感觉冲动，中央后回主要是管理全身感觉，但刺激它也可产生少量运动。第Ⅱ躯体感觉中枢位于中央前回和后回下面的岛盖皮质，与双侧躯体感觉（以对侧为主）有关，正好解释了得气组与对照组均出现双侧第Ⅱ躯体感觉中枢的激活，且激活以对侧为主的现象，所不同的是得气组激活的区域多为片状及簇状，对照组激活的区域多为点状。针刺对于脑区的局部血流状态有着肯定的影响，针刺足三里穴（右侧），脑组织激活区域相对都集中在左侧的颞叶、岛叶皮质、运动区、辅助运动区、扣带回、杏仁体、腹侧纹状体、下丘脑，这些区域与运动、感觉等高度相关，位于颞叶的兴奋区最多，其次是位于下丘脑的兴奋区，说明针刺得气对特定脑区有激活作用；颞叶、下丘脑、海马回、扣带回、室旁核，激活的区域同属于边缘系统，而边缘系统与内脏关系密切，有内脏脑之称，这些脑功能区的激活才是传入-中枢-传出机制中的中枢机制，足三里穴的针刺效应在脑部的特定指向在一定程度上印证了“经穴特异性－脑相关学说”。在上述激活的脑区中，得气状态下表现为左侧脑区为点片状兴奋区；非得气状态下多为散点状，少有大片状兴奋，表明是针刺足三里穴得气与非得气之间的效应存在差异。

[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]方继良,Timo Krings,Juergen Weidemann,等.捻针时真、假穴不同中枢激活效应的脑功能MRI[J].中华放射学杂志,2004,38(12):1281-1284.

[3]蔡葵,陈敏,王文超,等.功能性磁共振对判定针刺技术对大脑皮层反应的价值[J].临床影像技术,2007,22(6):84-86.

[4]邵广瑞,宋磊,张伟,等.针灸足三里穴中枢调节机制的PET/CT脑功能成像的实验研究[J].实用放射学杂志,2007,23(7):890-892.

[5]王苇,朱芳,漆剑频,等.人脑对针刺与对指反应的实时动态fMRI的对比研究[J].中华放射学杂志,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.