运用功能核磁共振成像观察针刺外关穴捻针状态脑区的激活

                     作者：余宏 凌美玲 彭文杰 晨雪 黄泳 

【摘要】  目的在“腧穴特异性-脑相关”假说的指导下，开展外关穴特异性的fMRI脑功能成像研究，进一步探讨外关穴功效主治与脑区激活之间的联系。方法针刺6名健康志愿者右侧外关穴，采用Block设计，针刺得气后捻转30 s后停止捻针30 s，重复6次，同时利用功能性核磁共振成像（fMRI BOLD）技术进行全脑扫描，利用统计参数图(statistical parametric mapping，SPM2)软件包处理图像。结果针刺右侧外关穴捻针状态，左右脑半球、左右小脑均有不同程度的激活，其中，左脑激活的区域相对集中在额下回、颞下回、顶下小叶和小脑，右脑激活的区域相对集中在额下回、颞上回、颞中回、顶下小叶、岛叶、边缘叶、脑干和小脑。结论 运用fMRI脑功能成像技术观察到，针刺外关穴捻针状态下，不同功能脑区有着相对特异的激活，这些脑区与针刺外关穴的功效密切相关，初步表明针刺外关穴的信号在脑区有着相对特异的响应。

【关键词】  针刺 外关穴 功能性磁共振成像 脑功能成像

磁共振成像（MRI）最初只是显示脑的各解剖断面的结构，但是随着磁场强度的提高和敏感序列的开发，MRI的功能逐渐强大，应用范围也随之扩大。其中，以血氧水平相关（BOLD）效应为基础的成像技术被称为功能性磁共振成像（fMRI)，实现了脑功能活动的实时显示，成为神经研究的前沿［1］。近年来，fMRI脑功能成像技术已经被运用于针刺领域的机制研究，如针刺腧穴特异性的脑功能成像特点观察和抑郁症、药物成瘾、老年性痴呆、疼痛等等不同疾病的针刺干预机制的研究［2～10］。我们利用fMRI BOLD技术，观察了针刺外关穴捻针状态下不同脑区的激活效应。现报道如下。

    1  一般资料

    6例健康志愿者，来自南方医科大学，均符合以下纳入标准：①年龄在21～28岁之间在校非医学专业学生，男女不限；②饮食，不嗜烟酒茶咖啡等，睡眠正常，体型适中；③实验近期（3个月内）无各类疼痛（包括痛经）；④无先天疾患、内分泌疾病、免疫疾病、精神或神经系统疾病、严重心、肝、肾疾病；⑤无血小板减少、血友病、凝血功能障碍；⑥近期（3个月内）未接受过针刺；⑦体内无金属类物质（如心脏支架）；⑧右利手。试验前（3个月前），通过针刺应答预试验筛除无针刺反应者和过度针刺反应者，即所有受试者接受真针刺后均有针感、与接受假针刺时感觉不同。其中，男性3例，女性3例；年龄21～27岁，平均（23.33±2.61）岁；体重45～70 kg，平均（55.08±9.40）kg；身高156～178 cm，平均（165.00±8.59）cm。试验前各志愿者均签署知情同意书，试验方案获得伦理委员会批准。

    2  研究方法

    2.1  针刺方法由进行针刺应答检测的同一名资深医师操作。

    外关穴针刺方法：取试验者右侧外关穴，穴位定位由项目首席统一规定参照《经穴部位》（GB12346-90）［11］，以碘酒、酒精常规消毒，使用英国DONGBANG AcuPrime针灸器械有限公司的真针灸套针中的针管（严格按照说明书进行操作）和中研太和公司的银质针灸针（0.3 mm×40 mm），并采用Block方法设计刺激程序，食指用均衡的力度轻敲针柄进针，移开套管后，将针再垂直刺入（15±2）mm，医生感觉手下得气后采用平补平泻手法，均匀捻转，捻转幅度±180°，频率为60次/min，每捻转30 s后停止捻针30 s，之后又重复捻针、不捻针程序，共刺激6 min。

    2.2  fMRI检查脑功能MRI使用GE公司3.0T 超导MRI系统和标准头部线圈。各被检者常规封闭视听至检查结束（耳塞产自美国Aearo公司，批号R5A018，眼罩产自扬州市邗江鑫华用品厂，批号XHYZ-001）。在检查床上休息5～10 min后，各组被检者针刺前使用Ｔ1加权三维梯度回波脉冲序列采集MR解剖图像，获得精确的三维解剖结构。然后，在针刺过程中（包括进针）进行BOLD技术的脑功能MRI成像，获得不同脑区的动态活动状况。其中，T1横断面扫描采用FSE 序列完成，共扫描3 min，OAXT1FLAIR，重复时间TR2300/回波时间TE21，TI920，层厚6.0 mm/间隔1.0 mm；共20层，视野FOV24X18/Z，320X256/2NEX，回波链长度9，带宽50；功能性成像采用血氧水平依赖(blood oxygenation level- dependent,BOLD)方法，应用单次激发回波平面成像梯度回波序列(GRE EPI)，采集与解剖图像完全相同层面的功能图像。GR/EPI/90，TR3000ms/20/FE,翻转角Flip angle 90，视野FOV24X24/Z，层厚6.0mm/间隔1.0mm，96X96/1.00NEX，Phase Per location:130,2600，共扫描06:30。

    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,对功能图像的时间过程进行时域内的相关分析,即把每一像素信号强度的时间过程设定成理想的波形,将每一像素的时间强度曲线与参考波形进行对照分析,凡P<0.001、K>30的像素即可认为与该实验任务有可靠的相关性,将其作为显著活动,用于产生功能图像,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。

    2.3  图像处理数据后处理采用统计参数图(statistical parametric mapping，SPM2)软件包进行。在MATLAB平台上启动SPM2软件，选择fMRI模块，首先运行realine来调整实验中被试头部的轻微运动，然后将它们分别标准化到MNI 空间的标准脑模板上，三维高斯函数平滑降噪后，基于广义线性模型对图像进行逐像素分析，统计分析采用双样本单边t检验，出每个像素对应的t值，最后绘制由t值构成的统计参数图，本项研究的统计检验显著性标准为P<0.001，uncorrected，K>30，并将有显著性差异的脑区融合到标准结构图像上，即发现被试在刺激状态下与控制状态下大脑各个脑区对针刺反应的不同，并将这些有变化的脑区叠加到一个由各被试结构像制作而成的平均脑模板上表示出来，红色表示激活区域。

    3  研究结果

    外关穴针刺结果分析初步表明，Brodmann area （BA）13，22，37，40，44，45，47区、以及右侧海马、杏仁核、黑质等区域有激活点，小脑左侧更明显，左侧颞叶皮层反应点多于右侧，且脑部左侧深层反应点多于右侧（见表1，图1）。表1  针刺外关穴捻针时激活的脑区

    4  讨论

    外关穴，归属手少阳三焦经，为其络穴、为八脉交会穴之一，通阴维脉，位于前臂后区，腕背侧远端横纹上2寸，尺骨与桡骨间隙中点。针刺外关穴的作用可以概括为：①治疗上肢部位的疾病，如上肢瘫痪、肩臂痛、肘臂屈伸不利等；②治疗经脉循行所过部位的疾病，如头痛、耳聋、耳鸣、目赤肿痛、胁肋疼痛等；③治疗外感热病、三焦气机不利等［12］。

    图1  外关穴捻针时激活的脑区

    赖新生教授近来提出“腧穴特异性-脑相关”假说，认为腧穴之所以能够发挥相对特异性的作用，与脑部对针刺信号的识别、整合、调控、反馈和传输有关。因此，赖新生教授指出，运用脑功能成像的方法，可以初步摸索针刺穴位的信号在中枢的投射指向［13］。

    在“腧穴特异性-脑相关”假说的指导下，我们开展了外关穴特异性的fMRI脑功能成像研究。结果表明，针刺外关穴捻针状态下，左右脑半球、左右小脑均有不同程度的激活，其中，左脑激活的区域相对集中在额下回、颞下回、顶下小叶和小脑，右脑激活的区域相对集中在额下回、颞上回、颞中回、顶下小叶、岛叶、边缘叶、脑干和小脑。实验中，我们选用的穴位是右侧外关穴，fMRI脑功能成像结果表明，左右两侧大脑、小脑均有激活，初步分析，该现象与传统针灸的左（右）病右（左）取有关。

    针刺外关捻针状态下，所激活的脑区按照功能可以大致概括为以下几类：①与语言功能有关的脑区，主要包括BA22、BA40、BA44、BA45、BA47等等。其中，位于颞上回的BA22，为Wernicke's area的主要组成部分，与感觉性失语密切相关；位于额下回的BA44和45，为Broca's area的主要组成部分，与运动性失语关系密切；位于顶下小叶的BA40，与语意表达有关；位于额下回的BA47，与口语语法构成、手语、表达有关；②与视觉功能有关的脑区，主要包括位于颞中回的BA37，与视觉识别有关；③与听觉有关的脑区：主要包括位于颞上回的BA22，参与听觉处理；④与精神神志活动有关的脑区，主要包括边缘叶，与内脏调节、情绪反应和性活动等有关；⑤与运动功能有关的脑区，主要包括岛叶和黑质。其中，岛叶（BA13）虽然在解剖上主要与内脏感觉有关，但其病变则主要以各种类型的癫痫为主；而黑质则与多巴胺代谢高度相关，其病变以帕金森病为主［14］。这些激活脑区的功能和病理表现，与外关穴能够治疗手少阳三焦经循行所过的眼部、耳部的疾患有关，与外关穴能够治疗穴位所在上肢疾患（运动、感觉障碍）有关，与外关穴为手少阳三焦经络穴、络于手厥阴心包经、因此能够治疗心包疾患（精神情志疾患、语言障碍）有关。

    小脑主要机能是协调大脑维持躯体平衡、调节肌紧张、协调随意运动并在技巧性运动的获得和建立过程中发挥运动学习作用，也有研究表明小脑与疼痛有关［15］。我们的观察表明，针刺外关穴捻针状态下左右小脑均有不同程度的激活，说明外关穴的相对特异性和小脑功能有一定相关。

    总之，运用fMRI脑功能成像技术观察到，针刺外关穴捻针状态下，不同功能脑区有着相对特异的激活，这些脑区与针刺外关穴的功效密切相关，初步表明针刺外关穴的信号在脑区有着相对特异的响应。

【】
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