基于fMRI針刺太白、太沖單穴腦激活區(qū)對(duì)比研究

李曉陵，關(guān)昕，姚家琪，紀(jì)亞紅，許宇飛，曹丹娜*，溫穎，曲冰，王豐，徐佐宇

(1.黑龍江中醫(yī)藥大學(xué)附屬第一醫(yī)院，黑龍江 哈爾濱 150040；2.哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第四醫(yī)院，黑龍江 哈爾濱 150040)

針刺作為一種有效的臨床治療方法，對(duì)血管、內(nèi)分泌、免疫或神經(jīng)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)作用正逐漸被國內(nèi)外研究者證實(shí)[1-2]。目前，針刺對(duì)腦中樞活動(dòng)的特異性改變成為熱門的研究方向[3-4]。功能磁共振成像技術(shù)(functional magnetic resonance imaging,fMRI)以其可重復(fù)性、空間分辨率高、無創(chuàng)性等諸多優(yōu)點(diǎn)，被用于對(duì)針灸神經(jīng)機(jī)制的研究[5]。血氧水平依賴技術(shù)(Blood Oxygen Level Dependent,BOLD)可通過腦神經(jīng)元活動(dòng)引起的血液動(dòng)力學(xué)改變情況，來反映針刺腧穴在中樞的效應(yīng)機(jī)制。本研究應(yīng)用功能磁共振血氧水平依賴技術(shù)(BOLD-fMRI)，采集針刺太白(SP3)、太沖(LR3)單穴腦Bold信號(hào)圖像數(shù)據(jù)，探討針刺下肢不同經(jīng)絡(luò)腧穴所致腦中樞效應(yīng)的特異性。

1 材料與方法

1.1 被試者選擇

本研究共招募15名健康男性志愿者，年齡(25.36±1.72)歲。所有受試者均為右利手，體型適中，無精神或神經(jīng)疾患，無MRI禁忌癥和針刺禁忌癥，無頭部受傷史，無酗酒或?yàn)E用藥物史。受試者均被告知實(shí)驗(yàn)過程，自愿簽署知情同意書，并經(jīng)附屬第一醫(yī)院醫(yī)學(xué)倫理委員會(huì)批準(zhǔn)。

1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

依據(jù)《國家標(biāo)準(zhǔn)化腧穴定位標(biāo)準(zhǔn)》，由同一名專業(yè)針灸師采用平補(bǔ)平瀉手法，分別對(duì)每位受試者右側(cè)太白穴(SP3)、右側(cè)太沖穴(LR3)進(jìn)行針刺操作。直刺深度為0.4～0.7寸(13～23 mm)，進(jìn)針得氣后，留針60 s再捻針60 s，捻轉(zhuǎn)角度為(180±5)°，頻率為(65±10)次/min，以麻脹等適度得氣感為宜。功能序列掃描使用block模塊方式[6]，一共4組刺激，每組刺激均由1個(gè)持續(xù)捻針1 min的激發(fā)態(tài)和1個(gè)留針的基線態(tài)組成(圖1)。為保證實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性，受試者每次針刺操作時(shí)間間隔為2周。

圖1 Block模塊刺激示意圖

1.3 圖像采集

應(yīng)用飛利浦3.0T磁共振掃描儀和8通道鳥籠顱腦線圈。使用T1WI-3D-TFE-ref 序列采集結(jié)構(gòu)圖像：TE為3.4 ms，TR為7.6 ms，matrix為228×227，F(xiàn)OV為240 mm×240 mm，flip angle 為8°，層厚為1 mm，層間隔為0 mm，掃描188層，掃描時(shí)間為4 min 52 s。使用EPI序列采集功能圖像：TE 為30 ms，TR 為2 000 ms，F(xiàn)OV為 240 mm×240 mm，flip angle 為90°，Matrix 為64×64，層厚為3 mm，層間隔為1 mm，共240個(gè)時(shí)間點(diǎn)，掃描時(shí)間為8 min 6 s。

1.4 圖像處理

基于MATLAB 2017a平臺(tái)的DPARSF、XJVIEW軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理及結(jié)果呈現(xiàn)。數(shù)據(jù)預(yù)處理包括：移除前10個(gè)時(shí)間點(diǎn)并進(jìn)行時(shí)間校正以穩(wěn)定初始信號(hào)；以任意方位位移大于2 mm或旋轉(zhuǎn)度大于2°進(jìn)行頭動(dòng)校正；以體素3 mm×3 mm×3 mm進(jìn)行圖像歸一化；去除因機(jī)器工作升溫或被試疲勞導(dǎo)致的線性漂移；回歸頭動(dòng)、腦脊液和腦白質(zhì)信號(hào)等協(xié)變量；選取0.01～0.08 Hz帶通濾波以減少生理信號(hào)漂移和高頻噪聲影響；采用6 mm×6 mm×6 mm半高斯核對(duì)圖像進(jìn)行空間平滑等。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

使用統(tǒng)計(jì)參數(shù)圖軟件SPM12先分別對(duì)兩穴的數(shù)據(jù)做單樣本t檢驗(yàn)，利用XJVIEW軟件獲得針刺太白、太沖兩穴共同激活的腦區(qū)。再對(duì)受試者兩次針刺數(shù)據(jù)做配對(duì)樣本t檢驗(yàn)，獲得針刺太白、太沖兩穴的差異腦區(qū)。統(tǒng)計(jì)值為體素水平P=0.001，簇水平P<0.05(FWEc校正)。

2 結(jié)果

針刺太白、太沖單穴共同正激活腦區(qū)為：左側(cè)額上回(BA6)、左側(cè)額下回(BA46)、左側(cè)顳中回(BA37)、左側(cè)丘腦、右側(cè)腦干。見表1。

表1 針刺太白、太沖單穴Bold信號(hào)共同正激活腦區(qū)

注：體素水平P=0.001，簇水平P<0.05(FWEc校正)。

針刺太沖與針刺太白穴相比正激活腦區(qū)為：左側(cè)顳下回(BA19)、雙側(cè)額中回(BA8)、雙側(cè)背外側(cè)額上回(BA9)、左側(cè)楔葉及頂上小葉(BA7/31)；負(fù)激活腦區(qū)為左側(cè)島葉(BA13)。見表2、3。

表2 針刺太沖與針刺太白穴相比正激活腦區(qū)

注：體素水平P=0.001，簇水平P<0.05(FWEc校正)。

表3 針刺太沖與針刺太白穴相比負(fù)激活腦區(qū)

注：體素水平P=0.001，簇水平P<0.05(FWEc校正)。

3 討論

血液中的氧合血紅蛋白與脫氧血紅蛋白具有不同的磁敏感性，在MRI圖像上呈現(xiàn)不同的BOLD信號(hào)，這種信號(hào)的改變被認(rèn)為與腦功能活動(dòng)密切相關(guān)[7]。針刺腧穴BOLD信號(hào)增強(qiáng)(正激活)表明神經(jīng)元活動(dòng)的鄰近血管血流量和血流容積增加，使活動(dòng)區(qū)局部氧合血紅蛋白含量隨之增加，并多于神經(jīng)元代謝所需，局部腦區(qū)神經(jīng)元活動(dòng)活躍度高。反之，BOLD信號(hào)減弱(負(fù)激活)表明神經(jīng)元活動(dòng)區(qū)的順磁性物質(zhì)-去氧血紅蛋白含量增加，局部腦區(qū)的神經(jīng)元活動(dòng)因缺氧受到抑制。BOLD-fMRI技術(shù)可以提取并顯示這些微弱的信號(hào)改變，廣泛應(yīng)用于任務(wù)態(tài)腧穴特異性的fMRI研究中[8-9]。

太白穴位于足第一跖趾關(guān)節(jié)后緣，太沖穴位于足背第一、二跖骨結(jié)合前方凹陷處，兩穴均為下肢腧穴，針感的神經(jīng)傳導(dǎo)通路相同，即針刺信號(hào)沿腓神經(jīng)入脊神經(jīng)，上行至背側(cè)丘腦腹后外側(cè)核，經(jīng)內(nèi)囊后肢投射到中央后回中上部和中央旁小葉后部[10-11]。本研究中針刺兩個(gè)單穴在額下回、顳中回、顳下回、丘腦、腦干等腦區(qū)出現(xiàn)相同激活腦區(qū)，證明了以上神經(jīng)傳導(dǎo)通路的存在。

針刺療效遵循經(jīng)絡(luò)的循經(jīng)感傳[12]。足太陰脾經(jīng)在內(nèi)踝上行,沿大腿內(nèi)側(cè)前緣進(jìn)入腹部，向上穿過膈肌并沿食道兩旁上行，連舌本、散舌下，其分支從胃上行通過膈肌，注入心中。在額葉皮質(zhì)的命名和語言轉(zhuǎn)換之間的功能中，額下回被認(rèn)為是經(jīng)典語言相關(guān)區(qū)域，針刺太白穴可見額下回的激活，這與脾經(jīng)循行的連舌本、散舌下有一定相關(guān)性。筆者在本研究中發(fā)現(xiàn)，針刺太白穴腦內(nèi)BOLD信號(hào)改變區(qū)明顯少于針刺太沖穴的激活腦區(qū)，且BOLD信號(hào)改變的強(qiáng)度較弱，這間接驗(yàn)證了脾經(jīng)經(jīng)絡(luò)的循經(jīng)感傳理論[13]。足厥陰肝經(jīng)從大趾背沿足背內(nèi)側(cè)向上，上行小腿內(nèi)側(cè)及上膝腘內(nèi)側(cè)，沿著大腿內(nèi)側(cè)進(jìn)入陰毛至小腹，向上通過膈肌并分布脅肋部，沿氣管之后上行進(jìn)入喉頭部，連接目系，上行出于額部，肝經(jīng)支脈從“目系”下向頰里，環(huán)繞唇內(nèi)。針刺太沖穴可見額葉皮層的廣泛激活，在額中回和顳下回可見BOLD信號(hào)增強(qiáng)的改變。額中回是頭眼運(yùn)動(dòng)區(qū)，和上丘一起調(diào)節(jié)眼球運(yùn)動(dòng)[14]；顳下回是視覺聯(lián)合皮層，參與視覺形成和分析[15]。這些腦區(qū)的信號(hào)改變，與肝經(jīng)連目系，上行出于額部的經(jīng)絡(luò)循行理論相符合。額中回還具有控制非語言特定認(rèn)知功能，與經(jīng)典語言相關(guān)區(qū)域-額下回相互溝通關(guān)聯(lián)[16]。針刺太沖穴可見兩者的激活，與肝經(jīng)支脈從目系下向頰里，環(huán)繞唇內(nèi)的循行具有一定關(guān)聯(lián)。

“五臟有疾也，應(yīng)出十二原”。臨床研究證實(shí)，原穴為脈氣所注，針刺原穴能通達(dá)三焦原氣，治療經(jīng)脈循行所過臟腑、組織疾病[17]。研究認(rèn)為，針刺穴位具有雙向調(diào)節(jié)中樞效應(yīng)機(jī)制，即針刺可使組織或靶器官由異常興奮或抑制狀態(tài)，趨向該區(qū)域正常時(shí)的表現(xiàn)，最終使機(jī)體由病理狀態(tài)恢復(fù)到生理狀態(tài)[18]。邊緣葉是調(diào)節(jié)內(nèi)臟活動(dòng)的重要中樞，針刺太白穴通過雙向調(diào)節(jié)效應(yīng)，改變局部腦區(qū)血氧代謝濃度，降低邊緣葉神經(jīng)元的活躍度，影響腸道中α-突觸核蛋白的數(shù)量，進(jìn)而調(diào)節(jié)胃腸活動(dòng)[19]。太沖穴為肝經(jīng)原穴，針刺太沖穴在背外側(cè)額上回、楔葉及頂上小葉等腦區(qū)可見特異性激活區(qū)。額上回在人類高級(jí)認(rèn)知活動(dòng)中，被認(rèn)為主要在抑制性控制及情緒調(diào)節(jié)中發(fā)揮作用。頂上小葉可通過短聯(lián)合纖維連接其他腦回，在認(rèn)知控制中負(fù)責(zé)信息的傳遞。這些腦區(qū)參與前額葉皮質(zhì)整合功能，與思維、認(rèn)知等高級(jí)活動(dòng)有關(guān)[20]，與太沖穴主治頭痛，郁證等疾患的臨床功效相符。

綜上所述，針刺腧穴的中樞效應(yīng)符合經(jīng)絡(luò)循經(jīng)感傳理論，針刺太白、太沖穴激活腦區(qū)的差異性與腧穴臨床功效有一定關(guān)聯(lián)。這種關(guān)聯(lián)是否與同經(jīng)腧穴具有正相關(guān)性，在病理狀態(tài)下針刺的效應(yīng)是否存在一致性，我們期待進(jìn)一步的臨床實(shí)驗(yàn)予以證實(shí)。