功能磁共振成像技術在針灸作用機制研究中的應用

功能磁共振成像技術在針灸作用機制研究中的應用

針灸和艾灸是影響針灸效果的重要因素之一，其對器官的調(diào)節(jié)作用也表明，這是由大腦作為中介進行的。因此,進行穴-腦相關性研究是很有必要的。由于腦結(jié)構(gòu)與功能的復雜性,常規(guī)研究手段有其局限性;而功能磁共振成像(functionalmagneticresonanceimaging,fMRI)技術的問世彌補了這一缺陷。fMRI是根據(jù)神經(jīng)元興奮后局部氧耗與血流增幅不一致,通過血氧水平依賴效應機制成像,間接顯示神經(jīng)元活動,它把神經(jīng)活動和磁共振成像技術有效地結(jié)合在一起,是目前人們所掌握的唯一無創(chuàng)傷、實時性強、空間分辨率高的腦高級功能的研究手段。自從fMRI問世以來,不少學者已應用其研究針灸作用的腦機制,為穴-腦聯(lián)系的研究提供了影像學依據(jù)。本文擬將近年來穴-腦聯(lián)系的fMRI研究進展做一綜述。1針灸激活腦區(qū)域國內(nèi)外研究已表明,針灸健康志愿者或患者不同穴位所激活的腦區(qū)不同,針灸穴位激活腦區(qū)可能存在一定特異性,現(xiàn)以經(jīng)脈為綱進行總結(jié)。1.1穴共同激活的腦區(qū)徐放明等針刺肺經(jīng)五腧穴少商、魚際、太淵、經(jīng)渠、尺澤,五腧穴共同激活的腦區(qū)有額中回、額下回、側(cè)腦室旁白質(zhì)、中央后回(BA2)、枕上回(BA19)、枕中回、楔葉(BA18)、顳中回、海馬回(BA35)、中腦(黑質(zhì))。1.2語言區(qū)域激活韓俊洲等在電針周圍性面癱患者合谷穴的功能磁共振成像研究中發(fā)現(xiàn)與面癱有關的感覺、運動、聽覺、語言區(qū)域被激活,信號降低區(qū)為左側(cè)扣帶回、雙側(cè)額中回、右側(cè)枕中回;信號升高區(qū)為左側(cè)中央后回、右側(cè)額下回、右側(cè)顳上回、右側(cè)腦島、左側(cè)中央前回。AnYS等分別針刺大腸經(jīng)曲池和合谷兩穴,研究局部腦區(qū)血流灌注和葡萄糖代謝的改變,發(fā)現(xiàn)血流灌注量和葡萄糖代謝增高的區(qū)域主要是雙側(cè)額葉。1.3針刺前后回、中央旁小鼠吳志遠等針刺健康志愿者足三里和豐隆穴,針刺足三里時激活的腦區(qū)位于左側(cè)海馬回、顳中回、顳上回和右側(cè)顳上回、緣上回;針刺豐隆穴激活的腦區(qū)位于左側(cè)顳上回、顳中回和右側(cè)顳上回、扣帶回、額內(nèi)側(cè)回、中央旁小葉。其中相同的激活區(qū)有兩側(cè)顳上回和左側(cè)顳中回。LiL等針刺健康志愿者足三里和陷谷穴,兩穴均激活了雙側(cè)初級軀體感覺區(qū)和同側(cè)小腦。譚惠斌等針刺足三里發(fā)現(xiàn),屬于大腦邊緣系統(tǒng)的顳葉、海馬回、扣帶回、下視丘、島葉中的相應腦功能區(qū)有程度不同的興奮灶。李琳等針刺志愿者右側(cè)陷谷、內(nèi)庭穴。針刺陷谷穴特異性激活了同側(cè)額內(nèi)側(cè)回、額下回內(nèi)側(cè)、扣帶回前部(ACC)和丘腦腹外側(cè)核;針刺內(nèi)庭穴特異性激活了雙側(cè)扣帶回后部(PCC),對側(cè)額中回、額下回、楔前葉,同側(cè)舌回、枕中回、豆狀核。針刺兩個穴位激活的相同腦區(qū)包括雙側(cè)第一感覺/運動區(qū),同側(cè)小腦和第二感覺區(qū)。1.4第二改葉信號降低區(qū)王偉等針刺陰陵泉穴,發(fā)現(xiàn)信號增高區(qū)見于右枕葉、右海馬、雙側(cè)第二軀體感覺區(qū)、左頂上小葉;信號降低區(qū)見于雙側(cè)顳下回和右楔前葉激活;信號呈雙向變化見于雙側(cè)前額葉。1.5ba2,ba1,ba1劉鑒慰針刺健康人神門穴,激活了右側(cè)額葉的中央后回(BA2,BA1,BA43)、右側(cè)額下回(BA44)、左側(cè)額下回(BA47)、右側(cè)頂下小葉(BA40)、左側(cè)顳上回(BA22)、右側(cè)腦島(BA4)。1.6左下回ba45,ba6陳尚杰等針刺健康人養(yǎng)老穴,主要激活了左頂葉的頂下小葉(BA40),右側(cè)額下回(BA45,BA46),其次為左側(cè)顳中回(BA37)、顳下回(BA37)、額上回(BA10)。遲旭等針刺后溪穴激活了雙側(cè)中央后回,雙側(cè)顳葉,雙側(cè)枕葉,雙側(cè)額葉,雙側(cè)小腦半球,雙側(cè)后頂葉,扣帶回,左側(cè)島葉,右側(cè)中央前回,左側(cè)尾狀核頭,左側(cè)殼核。1.7fmi技術分析王愛成等針刺申脈主要激活了邊緣系統(tǒng)(丘腦、扣帶回、海馬旁回)和額葉、顳葉。申脈主治癇癥、癲狂、頭痛、失眠等,這與激活腦區(qū)功能相關。ChoZH等利用fMRI技術觀察針刺12例志愿者膀胱經(jīng)京骨、足通谷、至陰穴,fMRI顯示枕葉視皮質(zhì)區(qū)有相對特異性的激活作用,雙側(cè)視覺中樞(枕葉內(nèi)側(cè)皮層)出現(xiàn)功能活動信號。但針刺該穴位旁開2~5cm處則無此激活作用。1.8針刺穴位前后信號的影響程華軍等針刺太溪主要激活了右側(cè)顳上回(BA22)、左側(cè)額中回(BA46),其次為左右頂葉的中央后回(BA2,BA3)、左側(cè)額葉的額下回(BA45)、左側(cè)頂葉的頂下小葉(BA40)。甄俊平等在不同時辰電針足少陰腎經(jīng)的太溪與復溜兩穴,發(fā)現(xiàn)不同時辰針刺穴位后信號增高腦區(qū)和信號減低腦區(qū)均有差異。開穴組最大激活腦區(qū)位于雙側(cè)扣帶回,最大抑制腦區(qū)位于右側(cè)眶內(nèi)側(cè)回。閉穴組最大激活腦區(qū)位于左側(cè)小腦,最大抑制腦區(qū)位于右側(cè)眶內(nèi)側(cè)回。開穴時段內(nèi)兩經(jīng)穴激活區(qū)和抑制區(qū)的數(shù)目和范圍要比閉穴時段內(nèi)多和廣。1.9種針刺方法激活雙雙回胡建平等用電針和手針刺激健康者右側(cè)內(nèi)關穴,發(fā)現(xiàn)兩種針刺方法共同激活了雙顳上回(BA41/42)、對側(cè)中央前回(SI,BA2/3)、雙側(cè)頂島蓋部(SII,BA6);抑制了同側(cè)初級感覺區(qū)(SI)。1.10不同腦區(qū)的激活賴新生等在針刺外關穴和外關穴配伍非穴的研究中發(fā)現(xiàn),雙側(cè)額葉、頂葉、顳葉、枕葉、海馬、扣帶回、基底節(jié)、橋腦、小腦等腦區(qū)都有不同程度的激活。NaBJ等針刺陽陵泉和鄰近假穴,發(fā)現(xiàn)處于同一脊髓節(jié)段的真假穴激活的腦區(qū)比較相似,陽陵泉更多激活了與運動功能有關的腦區(qū)。1.11葉、葉、節(jié)和橋腦周誠等針刺足少陽膽經(jīng)的陽陵泉、光明兩穴,發(fā)現(xiàn)對側(cè)枕葉視皮層均有明顯興奮區(qū),此外,枕葉、額葉、顳葉、基底節(jié)和橋腦等也有激活。管永清等電針刺激光明穴,腦區(qū)激活的位置主要為額葉上、中、下回,顳上回,楔葉和枕葉舌回(Brodmannl8、19區(qū))。1.12同側(cè)入葉、對側(cè)頂葉、對側(cè)東南角魯娜等針刺中都穴激活了對側(cè)額內(nèi)側(cè)、對側(cè)中央后回、小腦、額上回、同側(cè)前扣帶回、同側(cè)枕葉、對側(cè)頂葉和對側(cè)顳上回。ChaeY等針刺行間穴激活了左側(cè)額中回(BA9)、尾狀核、屏狀核、雙側(cè)后扣帶回(BA29,BA31)、雙側(cè)梭狀核(BA20,BA27)、楔前回(BA31)、左側(cè)小腦,而假刺激沒有這些變化。1.13海岸警衛(wèi)隊的脈搏陳華德等針刺督脈百會穴激活了大腦皮質(zhì)特定功能區(qū),第一軀體運動區(qū)、第一軀體感覺區(qū)、聽覺區(qū)、視覺區(qū)以及聽視覺語言中樞。2存在的問題2.1小鼠腦區(qū)激活圖像增強fMRI是通過MR信號的測定來間接反映血氧飽和度和血流量,而血流動力學的改變滯后于神經(jīng)細胞的電生理活動,fMRI并不能直接顯示神經(jīng)細胞的功能活動,以至采集到的腦區(qū)激活圖像有一定的誤差。圖像噪聲問題、運動偽影及磁場不均勻?qū)D像質(zhì)量也有一定影響。2.2針刺激激活腦區(qū)的標準針灸對腦神經(jīng)作用機理的探討很難設定并采用標準一致的方法進行研究,因此不能完全排除各種來自外界或自身的干擾因素,使實驗結(jié)果出現(xiàn)偏差、失準,很多針刺引起的腦功能變化可能不完全是針灸的作用效應而產(chǎn)生的。比如基線的選擇、注意力的控制、統(tǒng)計分析等都是方法學的問題,這對于視覺和聽覺相關的研究尤為重要。先前的研究對腦區(qū)激活的評判標準不同,有的研究者將檢驗水平定為0.01,有的則定為0.001,也有的定為0.05。按統(tǒng)計學原理,只要P<0.05就表明差異有統(tǒng)計學意義,腦區(qū)有激活。然而,問題也隨之而來,雖然P<0.05和P<0.001均為差異有統(tǒng)計學意義,但在腦區(qū)激活方面卻有很大差異,以P<0.05為標準的,其激活腦區(qū)很多;而以P<0.001為標準者,其激活腦區(qū)則很少。這造成了針灸穴位激活腦區(qū)的差異。有的研究針灸刺激較強,則激活腦區(qū)相對較多;而有的研究針灸刺激較弱,則激活腦區(qū)相對較少,甚至沒有腦區(qū)激活。但針灸弱刺激也能治療疾病,而這在腦fMRI方面卻沒有反映,這也導致了實驗結(jié)果的誤差。2.3功能分區(qū)見表1ChoZH等在針刺膀胱經(jīng)至陰穴時,發(fā)現(xiàn)雙側(cè)枕葉內(nèi)側(cè)皮層出現(xiàn)功能活動信號;Siedentopf等用激光針刺激膀胱經(jīng)至陰穴(左足),發(fā)現(xiàn)同側(cè)視覺中樞枕葉內(nèi)側(cè)皮層、楔葉內(nèi)出現(xiàn)功能活動區(qū),但右側(cè)大腦及第一視覺皮層BA17區(qū)未出現(xiàn)功能信號,這與ChoZH的研究結(jié)果不一致。這可能是由于實驗條件、設計和數(shù)據(jù)采集分析的不同,以及受試者的精神狀態(tài)、適應性影響了針灸研究結(jié)果的準確性和可重復性,因此很難得到兩個完全相同的實驗結(jié)果。2.4治療作用的特點每個穴位都有各自的功效主治,很多穴位的治療作用比較廣泛。在針灸穴位的fMRI研究中,腦激活區(qū)與穴位功能并不完全一致,存在以下三種情況。2.4.1外關及支溝穴鄒燕齊等針刺志愿者外關、支溝穴,激活的腦區(qū)為枕葉、小腦、基底節(jié)區(qū)。枕葉與視覺有關,小腦與平衡、肌張力、隨意運動有關,錐體外系的主要組成部分是基底節(jié)。外關和支溝穴均屬手少陽三焦經(jīng),兩穴配伍主要用于治療肩臂疼痛屈伸不利、耳鳴、耳聾、目赤腫痛、脅肋疼痛、發(fā)熱等疾病。由此可見,枕葉的激活可能與穴位組治療目赤腫痛有關,基底節(jié)區(qū)、小腦的激活可能與穴位組能夠治療肩臂屈伸不利等有關。2.4.2根本原因與疾病的關系陳鵬等針刺精神性疾病患者大陵穴激活了額下回、額中回、顳上回、中央后回、頂下小葉。根據(jù)中醫(yī)學理論,精神性疾病病位多在心,心包代心受邪,心包經(jīng)穴大陵是治療此類疾病的有效穴位。額葉的主要功能與隨意運動和高級精神活動有關,在精神性疾病方面,額葉與精神分裂癥和癡呆等均有較密切的關系。顳葉的主要功能是與聽覺刺激的感知、記憶、語言等相關,顳葉的變化同樣會導致精神性疾病。大陵穴在額葉的強激活、廣泛激活,在顳葉的激活表明了它能治療精神性疾病。但其他腦區(qū)的激活意義還不明確。陰陵泉穴主治腹脹、水腫、小便不利或失禁、陰莖痛、婦人陰痛、遺精、黃疸、膝痛等。在王偉等針刺陰陵泉穴實驗中,發(fā)現(xiàn)信號呈增高區(qū)見于右枕葉、右海馬、雙側(cè)第二軀體感覺區(qū)、左頂上小葉;信號呈雙向變化見于雙側(cè)前額葉。激活區(qū)中只有前額葉在作出排尿決定中起非常重要作用,推測前額葉促進排尿的作用與陰陵泉穴可用于治療泌尿系統(tǒng)的水腫、小便不利或尿失禁相關,可見陰陵泉穴這些主治與大部分激活腦區(qū)之間缺乏很好的對應性,但還不能解釋陰陵泉穴其他主治。2.4.3針刺穴與穴功能的關系一般認為俠溪穴可以治療耳鳴、耳聾、聽力下降等耳部相關病癥,WesolowskiT等分別針刺20例健康志愿者的俠溪穴和假穴,發(fā)現(xiàn)針刺俠溪穴時僅有2人的初級聽覺皮層被激活,由此很難看出俠溪穴治療耳部病癥的特異性。在現(xiàn)階段,針灸的fMRI研究僅限于針刺或艾灸激活腦區(qū),還不能與腧穴功能相結(jié)合,即針灸腧穴激活的腦區(qū)與腧穴功能之間的聯(lián)系還不清楚,這可能與針刺效應并非通過單一腦功能區(qū),而是通過有功能聯(lián)系的多個腦區(qū)所形成的復雜的網(wǎng)絡的相互作用而實現(xiàn)的有關。這是下一階段研究的任務及重點。3穴位激活腦區(qū)的特異性和研究的意義從目前的研究可知,fMRI在針灸研究中取得了一定的成績。但由于大腦功