BOLD-fMRI技术在经穴脑效应研究中的应用价值*

李彦橙，陈榆舒，陈柏君，李若阳，熊 磊，郜发宝△

(1.四川大学华西医院，四川 成都 610041； 2.云南中医药大学,云南 昆明 650500)

中医学是我国千年文化流传下来的伟大宝库，针刺疗法作为其中的一部分，其治疗各类疾病的疗效受到国内外的广泛认可[1]。经络学说是针刺疗法的理论基础，在中医学中占有重要的地位，具有独特的理论体系，指导着中医学更好地进行临床实践。基于血氧合水平依赖效应的脑功能磁共振成像(Bold oxygenation level dependent effect of functional magnetic resonance imaging, BOLD-fMRI)技术，具有无创、无辐射、重复性高、时间及空间分辨率高的动态监测技术优势[2-3]，更能结合处理软件分析并反映脑局部功能活动变化，已成为近年来中医针灸学的研究热点，并取得一些进展。基于fMRI技术的研究优势，对经穴的研究发展及可能性进行探讨，现综述如下。

1 循经感传与针刺脑效应的关系

经络是运行全身气血、联络脏腑形体官窍、沟通上下内外和感应传导信息的通路系统，是人体结构的重要组成部分。经穴实质对应人体器官的解剖研究，最早起源于《黄帝内经》[4],曰：“经脉十二者，伏行分肉之间，深而不见；诸脉之浮而常见者，皆络脉也”“夫脉者，血之府也”“若夫八尺之士，皮肉在此，外可度量切循而得之，其死可解剖而视之。其脏之坚脆，腑之大小，谷之多少，脉之长短，血之清浊，气之多少，十二经之多血少气，与其少血多气，与其皆多血气，与其皆少血气，皆有大数”。虽然中医基础理论体系对经络有完整的阐述，现代也利用多个学科交叉对经络实质展开研究，但目前尚未找到完整的现代理论来阐明经络的现象。在经络实质的研究当中，循经感传[5]作为其中的一个重要的切入点，各国学者进行了较多的研究。循经感传作为古人建立中医基础理论经络部分的一个重要依据，经过我国学者多年来系统化研究证实，是人群中普遍存在的正常现象[6-8]。目前循经感传的形成机制的3种观点[9]中，外周论是研究较多、较有说服力的观点。陈铭等[10]利用脑诱发电位地形图技术，模拟胆经感传的方法，发现沿经脉路线施加的外加刺激可改变刺激穴位时诱发大脑皮层第一感觉区诱发反应的分布，从而证实产生循经感传现象的决定因素是外周动因激发(外周论)。亦有Xv等[11]同样利用脑诱发电位地形图的技术探讨循经感传产生的原因和机理，证明了经络存在着传导性。另外，汪培清等[12-13]利用红外辐射示踪仪对十四经脉的存在进行了研究探讨，发现经脉循行路线在外周有其相应的物质基础,为经穴研究提供了依据。因此，利用现代技术手段在验证针刺局部效应器即经脉穴位，从而验证大脑皮质中相应的映射区，某种程度上而言，是对经脉实质循经感传的一种解答。于是大胆猜测，针刺经穴后局部效应器产生循经感传的现象而在相应的大脑皮质映射区产生了变化，推论出循经感传是产生针刺经穴脑效应不可或缺的重要环节。有学者[14]猜想经络系统传输信号是由两部分构成，一部分是神经系统通过局部的效应器来实现传输，而经络系统在大脑皮质中有相对应的映射区。这种猜测与循经感传现象发挥作用的机制不谋而合。

2 BOLD-fMRI研究针刺经穴的理论基础

BOLD-fMRI的原理是当大脑某区域被激活时，该区域脑组织耗氧量增多，脱氧血红蛋白随之增多；但相应区域脑组织的血流灌注量也同时增多，带来更多的氧合血红蛋白，最后的结果是氧合血红蛋白与脱氧血红蛋白的比例增高，因此导致T2加权成像(T2-weighted imaging,T2WI)或T2*加权成像(T2*WI)上相应区域脑组织信号强度增高，而脑组织活动被抑制时其信号强度降低；通过比较执行某个刺激或任务前后脑组织信号强度的变化，从而获得BOLD对比[15-16]。因此基于对循经感传和经穴实质的猜想，以及BOLD的技术原理，早在1999年，Wu等[17]利用BOLD-fMRI对健康者针刺穴位时进行脑成像来证明针刺刺激的中枢神经系统的途径。而闫立平等[18]利用BOLD-fMRI,获取电针曲池穴时脑功能图像,并对比电针刺激状态与静息状态脑功能的类别，证实了中枢神经传导通路的存在,为经穴独特感传现象的存在和研究针刺机理提供了可视性实验依据。陈媛媛等[19]利用BOLD-fMRI及MRS(多模态)在20名健康受试者针刺右侧合谷穴时扫描，可以获得针刺时ROI的多模态脑功能变化，从而建立了BOLD-fMRI及MRS(多模态)的脑功能定量研究方法且研究成功率高，在针刺脑效应机制研究中具有很强的可行性。为后续基于BOLD-fMRI探究针刺疗效提供了方法指导。

3 BOLD-fMRI经穴研究的常用试验方案

目前，大部分与fMRI相关的经穴试验设计为任务相关模式(task-state fMRI)和静息态扫描模式(resting-state fMRI)的两大类[20-21]。任务相关模式包含了单任务设计及多任务设计。单任务设计中所包含的组块设计(Block design)运用最为广泛，常被用于脑功能的定位及脑高级功能的可视化研究。针刺脑效应研究中多采用在扫描过程中静息态与刺激态交替进行的单任务多组块设计[22]，钟治平等[23]采用静息与刺激交替出现的单任务多组块模式，了解针刺太溪穴、丘墟穴的脑功能区信号变化情况，证实了针刺脑效应。而多任务设计是在扫描的过程中先后实施针刺任务及其它简单或复杂任务[24-25]，从而构成多任务设计的fMRI研究。Gareus[26]等利用多任务设计来检测太冲穴可能调节的视觉皮层对针刺视觉刺激的血氧水平依赖(BOLD)反应，从而验证针刺穴位的特异性。任务相关模式的研究优势是数据易处理，不足之处是与公认的针刺临床治疗方法有较大的差异，不符合针刺治疗疾病的临床操作规律。静息态扫描模式是在受试者清醒、闭眼、放松且无特定思维活动休息状态下采集数据，反应了任务结束后大脑静息状态下的自发活动情况[27]，其优点在于更好地排除影响，从而比较针刺前后的差异。研究证明针刺不仅会产生即时效应，且其效应是持续性的[28-29]，因此，rs-fMRI的特点在对针刺持续效应的脑功能研究中有一定的优势。欧阳怀亮等[30]利用rs-fMRI技术观察针刺健康志愿者双侧太溪穴时脑区的激活与负激活情况。此试验方法是对被试者在针刺前和针刺后的一定时间内行rs-fMRI扫描，针刺中按临床一般情况予以30 min针刺刺激，这种设计非单纯的组块设计，虽不能完全验证针刺时脑功能的变化情况，但是此种设计相较而言更符合临床治疗习惯，值得借鉴。史宇等[31]利用rs-fMRI技术，采集健康志愿者正常状态和针刺右委中穴得气状态下的图像数据并分析比较其差异，探究针刺得气镇痛的中枢机制，发现了针刺得气状态下在默认模式网络及“疼痛矩阵”产生广泛的功能连接减弱效应，发现针刺得气镇痛中枢机制或与该效应有关，rs-fMRI技术可用于研究得气机制。总体而言，任务态模式与静息态模式在研究中相辅相成，大部分为两者的结合，Jiang等[32]利用组块设计和rs-fMRI联合，使用组块设计的数据集，探索采用改进的型来评估效果，将静息状态和刺激前后的数据用于探索大脑网络的持续效应，这种联合研究方法能为进一步挖掘针刺机理提供方法和信息。因此，fMRI经穴研究实验方案的设计过程中，应充分结合实验自身探究问题主要情况进行具体设计，根据研究者的实验目的、任务和要求，对任务态模式和静息态模式进行筛选或两者结合且合理设计，从而取得较好的研究成果。

4 BOLD-fMRI在针刺经穴脑效应中的研究现状及应用价值

4.1 单一穴位和多个穴位的脑效应研究

经络穴位不但能够反映病症、诊断疾病，还有非常重要的作用即感受刺激、治疗疾病。其特异性是指导针灸临床取穴的基础，也是保证针灸临床疗效的关键因素之一[33]。目前，基于BOLD-fMRI探究针刺穴位的脑效应研究中，太溪穴是研究较多的穴位。太溪是足少阴肾经的原穴，《灵枢·九针十二原》曰：“肾也，其原出于太溪穴。”太溪与肾有着千丝万缕的联系。于国强等[34]应用fMRI观察针刺太溪穴后脑激活区反应，其激活的区域是右侧颞上回、颞中回、颞下回和楔前叶等，发现其主要激活区刚好是负责听觉言语和认知功能的部分，恰好与中医肾有关的基础理论相符合。钟治平等[35]同样利用fMRI观察针刺太溪穴、丘墟穴的脑功能区信号变化情况,针刺太溪穴主要激活右侧颞上回、左侧额中回,其次为左右顶叶中央后回,左额叶额下回。虽然两个研究的激活区不完全相同，但大部分重叠的激活区与太溪穴经络腧穴理论治疗认知和听觉语言类疾病相关。两个研究都体现出了经穴的脑效应。此外，在多个穴位联合研究中，功效相近、位置靠近的穴位时常被放在一起研究。付平等[36]利用fMRI技术进行针刺脑效应研究，观察电针内关、神门对不同脑区的激活状态和激活的位置，发现其激活的脑区正好与痴呆等疾病、精神障碍类疾病的发生有关。方继良等[37]利用fMRI观察比较相邻4个穴位上引起的中枢效应，发现不同穴位针刺时可能对脑皮层神经活动有较相对特异的作用。在临床的针刺治疗中，通常并不仅限于选取单一、少量或邻近的穴位，而是根据治疗需要对穴位进行配伍加减，因此选取的穴位较多。目前研究中，对于贴近并符合临床治疗习惯的研究内容较少，且实验设计难度较高。通过利用fMRI在经穴研究中的优势，对应中医基础脏腑理论，或许能够对其有更深入的研究。

4.2 针刺穴位和非穴位的脑效应研究

在针刺治疗的临床工作中，默认针刺穴位的准确性影响治疗效果，因此在取穴过程中要求准确针刺穴位。但姜庆军等[38]利用fMRI对照针刺穴位、非穴位和触觉刺激3种情况，通过fMRI观察激活区域和激活强度对比发现3种情况之间无明显差异，难以得出穴位特异性的结论。事实上，针刺手法、选穴准确度和实验模式设计等都会对研究结果造成影响。刘波等[39]使用脑功能连接分析的方法分析穴位和非穴位的脑功能联系情况，发现其所引发脑功能连接的脑区大部分相同, 但穴位组在脑内的脑功能连接强度总体上高于非穴位组，穴位与非穴位与脑功能的连接强度有区别。此外，Fang等[40]利用MRI技术，观察在捻转手法刺激穴位与非穴位时分别对皮质激活情况，发现健康受试者在刺激太冲穴和丘墟穴时，相较刺激非穴位而言，次级体感皮质区、额叶区、丘脑右侧和小脑左侧的活跃度均增加，捻转手法只在穴位上起到了加强的刺激效果。张贵锋等[41]基于fMRI技术在正常和病理状态下观察真针刺、假针刺外关穴时脑负激活的脑区定位规律。此研究不仅对穴位的真针刺和假针刺进行研究，还对正常受试者和脑卒中患者进行针刺脑效应对比研究。发现正常受试者与缺血性脑卒中患者的外关穴真针刺均使与该穴主治作用相关的脑区出现负激活，提示针刺疗效可能与脑负激活有关，还发现了在执行同样的外在任务时，生理状态下和病理状态下被干扰或被打断的脑功能区是不相同的。非穴的存在为针刺脑效应的研究增加了难度，但fMRI为经穴研究脑效应提供了直观的研究可能。但在经穴研究的过程中，准确的腧穴定位依旧是针刺治疗效果的基础，也是研究结果准确的关键。

4.3 不同针刺方式的脑效应研究

目前临床上常用的针刺治疗方法中，除了有传统临床常用的手针、电针，还有借助现代手段的经皮电穴位刺激等。但不同的针刺方法及手法，其效果并不相同。手针包含着针刺手法，其基本手法为提插捻转。电针则是在针刺得气后接入不同频率的电波予以持续性电刺激以代替持续的手法刺激。因此在针刺过程中，施针者的手法与针刺的深度、电流频率的大小都会给受试者产生不同的刺激从而影响研究的准确性。而利用BOLD-fMRI技术，可使针刺效果可视化，更直观地观察不同方法与手法所带来的效果改变，谭建豪等[42]利用fMRI传统手针和电针足三里穴的人脑持续性效应的中枢神经系统活动，发现手针和电针针刺足三里后引起了不同的持续性效应，证明手针和电针引起的脑效应有着很大不同。MacPherson等[43]利用fMRI研究了针刺深度的影响，将受试者随机分为两组，一组在右侧合谷行浅刺，另一组在同样的位置行深针刺。发现浅针刺和深针刺两种刺激方式不会引起明显不同结果，与大部分中国和日本学者研究结果相同。可见深度对脑效应的改变影响并不大。因此，利用fMRI研究手刺、电针和经皮电穴位刺激3种不同方法下募集到脑信息,根据结果能得到不同的针刺模式有不同的脑效应机制，从而得到不同的研究结果。在研究过程中，能否有标准且准确的定量是针刺研究需要考虑和解决的问题。

4.4 经脉的脑效应及可视化研究

在14条主要经脉的研究中，探究较多的是肺经、脾经、肾经及肝经等。徐放明等[44]将健康大学生随机分为肝经组和肺经组, 在3种不同状态下行fMRI扫描，观察针刺各穴激活脑区的情况，发现肝经、肺经在脑内有其相对特异性分布区域，针刺肝经五输穴共同激活的脑区为同侧海马回、额下回和红核, 对侧枕上回、海马回、额下回、顶上小叶和小脑斜坡, 两侧中央后回、小脑顶，而针刺肺经五输穴共同激活的脑区为同侧中央后回、楔叶、海马回、对侧枕上回和黑质，有更多的研究进行对比，若能够有激活脑区的重叠，说明经脉也有固定的脑效应区域，更利于进一步的研究其作用机制。王军等[45]利用3.0T核磁共振，扫描获得左前臂的数字影像和通信标准(DICOM)数据，排除干扰后将采集到的数据图像进行处理，通过三维重建，得到人前臂筋膜结缔组织连线，最终得到的形态与手太阴肺经、手厥阴心包经、手少阴心经、手阳明大肠经、手少阳三焦经和手太阳小肠经有很大的相似性。利用fMRI技术探讨经络实质，可以研究经络对应的脑区，还可以通过对应脑区反向验证经络的分布，得到图像从而进一步验证针刺的有效性及现代理论研究，是经络可视化研究的新方向。但目前研究较少，仍需更多、更进一步的研究。

5 总结

目前结合fMRI针灸相关的研究广泛深入于各个方面。不仅对针刺穴位脑效应研究，还包括了许多对针刺治疗效果确切的疾病的机制研究。国内外虽对中医针刺疗效认可，但至今都没有一个完善、系统的研究来阐述针刺到底是如何发挥其治疗作用的。虽然也有学者[46]提出了不同的意见并对中国学者的一些研究不甚认可。但是，中医学作为在中国存在了几千年并且不断被验证其疗效的一门科学，其存在也已经证明其效果与价值。现代科学技术的发展，使得对经穴的研究有了更多方法，但所有的研究还是应该建立在中医基础理论及经络学说的十二经脉走向的基础之上的。技术能带给中医学更深入的研究，但是不能给予中医学“整体观念”的思维方式以替代[47]。透过中医基础理论循经传感等现象，再结合现代科技，摸透经穴实质，是否能为针刺研究开辟一条新的道路，这是需要继续探索的。随着现代科学技术的不断发展，多学科交叉研究逐渐成为研究的主流方向。中医学的研究与西医现代的研究手段也结合得越来越紧密。其中， Bold-fMRI在针刺经穴效应研究中的各方面均有应用，通过现代技术手段进行研究能更深入挖掘中医针灸学宝库进而了解针刺的本质。但目前研究较为分散，研究实验设计也不够完善，如何能够系统性地开展研究？如何解决手针刺激的定量问题？如何在实验设计上更完善周密，且在结合fMRI设计的扫描模式的同时能在更符合临床治疗习惯的情况下进一步的对经穴实质、循经传感、针刺效应及机制等问题进行研究和解决？对这些内容的研究仍任重而道远。