“足缓难行刺冲阳”脑效应机制功能磁共振成像研究

李晓陵，蔡丽娜，王丰*，赵旭，曹丹娜 ，于国强， 张坤宇，康奇，李冰昕

作者单位：

1. 黑龙江中医药大学附属第一医院CT磁共振科，哈尔滨 150040

2. 黑龙江中医药大学研究生院，哈尔滨 150040

3. 黑龙江中医药大学附属第一医院针灸科，哈尔滨 150040

冲阳穴，乃足阳明胃经的原穴，“冲”指穴内物质运动之状，“阳”指阳气。冲阳穴承接解溪穴传来之经气，受脾土之热，于冲阳穴大量气化冲行于天。因其位于足背，顾针对足背肿痛、足缓不收等病症效果更佳，如明代杨继洲所著《针灸大成·长桑君天皇秘诀歌》曰：“足缓难行刺冲阳”。但如何利用现代科学技术来诠释针刺冲阳穴的作用机制一直困扰着相关研究学者。目前针对腧穴作用机理的研究多集中于腧穴诱发电位[1]和腧穴配伍研究[2]，但研究结果差强人意，未能从脑区功能角度阐述腧穴的作用机制。近些年，随着功能磁共振成像(functional magnetic resonance imaging，fMRI)技术发展和成熟[3]，利用该技术可以无损地检测人脑的活动，逐步开始运用于腧穴机制的研究中[4]。笔者利用血氧水平依赖功能磁共振成像(blood oxygenation level dependent functional MRI，BOLD-fMRI)技术，通过针刺正常健康志愿者右侧冲阳穴，观察脑内的激活区和抑制区，从而探讨“足缓难行刺冲阳”的脑效应机制。

1 材料与方法

1.1 受试者选择标准

本研究通过黑龙江中医药大学附属第一医院伦理委员会批准后(批件号：HZYLLBA2018)，选取符合纳入标准，黑龙江中医药大学在读的正常健康男性志愿者16名。体型适中，年龄(25.56±2.66)岁，均为右利手。实验前进行身高、体重、血常规、尿常规、生化、血压、心电、脑电等检测。

纳入标准：受试者无磁共振扫描禁忌；无明确的踝关节外伤史；无神经、精神损伤病史；无脑电地形图(使用美国尼高利牌脑电图仪检测)异常表现；无吸烟、饮酒及吸毒等不良嗜好；7 d内无摄入药物史；对针刺无不良生理反应心理(如晕针，血肿等)；受试者均需签署知情同意书。

1.2 实验方案

1.2.1 常规颅脑图像采集

所有受试者针刺取穴前均先行MRI颅脑常规扫描，其目的在于剔除脑内有异常影像的受试者。在颅脑三维定位像上选取正中矢状断面行轴位T1WI、T2WI及FLAIR序列扫描。扫描线平行于前后连合的连线(AC-PC)，扫描范围由颅底至颅顶部，覆盖整个大脑及小脑。

1.2.2 针刺方案

统一选用一次性针具，直径0.25 mm，针身长度40 mm，是由苏州康升医疗器械有限公司生产的康年牌不锈钢针灸针。试验顺序均按照随机的方式，16名受试者均针刺右侧冲阳穴，针刺深度为10～17 mm。fMRI检查采用BOLD技术，扫描时采取区块设计(Block Design)，“OFF-ON-OFF”模式，包括4次留针(R1、R2、R3、R4)，3次持续1 min捻针(S1、S2、S3)，静止留针与捻针交替进行(图1)，捻针手法为平补平泻法，捻转角度为180°±20°，频率60～90次/min，以麻胀等适度得气感为宜。

1.3 扫描参数

使用我院Philips Achieva 3.0 T TX双源双梯度磁共振扫描仪。受试者充分休息30 min后平卧于扫描床，头部置于16通道颅脑线圈内，佩戴眼罩及置入防噪耳塞，用海绵垫固定头部，保持清醒，尽量不做思维活动。解剖图像扫描参数(T1W-3D-TFE序列)：TR 7.5 ms，TE 3.5 ms，矩阵228×227，FOV 250 mm×250 mm，FA 8°，层数301，层厚1 mm，层间隔0 mm，扫描时间4 min 58 s。功能图像扫描参数(FE-EPI序列)：TR 3000 ms，TE 35 ms，FOV 230 mm×230 mm，FA 90°，矩阵96×96，层数24，层厚5 mm，层间隔0 mm，扫描时间9 min 9 s，共180个时间点。

1.4 图像处理

在Philips EWS工作站中导出功能及结构磁共振成像的原始数据，应用MRI-Convert软件将DICOM格式的数据转换成NIFTI格式，基于MATLAB 2017a使用DPARSFA及XJVIEW软件进行图像数据处理及呈现。数据预处理包括：时间校正，头动校正，解剖像与功能像配准，配准后图像分割，空间标准化，平滑等。

1.5 统计学处理

图1 fMRI针刺的Block模式图Fig. 1 The mode of block stimulation.

数据处理使用统计参数图软件SPM12。组分析采用单样本t检验，统计值P＜0.01(FDR校正)，t＞3.42，相连体素数＞5认为差异有统计学意义[5]。

2 结果

本组针刺右侧冲阳穴fMRI分析结果显示脑内多处功能区激活，正激活区为：左侧小脑前叶、小脑后叶、额叶中央前回、颞上回(BA42)、颞横回(BA41)、颞中回、顶叶中央后回、外核、豆状核、外侧苍白球；右侧小脑后叶、额叶中央前回(BA6)、额中回(BA10)、额下回、颞横回、颞中回、顶叶中央后回(BA3)、顶下小叶、扣带回(BA24)、脑岛、丘脑；负激活脑区：左侧枕上回、后扣带回(BA30)、楔前叶、颞中回；右侧海马、外核。(表1，2；图2)。

表1 针刺冲阳穴正激活脑功能区Tab. 1 Brain regions activated by acpuncture stimulation at the Chongyang acupoints

表2 针刺冲阳穴负激活脑功能区Tab. 2 Brain regions deactivated by acpuncture stimulation at the Chongyang acupoints

图2 针刺冲阳穴引起脑区正激活与负激活轴位图Fig. 2 Axial map of active and deactive fMRI cerebral regions by acpuncture the Chongyang points.

3 讨论

3.1 针刺镇痛的中医理论

针灸可以治疗各种疼痛性疾病，如术后疼痛、外伤疼痛及腰背疼痛等，其临床疗效显著。如国医大师孙申田教授无论从传统经络辩证，还是按现代解剖生理学选穴配方治疗各类痛症，都取得了不错的疗效，针对有些痛症甚至取得了“一针即效”的神奇功效[6]。中医认为通过针刺腧穴可以振奋经络之经气，经脉疏通，气血调和，络脉得养，通则不痛[7]。然而，针刺镇痛中枢机制仍是临床有待解决的问题。

3.2 “足缓难行刺冲阳”的脑效应机制探讨

笔者利用BOLD-fMRI技术，通过针刺正常健康志愿者右侧冲阳穴，观察脑内的激活区和抑制区，从而探讨“足缓难行刺冲阳”的脑效应机制。通过针刺右侧冲阳穴fMRI实验结果发现痛觉信息处理涉及复杂的神经网络，是由各脑区相互协调共同完成的。痛觉信息通过内侧和外侧丘脑束上行，经丘脑外侧核群投射到大脑皮层初级及次级躯体感觉区以及岛叶后部[8]。通过内侧核群投射到前扣带回、前额叶和岛叶前部，内侧传导系统主要传导痛觉的认知、注意和情绪[9]。内外侧传导通过交互联系，形成区域网络系统，一旦机体受到疼痛伤害刺激时激活该系统，会产生痛觉反应，这一区域网络系统即“疼痛矩阵”[10]。本实验通过针刺右侧冲阳穴对额叶中央前回(BA6)、额中回(BA10)、额下回、顶叶中央后回(BA3)、顶下小叶、扣带回 (BA24)等功能区产生正激活，说明针刺冲阳穴可以激发“疼痛矩阵”，在镇痛效应的发挥中可能起着下行调节作用[11]。中央后回既是躯体感觉区域，又属于外侧疼痛系统，参与痛觉的感觉分辨，在痛觉的认知和记忆方面起着重要作用，并参与对针刺刺激的反应[12]。本实验获得的针刺数据发现双侧脑中央后回同时出现激活区，推测这可能与针刺对痛觉的一般感觉成分调节有关。丘脑是有害信息传入大脑皮层引起疼痛的首要中转站，丘脑可能参与处理和疼痛相关多个脑区的整合[13]。本研究中通过针刺受试者冲阳穴激活丘脑，说明针刺冲阳穴可能是影响疼痛在脑功能区传导的连接，从而减轻疼痛。内外侧传导通路交叉联系，可将痛觉信息向皮质下核团投射，如杏仁核、海马、中脑导水管周围灰质等边缘系统。本研究中受试者对边缘系统产生负激活，从而减轻疼痛的情绪反应。Hui等[14]和Liu等[15]针刺疼痛相关穴位的研究表明，针刺得气状态可引起脑内广泛的负激活，而边缘系统的反映则是研究共同报道的结果，它与多种神经递质(如5-羟色胺、多巴胺)的释放有关，是参与针刺镇痛重要的脑功能区。本研究中笔者还发现针刺冲阳穴对小脑前叶、小脑后叶产生正激活。小脑的主要功能是控制运动，通过复杂的调节和反馈机制成为维持平衡和肌张力的协调中枢，但小脑也是多个痛觉调控网络的重要组成部分，参与痛觉认知过程[16-17]。针刺冲阳穴激活小脑多个区域，可能与人们对疼痛感觉认知过程不同有关。

综上所述，针刺冲阳穴产生的效应机制与大脑中枢关系密切，针刺信息可以直接影响“疼痛矩阵”产生镇痛效应，并通过正激活丘脑影响疼痛信息的传导，和负激活边缘系统抑制主观感受的情绪反应从而减轻疼痛[18]。试图从中枢角度对"足缓难行刺冲阳"给予解释。

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