基于fMRI针刺太白、太冲单穴脑激活区对比研究

李晓陵，关昕，姚家琪，纪亚红，许宇飞，曹丹娜*，温颖，曲冰，王丰，徐佐宇

(1.黑龙江中医药大学附属第一医院，黑龙江 哈尔滨 150040；2.哈尔滨医科大学附属第四医院，黑龙江 哈尔滨 150040)

针刺作为一种有效的临床治疗方法，对血管、内分泌、免疫或神经系统的调节作用正逐渐被国内外研究者证实[1-2]。目前，针刺对脑中枢活动的特异性改变成为热门的研究方向[3-4]。功能磁共振成像技术(functional magnetic resonance imaging,fMRI)以其可重复性、空间分辨率高、无创性等诸多优点，被用于对针灸神经机制的研究[5]。血氧水平依赖技术(Blood Oxygen Level Dependent,BOLD)可通过脑神经元活动引起的血液动力学改变情况，来反映针刺腧穴在中枢的效应机制。本研究应用功能磁共振血氧水平依赖技术(BOLD-fMRI)，采集针刺太白(SP3)、太冲(LR3)单穴脑Bold信号图像数据，探讨针刺下肢不同经络腧穴所致脑中枢效应的特异性。

1 材料与方法

1.1 被试者选择

本研究共招募15名健康男性志愿者，年龄(25.36±1.72)岁。所有受试者均为右利手，体型适中，无精神或神经疾患，无MRI禁忌症和针刺禁忌症，无头部受伤史，无酗酒或滥用药物史。受试者均被告知实验过程，自愿签署知情同意书，并经附属第一医院医学伦理委员会批准。

1.2 实验设计

依据《国家标准化腧穴定位标准》，由同一名专业针灸师采用平补平泻手法，分别对每位受试者右侧太白穴(SP3)、右侧太冲穴(LR3)进行针刺操作。直刺深度为0.4～0.7寸(13～23 mm)，进针得气后，留针60 s再捻针60 s，捻转角度为(180±5)°，频率为(65±10)次/min，以麻胀等适度得气感为宜。功能序列扫描使用block模块方式[6]，一共4组刺激，每组刺激均由1个持续捻针1 min的激发态和1个留针的基线态组成(图1)。为保证实验的准确性，受试者每次针刺操作时间间隔为2周。

图1 Block模块刺激示意图

1.3 图像采集

应用飞利浦3.0T磁共振扫描仪和8通道鸟笼颅脑线圈。使用T1WI-3D-TFE-ref 序列采集结构图像：TE为3.4 ms，TR为7.6 ms，matrix为228×227，FOV为240 mm×240 mm，flip angle 为8°，层厚为1 mm，层间隔为0 mm，扫描188层，扫描时间为4 min 52 s。使用EPI序列采集功能图像：TE 为30 ms，TR 为2 000 ms，FOV为 240 mm×240 mm，flip angle 为90°，Matrix 为64×64，层厚为3 mm，层间隔为1 mm，共240个时间点，扫描时间为8 min 6 s。

1.4 图像处理

基于MATLAB 2017a平台的DPARSF、XJVIEW软件进行数据预处理及结果呈现。数据预处理包括：移除前10个时间点并进行时间校正以稳定初始信号；以任意方位位移大于2 mm或旋转度大于2°进行头动校正；以体素3 mm×3 mm×3 mm进行图像归一化；去除因机器工作升温或被试疲劳导致的线性漂移；回归头动、脑脊液和脑白质信号等协变量；选取0.01～0.08 Hz带通滤波以减少生理信号漂移和高频噪声影响；采用6 mm×6 mm×6 mm半高斯核对图像进行空间平滑等。

1.5 统计学分析

使用统计参数图软件SPM12先分别对两穴的数据做单样本t检验，利用XJVIEW软件获得针刺太白、太冲两穴共同激活的脑区。再对受试者两次针刺数据做配对样本t检验，获得针刺太白、太冲两穴的差异脑区。统计值为体素水平P=0.001，簇水平P<0.05(FWEc校正)。

2 结果

针刺太白、太冲单穴共同正激活脑区为：左侧额上回(BA6)、左侧额下回(BA46)、左侧颞中回(BA37)、左侧丘脑、右侧脑干。见表1。

表1 针刺太白、太冲单穴Bold信号共同正激活脑区

注：体素水平P=0.001，簇水平P<0.05(FWEc校正)。

针刺太冲与针刺太白穴相比正激活脑区为：左侧颞下回(BA19)、双侧额中回(BA8)、双侧背外侧额上回(BA9)、左侧楔叶及顶上小叶(BA7/31)；负激活脑区为左侧岛叶(BA13)。见表2、3。

表2 针刺太冲与针刺太白穴相比正激活脑区

注：体素水平P=0.001，簇水平P<0.05(FWEc校正)。

表3 针刺太冲与针刺太白穴相比负激活脑区

注：体素水平P=0.001，簇水平P<0.05(FWEc校正)。

3 讨论

血液中的氧合血红蛋白与脱氧血红蛋白具有不同的磁敏感性，在MRI图像上呈现不同的BOLD信号，这种信号的改变被认为与脑功能活动密切相关[7]。针刺腧穴BOLD信号增强(正激活)表明神经元活动的邻近血管血流量和血流容积增加，使活动区局部氧合血红蛋白含量随之增加，并多于神经元代谢所需，局部脑区神经元活动活跃度高。反之，BOLD信号减弱(负激活)表明神经元活动区的顺磁性物质-去氧血红蛋白含量增加，局部脑区的神经元活动因缺氧受到抑制。BOLD-fMRI技术可以提取并显示这些微弱的信号改变，广泛应用于任务态腧穴特异性的fMRI研究中[8-9]。

太白穴位于足第一跖趾关节后缘，太冲穴位于足背第一、二跖骨结合前方凹陷处，两穴均为下肢腧穴，针感的神经传导通路相同，即针刺信号沿腓神经入脊神经，上行至背侧丘脑腹后外侧核，经内囊后肢投射到中央后回中上部和中央旁小叶后部[10-11]。本研究中针刺两个单穴在额下回、颞中回、颞下回、丘脑、脑干等脑区出现相同激活脑区，证明了以上神经传导通路的存在。

针刺疗效遵循经络的循经感传[12]。足太阴脾经在内踝上行,沿大腿内侧前缘进入腹部，向上穿过膈肌并沿食道两旁上行，连舌本、散舌下，其分支从胃上行通过膈肌，注入心中。在额叶皮质的命名和语言转换之间的功能中，额下回被认为是经典语言相关区域，针刺太白穴可见额下回的激活，这与脾经循行的连舌本、散舌下有一定相关性。笔者在本研究中发现，针刺太白穴脑内BOLD信号改变区明显少于针刺太冲穴的激活脑区，且BOLD信号改变的强度较弱，这间接验证了脾经经络的循经感传理论[13]。足厥阴肝经从大趾背沿足背内侧向上，上行小腿内侧及上膝腘内侧，沿着大腿内侧进入阴毛至小腹，向上通过膈肌并分布胁肋部，沿气管之后上行进入喉头部，连接目系，上行出于额部，肝经支脉从“目系”下向颊里，环绕唇内。针刺太冲穴可见额叶皮层的广泛激活，在额中回和颞下回可见BOLD信号增强的改变。额中回是头眼运动区，和上丘一起调节眼球运动[14]；颞下回是视觉联合皮层，参与视觉形成和分析[15]。这些脑区的信号改变，与肝经连目系，上行出于额部的经络循行理论相符合。额中回还具有控制非语言特定认知功能，与经典语言相关区域-额下回相互沟通关联[16]。针刺太冲穴可见两者的激活，与肝经支脉从目系下向颊里，环绕唇内的循行具有一定关联。

“五脏有疾也，应出十二原”。临床研究证实，原穴为脉气所注，针刺原穴能通达三焦原气，治疗经脉循行所过脏腑、组织疾病[17]。研究认为，针刺穴位具有双向调节中枢效应机制，即针刺可使组织或靶器官由异常兴奋或抑制状态，趋向该区域正常时的表现，最终使机体由病理状态恢复到生理状态[18]。边缘叶是调节内脏活动的重要中枢，针刺太白穴通过双向调节效应，改变局部脑区血氧代谢浓度，降低边缘叶神经元的活跃度，影响肠道中α-突触核蛋白的数量，进而调节胃肠活动[19]。太冲穴为肝经原穴，针刺太冲穴在背外侧额上回、楔叶及顶上小叶等脑区可见特异性激活区。额上回在人类高级认知活动中，被认为主要在抑制性控制及情绪调节中发挥作用。顶上小叶可通过短联合纤维连接其他脑回，在认知控制中负责信息的传递。这些脑区参与前额叶皮质整合功能，与思维、认知等高级活动有关[20]，与太冲穴主治头痛，郁证等疾患的临床功效相符。

综上所述，针刺腧穴的中枢效应符合经络循经感传理论，针刺太白、太冲穴激活脑区的差异性与腧穴临床功效有一定关联。这种关联是否与同经腧穴具有正相关性，在病理状态下针刺的效应是否存在一致性，我们期待进一步的临床实验予以证实。