穴位的同步辐射相位衬度成像

徐华丽 刘安娜 苏 雅 彭屹峰 肖体乔 杜国浩 何 伟

穴位是针灸理论的核心内容，它是针灸治疗疾病的刺激点，是脏腑经络气血输注和聚集于体表的特定部位，但对于其实质存在许多学说［1］，没有一个完整的定论。近年来研究穴位的实验手段也比较多，主要采用的方法有MRI、解剖、CT、红外成像等［2-7］。最近相位衬度成像技术基于成像机制的改进在穴位的研究上得到关注。

类同轴相位衬度成像法（IL-XPCI）是一种基于菲涅尔衍射的X射线相位成像方法，它要求X射线有较好的空间相干性，而同步辐射光源足够的空间相干性可以满足IL-XPCI对光源空间相干性的要求，并且IL-XPCI的装置相比于基于吸收成像的装置更简单、更易操作，除了需要改变样品和探测器的距离外，整个实验过程中不需要改变其他装置。

利用几种基于同步辐射的类同轴相位衬度CT三维成像（IL-XPCT）的实验方法进行穴位的形态结构研究，判断穴位与非穴位的差别，可以进一步了解穴位存在的物质基础。

基于中极和足三里两个穴位点的重要临床价值［8-9］，我们取该两穴位点进行研究。本实验旨在通过对中极、足三里穴位进行相位衬度成像，获得对穴位的微观形态学的进一步认知。

方 法

1. 实验取材

中极位于腹部，趾骨联合与胸剑联合中点连线（共13等份）上的耻骨联合上1等份处。足三里位于后肢背外侧，胫骨粗隆下部外约0.3 cm处。有效直径大约5 mm。各从远离中极和足三里穴位点3 cm左右组织作为对照样品。

使用10%的福尔马林固定血管与组织，浸泡24 h后，选取尸体的下腹部、下肢穴位附近的皮肤和肌肉组织，切割成约2 cm×4 cm大小，厚度基本均匀。所有样品浸泡在10%的福尔马林缓冲溶液中，密封保存。

实验时，将样品从容器中取出并自然晾干即可。再将样品置于一个高1.2 cm、直径为4.5 mm的圆柱体塑料容器中进行成像。从中极取下来的样品命名为样品1，从足三里取下来的样品命名为样品3；远离中极和足三里穴位点3 cm左右的对照样品分别命名为样品2和4。样品1、2、3和4均为大致相同的尺寸。

2. 实验过程

如图1所示，根据预实验的结果获得相位衬度最佳的IL-XPCT成像的有效物像距离d，单色光的能量为20 keV；流强为10 mA；成像距离是1 m；光斑的大小是45 mm（水平方向）×5 mm（垂直方向）。

X射线穿过样品后，进入探测器成像。探测器使用X射线CCD（charge couple device，电荷耦合器件）成像系统采集图像。

3. 结果分析

对所获得的中极、足三里穴位的相位衬度成像结果进行分析，比较它们与相应对照组之间的微细血管分布的差异。

通过采用计算机图像分析软件分别计算血管的相对分布面积（Aa%）和血管的相对平均灰度（Gg%），从而对所获得的穴位区域微血管的聚集影像进行定量描述。计算公式如下：

Aa%=血管面积/穴位点区域面积

Gg%=血管区域的平均灰度/穴位区域的平均灰度

此外，将血管的相对分布面积Aa%和血管的相对平均灰度Gg%都考虑进去，可以得到血管密度，表示为Aa-Gg%。

结 果

1.XPCI投影图像观察

在本实验中，应用XPCT方法获得了较好的成像效果，分辨率达到了微米量级。

如图2所示，对比特定穴位点和远离该穴位（即非穴位区域）的两个区域，可以看出它们在形态学上的差别是非常明显的。在穴位的区域可以观察到大量微血管结构（图2A、2C中一些粗大血管带有的细小微血管分支），而非穴位的区域就比较简单、平整，而且微血管数量很少（图2B、2D中只能观察到明显的粗大血管，未观察到像穴位区域一样的微血管精细结构）。

然而，这些相衬投影图片只是样品的三维结构在投影平面上的二维投影图，这就导致样品内部结构的重叠，而这种结构的重叠使得我们很难分辨样品的内部结构。

2.IL-XPCT图像观察

从断层切片（图3A~D左列）上我们可以看到，在穴位点样品的不同区域组织中，肌肉组织对X射线的吸收系数不同，导致了不同组织之间的衬度分辨，最直接的结果就是不同组织之间的暗亮程度不同。这在X射线二维成像中是很难实现的（二维成像的衬度差别大多是由组织的结构重叠造成），我们的这种成像方法则可以轻易地观察到样品中这种很小的组织衬度差别。

其次，断层切片（图3A~D中列）之间的对比中我们可以看到，血管（图中的白点是血管的横截面）的直径和分布走向在两个断层切片中是不同的，但是在这两张图片上看不出更多细节，但从三维重构图像（图3A~D右列）可以清楚地看到，穴位点区域的血管的相对分布面积和血管的相对平均灰度都要比非穴位点的值高，同时，血管密度也比非穴位点区域的大。

3. 微血管分布

从表1可以清楚地看到，穴位点区域的血管的相对分布面积Aa%值和血管的相对平均灰度Gg%值都要比非穴位点的值高，同时，血管密度Aa-Gg%值也比非穴位点区域的值大，这表明，在我们所调查的4个样品上，在穴位点区域上确实有微血管的聚集现象。

表1 中极、足三里穴位及穴位外组织的Aa%、Gg%和Aa-Gg%值

讨 论

经络是经与络的总称。经络学说是中国医学理论的核心。经指的是通往各处的经路，络就是网络般的错综联结。人体经络就是全身气血往来运行的通道；经络就是这样把人体的五脏六腑、四肢百骸、五官九窍及经脉、皮肉、毛发等组织和器官联结成一个有机的整体的，是用以说明人体的生理功能、病理变化的。

穴位是针灸理论的核心内容，它是针灸治疗疾病的刺激点，是脏腑经络气血输注和聚集于体表的特定部位，其范围因个体的不同而存在很大的差异。由于穴位是一个复杂的科学体系，现代生物学和医学界在经络存在的客观性、经络的物质基础和本质等重要问题上长期以来一直存在很大的争议。

穴位是一个复杂的实体，是什么物质构成的、是有形的还是无形的，人类尚未完全掌握，所以才会有如此之多的观点。随着科学技术的发展，特别是近些年来，对经络实质的研究更加活跃，各种理论和假说层出不穷，如神经学说、神经-内分泌学说、神经血管学说、结缔组织学说等等。

对复杂实体物理特性的研究需要现代实验方法，以往有MRI、解剖、CT、红外成像等基于不同原理的研究方法，我们也不否认这些现代实验方法在穴位研究上的成果。

同步辐射技术是研究物理特性非常重要的方法之一，我们成功地在上海光源BL13W1成像站进行穴位的同步辐射IL-XPCT成像实验，得到的空间分辨率达到了15μm。在穴位点区域和非穴位点区域三维图像的对照中，我们发现微血管的聚集是穴位点的普遍特性，这种微血管的聚集在非穴位点区域很难看到。这些微血管有可能是穴位存在的物质基础之一，并且参与到穴位的调节作用中。

在后续的工作中，我们将进一步分析穴位点的具体组织、元素成分，以期获得对穴位研究的进一步突破。