针刺合谷穴与足三里穴对脑功能的动态观察

阚书慧,顾星



针刺合谷穴与足三里穴对脑功能的动态观察

阚书慧,顾星

(湖南中医药大学,长沙 410208)

目的 探讨针刺合谷穴与足三里穴对中枢神经系统的即时效应。方法 对9例健康志愿者采用针刺合谷、足三里及非经非穴,实时观察受试者脑磁图的动态变化。结果 针刺合谷、足三里和非经非穴对照点脑磁图变化有差异。结论 脑磁图检测对合谷穴与足三里穴的循经感传研究具有一定的特异性,两穴针刺对脑部影响区域有差异。

针刺疗法;穴,合谷;穴,足三里;脑磁图

循经感传现象是针灸经络研究中较为重要的方面。手阳明大肠经起于手食指商阳穴,沿上肢外侧前缘,到达头面部,止于鼻旁迎香穴。合谷穴作为该经的原穴,是治疗头面疾病的常用穴位,古人云:“面口合谷收。”足阳明胃经起于鼻翼旁迎香穴,本经脉分支从膝下3寸处足三里穴分出,下行入中趾外侧端,古人云:“肚腹三里留。”足三里穴作为四总穴之首,具有明显的整体调节作用。假设针刺合谷穴与足三里穴能诱发“循经感传”现象,其合谷穴是沿经脉走向到达头面部,而足三里穴是沿经脉作用于胃肠,两者势必将影响脑功能的变化。

脑磁图(magneto encephalo graphy, MEG)是通过非侵入性测量微弱的脑磁场信号来研究大脑活动的一种方法,其检测脑神经电流在脑神经元细胞内的流动,通过无损伤性检测对脑神经电流产生的微弱生物磁场的检测来获取脑功能信息[1]。MEG具有毫秒级的时间和空间分辨率,超导物理学和低温技术是其核心技术,非侵入性检测使受检者无任何痛苦,头皮、毛发等组织对低频磁场几乎无阻碍,可对脑生理活动进行实时观测。因此,使用磁记录可以获取比脑电图更准确的有关脑神经活动源的信息,多用于神经系统疾病的应用研究(如癫痫)。因此,针刺合谷穴与足三里穴采用MEG作为观察脑功能变化的手段,具有一定理论依据。为了更好地开展深层次的相关研究,笔者在这方面作了一些探索,以期说明穴位特异性对脑功能的影响。

1 资料与方法

1.1 受试者

9名健康志愿者,其中男4例,女5例,年龄为25～30岁,均为右利手,均无神经系统和精神障碍史,对针刺无恐惧心理,试验前告知受试者针灸实验内容,但不告知分组情况。将9例受试者随机分为A组、B组和C组,每组3例。

1.2 仪器

脑磁图仪(MEG)为加拿大VSM医疗技术公司生产的275通道全头型脑磁图影像系统,使用一阶径向型磁场梯度计和合成三阶磁场梯度计软硬件相结合。

1.3 方法

1.3.1 定位

受检者端坐在木制座椅上,以人的左右耳以及鼻梁处所在的空间位置作为设定标记,在这3个标记处分别放置维生素E胶丸贴胶布固定,并摄像存档,以便MRI检测时重复定位。建立头部球形坐标系以X、Y、Z3点为基点。头部坐标系为,X轴为通过双侧耳孔的连线,Y轴为鼻梁凹陷点与X轴的垂直线,Z轴为头顶中点与X轴的垂直线。

1.3.2 MRI与MEG检查

MRI检查采用GESignaNV1.5T超导型MR仪。受试者取仰卧位,以海绵垫固定头部。平扫采用FSE序列获得T1WI和轴位T2WI,参数为TR500 ms,TE102 ms,层厚为8 mm,层间距2 mm,FOV为240 mm×240 mm,矩阵为256×256,NEX2。三维结构扫描采用3D-SPGR序列行矢状位全脑扫描,参数为TR33.33ms,TE9ms,FOV为240 mm×240 mm,矩阵为256×256×54,NEX1。检查完毕后嘱受试者进入磁场屏蔽室,于其鼻根和双侧耳前设定定位线圈,采用275导超导量子干涉设备(super-conducting quantum interference device, SQUID)的全头传感器,垂直于头皮的方向测量脑磁场。以三梯度线圈去除周围噪声,采样频率设置为3 Hz。采集脑磁图信号时,信号由带通0.03～300 Hz滤过,并行1000 Hz数字化处理,叠加2000次,受试者头动应≤5 mm,如头动＞5 mm,则重新记录1个时段。

1.3.3 针刺

受检者平卧于检测床上,头部伸入头盔式球形探测器后,保持安静并睁开双眼,眼睛注视房顶的1个点,以尽量避免眨眼和眼球的转动,在磁屏蔽室内对大脑进行磁场检测(MEG)。A组由专人针刺合谷穴,B组针刺足三里穴,C组针刺非穴对照点。合谷定位在手背,第一、二掌骨间,第二掌骨桡侧的中点处;足三里定位在小腿前外侧,当犊鼻下3寸,距胫骨前缘一横指(中指) (参照国家标准《经穴部位》)。非穴对照点定位为,以第一、二掌骨交汇处为顶点,拇指连食指的指蹼为底边的区域内,非穴对照点在此区域底边中点上1 cm处,距合谷穴2 cm。用75%乙醇常规消毒局部皮肤,采用长20 mm毫针针刺。记录时间为0～360 s,带通置于1～70 Hz,叠加2000次,进行1000 Hz数字化处理,结果存盘。

1.3.4 数据转换及处理

采用信号分析和MEG神经网络的融合,根据鼻根和双侧耳前标志点设定头模型化,使之与MRI所示表相适应,排除金属异物和肌肉活动伪影。根据不同时间和频率确定穴位刺激反应,将头模型censor软件团分为5 mm×5 mm×5mm的体素;应用MEG Processor软件,根据相应时间和频率确定穴位刺激反应起源点和传导途径,将磁信号源显示在相应部位MRI上,最终形成三维脑功能影像图。连续小波变换在低频域对频率敏感,在高频域对时间敏感,设sigma=6用于频率分析,共获275个频谱图,每个频谱对应一个传感器。将275个频谱叠加、平均,得到脑部累积频谱(见图1、2)。利用MEG Processor软件将频率组分磁源定位,得到每名受试者的磁源性影像(magnetic source imaging, MSI),使用小波变换信号集束器定位频率组分分析针刺“得气”后受试者脑激活区频率强度变化,观察不同针刺时间脑功能活动的差异,分析针灸后脑区活动的影响。

2 结果

2.1 3组波谱结果比较

在A组和B组的累积波谱中,针刺前仅有a波的频率组分能量较高;针刺后,除a波处于高能外,其他频率组分的能量增高(见图1、2)。在C组的累积波谱中,针刺后另有2个频率组分激活,但激活能量值很低,无显著性差异(见图3)。

注:实箭头为a波,空箭为激活的频率组分

图1 A组针刺前后各个时间段累积波谱示意图

注:实箭头为a波,空箭为激活的频率组分

图2 B组针刺前后各个时间段累积波谱示意图

注:实箭头为a波,空箭为激活的频率组分

图3 C组针刺前后各个时间段累积波谱示意图

2.2 脑区激活

2.2.1 A组

由图4可见,A组激活的脑区有小脑(上半月小叶),对侧中央前回、中央后回,对侧枕上小叶、枕上回等。其中激活的中枢神经包括躯体运动区、辅助运动区等,该脑区与肢体运动相关,可能是合谷主治中风、瘫痪、癫痫的脑功能基础;激活大脑中央前后回以及激活的面口部的皮层投射区与手部的皮层投射区相近,并对这一区域的功能连接发生了影响,进一步解释了针刺合谷穴治疗面口部疾病的科学依据。激活的小脑通过与大脑、脑干和脊髓之间的联系,调节呕吐中枢以及前庭神经、脊髓运动,进而控制眩晕、呕吐。而针刺后激活的脑区还包括双侧枕上叶和枕上回,笔者认为针刺镇痛效果并非通过单一脑功能区,而是通过有功能联系的多个脑功能区的相互作用而实现。

图4 A组治疗后激活的脑区示意图

2.2.2 B组

由图5可见,B组激活的主要脑区有对侧中央前回、中央后回,对侧顶下小叶、枕上回,对侧丘脑内囊前肢尾状核头等。其中激活的对侧顶下小叶、对侧中央前回脑功能活动的增加与语言、运动、认知相关的脑功能区及边缘系统相联系的激活效应,可能正是说明针刺足三里后可促进失语、运动功能和认知功能的改善的机理。在脑成像上显示对侧下丘脑区的激活状态可能与针灸镇痛有密切联系,而针刺激活的丘脑等大脑边缘系统功能区,又为针刺足三里具有调理胃肠神经、增强免疫功能提供了客观的依据。激活对侧中央前回、后回等与运动相关的脑功能区,并能激活与双侧运动相关的脑功能区,为针刺足三里穴治疗肢体运动功能障碍提供影像学依据。最终发现与针刺合谷穴同理,针刺足三里激活的脑区并不单一,而是通过多个脑区起作用的。

图5 B组针刺后激活的脑区示意图

2.2.3 C组

C组在针刺后波幅、频谱均无显著差异,无法在MRI上定位。将增高的频率组分定位于MR图像上,可以从影像资料看出脑区激活随时间推移呈现出从前脑向后脑逐渐转变的趋势,即从低级中枢激活到高级中枢的激活过程。由此推测,针刺合谷穴和足三里穴可通过神经网络通路激活脑区而产生疗效。

3 讨论

中医学理论中的“脑”,主要强调的是意识思维功能活动[2],而MEG的优势在于能够实时瞬间地对脑神经电流的功能变化进行观察[3]。两者如何有机结合,加快中医学理论研究的发展,值得探讨。

针灸刺激穴位引起脑功能的变化,以解释循经感传现象以及针刺镇痛有效作用途径是目前需要探索的课题[4]。笔者认为中医应用MEG技术进行研究,可能会在针灸经络学说的研究中取得进展,针灸从某种意义上理解是一种物理量对穴位的体感刺激,记录实时体感刺激是脑磁图技术的长处[5],对穴位与非穴的相同刺激,将增高的频率组分定位于MR图像上,可以看出脑区激活随时间推移呈现出从前脑向后脑转变的趋势,即从低级中枢激活到高级中枢的激活过程。由此推测,针刺合谷穴和足三里穴可通过神经网络通路激活脑区而产生疗效。笔者通过回顾文献发现,大部分针刺对脑功能的研究文献,局限在大脑的空间定位上,而对实时动态的脑功能观察较少[6]。随着MEG和MRI的联合应用,使针刺研究从以往单纯脑功能定位到脑神经网络水平的研究,而脑神经网络学研究针刺机制,更符合于大脑生理学[7]。那么利用MEG进行针刺的脑功能研究,绘制穴位作用在人脑不同功能区精确的网络图,为针刺作用机制找出客观的可视性依据[8],但是用科学完整的理论来解释针刺对脑的影响,尚需克服诸多问题,如针刺手法之不同、得气强弱、仪器稳定性和参数设置的不同,都有可能导致实验数据的差异。本文仅在两条经脉上的两个穴位与非穴点之间,进行了MEG的观察。阳经与阴经穴位有何差异？腧穴配伍后的脑功能变化与单穴研究是否相同？尚不得而知。因受限于MEG检测费用昂贵,受试者例数较少,难以说明在病理状态下腧穴的治疗作用。故针刺对脑功能作用原理与MEG之间的研究结合点仍需进一步探索。

因此,在以后的研究中有必要设计一套标准操作规程,定义针刺深度、针尖方向、行针手法和留针时间,以提高针刺对脑功能研究的重复性与可信度。

本研究得到了南京脑科医院的热情帮助,谨表谢意。

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Dynamic Observation of the Effect of Acupuncture at Hegu (LI 4) and Zusanli (ST 36) on Brain Function

QUE Shu-hui, GU Xing.

Hunan University of Chinese Medicine,Changsha 410208,China

Objective To reveal the real-time effect of puncturing Hegu (LI 4) and Zusanli (ST 36) on the central nervous system. Method Nine healthy volunteers were observed for the dynamic change of magnetic encephalography (MEG) after receiving acupuncture at Hegu (LI 4), Zusanli (ST 36) and non-acupoint. Result Acupuncture at Hegu (LI 4), Zusanli (ST 36) and non-acupoint can produce different effects on MEG. Conclusion MEG can be a specific detection in studying the sensation transmission of Hegu (LI 4) and Zusanli (ST 36), and acupuncture at the two points can affect different regions of brain.

Acupuncture therapy; Point, Hegu (LI 4); Point, Zusanli (ST 36); Magnetic encephalography

R246.9

A

10.13460/j.issn.1005-0957.2015.05.0475

2014-10-18

1005-0957(2015)05-0475-05

阚书慧(1988 - ),女,2012级硕士生

顾星(1960 - ),男,教授,E-mail:gx217@163.com