夹脊穴电针与脊髓电刺激治疗疼痛的异同探析

羊 璞，惠建荣,

（1.陕西中医药大学针灸推拿学院，陕西 咸阳 712046；2.陕西中医药大学附属医院，陕西 咸阳 712083）

脊髓电刺激（spinal cord stimulation,SCS），是一种利用脉冲电流刺激脊髓后柱的传导束和后角感觉神经元[1]，通过门控机制的激活、脊髓丘脑通路的传导阻断、神经递质的激活或释放，从而达到减轻和缓解疼痛的方法。电针夹脊穴通过毫针刺入脊柱两旁的穴位一定深度（通常为1.9～2.8 cm 之间）得气[2]，在针具上连接接近人体生物电的微量电流，从而刺激夹脊穴上下的脊髓节段和神经元达到镇痛作用。二者均可用于治疗疼痛，存在部分区别与联系，本文从其镇痛概述、植入刺激部位、夹脊穴与脊髓神经节段关系、镇痛机制进行总结，现分析如下。

1 概述

1.1 SCS 镇痛概述 受MELZACK R 等[3]在1965 年提出的疼痛门控理论（gate control theory，GCT）的启发，SCS 由SHEALY C N 等[4]在1967 年首次提出，并在1970 年运用到临床[5]。现已在国内外广泛用于各种原因引发的慢性顽固性疼痛治疗。SCS 常使用频率为40～60 Hz，电流4～9 mA，电压为0.3～15 V，波宽0.1～1.0 ms 的脉冲[6-7]，在患者的疼痛区域造成感觉异常以镇痛。SCS 被证实是治疗40%～50%难治性疼痛的有效方法。硬膜下电刺激是最早应用于临床的SCS，但易引起并发症，如脊髓损伤、感染、脑脊液外流、血肿、慢性纤维化等[8]，因而很快被硬膜外电刺激替代。近年还出现了背根神经节（dorsal root ganglion,DRG）刺激，脊髓脉冲刺激（burst spinal cord stimulation，BSCS)等新型刺激方法[9]。

1.2 电针镇痛概述 电针疗法是在传统针刺疗法的基础上，吸取近现代电子理论形成的一种疼痛治疗方法[10]。白利渥慈在1810 年提出在针上通脉冲电的想法。1825 年SARLANDIERE 首次试用电针仪治疗某些疼痛而取得疗效。1930 年我国开始试制电针仪，并在1951 年制作出电针机。50 年代后期，针刺麻醉理论诞生，促进了电针镇痛的临床应用及机制研究。GCT 指明了电针镇痛机制的研究方向，也促进了经皮神经电刺激（TENS）的出现。电针仪的作用原理是在短时间内出现电压电流的变化，即电量的突然变化构成了电的脉冲，通过脉冲电对机体产生电的生理效应，实现镇痛作用[11]。研究[12]指出电针频率在低频（2 Hz）时，可以达到缓慢持久的镇痛效果，高频（100 Hz）能实现即时镇痛，中频（15 Hz）则可以产生协同镇痛效应。电针刺激电压2～20 V，临床常用以2～3 V 为主，波宽选择为0.4 ms 左右[11]。

由此发现SCS 和电针镇痛概况相似点为：以电刺激作为治疗手段；治疗时脉冲电流、刺激频率、波宽有着重合之处；相同的镇痛理论指引；具有根据病情调节刺激量大小的特点。区别为：历史渊源及理论根源不同；产生电刺激所使用的工具不同。

2 植入刺激部位的异同

2.1 SCS 植入硬膜外腔概况 现阶段SCS 根据疾病种类及病情可将脊髓电刺激器植入到颈椎[13-14]、胸椎[15]、腰椎[16]部位。植入的方法通常采取外科手术，切开皮肤，分离肌肉，显露椎板及椎弓根，咬除部分椎板和黄韧带，显露椎间孔，然后将对应的刺激电极植入到椎管硬膜外[17-18]，或是采用Tuohy 针行硬膜外穿刺，在X 线片透视引导下将电极通过硬膜外穿刺针放置于后硬膜外侧后间隙，使其某些触点位于疼痛对应的神经节段[19]，术后连接体外刺激仪，以电刺激致使患者疼痛区域出现麻刺或震动感为宜。

2.2 夹脊穴电针刺入硬膜外腔概况 夹脊穴电针同样是根据病位刺入到颈椎、胸椎、腰椎部位。夹脊穴进针时针尖依次穿过皮肤、皮下组织、棘上韧带、棘间韧带、黄韧带，当穿过黄韧带到达硬膜外腔时，会有阻力突然消失或落空感。值得注意的是，腰骶部的硬膜外腔后部脂肪较多，其次为胸部，颈部最少[20]，所以在颈部针刺的落空感与腰椎针刺到达硬膜外腔时的落空感相差较大，应注意区分。同时针刺深度与脊椎节段、患者的身高、体质量、BMI 之间的关系密切[21]。有研究[22]使用毫针脊髓电刺激治疗痛症，疗效显著，并指出毫针可在彩超、C 形臂及其他现代影像学的引导下直接刺入硬膜外腔。由上可知，SCS 与夹脊穴电针植入刺激部位相同，但两种方法植入的方式不同。

3 夹脊穴与脊髓、神经节段的对应

从解剖结构看，夹脊穴与脊髓之间存在联系，颈部夹脊穴位于脊髓第一颈椎至第八颈椎（C1-8）节段上胸部，夹脊穴位于脊髓的第一胸椎至第五胸椎（T1-5）节段；下胸部及腰骶部的夹脊穴位于脊髓的第六胸椎至十二胸椎（T6-12）、第一腰椎至第三腰椎（L1-3）及第一骶椎（S1）节段[23]。由于脊神经发自不同的神经节段，同一脊髓神经节段的穴位具有相同的解剖基础，因此有着相同的功能和诊治作用；从分布形式可知，夹脊穴与神经节段关系密切，夹脊穴的排列与神经分布形式吻合，穴位的排列有着“趋神经”现象[24]。所以腧穴的临床主治受神经节段制约，即同条经脉上的夹脊穴，会因所处的神经节段的不同，有着不同的临床主治。综上，夹脊穴的主治病症与SCS 一样具有脊髓和神经节段的特征，是基于脊髓和神经节段为中心实现对脏腑功能的调控。另外，当单一神经根损害时感觉障碍通常不明显，只有2 个以上后根损伤才会出现分布区的感觉障碍，因而脊髓损伤的上界要比查体的感觉障碍高出1～2 个节段[25]，在临床定位诊断及选取刺激部位时，要注意此种方法的使用。

4 镇痛机制

4.1 SCS 镇痛机制

4.1.1 促进γ-氨基丁酸（gamma-aminobutyric acid,GABA）的释放 过量的伤害性输入会引起脊髓背角广动力域（wide dynamic range,WDR）神经元异常活跃，从而触发外侧疼痛通路，将痛觉传递到大脑。SCS 能够部分抑制WDR 神经元的过兴奋被认为是一个可能的镇痛机制。WDR 神经元过兴奋与增加了谷氨酸基础释放和γ-氨基丁酸（gamma-aminobutyric acid,GABA）系统功能障碍有关，SCS 可以增加GABA 的释放来消除因WDR 神经元过兴奋而导致的神经病理性疼痛[26]。有实验研究表明SCS 可以通过增加GABA 释放来抵消WDR 神经元的过兴奋[27]。另外，SCS 能减少背角细胞外谷氨酸的聚集，从而抑制WDR 神经元的兴奋。研究认为当鞘内注射GABAB受体激动剂时，能够将SCS 应答不敏感的小鼠模型转为敏感型。SCS 诱导GABA 释放与GABAB受体结合，从而导致谷氨酸释放减少[28]，说明药物使用能够增强SCS 的疗效[29]。

4.1.2 调节胆碱能递质系统 SCS 能够增加脊髓背角的乙酰胆碱（Ach）浓度，行为研究表明其镇痛作用与毒覃碱M4 受体的激活密切相关[28]，在动物实验中，鞘内一定剂量的毒覃碱受体激动剂能够使动物模型对SCS 的敏感性提高[30]。证实了胆碱能递质系统与SCS镇痛机制相关。

4.1.3 5-羟色胺（5-hydroxytryptamine,5-HT）参与的脑干下行镇痛系统的激活 下行镇痛系统是SCS 镇痛机制的关键，特别是通过5-HT 参与的通路。研究[31]表明在鞘内注射二甲麦角新碱，5-HT1和5-HT2受体拮抗剂，抵消了SCS 的镇痛作用，并且在3 h 的SCS 后，动物模型中相关阳性神经元显著增加，产生镇痛作用，认为SCS 的镇痛作用是通过下行镇痛系统的脊髓上中心的激活，而不是通过刺激脊髓产生5-HT 或去甲肾上腺素（NA）介导。SATO K L 等[32]认为阿片类拮抗剂的使用会阻碍SCS 的镇痛作用，提示SCS 通过激活阿片类药物作用的下行通路而发挥作用。

4.1.4 调节脊柱-脑干-脊髓环 有报道[33]认为脊髓上中心参与了SCS 的镇痛作用，在动物模型中发现了一种疼痛调节的脊柱-脑干-脊髓环，脊髓刺激对慢性脊髓损伤的持续抑制作用，说明脊髓上中心参与抑制神经病理性表现。研究发现运动神经元较强的抑制作用是由伤害性刺激引起，脊柱电刺激的长期效应通过脊柱-脑干-脊髓环介导[34]。

4.2 夹脊穴电针镇痛机制

4.2.1 对神经递质的影响 5-HT、GABA、Ach、NA、多巴胺（DA）、β-内啡肽（β-EP）、P 物质是参与针刺镇痛的重要神经递质。研究[35]发现在鞘内注射抗促肾上腺皮质激素释放激素（CRH）血清可明显降低下丘脑5-HT 含量，从侧面证实了电针夹脊穴可以通过对5-HT 的影响参与镇痛。王升旭等[36]实验表明了电针夹脊穴的镇痛与激活大鼠5-HT 下行镇痛系统相关。ZHANG Y 等[37]研究结果表明电针能激活脊髓上中心5-HT 神经元，然后作用于5-HT1AR 受体，从而抑制疼痛。研究[38]显示脑内GABA 参与针刺镇痛，主要是通过激活GABAB受体。关新民等[39]认为Ach 是一级传入神经的递质，利于加强针刺镇痛作用。研究[40]发现电针大鼠夹脊穴能够增加胫骨癌痛大鼠外周血β-EP 含量，引起痛阈提高。王升旭等[41]在其研究中阐明电针夹脊穴可以抑制佐剂诱发的脊髓背角P 物质的释放，使P 物质储存增加，利于针刺镇痛。

4.2.2 对疼痛相关蛋白表达的影响 娄之聪等[42]提示电针夹脊穴能够抑制创伤痛诱发的束旁核Fos 蛋白的表达，对疼痛感受区束旁核神经元的激活具有抑制作用。王春雷等[43]认为电针夹脊穴能调节脊髓背角p-ERK 及NK-1 受体蛋白的表达，从而提高了大鼠对伤害刺激的痛阈。余文英等[44]认为电针夹脊穴可下调坐骨神经慢性压迫性损伤（CCI）模型大鼠脊髓背角细胞CREB 蛋白的表达，发挥镇痛作用。陈慧娥等[45]采用电针夹脊穴后不同时间点观察对CCI 模型大鼠P2X4、P2X7 蛋白表达影响，发现电针通过下调P2X4、P2X7 蛋白的表达来提高CCI 大鼠的热痛阈，且具有一定的后效应特点。

4.2.3 对信号通路的影响 有实验研究[46]显示电针可使模型大鼠痛阈回升，血浆内β-EP 含量明显上升，同时背根神经节内p38MAPK 磷酸化明显增多，表明了p38MAPK 是电针镇痛的一个重要信号转导分子。有研究[47]结果显示大鼠经电针治疗后痛行为学发生改变，脊髓水平p38MAPK 表达水平降低，脊髓cAMP 水平降低。研究[48]发现电针夹脊穴预处理能够减少心肌缺血再灌注中血清心肌酶的产生，降低心电图ST 段，上调心肌CYP 450 表氧化酶CYP 2B2、cyp 2c11mRNA表达量，下调ω-羟化酶CYP 1A1、cyp 4a2mRNA 表达，从而起到心肌保护作用。

因此，可知SCS 与夹脊穴电针具有部分类似的机制，通过神经递质的介导，如：5-HT、GABA、Ach。二者镇痛机制还存在一些区别：如SCS 镇痛机制为调节脊柱-脑干-脊髓环；夹脊穴电针的镇痛机制为调节疼痛相关蛋白基因的表达、调控信号通路。

5 讨论

综上所述，SCS与夹脊穴电针在治疗疼痛的作用、刺激方式、部位、夹脊穴与脊髓神经节段对应关系、部分镇痛机制有着类似之处，有研究显示脊髓电刺激与经皮电刺激和电针有着类似的潜在镇痛机制[32]。另外，二者在以上关系中也存在区别，如镇痛靶点与方向不同，理论根源不同，植入刺激方式不同等。SCS 是疼痛患者治疗过程中应用的代表性微创技术类型，具有创伤小、可逆、可调节的优点，对于传统镇痛药物、物理、心理及神经阻滞疗法均无效的慢性疼痛，常作为备选方案，但是存在手术难度较高，费用昂贵，步骤繁琐的缺点。电针夹脊穴在用于镇痛治疗时具有费用低廉，患者易于接受，可操作性更高的优点。但是在慢性疼痛的治疗中，还未有文献表明其与SCS 具有同等的治疗效果。除此之外，二者不属于同一理论系统，SCS 是建立在西医解剖、神经电生理等学科的基础之上，而夹脊穴电针其本质上是建立于我国传统的经络理论，结合现代电子理论，神经、解剖学说而形成的一种治疗方法。最后，国外对SCS 的研究已形成较为完整的体系，机制研究较为透彻，治疗效果已经取得公认，但国内夹脊穴电针镇痛研究在多方面不及SCS，缺乏高质量、大样本、多中心的临床随机对照试验研究，机制研究不够深入，因此在进行夹脊穴电针研究时，可参考SCS 的研究基础，以提升夹脊穴电针镇痛机制的研究质量，促进中医现代化进程。