基于fMRI任务态与静息态对头针疗法的研究进展

李晓陵，王敬贤，李昂，李孟，曹丹娜，*，王丰，刘晓慧，姜晓旭，崔璇

微针理论基础来源于传统针灸学说，并与现代医学相融而形成了独立的理论体系[1]。其中头针疗法作为微针系统的重要组成部分，是在传统针灸理论与功能解剖学、神经生理学等学科指导下，运用针刺等多种方式刺激头部穴位或特定区域以防病治病的一种方法[2]。头针疗法自20 世纪70 年代初问世后便蓬勃发展，逐渐形成了诸多学术流派，如焦氏头针、汤氏头针等[3-4]。1989年世界卫生组织在日内瓦制定了《头皮针穴名标准化国际方案》(简称《方案》)，按照分区定经，使传统经络腧穴理论与脑部功能分区密切关联，逐渐成为头针取穴的参照标准，也成为神经影像学研究的基础。

尽管头针因方法简便和疗效确切而广泛传播、享誉海内外，但其脑中枢机制尚不完全明晰。20 世纪90 年代以来，功能磁共振成像(functional magnetic resonance imaging，fMRI)技术因较高的空间分辨率与时间分辨率及安全无损等优点，广泛应用于神经影像学的研究。经过诸多学者不懈努力，该技术已运用到单个腧穴特异性、穴位联合配伍、解析针刺疗效影响因素等各方面的研究中，成为解开针刺谜团最有效的手段之一[5-6]。基于上述现状，笔者查阅收集Pubmed、Cochrane、Embase、中国知网等国内外医学数据库对头针功能成像报道的153 篇文献，将其划分为生理和病理状态两大类，并以此为依据，深入探讨头针疗法脑功能成像的机理及未来发展方向。

1 生理状态fMRI研究

1.1 静息态fMRI方法

静息状态下功能磁共振成像(resting state fMRI，rs-fMRI)是一种经典的研究方法，指受试者在全身放松、心态平和、无复杂思维活动，无需执行任何复杂任务状态下进行数据采集。因干扰因素少，实验结果准确而普遍应用于临床研究。其数据计算方法主要包括低频振幅(amplitude of low frequency fluctuation，ALFF)、局 部 一 致 性(regional homogeneity，ReHo)及功能连接(functional connectivity，FC)等，这些方法中ALFF 作为一种可靠的相关幅度测量方法，常用于表现静息状态下局部自发性脑活动的强度和人脑内源性/背景神经生理过程；ReHo值的高低可以反映局部脑功能区神经元活动是偏向混乱还是稳定[7-8]。

谭小龙等[9]应用ALFF 与ReHo 法探讨在健康中老年女性人群中施行头针组穴针刺后脑区的激活情况，发现小脑区ALFF 值降低，而角回、楔前叶为主的脑区ALFF 值增强；颞上回、海马旁回等脑区ReHo 值降低，而双侧楔前叶、颞上回、扣带回、中央前后回为主的脑区ReHo 值增强。表明头针可使与感觉、肢体运动、言语功能相关的脑区出现特异性脑活动改变。还有报道显示，头针可导致顶中线、顶颞前斜线和顶颞后斜线相邻的脑区皮层ALFF 值降低，在舌回、楔叶、胼胝体及双侧枕叶ALFF 值也出现相应下降，并且这些区域与楔前叶的脑功能连接降低[10]。头针还可使特定脑区如脑扣带回、额内侧回及额下回的功能连接度显著增强；额中回与额上内侧回功能连接度出现降低[11]。这些数据表明头针增强了受试者参与认知和实施脑网络调节系统的脑区与周围邻近脑区之间的相关性，大量动物实验也验证了上述研究成果[12-14]。由上可知头针刺激使这些脑区广泛激活，并协调整合形成脑网络发挥临床疗效。

1.2 任务态fMRI方法

任务态指受试者在接受针刺任务状态下进行实时影像数据采集，常用于观察针刺的即刻效应[15]。扫描方法多为组块设计与非重复事件相关设计，不仅可获得针刺激活或抑制脑区的实时成像数据，还能通过改变针刺刺激量获得信噪比较强的血氧水平依赖[16-17]。

为测验头针特异性及临床效果，Zanardi 等[18]针刺左侧顶颞前斜线中部2/5 前后诱导左手感觉运动区的功能调制，该位置对应上初级运动区域的肢体运动段。该研究通过比较头针刺激前后的血氧水平数据信号来评价头针作用，观察到头针对内隐运动任务选择性的影响，上顶叶激活增加；对外显手运动任务的选择性影响使楔前叶激活增加，且针刺结束后仍存在上述效应。这些区域在保持对身体当前姿势状态的维持发挥着重要作用，并参与对运动的准确控制和策划。我国学者康英杰等[19]运用ReHo 法分析头部穴位实时针刺与扫描所获数据，发现得气状态下中央后回、中央前回、脑岛等多个脑区ReHo 值增高；两侧颞中回、小脑ReHo 值减低。相对于单纯针刺，得气状态无疑引活了更广泛的脑区，这可能是针刺治病要求得气的内在中枢机制。罗诗蕾等[20]在探究不同性别对头针后脑部功能变化差异的研究中也发现头针可以作用于认知情绪调节相关脑区，且相同头针刺激在丘脑部因性别差异ReHo 值出现明显不同，这可能解释了不同性别的重度抑郁症患病率不同的脑中枢机制。魏翔宇等[21]的研究也发现头针前后在大脑多个脑区ALFF 值出现明显变化。这些研究表明头针和体针一样可以对大脑施加持续影响，而且其对局部脑区的双向调节作用可能是发挥临床效用的关键。

2 病理状态fMRI研究

2.1 静息态fMRI方法

郎奕等[22]采用体素形态学方法分析头针疗法对脑梗死患者大脑灰质结构损伤后的治疗作用，发现治疗两周后头针组与健康组相比在扣带回、楔叶、楔前叶、舌回等8 个脑区灰质结构仍存在损伤，其中舌回和扣带回属新发脑灰质损伤。治疗两周后对照组较健康组在前扣带回、后扣带回、尾状核、脑岛、额内侧回、楔前叶、中央后回等共计23 个脑区灰质结构存在损伤，其中颞横回、后扣带回、中央后回等9 个脑区属新发脑灰质损伤。可以认为针刺头穴在有效抑制脑梗后脑灰质损伤的进程中起到重要作用。许晓跃等[23]应用同种方法评价头针对原发性失眠患者针刺治疗效果，发现即使在治疗后颞中回、豆状核、海马旁回等区域功能连接度对比正常人依然存在降低。Zhao 等[24]在研究头针联合低频重复经颅磁刺激治疗偏瘫脑卒中临床疗效中发现头针组或联合治疗组与常规康复组相比，两组患者上肢运动功能评分和日常生活能力评分均显著增加，患者较治疗前健康状况均获得较大改善，两组白质束如皮质脊髓束的功能评分显著提升，在常规康复治疗的基础上，头针加入可更好促进白质束修复。通过以上对比研究发现，头针可通过对楔叶、楔前叶、海马旁回、扣带回等脑区神经元活动的调整，达到改善多种认知功能的目的，这可能是头针治疗认知、精神等相关脑部疾病的机理。这些研究均表明头针治疗对颅脑疾病有良好的临床疗效。

2.2 任务态fMRI方法

百会穴是顶区头穴顶中线的起始端，是头针任务态实验设计中最常用的腧穴。蒋燕等[25]在针刺治疗原发性失眠患者百会穴的研究发现扣带回、扣带前回、额中回、颞上回等脑区呈现正激活，其中扣带回作为边缘系统的重要组成部分，与情感、记忆等功能密切相关，在参与睡眠功能的大脑网络结构中起主要作用。Deng 等[26]通过比较重度抑郁症患者静息态与任务态下脑区的不同表现得出结论，百会处头针刺激可诱导重度抑郁症患者基于楔前叶/后扣带回皮质和前扣带回皮质之间的功能连接值增加，楔前叶/后扣带回皮质与前额叶皮质、角回和双侧海马/海马旁回之间的功能连接值降低，这也是重度抑郁症患者与健康受试者之间表现出显著差异的主要脑区。许多学者的研究也证实抑郁症患者前扣带回与抑郁症的发病机制有重大关联[27-29]。前扣带回作为一个结构和功能复杂区，其功能表现与认知能力联系密切，体积萎缩越严重，认知损伤越明显。可以认为，头针百会很可能是通过延缓或者修复前、后扣带回体积萎缩，进而调整边缘系统与大脑神经元网络以达到治疗失眠、抑郁等相关认知疾病的作用。

综上所述，生理状态下不同的头针选穴所激活的特定脑区，如小脑后叶、角回、海马旁回，其脑部功能分区与所主疾病息息相关。病理状态下多种疾病接受头针疗法后的脑区表现说明，针刺可以通过协同调节扣带回、楔叶、楔前叶等多个脑区发挥作用，达到改善运动功能与提升认知能力的目的。头针疗法可以协同调节多个不同脑区，提示或许可以从研究头针疗法的脑功能成像作用机制中揭开传统针灸的神秘面纱。

3 问题与展望

头针疗法有着坚实的中西医理论基础，其作用机制是中外学者持续关注的热点问题，其中磁共振成像技术在针刺腧穴影像研究中优势最显著，该技术可以客观地表现针刺后中枢神经系统神经元活动的微观变化，为反映腧穴针刺后不同脑区的交互作用提供可视化依据[30-32]。然而也存在几点争议。第一，头针影像学研究的实验设计多基于《方案》选取穴位，然而各派头针在临床实践中各有所长，仅凭《方案》的研究结果可能无法完全阐明头针临床机制；第二，各项特定疾病人群受试者病理状态下存在多种亚型，可能会影响实验结果准确性。今后应在认识到上述不足的基础上深入探讨头针疗法的内在机制。第一，许多学者的研究表明，传统针刺中捻转、提插等手法可不同程度地影响得气状态，提升治疗效果[33-35]。我们应比较研究各头针流派，吸收各家优势，完善头针标准化方案，并加入头针手法的影像学研究，使实验数据更好地为推动头针疗法临床应用提供科学指导；第二，近年来人工智能飞速发展，与影像医学的结合愈加密切，在肿瘤检出、定性诊断、靶器官勾画等方面表现出日益显著的优势[36]。在以后的研究中可以利用人工智能技术严控制干扰因素，完善不同影响因素的参数设计，细化实验方案，推动建立大样本、多中心的针刺影像研究共享体系，推动影像组学、人工智能等前沿学科联合应用以获得对头针治疗疾病的精准影像学研究。

作者利益冲突声明：全体作者均声明无利益冲突。