針刺與腦功能磁共振成像研究回顧與展望

針刺與腦功能磁共振成像研究回顧與展望

腦功能磁共振成像（fmri）完成了對(duì)皮層氧血癥變化的檢測(cè)。人腦在接受各種感覺(jué)刺激及運(yùn)動(dòng)、思維、記憶、精神活動(dòng)時(shí)相應(yīng)皮質(zhì)功能區(qū)被激活,出現(xiàn)局部血流量增加,氧合血紅蛋白增加,但氧耗量增加不明顯,即脫氧血紅蛋白相對(duì)減少。脫氧血紅蛋白是順磁性物質(zhì),可產(chǎn)生橫向磁化馳豫時(shí)(T2)縮短效應(yīng),增強(qiáng)T2加權(quán)像信號(hào),形成局部腦組織血氧水平依賴(bloodoxygenationleveldependent,BOLD)信號(hào)變化效應(yīng),經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)處理轉(zhuǎn)化成相應(yīng)圖像。近年用于針灸學(xué)的研究日趨增多,美國(guó)麻省總院用于針刺腦機(jī)制的fMRI研究經(jīng)費(fèi)在數(shù)百萬(wàn)美元以上。國(guó)內(nèi)外關(guān)于針刺-fMRI研究的相關(guān)文章主要集中于經(jīng)絡(luò)研究、針灸作用影響因素研究、針刺治療作用機(jī)制、核磁試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法、核磁試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析方法5個(gè)方面。筆者選擇近年發(fā)表的關(guān)于針刺作用機(jī)理研究的相關(guān)文獻(xiàn),分析針刺-fMRI研究的優(yōu)點(diǎn),提出可能存在的問(wèn)題,并探討相應(yīng)的解決方案。1篇綜述類文章發(fā)表發(fā)表時(shí)間在Pubmed系統(tǒng)中檢索“acupuncture、fMRI”,共有192篇相關(guān)研究報(bào)道及20篇綜述類文章發(fā)表。限定出版時(shí)間“2years”,共得到46篇相關(guān)研究類文章及3篇綜述。剔除以下類別文獻(xiàn):動(dòng)物實(shí)驗(yàn)、臨床療效觀察、病例報(bào)道、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及統(tǒng)計(jì)學(xué)方法等,選擇其中關(guān)于正常成年人群針刺作用機(jī)理fMRI研究的相關(guān)報(bào)道,共15篇相關(guān)文獻(xiàn)納入研究范圍。2針刺聯(lián)合穴位對(duì)腦功能連接的影響HuiKK等通過(guò)針刺足三里、合谷、太沖等穴位,觀察到針刺可激活大腦邊緣系統(tǒng)活動(dòng)并與感覺(jué)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)產(chǎn)生相關(guān)反應(yīng),而且其血流動(dòng)力學(xué)反應(yīng)受心理等因素的影響。LiL等指出,當(dāng)前關(guān)于穴位獨(dú)特性的研究尚未得到滿意的效果,其主要原因在于錯(cuò)誤統(tǒng)計(jì)方法的應(yīng)用,進(jìn)而推薦使用multi-voxelpatternanalysis(MVPA)方法,并以此方法觀察到刺激穴位與非穴位在大腦產(chǎn)生反應(yīng)的差異性。AsgharAu等通過(guò)針刺合谷穴對(duì)比研究發(fā)現(xiàn)“得氣”狀態(tài)時(shí)大腦反應(yīng)區(qū)多處于激活狀態(tài),而非“得氣”狀態(tài)時(shí)刺入疼痛則導(dǎo)致大腦反應(yīng)區(qū)處于激活/失活混合狀態(tài),其差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。AnYS等觀察發(fā)現(xiàn),針刺昆侖和三陰交等穴位可以在大腦中前回、頂回、右前回等區(qū)域產(chǎn)生明顯血流變化。LiuJ等觀察發(fā)現(xiàn),在針刺后的休息狀態(tài)時(shí)大腦反應(yīng)區(qū)仍然存在與其相關(guān)的反應(yīng),從而為針刺治療的持續(xù)作用提供了依據(jù)。劉氏等通過(guò)觀察穴區(qū)與非穴區(qū)對(duì)腦功能連接的影響,發(fā)現(xiàn)穴位和非穴位(穴位鄰近區(qū)域)所引發(fā)腦功能連接的腦區(qū)大部分相同,但穴位組引發(fā)的腦功能連接強(qiáng)度總體上高于非穴位組,其差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。韓氏等通過(guò)比較針刺內(nèi)關(guān)與靜息狀態(tài)時(shí)fMRI顯像變化,發(fā)現(xiàn)針刺左側(cè)內(nèi)關(guān)后,雙側(cè)扣帶回、右額上回、右額內(nèi)側(cè)回、雙側(cè)小腦山坡、左側(cè)舌狀回等腦區(qū)低頻波動(dòng)振幅(amplitudeoflowfrequencyfluctuations,ALFF)信號(hào)活躍,這些區(qū)域與精神、神經(jīng)疾病的發(fā)病腦區(qū)密切相關(guān),為內(nèi)關(guān)治療精神、神經(jīng)疾病提供了一定的理論依據(jù),并提出利用ALFF信號(hào)觀測(cè)可以在一定程度上避免靜息狀態(tài)下腦活動(dòng)的干擾。NaBJ等通過(guò)電針刺激陽(yáng)陵泉及周圍阿是穴的比較,發(fā)現(xiàn)刺激陽(yáng)陵泉可得到更多區(qū)域的反應(yīng)信號(hào),進(jìn)而可確定穴位的獨(dú)特性。LiuP等通過(guò)電針刺激光明、昆侖、交信及左下肢阿是穴,觀察到電針刺激4個(gè)穴位可以通過(guò)不同機(jī)制調(diào)節(jié)默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)(default-modenetwork,DMN)的功能。HuiKK等通過(guò)針刺與按壓穴位對(duì)比研究,并使用一般線性數(shù)據(jù)分析方法對(duì)結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,觀察到針刺可激活大腦邊緣系統(tǒng)-次級(jí)邊緣系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的功能,而按壓刺激則不能激活以上區(qū)域的功能。NapadowV等通過(guò)針刺與模擬針刺的fMRI對(duì)比研究發(fā)現(xiàn),針刺刺激可導(dǎo)致機(jī)體運(yùn)動(dòng)感覺(jué)活動(dòng)及認(rèn)知活動(dòng)激活,而DMN系統(tǒng)活動(dòng)抑制;與模擬針刺相比較,針刺刺激可導(dǎo)致認(rèn)知活動(dòng)和情感活動(dòng)皮層區(qū)域同時(shí)獲得興奮。由此認(rèn)為針刺可能是一種有運(yùn)動(dòng)感覺(jué)神經(jīng)系統(tǒng)介導(dǎo)的心理及生理的雙重治療模式。ZhangY等通過(guò)對(duì)比針刺視覺(jué)相關(guān)穴位與非相關(guān)穴位后各個(gè)獨(dú)立時(shí)間段fMRI數(shù)據(jù),發(fā)現(xiàn)盡管兩種不同穴位刺激后都可在大腦視覺(jué)皮層產(chǎn)生明顯反應(yīng),但時(shí)態(tài)相關(guān)性分析顯示在針刺后的休息時(shí)段二者可產(chǎn)生完全相反的結(jié)果,即視覺(jué)相關(guān)穴位刺激后視覺(jué)皮層仍處于興奮狀態(tài),而非相關(guān)穴位則不再產(chǎn)生反應(yīng)。3存在的問(wèn)題3.1靜息態(tài)網(wǎng)絡(luò)restingsondennator目前大部分的研究都選擇了靜息狀態(tài)為基線與針刺刺激后狀態(tài)相比較。所謂靜息狀態(tài),是指受試者安靜平臥于掃描床,不做任何事,并且盡可能的不想任何事。然而,這種狀態(tài)是否真的可以得出恒定且可信的基線水平呢?結(jié)果并非如此。一般而言,即使人體處于安靜休息狀態(tài),大腦的活動(dòng)也不會(huì)完全終止;相反,當(dāng)受試者平臥于掃描床,處于所謂的“什么都不做”狀態(tài)時(shí),大腦同時(shí)會(huì)有大量的神經(jīng)反射活動(dòng)存在。早在1953年,Sokoloff等研究發(fā)現(xiàn),受試志愿者被測(cè)試時(shí)大腦耗氧量并不比休息時(shí)多;換言之,大腦在休息時(shí)仍需消耗大量能量。提示即使在沒(méi)有明確的外部或內(nèi)部刺激條件下,大腦仍以特定方式維持其自身的活動(dòng),存在特殊的靜息態(tài)網(wǎng)絡(luò)(restingstatenetwork,RSN)。Vincent等較早提出的DMN是RSN中的最重要的組成部分,認(rèn)為該網(wǎng)絡(luò)位于大腦中軸線上的皮層區(qū),從前額葉內(nèi)側(cè)延伸至后腦。并發(fā)現(xiàn)靜息態(tài)時(shí)這些腦區(qū)比其他腦區(qū)消耗多達(dá)30%的能量,而且存在著有規(guī)律的、較強(qiáng)烈的功能活動(dòng)。Raichle等隨后研究發(fā)現(xiàn),深度麻醉的猴其DMN仍在工作;人在服用鎮(zhèn)靜劑或淺睡眠狀態(tài)時(shí)DMN也仍很活躍。由此可見(jiàn),以安靜休息狀態(tài)為基線水平本身就存在不確定性,從而可能進(jìn)一步影響fMRI研究結(jié)果的可信性。3.2dmn的出現(xiàn),可能導(dǎo)致受激在針刺研究過(guò)程中,受試者的注意力可能隨針刺刺激或其他因素的干擾而發(fā)生變化,從而導(dǎo)致大腦皮層活動(dòng)狀態(tài)的改變,其中最易發(fā)生狀態(tài)改變的部位是視覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)皮層。由于大腦DMN的存在,當(dāng)受試者注意力集中于針刺刺激或者其他非相關(guān)性刺激時(shí),該網(wǎng)絡(luò)通常會(huì)處于抑制狀態(tài),該觀點(diǎn)已被多位學(xué)者研究證實(shí)。因而fMRI所采集到的相關(guān)信號(hào)到底是由于針刺刺激導(dǎo)致,還是來(lái)源于其他非相關(guān)性刺激,就難以被界定。3.3針刺治療對(duì)臨床疼痛的影響心理預(yù)期在許多疾病的治療中都發(fā)揮著至關(guān)重要的作用,同樣在針刺治療過(guò)程中,心理預(yù)期同樣會(huì)對(duì)治療結(jié)果產(chǎn)生影響。研究發(fā)現(xiàn),在同樣心理預(yù)期情況下,針刺治療與模擬對(duì)照組得到相似的臨床止痛效果,但針刺治療會(huì)在大腦疼痛相關(guān)區(qū)域產(chǎn)生更強(qiáng)的信號(hào),從而推斷針刺和心理預(yù)期對(duì)疼痛的干預(yù)是通過(guò)兩種不同的機(jī)制而產(chǎn)生。但在針刺fMRI研究中如何剔除心理預(yù)期對(duì)結(jié)果的干擾仍將困擾我們。3.4設(shè)計(jì)、不同數(shù)據(jù)處理方法造成的試驗(yàn)結(jié)果在利用fMRI技術(shù)進(jìn)行針刺作用機(jī)制的研究中,由于采用了不同的試驗(yàn)設(shè)計(jì)、不同的數(shù)據(jù)處理方法,造成目前的試驗(yàn)結(jié)果也不盡相同。針刺的作用機(jī)制研究方面,多數(shù)學(xué)者試圖證明穴位的治療作用和相關(guān)腦功能區(qū)存在必然的聯(lián)系,但如何使腦功能區(qū)反應(yīng)與中醫(yī)學(xué)傳統(tǒng)觀念相結(jié)合也困擾著廣大學(xué)者。4視覺(jué)刺激方法如上所述,針刺fMRI研究的結(jié)果可能受以上諸多因素的影響,使其可信性受到質(zhì)疑,如何去避免上述因素就提上日程。首先,既然以靜息態(tài)為基線水平時(shí),大腦的活動(dòng)存在諸多不確定性,那么是否可以選擇持續(xù)刺激狀態(tài)作為基線水平呢?有學(xué)者提出可以使用持續(xù)的視覺(jué)刺激,從而使患者注意力也集中于某一類相關(guān)刺激,這樣就同時(shí)解決了注意力的控制問(wèn)題。當(dāng)然,關(guān)于此方法的可行性尚待觀察證實(shí)。其次,完全雙盲試驗(yàn)?zāi)Ｊ健Ｓ袑W(xué)者采用激光針刺代替?zhèn)鹘y(tǒng)刺法進(jìn)行研