赵彦萍，陈媛媛，方继良，洪 洋，王 寅，王 珺，许 可，李小娇，孙 黎，陈丽梅，张国雷，罗 萍*，王 智

(1.中国中医科学院广安门医院放射科；2.针灸科，北京， 100053；3.北京中医院平谷医院针灸科，北京 101200)

“面口合谷收”是针灸治疗中循经取穴原则最具代表性的理论之一。针刺合谷穴治疗面瘫等疾病的作用机制目前尚不明确。血氧水平依赖(blood oxygenation level dependent， BOLD)功能MRI(functional magnetic resonance imaging， fMRI)及磁共振波谱(magnetic resonance spectroscopy， MRS)可实时监测脑内血流及代谢物浓度变化；前者已广泛用于针灸脑机制研究[1-2]，后者应用尚少。谷氨酸(glutamic acid， Glu)和谷氨酰胺(glutamine， Gln)复合物(Glx)是脑内主要兴奋性神经递质及代谢物。既往研究[3-4]发现BOLD信号与Glx浓度具有一定相关性。本研究观察针刺右侧合谷穴时BOLD信号定量值与矫正Glx(Glx+)浓度的相关性。

1 资料与方法

1.1 一般资料 于2015年9月—2018年1月招募76名健康受试者，女53名，男23名，年龄20～30岁，平均(24.5±1.4)岁。纳入标准：①右利手；②无MR检查禁忌证；③无相关神经及精神疾病史等。本研究通过院伦理委员会审批(伦理编号：EC-AF-055)。检查前所有受试者均签署知情同意书。

1.2 仪器与方法 采用Siemens Magneton Skyra 3.0T超导MR仪，20通道头颈线圈；一次性0.4 mm×25 mm无磁不绣钢针(苏州医疗用品厂有限公司)及规格为5.88的Patterson Von Frey纤毛机械刺激针(简称纤毛针)。嘱受检者仰卧、闭目，采集全脑解剖成像、刺激前BOLD-fMRI及MRS；随后由1名具有5年以上工作经验的针灸科医生进行手针针刺或纤毛针刺激，采集BOLD-fMRI及MRS。全脑解剖成像采用磁化准备快速梯度回波(magnetization-prepared rapid gradient-echo， MPRAGE)序列，TR 15 ms，TE 6.9 ms，FOV 256 mm×256 mm，FA 15°，层数196，层厚1 mm。BOLD-fMRI采用多层平面回波成像(echo planar imaging， EPI)序列，首先空扫30s，TR 750 ms，TE 30 ms，FA 90°，FOV 210 mm×210 mm，矩阵70×70，层数48，层厚3 mm，层距0，扫描时长6 min 46 s；轴位定位线平行于前后联合连线(AC-PC线)，扫描范围包括小脑和脑干。MRS采用Meshcher-Garwood点分辨光谱法(Meshcher-Garwood point resolved spectroscopy， MEGA-PRESS)，TR 2 000 ms，TE 68 ms，采集次数128，脉冲频率1.9 ppm，中心频率4.7 ppm，时间8 min 40 s，全宽半高<30，于双侧前额叶内侧皮层(medial prefrontal cortex， mPFC)及前扣带回(anterior cingulate cortex， ACC)垂直于前联合-后联合线平行勾画35 mm3×30 mm3×25 mm3ROI，使之含mPFC及ACC各半(图1)。对所有受试者间隔1周手针针刺和纤毛针刺激各1次，顺序随机分配。针灸科医师根据扫描触发指令完成3次手针平补平泻捻转或纤毛针表面垂直刺激，频率60次/分，持续30 s，刺激间隔2 min(图2)；针刺结束后询问并记录受试者针感。

图1 MRS定位图 A.矢状位； B.冠状位； C.轴位 (红色区域为ROI)

图2 刺激模式示意图 (A：手针针刺；V：Von Frey纤毛针刺激；R：静息状态)

1.3 数据分析

1.3.1 MRS 将MRS原始数据转化为*.rda格式，以LCModel软件获得Glx浓度值及曲线图(图3)。采用Matlab 8.0及SPM 12软件对全脑解剖成像进行分割、配准及标准化，得到脑灰质(gray matter， GM)、白质(white matter， WM)及脑脊液(cerebrospinal fluid， CSF)体积，计算GM体积占比并得到Glx+。

图3 MRS曲线 3.75 ppm处为Glx波峰(箭)

1.3.2 BOLD-fMRI 将fMRI原始数据转化为*.nii格式，以SPM 12软件行预处理及个体分析。分别采用SPM 12及REST 1.8软件，以单样本或配对样本t检验分析手针组与纤毛针组刺激后激活存在差异的脑区。参照文献[5]方法计算ROI灰质内正、负BOLD信号体素数量及信号强度值。

1.4 统计学分析 采用SPSS 23.0统计分析软件。符合正态分布且方差齐的计量资料以±s表示，以t检验比较组间fMRI和MRS定量值差异。Pearson相关性分析观察BOLD信号与Glx+以及Glx+刺激前、后的相关性。P<0.05为差异具有统计学意义。

2 结果

2.1 BOLD-fMRI 手针组负激活区主要位于双侧mPFC及ACC等(P<0.001，50体素)；纤毛针组负激活区主要位于双侧ACC前部及楔前叶等(P<0.005，50体素)。手针组较纤毛针组负激活范围更广、强度更高，尤以双侧mPFC及ACC为著，见图4。

2.2 BOLD信号定量值、Glx+浓度及其相关性 10名受试者Glx标准差>15%，予以排除；对66名受试者行BOLD信号定量值、Glx+浓度及其相关性分析。

2.2.1 BOLD信号定量值 手针组正激活10名，负激活45名，零激活11名，平均BOLD信号强度-1.61±2.30。纤毛针组正激活15名，负激活39名，零激活12名，平均BOLD信号强度-0.96±2.37。2组整组、正激活、零激活及负激活亚组BOLD信号定量值差异均无统计学意义(P均>0.05)，但手针组除零激活亚组外BOLD信号定量值均略高于纤毛针组(表1)。

表1 额叶ROI内BOLD定量值分析

2.2.2 Glx+浓度及相关性 2组整组、正激活、零激活及负激活亚组刺激前、后Glx+浓度差异均无统计学意义(P均>0.05)(表2)。手针组整组及各亚组，纤毛组针整组及负激活亚组刺激前、后Glx+定量值均呈明显正相关(P均<0.05)(表3)。

表2 2组刺激前后ROI内Glx+浓度比较

2.2.3 BOLD信号定量值与Glx+浓度的相关性 手针组及纤毛针组整组、组内正激活、负激活亚组BOLD信号定量值与刺激前、后Glx+浓度及其差值均无明显相关(P均>0.05，表4)。

图4 BOLD-fMRI显示手针组与纤毛针组刺激后激活存在差异的脑区 A.轴位； B.矢状位； C.冠状位 (红色为ROI) (红色为正激活脑区，蓝色为负激活脑区)

表3 额叶ROI内Glx+浓度定量及相关性分析

表4 ROI内BOLD信号值与Glx+浓度相关性分析

3 讨论

既往研究[6-7]报道，与纤毛针相比，手针针刺合谷穴可引起大脑皮层更广泛的负激活，主要集中于大脑中线区域和部分边缘叶，表现为边缘叶-旁边缘叶-新皮层网络的负激活；本研究所见与之基本相符，2种刺激下双侧mPFC及ACC的ROI内均存在正、零及负激活，手针针刺下负激活范围更广、强度更高。

GUTZEIT等[8]发现感知疼痛时岛叶、前扣带回和枕叶皮层Glx浓度升高；KUPERS等[9]则认为扣带回喙部Glx浓度并无明显变化。APVALKA等[3]发现Glu浓度增加与相同视觉刺激重复无关，而与新的不重复视觉刺激显著相关，原因可能在于脑内稳态调节和适应。神经递质传递及代谢迅速，在较长时间的刺激模块内可能无法检出其瞬时变化，且反复刺激会使神经元产生适应性而减少活动；Block刺激模式时间较长，可能大大增加适应性机会，导致Glx浓度变化不明显。另一方面，Glu在脑的内环境调节中存在预防兴奋性毒性环路机制，较长时间刺激后，上述因素综合作用可能导致Glu变化趋于微弱[10]。IP等[11]报道，给予短时视觉刺激，枕叶皮层Glu浓度即发生变化。本研究以较长时间重复相同刺激，可能导致Glx+浓度刺激后与刺激前相差不明显，不能体现Glx+的短时、快速变化。

目前对于BOLD信号与Glx浓度的关系尚无定论，可能与个体健康状况[12]、生理状态[2]、BOLD个体差异[2，12]或任务负荷程度[13]等有关。PETROFF等[14]认为脑皮质葡萄糖氧化过程与Glu/Gln循环速率高度相关，兴奋性神经元传递神经递质减少则Gln转化成Glu的速率下降，致刺激后Glu减少。本研究发现2种刺激均可产生正、零及负激活，以负激活为主；负激活亚组中Glx+浓度升高者占比稍高，总体Glx+浓度也略有升高，但差异无统计学意义(P均>0.05)。脑内Glu经糖酵解和三羧酸循环产生，为能量消耗的主要方式。神经元活动期间，脑血流量增加使供氧量增加，同时Glu和耗氧量增加。BOLD检测脑内血氧饱和度，有无激活、为正或负激活及其程度主要取决于供氧量与耗氧量的相对关系。针刺引起血流量增加，使供氧量增加，同时神经兴奋引起Glx浓度增加，导致耗氧量亦增加。推测当某种量相对固定的刺激引起血流量增加、使供氧量大于Glx浓度增加所致耗氧量时，整体血氧饱和度升高，BOLD信号呈正激活；而若血流增加带来的供氧量等于或小于Glx浓度增加所致耗氧量时，整体血氧饱和度降低，BOLD信号呈零或负激活。

本研究的局限性：①仅分析了兴奋性神经递质Glx，未结合抑制性神经递质如γ-氨基丁酸等进行观察；②未考虑个体差异以及穴位的双向调节作用。

综上，手针针刺较Von Frey纤毛针刺激对边缘叶-旁边缘叶-新皮层网络负激活范围更广、强度更高；手针刺激前、后Glx+浓度多无明显变化，且BOLD信号与Glx+浓度无明显相关。