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2004年9月

医学影像与分子影像学

田 捷中科院自动化所医学影像研究室

http://www.3dmed.nethttp://www.mitk.net

Email：tian@doctor.com

第十二讲

针灸镇痛机理研究进展及展望

——基于fMRI的方法

针灸镇痛机理研究

概述

国外针灸研究现状

国内针灸研究现状

我们的研究情况概述

概述

针灸简史针灸包括针法和灸法。针法指针刺穴位，灸

法指用点燃的艾草熏烤穴位。两种方法都是

中华民族几千年医学实践的结晶。

在日本，针灸师的总数达11万人；从上世纪70年代起，美国率先在世界上掀起

针灸热潮，在其后不足20年内。跻身于世界

针灸大国行列，其发展速度堪为西方之首。

由此可见，针灸的疗效不容置疑。

概述

人体经络介绍中医经络学说总共包括14条经络，它们是：

手太阴肺经，手少阴心经，手厥阴心包经手阳明大肠经，手太阳小肠经，手少阳三焦经足太阴脾经，足少阴肾经，足厥阴肝经，组阳明胃经，足太阳膀胱经，足少阳胆经，任脉，督脉。这14条经络中包含了人体的361个穴位。但是，还没

有直接的现代医学手段能证实经络的存在。

针灸镇痛机理研究

概述

国外针灸研究现状

国内针灸研究现状

我们的研究情况概述

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国外针灸研究现状

国外针灸研究的现状国外对针灸治病机理的研究，尤其是镇痛机理的究开展的很深入。他们的研究一方面从寻找经络的解剖结构入手，另一方面利用非侵入性的研究手段（fMRI, PET)进行。做的比较出色的组主要有：

UCI Zhao Hee, ChoMGH KK, HuiCNR Gabriele Biella

国外针灸研究现状

UCI (Cho’s LAB)主要试验设计

成果介绍：

信号处理方面

临床应用方面（包括针灸和疼痛机理的研究）

国外针灸研究现状

主要试验设计男女受试各半接受热刺激试验。

针刺穴位：太冲（Liv3)刺激温度：

43度（没有痛觉感），

50度（有痛觉感）

如果受试没有感到痛觉，温度继续升高。

Experimental scheme

5 min

I. Pain stimulation only

2 31 2

30 sec

50�C0 543

Warm-up 45�C

min

II. Acupuncture & Pain stimulation5 min

2 31 2

30 sec

50�C0 543

Warm-up 45�C

min10 min

15 sec

Pre-Stimulation

50oC2~3 min

15 sec

Pre-Stimulation

50oC2~3 min5 min

Acupuncture

国外针灸研究现状

疼痛刺激热水刺激（50度）温度由手动来调节

刺激方式

国外针灸研究现状

针刺穴位

太冲穴是临床上常用的

镇痛穴位。

它还用来治疗慢性头痛，

眩晕，癫痫等。

扫描协议TR＝4000ms

国外针灸研究现状

1min 28sec(22 scans)

32 sec(8 scans)

1min 20sec(20 scans)

3min 20sec(50 scans)

43oC50~52oC

5min

30 sec

30 sec

Needle In

Needle Out

Twirl Twirl Twirl Twirl Twirl

43oC50~52oC

第一次扫描

第二次扫描

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国外针灸研究现状

试验描述

每个session由两个试验组成，试验之间被试要休息10分钟，以使大脑状态恢复平

静。一个实验只包含疼痛刺激，另一个试验由疼痛和针刺试验组成。其中，针刺包括真针刺和假针刺（Sham，针刺穴位附近皮肤）试验进行中采集fMRI信号。

国外针灸研究现状

试验数据处理

采用SPM处理

DRA的算法结合MATLAB处理（与SPM的结论进行比较）

注：DRA（Differential Regression Analysis）微分回归法

国外针灸研究现状

信号提取方面（DRA)

算法：微分回归分析方法（DRA）；

(JMRI,2003,vol18:273-283), 提出两采样t检验算法（two sample t-test)

特点：参照点始终不变，目标点与参照点进

行比较。

国外针灸研究现状

信号提取方面（DRA）

优点

该方法的实质是采用较窄的移动窗口，在此基础上进行多元回归分析。与传统的方法相比，能够在快速变化的时间序列上提取信号。

国外针灸研究现状

疼痛方面

临床应用上发现以下功能区激活：

海马（Thalamus）Dorsal ACCRostral ACC前带回尾部（Caudal ACC）

结论：用fMRI 的方法可能观测到时变的疼痛通路。

国外针灸研究现状

疼痛方面

临床方面：Medical Acupuncture （2003,Volume 14 / Number 1，Cho et al)实验设计采用两部分：

疼痛+经络穴位针刺

(meridian acupuncture + pain)疼痛+假穴位针刺

(Sham acupuncture + pain)

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国外针灸研究现状

激活区

针灸之后针灸之前CenterLeft RightCenterLeftRight

* DRA data process UnnownDecrease Increase

V1

V2

V3*I.

V4

V5

II.

V6III.

国外针灸研究现状

疼痛方面

激活区图

国外针灸研究现状

信号提取方面（DRA)

优点

该方法的实质是采用较窄的移动窗口，在此基础上进行多元回归分析。与传统的方法相比，能够在快速变化的时间序列上提取信号。

国外针灸研究现状

结论

DRA

T=3.5SPM

t=0t=-3 t=3 t=6 t=9 t=12 t=15 t=18 t=21 t=24 sec

δ = 12 δ = 15 δ = 18 δ = 21 δ = 24 δ = 27 δ = 30 δ = 33 δ = 36 δ = 39 sec

Pain Stimulation Period

Differential Data

d= 15

P=0.0001

d = 0 sec

30 Sec30 Sec

d = 42 secd = 18 sec

2.5 min

reference

~ ~ ~ ~

Data Acquisition Period

d = 30 sec d = 60 sec

d= 18 d= 21 d= 24 d= 30 d= 33 d= 36 d= 39 d= 42 d= 46 d= 49

Expanded view

T=4.2

疼痛的动态效果

1:00 1:30 2:00 2:30

Pain I受试1

TR : 2000 ms

TE : 30 ms

TH : 7 cm

LeftRight

国外针灸研究现状

疼痛的动态效果

1:30 2:00 2:301:00

Pain II受试2

TR : 2500 ms

TE : 30 ms

TH : 5 cm

LeftRight

国外针灸研究现状

疼痛的动态效果

5

P<0.001

太冲激活区

P<0.005

P<0.001

Sham

P<0.001

P<0.0001

P<0.001

痛

痛

痛＋针刺

痛＋针刺

LeftRight LeftRight

LeftRight LeftRight

国外针灸研究现状

男性

Comparison

Yin太冲激活区

P<0.0001

P<0.005

P<0.005

P<0.005

P<0.005

P<0.001

P<0.001

P<0.0001

痛 痛＋针刺LeftRight LeftRight

国外针灸研究现状

女性

国外针灸研究现状Sham激活区

P<0.005

P<0.005

P<0.001

P<0.005

P<0.005

P<0.001

P<0.001

P<0.0001

痛 痛＋针刺LeftRight LeftRight

女性

国外针灸研究现状

结论

真针灸（real acu）的确可以使疼痛区皮层的信号减少的作用。与假针灸（sham acu）相比，传统的穴位点使皮层的减少程度明显。

国外针灸研究现状

MGH (Hui’s Group)

试验目的

试验设计

激活区

结论

国外针灸研究现状

试验目的

寻找疼痛的传导通路，并验证边缘系统在

针刺镇痛中的作用。

注：边缘系统指以情感有感的脑区，包括

扣带回，海马，杏仁核等结构。

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国外针灸研究现状

试验设计每个受试

表面接触刺激（合谷穴附近拍打刺激）

针刺左手合谷穴刺激

部分受试

表面接触刺激（MGH标准范式）

得到的针刺数据与表面接触刺激进行对比。找寻针刺的特异激活区。

国外针灸研究现状

激活区激活区主要包括：

针刺：

nucleus accumbens, amygdala, hippocampus,parahippocampus, hypothalamus, ventral tegmentalanterior cingulate, putamen 等区域信号下降

primary and secondary somatosensorycortexs(SI, SII)等区域信号上升。

国外针灸研究现状

激活区激活区主要包括：

接触刺激：

nucleus accumbens, amygdala, hippocampus,parahippocampus, hypothalamus, anterior cingulate, putamen primary and secondary somatosensory cortexs(SI, SII)等区域信号上升。

没有信号下降的区域

国外针灸研究现状

结论:

从激活区的数据可以看出，表面接触刺激产生痛觉他的激活区与痛觉的激活区相似，使得边缘系统及下丘脑的信号增强；

而针刺的调节作用使得这些区域的信号降低，这就间接的证明的针刺的镇痛作用。

针灸镇痛机理研究

概述

国外针灸研究现状

国内针灸研究现状

我们的研究情况概述

国内针灸研究现状（台湾）

台湾 Ming-Ting Wu代表性成果：

Radiology 1999 vol 212 p133Neuroimge 2002 vol 16 1028HBM meeting: Neuroimaging studies of human brain activation by acupuncture.8th HBM,Japan

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国内针灸研究现状（台湾）

得气状态的验证

国内针灸研究现状（台湾）

实验设计（手工针灸和电针灸EA）：

穴位：足三里

实验分为四个部分：都采用block 设计

真针灸 real acup假针灸 sham acup假针灸 mock acup最小针刺法 minimal acup

国内针灸研究现状（台湾）

结论：

真针灸和假针灸在：海马，第二体觉区，脑岛等处的激活区没有明显差别。

EA研究针灸镇痛更加客观。

国内针灸研究现状（北医）

韩济生主要文章：

Evidence from brain imaging with fMRIsupporting functional specificity of acuponits in humans.Relations between brain network activation and analgesic effect induces by low vs. high frequency electrical acupoint stimulation in different subjects: a fMRI studyModulation of cold pain in human brain by electric acupoint stimulation : evidence from fMRI

国内针灸研究现状（301）

探讨针刺足三里穴PET脑功能成像的实验方法，寻找针刺足三里脑功能变化的实验依据。方法：用PET对6例男性健康志愿者行针刺右侧足三里前后的18FDG-PET脑功能成像，用SPM软件处理脑内葡萄糖代谢率变化的实验数据，获得脑功能变化的可视性实验依据。

结果：针刺右侧足三里穴引起视丘下部、尾状核头部、小脑、颞叶、中央后回、脑干的葡萄糖代谢增加。

国内针灸研究现状（301）

结论：

针刺足三里穴可引起与内脏功能有关的皮质下植物神经中枢葡萄糖代谢增加，PET是研究针灸中枢机制的可行性方法之一 。

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针灸镇痛机理研究

概述

国外针灸研究现状

国内针灸研究现状

我们的研究情况概述

我们的研究情况概述

我们的工作主要是在参考国内外同行工作的基础上展开的。到目前，已取得了一些进展。

参考Cho的研究结论用大样本来证实他的研究结果

参考Hui的研究结论设计了艾灸试验

整体工作还在有序的进行中