针灸疗法对于各种疼痛性疾病具有独特的优势，其疗效在临床中也已经被证实^[1]，对其镇痛机制的研究可为预防损伤性疼痛以及制定有效的疼痛管理策略提供理论基础，因此成为国内外学者的研究热点。磁共振脑功能成像通过监测血流动力学应答测量神经元活动，为阐明针刺治疗的中枢机制提供了可视化和直观的现代医学研究方式^[2]，采用脑功能成像技术预测疼痛经历并进行相关干预逐渐成为未来的发展趋势^[3]。但目前的研究中仅有针对单个穴位镇痛机制的研究，忽略了临床上针刺治疗主要采用多穴位配伍的针刺方式，并尚无对某一经络镇痛机制的研究。十二经脉中，足阳明胃经是直接入脑的经脉之一，且是主要的镇痛经络，本文通过疼痛刺激及配伍针刺两穴位后的脑功能变化探讨其在中枢的镇痛机制，并寻找其与针刺单一穴位的异同。

1　材料与方法

1.1　研究对象

       招募健康在校大学生、研究生志愿者20例，其中男12例，女8例；年龄20~30岁，平均22岁。入组要求：(1）所有志愿者均为右利手；(2）无任何中枢神经系统症状及体征；(3）近期无服药史及针灸史；(4）女性志愿者避免月经期试验。

       本研究经过山西医科大学第二医院医学伦理委员会批准，所有受试者均签署知情同意书。

1.2　实验设备与方法

1.2.1　针灸设备

       G6805-2电针仪（上海医疗器械高技术公司），连续波，频率2 Hz，电压6 V，电流0.8~1.4 mA。

       苏州医疗用品厂有限公司生产的规格为Φ0.35 mm×40 mm的"华佗牌"无菌针灸针。

1.2.2　磁共振设备及扫描参数

       使用3.0 T超导型磁共振成像仪（GE Discovery Silent 750W)，32通道头部线圈进行扫描。序列包括：自旋回波轴位T1WI、场图(FE)及功能成像BOLD序列(TR 3000 ms，TE 50 ms，激励次数1，翻转角度90° ，矩阵64×100，带宽2 604 Hz/Px，成像时间12 min 21 s)。

1.2.3　实验设计

       每位受试者先后进行"疼痛任务"与"针刺穴位"两组扫描。"疼痛任务"即针刺非穴位点并使受试者有明显痛感，"针刺穴位"采用配伍针刺右侧足三里与上巨虚2个穴位。两组均采用"静息-任务-静息"实验模式。采集脑功能数据：功能成像BOLD序列采集245次，其中第1~85次为静息状态，第86次采集开始时进行疼痛任务或针刺穴位，第165次采集结束时拔针。即第86~165次采集为疼痛状态或针刺穴位状态，随后的第166~245次采集又为静息状态。

1.3　"得气"与"痛感"

       试验过程中记录患者的"得气"情况，针刺穴位无"得气"感觉或感觉极重不能耐受者数据处理时剔除。

       记录疼痛任务的疼痛程度，无痛感者数据处理时剔除，痛感极重不能耐受者停止实验。

1.4　图象处理与数据分析

       所得数据使用SPM 12 (statistical parametric mapping）软件（运行于Matlab平台）进行处理。用配对样本t检验的统计学方法比较静息状态与任务状态下的脑区信号强度差异，以P<0.001，k≥30像素作为阈值。激活区（脑信号升高区）为针刺期间扫描数据减去前一个静息扫描数据出现的阳性脑功能信号区；相反，抑制或负激活区（脑信号降低区）为前1个静息扫描数据减去针刺扫描数据出现的阳性脑功能信号区。实验数据进行组分析，得出所有变化有统计学意义的脑区。将结果叠加到标准脑上进行显示，采用Talairach空间坐标系。由平均脑功能图得出脑功能区域的解剖定位、BA(Broadmann区）定位及中心坐标。

2　结果

       20名受试者均配合良好，针刺穴位时都感受到了不同程度的"得气"，疼痛任务时均有痛感，且未出现无法耐受者。

2.1　疼痛任务

       针刺非穴位点至受试者产生痛感后出现了多个脑功能激活区，其中包括双侧丘脑、小脑、额、颞叶皮层、岛叶、扣带回及杏仁核等（表1；图1)。疼痛状态下与静息状态下脑区信号强度t检验结果k>30，t>3.09，P<0.001，即2种状态的信号强度差异有统计学意义。

       针刺非穴位点至受试者产生痛感后显示的脑功能抑制区无法精确定位，本实验将其排除在外。

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图1  A~C：针刺疼痛任务组激活脑区轴位断层功能定位像、三维结构功能定位像、MIP图
Fig. 1  A—C: Axial sections of fuctional map, 3-D-sturcture of fuctional map, MIP map of the activated brain area in the pain group.

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表1  20名受试者疼痛任务组激活脑区的解剖部位、BA定位和中心坐标
Tab. 1  The anatomical location, Broadmann area and Talairach coordinates of the signal activated area in pain group of 20 subjects

2.2　针刺穴位

       20名受试者配伍针刺足三里和上巨虚两穴后出现了负激活效应，双侧丘脑、扣带回、杏仁核、岛叶及额颞叶皮层等均出现了脑信号降低区（表2；图2)。双侧大脑及右侧小脑(k=59、39、44，t=8.26；5.84、6.56，P<0.001)也有多个信号升高的脑功能激活区（图3)。针刺穴位与静息状态下脑信号强度t检验结果均k>30，t>3.09，P<0.001，差异有统计学意义。

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图2  A~C：针刺穴位组抑制脑区轴位断层功能定位像、三维结构功能定位像、MIP图
Fig. 2  A—C: Axial sections of fuctional map, 3-D-sturcture of fuctional map, MIP map of the reduced brain area in the acupuncture point analgesia group.

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图3  A~C：针刺穴位组激活脑区轴位断层功能定位像、三维结构功能定位图、MIP图
Fig. 3  A-C: Axial sections of fuctional map,3-D-sturcture of fuctional map,MIP map of the reduced brain area in the acupuncture point analgesia group.

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表2  20名受试者配伍针刺足三里、上巨虚穴抑制脑区的解剖部位、BA定位和中心坐标
Tab. 2  The anatomical location, Broadmann area and Talairach coordinates of the signal reduced area after combined acupuncture at Zusanli and Shangjuxu points in 20 subjects

3　讨论

       当面临伤害性刺激时，大脑的疼痛处理系统必须完成几项任务^[4]：(1）接收伤害性感觉输入并分析；(2)将注意力转移到疼痛处理上；(3）将与疼痛相关的信息保存在工作记忆中；(4)进入运动系统准备防御；(5)对情况进行编码，以避免未来的损害。针刺镇痛就是通过调制这些痛觉相关的脑功能区而发挥作用，并通过一个复杂的整合及调控来完成镇痛的过程，比如降低感觉传导到疼痛矩阵的速度，改变疼痛状态感觉的传导模式等^[5]。脑功能成像能够通过脑区信号强度的变化反映出大脑皮层功能活动，古文献中记载足阳明胃经入脑，本研究结果证实了这一点，并可以通过分析激活或抑制的不同脑区反映出其潜在的镇痛机制。

3.1　丘脑

       丘脑是重要的躯体感觉传导通路，伤害性信息到达大脑后首先在丘脑引起痛觉和痛反馈，然后传递给皮质和皮质下结构。本研究中疼痛刺激组丘脑信号激活，反映了其对疼痛的全面激惹反应，针刺穴位后丘脑显示为负激活，说明丘脑参与了镇痛机制。与相关研究一致^[6]，丘脑的活动通常涉及双侧，提示它不仅与感觉有关，注意和警觉也可能参与到丘脑的活动中。因此，丘脑对疼痛刺激的血流动力学反应可以被认为是涉及疼痛处理的辨别网络和注意网络的一部分。此外，研究表明^[7]丘脑包含大量抑制性突触连接，主要涉及网状丘脑，这可能有助于疼痛研究中看到的双侧丘脑和脑干的变化。

3.2　边缘系统

       边缘系统内部结构在解剖和功能上相互连接，并与其他脑结构（新皮层、丘脑、脑干）有广泛联系，使各结构之间发生信息交换。它具有整合和同步化自主活动、感觉信息、调节内分泌、产生和影响情绪、记忆等重要功能。因此可通过多机制调控针刺镇痛，一方面，它与多种神经递质（如5-羟色胺、多巴胺）的释放有关，疼痛时边缘系统的激活可引起人的呼吸、血管以及其他生理行为的变化^[5]，这时启动内源性抗伤害边缘网络、积极调节疼痛状态的机体活动可能是其镇痛机制之一^[8]。另一方面，边缘系统在感觉传导和情绪调节中发挥作用，使其促进机体对疼痛的适应性反应。

3.2.1　扣带回

       扣带回是边缘系统的重要组成部分，有广泛的传入、传出纤维联系。它参与疼痛感知并整合疼痛的感觉、注意力和认知成分^[9]，疼痛刺激时双侧扣带回激活，感知并整合关于疼痛刺激的信息，从而向相关运动区（如辅助运动区和扣带运动区）投射以产生足够的反应，特别是反应的选择和运动抑制。多种研究表明^[10,11]，扣带回前部和后部在执行功能上不相同。扣带回前部参与痛觉反应和许多复杂的躯体、内脏运动功能，是注意系统感受痛感的一部分，并可对有害刺激做出反应，前扣带区的负激活表明有效的疼痛处理或其功能相关区域（如前额叶皮层和尾状核）的代偿性损伤的减少^[12]。但其不适合对刺激定位进行编码，因为其感受野宽广且有重合，本次研究结果也反映出这一特点，虽然只针刺了右侧穴位，但双侧扣带回前部均表现出了负激活，无明显的定位特征。扣带回后部主要从思维与记忆方面起到镇痛的作用，其与丘脑及前扣带回皮层存在密切联系，能够减轻对主观痛觉的感知，并且具有记忆整理及存储功能，因此后扣带回的负激活也许会抑制一定程度的对疼痛的记忆整理和存储，减轻伤害性体验。

3.2.2　岛叶

       岛叶与扣带回、海马等结构存在广泛联系，在疼痛辨认、感受、疼痛信息整合等方面发挥重要作用^[13]。疼痛状态下岛叶功能的激活，使大脑尽快地识别到疼痛信息并进行感觉整合，进而反馈到各个应激系统进行处理，以便更快、更好地启动镇痛^[8]。而本实验中针刺穴位后岛叶的负激活，反映出岛叶作为一个关键的调节器参与针刺镇痛作用，以控制关键的伤害性信息处理脑区之间正在进行的相互作用。

3.2.3　杏仁核

       杏仁核与情绪的产生、识别、调节、认知及记忆等功能有关^[14]，在维持自身功能稳定方面发挥重要作用。本研究中针刺疼痛后杏仁核信号升高，而针刺穴位后信号降低，说明其在疼痛和针刺过程中参与了功能调节。在一项关于情感反应中的脑功能成像研究中，杏仁核是激活的，且有研究表明负面情绪的减少可能对止痛效果很重要^[15]，故推测杏仁核可能是通过情绪通路参与镇痛机制，如改变对疼痛的感受尺度、认知维度等。

3.3　前额区

       大脑皮层是高级神经活动的最高中枢，经丘脑的各个核团，痛觉信息可以投射到不同的皮质区域。本研究中疼痛刺激时额、颞叶有不同的联络区被激活，这些区域与痛觉相关，而在针刺穴位后额叶的负激活，笔者推测其参与到了足阳明胃经络的镇痛信号整合过程中。前额叶皮质与其他皮质区域的连接及其随后向中脑导水管周围灰质的投射决定了其抗伤害感受功能，在急性和慢性疼痛过程中，前额叶皮质内会发生神经递质、基因表达、胶质细胞和神经炎症的变化，从而导致其结构、活性和连通性的改变^[16]。前额区参与人的抽象思维和高级智力等功能活动^[7]，可以在疼痛与抑郁、焦虑和认知丧失之间建立联系，通过思维活动对皮质下中枢功能的影响，引起相关递质和药物作用因子作用的变化，从而起到对止痛等生理功能的广泛且复杂的调控作用。

3.4　小脑

       小脑的不同部分具有与不同特定皮质区域的解剖和功能连接，其涉及记忆、联想学习、运动控制以及躯体感觉处理（包括痛觉）等综合功能^[17]。本研究中，在疼痛刺激后双侧小脑激活，表明来自伤害性感受器的刺激传入到达小脑，唤醒了小脑的神经活动。配伍针刺两穴位后，除大脑皮层外，小脑也显示出激活信号，代表了小脑通过其广泛的纤维连接对多种神经行为的调节性反应。可以推测小脑是多个效应系统的整合者，包括情感处理、疼痛调制及感觉运动处理，其对疼痛起着跨模态的调节作用，伤害性刺激会影响小脑对一般性厌恶的处理以及对疼痛感觉的运动适应^[18]。

3.5　本研究的局限性

       (1)样本量相对较小，可能影响数据的准确性。(2)在实验过程中，受试者可能因外来因素影响，产生与实验无关的心理活动，影响脑功能成像的结果，本实验尽可能对不相关因素进行控制以提高准确性。(3)对于不同的针刺方法、强度及时辰，大脑的反应有所差异，可能对实验结果产生影响，本实验由同一名医师操作，尽可能量化刺激方式，并记录受试者的"得气感"，用于实验结果的分析。下一步将进一步扩大样本量，通过不同的穴位配伍更加全面、深入地研究针灸经络的脑功能机制。

3.6　小结

       痛觉感受是一种包括感觉辨别力、情感动机和认知评估成分在内的多维体验^[19]，许多不同的脑功能区，包括内源性的抗伤害性边缘网络、大脑的高级认知和情感控制中心等，在疼痛处理过程中都反映了这些不同的功能过程。同样地，针刺镇痛也是通过调节这些有功能或解剖联系的脑功能区而实现。本研究通过配伍针刺足三里与上巨虚反映足阳明胃经的镇痛机制，与以往针刺单一穴位的镇痛机制研究结果既有相同之处，又存在差异^[20]。相同之处在于都引起了相关大脑皮层、边缘系统、丘脑、小脑等区域信号的变化，反映了针灸足阳明胃经通过这些区域的内部调节网络介导，加上与外周神经系统的联合，实现对胸腹、下肢外侧、足背疼痛及足中趾麻木的治疗。差异如以往单一针刺足三里的研究中出现的部分脑区如中脑导水管周围灰质、豆状核、纹状体等区域的阳性结果在此次试验中并未出现，推测是因为配伍两穴位后功能的重新调节与分配所引起，这些差异反映了足阳明胃经络的功能调节与单一穴位作用的不同之处。