针灸治病靠的是针感和灸感，也就是"得气"。针刺气至，说明经气通畅，气血调和，通过调整"元神"（人体内在调整功能），使元神发挥主宰功能，则相应的脏腑器官、四肢百骸功能亦起到平衡协调，消除病痛。在古籍中所说的"神"是指广义的大脑机能以及大脑产生的精神活动，得气是调整"元神"的重要因素。

       为探讨针灸"得气"与脑功能活动的相互关系，我们利用功能磁共振成像技术(functional magnetic resonance imaging，fMRI)显示针灸过程中人体脑皮层的神经活动。fMRI技术以BOLD效应为基础^[1,2]，其主要原理是当神经元活动增强时，脑功能区皮层的血流量增加，超过细胞代谢所需的氧供应量，使功能活动区血管中氧合血红蛋白增加，脱氧血红蛋白相对减少，表现在功能图上出现相应部位的激活区。

       合谷穴是手阳明大肠经的原穴，取穴方便，应用范围广泛且效果明显，我们取合谷穴来研究针灸通路，能较易引起受试者的"得气感"，并为接下来进行的颈髓、头颅联合功能成像提供可行性。

1　资料与方法

1.1　实验对象

       13名健康大学生受试者，皆为右利手，年龄22~24岁，平均23.1岁，其中男性7例，女性6例，所有受试者无接受针灸治疗史，无心理或精神异常，无明确外伤史，无经常头痛、高血压、糖尿病、酗酒或颈腰疼痛等病史，无假牙，实验前3天无服用镇静药等药物。

1.2　仪器设备

       MRI成像仪采用GE 1.5 T Signa超导磁共振系统，配有标准头颅线圈。针灸器具采用华佗牌一次性无菌针灸针，规格0.30 mm×25 mm。

1.3　方法

       提前让受试者熟悉扫描室的环境，减少焦虑，由专业针灸医师给受试者讲解配合方式及针灸的"得气"感，给受试者右手合谷穴（握拳在第2掌指关节与第1掌骨腕端连线的中点）做标志，测试并记录其最佳刺激强度，以在正式实验时能较快地诱导出得气针感。扫描前受试者用隔音海绵球填塞双耳，并用海绵软垫固定头部，放松、闭目并尽量排除杂念。

       实验采用基于BOLD-fMRI的BLOCK设计，设定静息像（baseline）为30 s （10个扫描周期），刺激像（task）为24 s （8个扫描周期），交替进行（见图1）。每个阶段持续扫描时间3′12″，分为3个组块，R1、R2、R3、R4为静息相，不给予刺激；S1、S2、S3为刺激相，于合谷穴给予针刺任务或对照任务。针刺前取穴、消毒，手法为"平补平泻"，银针刺入皮肤约1寸，以受试者感"得气"而不产生痛苦为准，顺时针和逆时针方向交替捻转180°，频率约60次／min。浅表刺激前同样取穴、消毒，以银针柄端垂直方向有节律地刺激穴位，但不刺入皮肤，频率约60次／min。所有针刺均由同一位经验丰富的针灸医师负责。

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图1  Block刺激模式
Fig1  Block stimulation mode

1.4　数据采集与分析

       功能像（fMRI）采用Gradient echo - EPI序列获取T2加权BOLD脑功能图像，采用标准的头部线圈激发和采集信号。取层厚10 mm，层间距2. 5 mm，参数为TR 3000 ms，TE 50 ms，翻转角(Flip angle)90° ，矩阵64×64，视野（FOV）240 mm×180 mm，NEX 1次。运用多相位（multiphase）激发和采集，单层扫描时间为3 s。每个受试者合谷穴针刺任务及对照任务下均进行2个阶段功能像扫描，总扫描时间为12′48″。

       运用功能神经影像分析（analysis of functional neuroimage, AFNI）软件对数据进行处理分析。为排除扫描开始时受试者不适应及磁场不均匀对结果造成的影响，而弃除功能扫描前1个时间点的数据。图像重建后，首先进行头动矫正，平移小于2 mm与旋转移动小于2°的受试者图像进入后续分析，处理过程中发现1名受试者有明显的头动，舍弃该数据。随后进行图像对齐、图像融合及图像标准化，在Talairach坐标下将fMRI图像重新采样成为3 mm×3 mm×3mm的点素矩阵。最后对功能像进行空间平滑，设定高斯平滑的参数半高全宽(Full Width Half Maximum，FWHM)为6。采用双侧独立t检验分别对每个被试和平均数据进行分析，用伪彩色表示激活区信号强度，同时绘出fMRI信号强度随时间变化的时间－信号曲线(time-course)。功能像的解剖定位分别参照Talairach坐标化的大脑解剖图谱和有经验的神经影像学医师的意见而确定。

2　结果

2.1　"得气"情况的观察

       实验中受试者均无言语，无恶心、呕吐，亦无强烈疼痛感及肢体活动，所有受试者只在接受真实针刺时出现了得气现象，得气程度有个体差异，有的针刺部位有酸胀、麻重等自觉反应，有的出现热、凉、痒、痛、抽搐、蚁行等感觉，有的甚至呈现沿着一定的方向和部位传导和扩散现象，少数受试者还会出现循经性肌肤跳动、震颤等反应。浅表刺激仅引起受试者局部皮肤冷、痒、蚁爬样感等，均未引起明显得气。在实施手法针灸的过程中，施针者的手下亦能体会到针下沉紧、涩滞或针体颤动等反应。而在进行浅表刺激的时候，施针者手下仅感到针下空虚。

2.2　脑功能激活情况观察

       不同个体对针刺的敏感性不同，相应脑功能活动的强度也有差异。通过对12名有效受试者在接受右手合谷穴针刺任务时的脑功能激活图分析，显示"得气"感强的受试者激活区较多，且范围较大。逐一比对不同受试者各脑区的激活情况，发现前额区、丘脑、纹状体、扣带回后部及岛叶功能区随着得气强度的增加而有激活明显的趋势，而颞上回、枕叶内侧功能活动区信号变化无此规律。图2是其中两个受试者在接受右手合谷穴针刺任务时的脑功能图。1号受试者针感较强（酸胀感明显并沿同侧手臂传感＋+++），4号受试者针感较弱（麻、热感＋）。

       12名有效被试在右手合谷穴行手针刺激及浅表刺激时的平均脑区活动情况列于表1。显示手法针刺合谷穴，普遍引起受试者广泛的脑活动，而浅表刺激的相应脑功能活动区明显减少。针刺引起大脑激活升高的脑区主要为双侧前额区(BA9, 46)、额中回（BA6）、中央前回（BA4）、顶下小叶（BA39, 40）、颞上回（BA22）、颞中回（BA21）、枕叶（BA17, 18, 19, 37）、扣带回后部（BA23, 29, 30）、海马旁回（BA35, 36）、纹状体、丘脑，左侧额下回(BA44)及第二躯体感觉区（BA43），右侧颞横回（BA41, 42）、岛叶(BA13)及杏仁核。激活降低区主要有双侧额内侧回、扣带回前部(BA24)及右侧额上回。浅表刺激引起大脑激活升高的脑区主要为双侧颞上回(B22)、角回（BA39）、楔前叶（BA17），左侧的岛叶（BA13），及右侧的颞中回(BA21)，激活降低区主要有双侧扣带回前部(BA32)及额内侧回。

       合谷穴针刺及浅表刺激的平均脑激活图及感兴趣区的时间-信号曲线图见图3，图4，图5，图6。

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图2  不同个体受试者合谷穴针刺相关脑激活图。取t值大于1.975 （P <0.05）且相连像素大于3个的信号被保留，成为激活信号，黄色代表激活升高，蓝色代表激活降低
Fig 2  Individual activation map of acupuncture. Voxels with T value above 1.975 (P <0.05) and clustered with 3 as the threshold were counted here. Yellow denotes signal increases, and blue denotes signal decreases.

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图3、4  分别为合谷穴针刺及浅表刺激的平均脑激活图，取t值大于2.63 (P<0.05)且相连像素大于5个的信号成为激活信号，并以红色代表激活升高，黄色代表激活降低
图5、6  分别以激活升高的右顶叶及激活降低的右额叶为感兴趣区描绘的时间－信号曲线，横轴表示时间点（单位为TR），纵轴表示信号强度。结果显示针灸引起显著的激活升高及降低均出现在第4个时间点上（针刺12″后）
Fig 3/4  was the group activation map of acupuncture and superficial tactile stimulation.Voxels with T value above2.63 (P < 0.05) and clustered with 5 as the threshold were counted. Red denotes signal increases, and yellow denotes signal decreases.
Fig5/6  was the time-signal graph on the right Inferior parietal lobule (signal increase) and the right medial frontal gyrus (signal decrease). Lateral axis was TR, longitudinal axis was fMRI signal intensity. Graphs showed that acupuncturing of LI4 caused distinct signal increase or decrease at TR4 (after pricking in 12 s).

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表1  合谷穴（LI4）针刺及浅表刺激的平均激活脑区结果
Table1  Foci of activation in group analysis of manual acupuncture and superficial tactile stimulation at LI4

3　讨论

       在本实验前期探索阶段，手针针刺针感较弱的足三里穴或合谷穴电针刺激中，均有无针感或针感弱的受试者，所得脑功能图中激活部位散在、相关系数较低^[3]。正式实验选择手法针刺合谷穴，受试者均有不同程度的得气感，所得脑功能图中激活区较多。浅表刺激未能让受试者产生"得气"，相应脑功能激活区明显减少。此外，从不同受试者的得气情况与脑功能激活结果来看，前额区、丘脑、纹状体、扣带回后部及岛叶功能区随着得气强度的增加而有激活明显的趋势，而颞上回、枕叶内侧功能活动区信号变化无此规律。该结果与2000年Hui刺激大肠经LI4显示结果相似，提示这些中医认为与麻醉止痛有关的穴位可以调节与痛觉有关的神经基质（如下丘脑边缘系统） ^[4]。

       针刺合谷穴具有明显的镇痛、镇静作用。痛觉是一种多维度的复合感觉，针刺镇痛可能通过不同脑功能区的协同调节活动而发挥作用。丘脑是伤害性信息传入大脑皮层引起痛觉和痛反应的重要中继站，近年来的解剖学和电生理学研究证明：丘脑中央下核和腹外侧眶皮层在整合伤害性信息的过程中，不仅参与痛觉感受，也参与痛觉调制。此外，针刺任务还特异性地引起双侧扣带回后部信号升高，可能与该部位负责针刺过程中对痛觉的监控及定位作用有关。一般认为岛叶具有非特异性感觉的整合功能，对多种非伤害性刺激如嗅觉、触觉等也有反应。根据岛叶可参与负性情绪调控的研究结果来看，针刺激活此部位可能与针刺的镇静作用有关^[5]。

       纹状体是运动整合中枢的一部分，可以维持肌肉活动的协调，慢性刺激一侧苍白球能够明显缓解对侧肢体肌张力障碍性疼痛。合谷穴针刺常引起双侧纹状体的特异性激活，为合谷具有疏风镇痛、通经开窍作用提供依据。

       额叶有丰富的传入和传出联系，几乎与中枢神经系统所有部分均有联系，是唯一与四个感觉传导有相互作用的皮质区。本试验针刺合谷穴时可见双侧前额区信号升高，同时额上回内侧表现信号下降，而浅表刺激未能引起这些脑区明显的信号改变，因此推测双侧额叶皮层的激活可能是针刺的直接反应。针刺合谷穴还特异性的激活双侧初级躯体运动区、辅助运动区（BA4，6），该脑区与运动计划相关，可能为合谷主治中风、瘫痪、癫痫提供参考。

       颞叶被认为与睡眠、情绪有关。针刺及浅表刺激均引起双侧颞上回和颞中回的激活，可能与磁共振机器的噪声及试验引起的紧张、不安等情绪有关。相关研究发现不仅真实刺激可引起听觉皮层功能活动，模拟刺激同样可诱发听觉皮层的活动，而且信号强度相似，因此提示针刺引起的颞上回皮质的活动并非穴位所特有^[6]。

       视区及视觉联络皮层的激活值得注意，在两组的功能图上均可见枕叶(BA I7、18、19)的激活，但针刺比浅表刺激有更明显的激活。有学者指出不仅视觉刺激可激活视皮层区，想象视刺激也可激活视觉皮层。如wu的实验中，真实刺激与模拟刺激均可诱发视觉皮层的功能活动，因此认为视觉皮层激活不是针刺穴位点的特异性效应^[7]。侯金文等针刺右侧合谷穴发现视区激活，认为视觉皮层可能也参与针刺镇痛的调节作用^[8]。本实验显示视觉皮层激活，考虑视区的激活可能不仅与针刺镇痛有关。相关fMRI研究表明视觉皮层还与情绪活动有关，激发情感活动时较在自然状态下能诱发视觉皮层出现更多的信号升高区^[9]。因此如果受试者在实验过程中想象某些场景或图像，抑或激发了情感活动，都可导致枕叶的激活。

       通过感兴趣区的时间－信号曲线研究，我们发现针灸引起脑功能显著的信号升高及降低出现在第4个时间点（针刺12秒后），可能原因是针刺过程中存在针感的"不应期"。现在有研究者利用事件相关fMRI技术揭示了不同脑区对刺激的潜伏期不同。许建阳等^[10]发现针灸刺激引起人脑活动第1个高峰出现在进针后7~9秒，第2个高峰出现拔针后10～12秒，证实了针灸具有后效应现象的观点。为避免受试者在接受真实针刺后的感觉阈值下降产生假"得气"感和针刺延迟效应的影响，实验设计所有受试者的浅表刺激均在针刺刺激之前进行。

       由于针灸方法本身的复杂性，不同个体的"得气"情况有所差异，单以fMRI技术来研究经络实质面临许多问题^[11]。未来的研究方向是引入针灸得气的客观评价参数和方法，采用事象关联电位ERP、脑波等电位分布图、阳电子放射断层摄影法PET和fMRI等多种脑功能手段联合应用的办法，获得脑内葡萄糖代谢、脑血流、神经元受体和神经递质与得气情况的客观资料，将有助于我们揭开经络的奥秘，找到经络的实质。