張 岳，劉 波

（廣州中醫(yī)藥大學(xué)第二附屬醫(yī)院 廣東省中醫(yī)院影像中心，廣東 廣州 510120）

針刺作為中華民族幾千年來優(yōu)秀傳統(tǒng)民族醫(yī)療方法的典型代表，以其有效、無創(chuàng)、安全又經(jīng)濟的獨特優(yōu)勢，在國內(nèi)外倍受認可及推崇［1-4］，探索其背后確切的作用機制是該領(lǐng)域的熱點。利用fMRI 技術(shù)，可在活體無創(chuàng)、有效地觀察人腦活動的變化，這對揭示針刺作用機制起著重要作用。

目前，靜息態(tài)fMRI 已被廣泛應(yīng)用于針刺治療中樞機制的研究，但一定程度上仍存在研究不全面及不深入的缺點。本文僅以偏頭痛為例，從針刺腦功能研究思路及方法學(xué)的角度，對當前的研究現(xiàn)狀進行總結(jié)，并對未來的研究方向提出一些展望及建議。

1 針刺治療偏頭痛中樞機制的fMRI 研究現(xiàn)狀及不足

當前針刺治療偏頭痛中樞機制的fMRI 研究主要集中在針刺即時效應(yīng)、針刺治療效應(yīng)、不同穴位和組穴效應(yīng)的相關(guān)機制研究。

1.1 針刺即時效應(yīng)研究 采用fMRI 研究針刺鎮(zhèn)痛即時效應(yīng)的中樞機制，是進行針刺作用機制研究的一個良好契合點。如彭玉琳［5］采用組塊設(shè)計，比較針刺右側(cè)丘墟穴時32 例偏頭痛和18 例健康受試者全腦局部一致性（regional homogeneity，ReHo）的差異，結(jié)果發(fā)現(xiàn)偏頭痛患者中央導(dǎo)水管周圍灰質(zhì)、丘腦與中扣帶回的ReHo 值升高，而健康組則以腦島為主；組間對比結(jié)果顯示偏頭痛患者前額葉ReHo 值明顯降低。該研究采用較高效度的組塊設(shè)計，并排除了針感對試驗的影響，結(jié)果具有一定的指導(dǎo)意義，但存在未設(shè)立假針刺組的缺陷，且未進行針刺后多個時間點的動態(tài)觀察，以及針刺后效應(yīng)的時間界定。寧艷哲［6］納入19 例無先兆性偏頭痛（migraine without aura，MwoA）及18 例匹配健康受試者，前者施以雙足臨泣穴針刺刺激，發(fā)現(xiàn)MwoA 組較健康組感覺運動網(wǎng)絡(luò)及默認網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)內(nèi)功能連接降低，而右額頂網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)內(nèi)功能連接增高；針刺臨泣穴對MwoA 患者以上3個網(wǎng)絡(luò)異常的格蘭杰因果分析具有顯著調(diào)整作用。該研究從網(wǎng)絡(luò)的角度切入，但同樣存在未設(shè)立假針刺組的缺陷，且僅關(guān)注上述3 個網(wǎng)絡(luò)，未對大尺度網(wǎng)絡(luò)進行整體探索，且未關(guān)注網(wǎng)絡(luò)間的動態(tài)變化。

1.2 針刺治療偏頭痛療效的中樞機制研究 近年來，研究者多將研究焦點聚集在偏頭痛相關(guān)的單一異常功能網(wǎng)絡(luò)，以及針刺治療對其異常網(wǎng)絡(luò)（主要為額頂網(wǎng)絡(luò)及默認網(wǎng)絡(luò)）的調(diào)節(jié)作用，力圖從網(wǎng)絡(luò)的層面揭示針刺對其病理狀態(tài)的轉(zhuǎn)變規(guī)律。如Li 等［7］采用獨立成分分析（ICA）的方法，提取并比較了12 例MwoA 及12 例匹配健康受試者的右側(cè)額頂網(wǎng)絡(luò)，結(jié)果顯示，與健康對照組相比，MwoA 組患者右側(cè)額頂網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)內(nèi)功能連接明顯降低，且針刺治療可逆轉(zhuǎn)這種異常，針刺治療后右側(cè)額頂網(wǎng)絡(luò)功能連接的增加與治療前后視覺模擬評分法（visual analogue scale，VAS）的改善呈明顯負相關(guān)。張勇［8］比較10 例MwoA 及10例匹配健康受試者的默認網(wǎng)絡(luò)，發(fā)現(xiàn)MwoA 存在雙側(cè)扣帶回、楔前葉、頂下小葉、內(nèi)側(cè)額葉、顳葉網(wǎng)絡(luò)內(nèi)功能連接的降低，針刺治療可明顯改善該下降的功能連接。Zou 等［9］采用相似的方法，發(fā)現(xiàn)較18 例匹配的健康志愿者，14 例慢性偏頭痛患者默認網(wǎng)絡(luò)內(nèi)左側(cè)前額上回、左側(cè)楔前葉功能連接明顯降低，針刺治療后下降的功能連接增加，且左側(cè)前額上回、左側(cè)楔前葉增加的功能連接與VAS 的均值呈負相關(guān)，左側(cè)楔前葉功能連接的增加值與患者急性發(fā)作期止痛藥的用量呈明顯負相關(guān)。

1.3 不同組穴、遠近配穴治療偏頭痛中樞機制的fMRI 研究 不同組穴、遠近配穴治療偏頭痛的機制研究，亦是針刺腦功能研究中非常重要的一個方面。董習林［10］比較不同組穴法針刺治療MwoA 的腦功能差異（治療組：19 例，針刺雙側(cè)風池、外關(guān)、陽陵泉、丘墟；對照組：20 例，針刺雙側(cè)耳和髎、大陵、光明、太白），針刺治療后，2 組大腦前扣帶回和前額葉的ReHo 均增加，治療組腦干及丘腦ReHo 增加；2 組均有療效，然而所配伍的穴位完全不同，僅比較了各組組內(nèi)治療前后的變化，缺乏組間對比，使得該研究的結(jié)果可靠性低。王姿雯［11］探索遠近配穴法（A 組：12 例，針刺近穴-雙側(cè)風池穴+遠穴-太沖穴，B 組：12例，針刺近穴-雙側(cè)風池穴+遠穴-內(nèi)關(guān)穴）治療月經(jīng)性偏頭痛的中樞機制，結(jié)果發(fā)現(xiàn)A 組針刺前楔前葉腦功能活動降低，治療后楔前葉腦功能活動升高，且與治療后偏頭痛特異性生活質(zhì)量問卷（migraine specific quality-of-life questionnaire，MSQ）、焦慮自評量表（self-rating anxiety scale，SAS）、抑郁自評量表（self-rating depression scale，SDS）的改善相關(guān)，B 組針刺前扣帶回低頻振幅值（amplitude of low frequency fluctuation，ALFF）升高，治療后降低，且與治療后SAS、SDS 的改善相關(guān)。該研究同樣未進行組間對比，未設(shè)立假針刺對照組，樣本量較小，且采用了較寬松的多層比較校正方法（高斯隨機場理論校正，體素水平P＜0.05，簇水平P＜0.05），此外，結(jié)果有意義的腦區(qū)的腦功能指標改變值并不與VAS 評分、偏頭痛發(fā)作頻次等反映針刺鎮(zhèn)痛療效的主要指標相關(guān)。Li 等［12］的研究發(fā)現(xiàn)，與正常對照組相比，MwoA 患者中央導(dǎo)水管周圍灰質(zhì)（periagueductal grey，PAG）與右側(cè)前扣帶回喙部/內(nèi)側(cè)前額葉（疼痛下行調(diào)節(jié)系統(tǒng)的關(guān)鍵節(jié)點）的靜息狀態(tài)功能連接降低，經(jīng)組穴法針刺治療后，該功能連接明顯升高，且治療前后PAG 與右側(cè)前扣帶回及腹側(cè)紋狀體的靜息狀態(tài)功能連接變化與VAS 評分的改善明顯相關(guān)。該研究采用治療前患者與健康受試者對照、真實針刺與假針刺對照，具有較好的參考價值。

綜上所述，當前偏頭痛的針刺即時效應(yīng)、治療效果的中樞機制相關(guān)研究普遍存在未設(shè)立假針刺對照組的缺陷。其中即時效應(yīng)研究大多僅關(guān)注皮質(zhì)及皮質(zhì)下的局部腦活動變化，而缺乏對腦干疼痛關(guān)鍵調(diào)控腦區(qū)，如藍斑核（去甲腎上腺環(huán)路）、中縫核（5-羥色胺環(huán)路）、PAG（疼痛下行抑制環(huán)路）等的關(guān)注，且研究多在患者偏頭痛間歇期，缺少偏頭痛不同周期的連續(xù)性與縱向性研究。治療效果的中樞機制研究，由于未設(shè)立假針刺對照組，因而無法說明病情改善是針刺效果，還是疾病病程的自然轉(zhuǎn)歸、安慰劑效應(yīng)，抑或是上述因素的綜合結(jié)果。不同組穴、遠近配穴治療偏頭痛的相關(guān)研究，采用的方法過于單一，不夠深入，缺少對偏頭痛關(guān)鍵環(huán)路，即“疼痛中樞下行抑制系統(tǒng)［13-14］”“內(nèi)源性阿片類鎮(zhèn)痛環(huán)路［15］”“丘腦皮層環(huán)路［16-17］”等的相關(guān)針刺研究，以及缺少大腦大尺度網(wǎng)絡(luò)整體水平的研究。另一方面，由于多采用非常小的樣本量，較寬松的多重比較校正（體素水平P＜0.05，簇水平P＜0.05，部分甚至采用Alphasim 校正），增加了假陽性率，因此，其結(jié)論的可靠性及外推性值得商榷，在今后的研究中，須重視并改正。

2 針刺治療偏頭痛機制的fMRI 研究需重視的幾個研究方向

為了拓展研究的廣度及深度，針刺治療偏頭痛中樞機制的腦功能研究需重視以下幾個研究方向。

2.1 針刺調(diào)節(jié)偏頭痛腦干與重要疼痛環(huán)路的fMRI研究 “腦干疼痛下行抑制調(diào)節(jié)環(huán)路”為偏頭痛針刺鎮(zhèn)痛的關(guān)鍵環(huán)路，近年來逐漸成為研究熱點，其以PAG 為中樞，以延髓頭端腹內(nèi)側(cè)（rostral ventromedial medulla，RVM）為中繼站，經(jīng)脊髓背外側(cè)束，下至脊髓后角，激活時實現(xiàn)脊髓水平阻斷傷害性信息的上傳，而達到鎮(zhèn)痛的目的［14］。該過程主要受中縫核的5-羥色胺系統(tǒng)，以及藍斑核或網(wǎng)狀核的去甲腎上腺素系統(tǒng)所介導(dǎo)［14］。有學(xué)者［17］比較組穴取穴組與假針刺組，MwoA 患者RVM/TCC（三叉神經(jīng)頸復(fù)合體頭頸感覺信息的傳入中樞）環(huán)路的調(diào)節(jié)作用，發(fā)現(xiàn)組穴針刺可逆轉(zhuǎn)MwoA 患者RVM/TCC 異常降低的ALFF，ALFF 升高的程度較假針刺組更明顯，且與患者基線狀態(tài)的VAS 評分呈負相關(guān)。有研究者［18］采用5 min Block 與8 min 持續(xù)刺激設(shè)計，探索耳穴迷走神經(jīng)刺激治療MwoA 的中樞機制，結(jié)果顯示：與假刺激相比，真刺激可引起腦干雙側(cè)藍斑核的明顯負激活，以此為種子點，在隨后8 min 持續(xù)刺激前后靜息態(tài)數(shù)據(jù)中，行全腦體素水平功能連接，發(fā)現(xiàn)與假刺激相比，真刺激可廣泛調(diào)節(jié)疼痛感覺及調(diào)控腦區(qū)/環(huán)路的功能連接，且雙側(cè)藍斑核-左側(cè)次級感覺運動皮質(zhì)功能連接的增加與患者疼痛發(fā)作頻次呈負相關(guān)。上述研究從不同角度闡述了針刺對腦干下行抑制性系統(tǒng)的調(diào)節(jié)作用，而由于腦干解剖位置的特點，其信號易受腦脊液的干擾，且構(gòu)成核團均較小，因此多采用ROI 分析方法進行界定，研究仍較粗糙，而隨著7 T 高磁場MRI 的研發(fā)推廣［19］、Duvernoy’s 腦干模板與新的自動化解剖標記（AAL_3）模板的出現(xiàn)，使得更精準地探索針刺對該環(huán)路調(diào)節(jié)的機制成為現(xiàn)實。另外，在研究時也需注重動態(tài)因果模型及格蘭杰因果分析等方法的應(yīng)用，通過明確該系統(tǒng)中信息流動的方向，驗證重要的節(jié)點，可為針刺治療的精準調(diào)控及個體化實施提供重要的理論指導(dǎo)。

2.2 重視結(jié)構(gòu)研究、多模態(tài)耦合，開展不同發(fā)病周期的fMRI 研究 腦結(jié)構(gòu)與功能相互依存，密切聯(lián)系，許多研究［20］也已揭示偏頭痛患者存在廣泛白質(zhì)纖維束的異常。值得注意的是，Planchuelo-Gomez 等［21］的研究發(fā)現(xiàn)：慢性偏頭痛早期就存在白質(zhì)纖維束軸突損傷，這為盡早發(fā)現(xiàn)偏頭痛慢性化傾向提供了重要角度。結(jié)構(gòu)協(xié)變連接最初為研究嬰兒和兒童發(fā)育的重要指標，近年來，也開始應(yīng)用在偏頭痛相關(guān)研究中，用于揭示偏頭痛重要腦區(qū)間結(jié)構(gòu)共變中的規(guī)律［22］。此外，功能指標中的耦合可為理解偏頭痛的發(fā)病機制提供一個嶄新的視角，如Hu 等［23］采用低頻振幅-動脈自旋標記腦血流量（ALFF-CBF）耦合的指標，用于評價偏頭痛患者微血管的血流與周圍腦組織代謝（神經(jīng)突觸及膠質(zhì)細胞）需求間耦合失衡的狀態(tài)，并可為偏頭痛慢性化提供一個較敏感的生物學(xué)標記。而以上幾方面，當前偏頭痛的針刺相關(guān)腦功能研究仍未涉及，在今后的研究中，可將功能連接與結(jié)構(gòu)協(xié)變連接相結(jié)合，探索異常功能及結(jié)構(gòu)的共性及異性，依據(jù)不同的假說或研究目的，進行不同功能、代謝及結(jié)構(gòu)指標間的耦合，這對更深入地理解偏頭痛的發(fā)病機制、早期識別及針刺效應(yīng)中樞機制的探索，均有重要意義。

典型偏頭痛可分為間歇期、先兆期及發(fā)作期，而當前的研究大多僅關(guān)注間歇期。值得注意的是，Stankewitz 等［24］在頭痛日臨近前，評估了偏頭痛患者鼻黏膜三叉神經(jīng)痛覺刺激引起的腦區(qū)失激活情況，發(fā)現(xiàn)與對照組相比，偏頭痛患者三叉神經(jīng)脊髓核激活降低，且這種失激活有周期性的變化過程：在發(fā)作期間失激活顯著減少，在下一次發(fā)作之前逐漸恢復(fù)，這種周期性的行為可能反映了大腦對下一次發(fā)作的敏感性增加，對于理解偏頭痛發(fā)作的起始至關(guān)重要。Marciszewski 等［25］的研究也發(fā)現(xiàn)：偏頭痛患者腦干對疼痛的敏感性在發(fā)作間期增加，但在發(fā)作前急劇下降；內(nèi)源性疼痛調(diào)節(jié)回路靜息態(tài)功能連接在偏頭痛中發(fā)生增強或減弱的周期性變化，可能是偏頭痛腦干敏感性周期性變化的基礎(chǔ)。由此可見，偏頭痛不同時期的腦功能是一個連續(xù)的變化過程，因此，探索針刺療效的中樞機制，亦應(yīng)在其整個周期進行評價，不應(yīng)僅隔斷于某個時期的機制研究。

2.3 重視采用大尺度網(wǎng)絡(luò)、復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的整體網(wǎng)絡(luò)fMRI研究，并注意網(wǎng)絡(luò)的動態(tài)變化 當前許多fMRI 研究雖已證實，偏頭痛患者存在廣泛的結(jié)構(gòu)及功能的異常，針刺可逆轉(zhuǎn)該異常，使其趨向正?；?，但大多采用局部性的指標，或關(guān)注于某一網(wǎng)絡(luò)針刺前后的變化。實際上，大腦是一個廣泛聯(lián)系、互相調(diào)節(jié)而又統(tǒng)一的整體，因此單純揭示局部腦區(qū)的活動變化、幾個腦區(qū)或體素與周圍相鄰體素間一致性、腦區(qū)間時間序列的同步性等研究明顯存在片面性。針刺治療相對來說是一種較柔和的治療方法，對其引起大腦功能變化實際上仍相對較輕微；當前主流多采用非常嚴格的多重比較校正方法，因而造成許多研究常無陽性結(jié)果；而大尺度網(wǎng)絡(luò)、復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)反映的是大腦的拓撲變化，更易反映出這一較細微的變化，可更敏感、更真實地揭示針刺的中樞機制。

在靜息態(tài)研究中，常假設(shè)腦功能的變化在功能相掃描期間是固定不變的，從而評估這段時間內(nèi)時間序列的平均變化，而實際上，大腦是人體最精密的組織，時刻保持著動態(tài)的平衡。因此，動態(tài)網(wǎng)絡(luò)相較于靜態(tài)網(wǎng)絡(luò)，更能反映相關(guān)重要環(huán)路及大腦網(wǎng)絡(luò)屬性隨時間的動態(tài)變化，以及各模態(tài)的切換情況，更接近于真實的變化規(guī)律［26］。

2.4 重視機器學(xué)習在針刺治療偏頭痛中的相關(guān)應(yīng)用研究 在偏頭痛、針刺治療偏頭痛中樞機制研究，乃至整個腦功能研究中均存在著一個問題：大量的fMRI研究已揭示了大腦結(jié)構(gòu)及功能的異常，但其對臨床疾病診斷與治療的指導(dǎo)作用卻非常小，其中非常重要原因是當前常規(guī)的fMRI 研究采用的是組水平的統(tǒng)計，其研究結(jié)果僅能揭示組水平的異常，而臨床醫(yī)師更關(guān)注的是個體水平的異常。機器學(xué)習，尤其是近年來引入的多變量模型分析，具有良好的個體診斷及預(yù)測能力，基于多變量的方法可非常敏感地呈現(xiàn)出大腦呈空間分布的、常規(guī)組分析無法檢測到的細微差異［27］，且可得到各體素對分類及預(yù)測的權(quán)重［28］。當前已有少量相關(guān)研究，如Yu 等［29］采用獨立成分分析的方法，提取默認網(wǎng)絡(luò)、突顯網(wǎng)絡(luò)與感覺運動網(wǎng)絡(luò)共10 個ROI，同時，從模板中提取雙側(cè)丘腦、PAG 及RVM，一共得到14 個ROI 及腦區(qū)，構(gòu)成一個14×14的功能連接矩陣，并進行Z 轉(zhuǎn)換，先進行2×2 的組間比較，提取組間差異有統(tǒng)計學(xué)意義的邊，并在基線狀態(tài)，采用多變量模型分析的方法，分別在真針刺組及假針刺組內(nèi)，以這些有意義的邊來預(yù)測原發(fā)性痛經(jīng)治療后VAS 評分的改善及改善率，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，真針刺組具有較好的預(yù)測能力。Cao 等［30］將基線灰質(zhì)體積和ReHo 進行特征融合，采用新生成的指標分別預(yù)測真實針刺、視頻引導(dǎo)下的針刺意象治療的止痛效果，結(jié)果顯示，2 種治療均有效，且均有較好的預(yù)測效果，前者反映針刺反應(yīng)變異性的腦區(qū)主要在基底神經(jīng)節(jié)，而后者主要位于前島葉。以上研究提示我們應(yīng)重視該技術(shù)的應(yīng)用，以期在治療前能較好地預(yù)測個體對治療的反應(yīng)，并根據(jù)療效進行個體分類，為各種針刺治療篩選較敏感的、具有潛在良好療效的患者，最終達到個體化治療、療效優(yōu)化的目的。此外，今后的研究還需注意加強探索腦功能指標在特征層面或決策層面的多模態(tài)融合優(yōu)勢，提高預(yù)測性能，分析各個主要預(yù)測權(quán)重指標的共性及異性，為更深入地揭示針刺治療偏頭痛的中樞機制提供理論依據(jù)。

3 針刺治療偏頭痛機制fMRI 研究的展望及建議

針對當前存在問題，針刺治療偏頭痛機制fMRI研究的未來應(yīng)注重以下幾方面。

3.1 建設(shè)針刺治療偏頭痛機制fMRI 研究的共享平臺，建立大樣本偏頭痛腦功能數(shù)據(jù)庫 當前針刺治療偏頭痛fMRI 的研究中，樣本量小是一個非常突出的問題，這使得當前許多研究結(jié)論的真實性、可靠性及外推性非常有限，同時也是導(dǎo)致研究結(jié)果不一致及可重復(fù)性較差的一個重要原因。相關(guān)機器學(xué)習研究中，同樣存在樣本小與特征維度高的問題，導(dǎo)致模型過擬合，因此，建立一個標準統(tǒng)一、高質(zhì)量的研究共享平臺，提供大樣本的數(shù)據(jù)庫，是亟待解決的重要問題。

3.2 優(yōu)化偏頭痛針刺治療的參數(shù)，設(shè)立假針刺對照、組穴及遠近配穴取穴的統(tǒng)一標準，注重研究的可重復(fù)性 在針刺治療中，針刺類型、手法、深度、刺激量、受試者的針感，以及電針的不同頻率、組穴方法，均與針刺療效息息相關(guān)；另外，許多針刺治療偏頭痛的fMRI 研究未設(shè)立假針刺對照組，因此，優(yōu)化相關(guān)的參數(shù)，統(tǒng)一設(shè)立假針刺對照及各種組穴對照的標準，提高研究的可重復(fù)性及可對比性，是必須完成的重要課題。

3.3 探索針刺腦功能研究與動物實驗造模、基因沉默、分子影像學(xué)等學(xué)科的交叉融合 當前的針刺fMRI研究多以臨床量表為最終評價標準，但疾病量表的評價（特別是自評量表）帶有明顯的主觀性，因此，腦功能的變化是否能真實表征偏頭痛病情的變化及針刺療效，其揭示的異常環(huán)路及網(wǎng)絡(luò)等是否正確，需進行多方面的驗證。將腦功能發(fā)現(xiàn)的環(huán)路或網(wǎng)絡(luò)，以動物建模、基因沉默甚至分子影像等多層面進行相互驗證，是去偽存真的最好方法，并最終實現(xiàn)腦科學(xué)基礎(chǔ)研究向臨床的轉(zhuǎn)化。

總之，當前針刺治療偏頭痛中樞機制的fMRI 研究仍存在較多不足，同時也具有巨大的發(fā)展空間，我們應(yīng)不斷推進研究的深度及廣度，以臨床問題為導(dǎo)向，注重大尺度網(wǎng)絡(luò)、復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)及其動態(tài)性，重視格蘭杰因果分析、動態(tài)因果分析及機器學(xué)習等新方法的應(yīng)用，揭示其中樞機制，為實現(xiàn)個體化治療提供重要理論依據(jù)。