针灸已经有几千年的历史，为中国和东方国家人民的身体健康作出了重要贡献，其疗效已经被几千年的临床实践所证实，近年来，西方国家也对针灸治疗某些疾病的疗效予以认可。但是，针灸治疗的机制目前还不清楚，经络和穴位的解剖结构也没有重大发现。根据传统的中医理论，针灸通过调节人体某个（些）器官的功能来实现其治疗作用，如果能够在体、无创地检测生物体内各组织器官的功能，对揭示针灸治疗的机制将会起到非常大的推动作用。20世纪80、90年代出现的功能成像技术，主要包括正电子发射断层成像（PET）、功能核磁共振成像（fMRI）、单光子发射断层成像（SPECT）等，为针灸研究提供了一种有效的检测手段。
针灸功能成像研究进展
功能成像技术的原理是利用外源性或内源性示踪剂对生物体内的生理、生化过程进行示踪，通过断层成像的方式检测生物体内各个区域或器官的生理、生化指标，最终给出可以直观反映生物体各个位置功能状态的断层图像。针灸的功能成像研究是利用功能成像技术检测针灸对生物体各组织器官功能的影响，从而说明针灸治疗的机制。近十几年来，有关针灸的影像学研究越来越多，主要集中在针刺穴位对大脑的影响。同时，针灸在优势病种疗效的脑机制方面的研究越来越多。
穴位特异性研究
在针刺脑功能成像研究的早期，人们主要针对穴位特异性进行研究，即针刺穴位与非穴位是否存在不同，针刺不同穴位是否存在不同，其目的是为了解答针灸的基本问题，即穴位是否存在。如果针刺穴位和非穴位没有差别，或针刺不同穴位没差别，那么，针灸这项治疗方法就不应该存在。大部分的研究结果显示，针刺穴位与非穴位产生不同的大脑响应，针刺不同穴位也引起不同的大脑区域响应。
Huang等总结了9条经络的18个穴位的脑功能成像研究结果，发现针刺分布在相同经络的不同穴位，其诱导的脑激活和负激活存在相似模式，如胃经上分布的穴位，呈现了缘上回的激活及扣带回后部、海马和旁海马区的负激活。另外，与视觉相关的穴位GB37和UB60都在视觉区表现出负激活。这种现象是否为不同经络的普遍现象还有待更多研究证实。需要注意的是，在此类研究中，一般都采用非穴位针刺或真穴位的假针刺作为对照，以说明针刺穴位的作用。非穴位针刺故名词义就是在不是穴位的地方进行针刺。真穴位的假针刺是在真穴位上施加一个较轻的按压刺激，或者只刺破皮肤，达不到中医要求的针刺深度，在电针刺激时，则是只插入电极但不通电。在以真穴位假针刺作为对照的研究中，所得到的结果差异比较大，很难给出一致性的结论。在以非穴位针刺为对照的研究中，绝大多数研究发现，与非穴位针刺相比，穴位针刺在一些脑区表现出更强的激活效应，主要包括，感觉运动区、小脑、边缘系统、前额叶等脑区，但也有个别研究发现穴位针刺与非穴位针刺引起的脑响应没有明显差异。
综上，利用非穴位针刺作为对照所得到的结果一致性更好，而利用真穴位假针刺作为对照所得到结果一致性较差，很难得出一致性结论。但是，到目前为止，研究人员对于针刺脑功能成像研究中到底应该采用哪种刺激作为对照还没有达成一致，不同研究选用不同的对照方式，可能会对研究结果造成影响。尽管存在这些不确定性的影响，但大部分这类研究的结果都显示，针刺穴位与针刺非穴位或穴位假针刺引起的脑功能变化存在明显差异，针刺不同穴位也引起不同的脑响应，支持穴位特异性的存在。
针灸治疗不同疾病的研究
穴位特异性研究主要是在健康被试中进行，另一类研究主要是针对针灸对不同疾病的治疗机制，是对罹患不同疾病的患者进行研究。疼痛是针灸的优势病种之一，Chessman在综合分析了22个偏头痛随机对照试验（RCTs）研究结果后得出结论，针灸可以降低偏头痛的发作频率。但是，针灸治疗偏头痛的机制尚不清楚。有研究发现，针灸治疗偏头痛可能是通过调节静息状态下脑区间的功能连接而起作用。Zhao等通过RCTs研究发现，长期的针灸治疗改变了疼痛相关脑区的活动，并且对偏头痛具有治疗作用。Santiago等也指出，针灸可以改变肌肉骨骼疼痛患者的疼痛相关脑区的功能连接。
神经退行性疾病是针灸的另一个优势领域，Fu等研究了针刺对阿尔茨海默病（AD）患者的脑功能影响，结果发现，针刺主要引起AD患者扣带回和小脑的激活。Lu等利用动物正电子发射型计算机断层显像（PET）技术研究针灸对AD 大鼠模型的脑代谢的影响，发现针灸可以提高双侧杏仁核与左侧颞叶的葡萄糖代谢水平。Feng等研究了针灸对轻度认知障碍（MCI）患者的脑功能影响，发现针灸可以调节与记忆编码和提取相关脑区的活动。针灸治疗帕金森病（PD）的脑成像研究也很多，Yang等利用单光子发射断层成像（SPECT）技术检测了帕金森病小鼠模型的多巴胺受体结合能力，发现针灸对多巴胺神经元具有保护作用。Lee等利用功能性磁共振成像（fMRI）技术研究了狗的帕金森病模型，发现针灸降低了帕金森病模型狗的基底神经节、边缘系统和小脑的fMRI 信号。Chae等利用fMRI 技术研究了针灸对PD病人的治疗作用，发现针灸可以明显改善PD患者的手臂运动功能，在壳核和初级运动皮层引起了激活响应。
中风是针灸在临床上治疗最多的疾病之一，大量的临床研究也证实针灸对中风确有疗效，但是，针灸治疗中风的神经机制还不清楚。很多研究人员利用脑成像技师对针灸治疗中风进行了研究，包括对中风患者和中风动物模型的研究。Liu等利用动物PET成像技术研究了针灸对大脑中动脉栓塞大鼠模型的治疗作用，发现针灸治疗可以改善梗塞后的脑葡萄糖代谢，减小梗塞造成的损伤区域的大小。Chau等利用fMRI技术研究了针灸对伴有失语症状的慢性期中风患者的治疗作用，发现针灸有利于慢性期中风患者的语言功能恢复，同时，语言功能的改善与受损的Wernicke语言区的fMRI信号强度显著相关。
除了几种针灸治疗的常见疾病以外，对于其他疾病的针灸脑功能成像研究也有很多报道，例如，Napadow等研究了腕管综合征患者和健康志愿者的差异，发现手针诱导了患者更多的下丘脑外侧区的激活，而杏仁核的负激活比健康志愿者少。Maeda等研究了电针针刺对腕管综合征患者脑功能的影响，发现电针治疗可能通过调控初级感觉皮层的神经可塑性而实现其治疗作用。该研究还提示初级感觉皮层拓扑结构的改善可以预测腕管综合征患者的长期预后。有研究证实，针灸对吸毒成瘾也有一定的治疗作用，对海洛因成瘾者的研究发现，针刺可以在成瘾者的丘脑部位引起明显激活。对痉挛性脑瘫患儿针刺则更多诱发初级运动皮层、海马旁回和高级认知脑区的负激活以及楔叶、岛叶的激活，相反，健康儿童则诱发更多的尾状核、丘脑和小脑的激活。
尽管这些基于某种疾病患者或疾病动物模型的针灸脑功能成像研究还没有能够最终得出针灸治疗的机制，但为人们了解针灸治疗的机制提供了大量、直观的影像学证据，推进了针灸治疗的机制研究。
针刺的基本因素
除了上述两大类研究之外，还有专门针对针刺的基本因素进行的研究，如：得气与否，刺激的方式（即手针还是电针），手针刺入的深度、刺激的持续时间以及电针的频率等，根据针刺的基本理论，这些因素都会对针刺的效果造成影响。
针灸师在针灸治疗中一般都特别强调得气，并认为得气是针灸产生治疗效果的必要条件。但是，得气与否所产生的作用到底有什么差异还缺乏系统的研究。Shi等利用fMRI技术比较了健康被试在得气和不得气状态下的脑功能连接情况，发现针灸在产生得气感时，可以调节边缘页-旁边缘页-新皮层网络和默认网络（DMN）。Gong等同样利用fMRI技术研究了得气与不得气时大脑的反应，结果发现，比较大的手针捻转操作可以产生得气感觉，而较小的捻转操作不产生得气感，得气时比不得气时在中央后回和边缘系统产生更强的激活反应。
手针是传统的针灸刺激方式，电针是近几十年才出现的针灸刺激方式，这两种针灸方式目前在临床上都经常采用，但是，电针和手针到底有什么异同还需要系统研究。有2个关于手针和电针的脑功能成像研究发现，电针比手针在体感区、运动区、脑干、扣带回和岛叶引起的激活更强，而另一个研究发现手针和电针引起的脑激活没有差异。
关于针刺的深度问题，中国的针灸师在针刺治疗时强调一定要达到一定的深度，不同穴位要求的深度也不相同，而日本等国家的针灸师在治疗时则不太强调针刺深度，认为只要在穴位处进行针刺就可以产生治疗作用。在比较深针刺和浅针刺的脑功能成像研究中，有些研究发现深针刺与浅针刺所引起的脑反应没有什么不同，但另一些研究发现深针刺比浅针刺在大脑中引起更强的反应。目前关于深针刺和浅针刺的研究还没有一致性结论。
在针灸治疗时针刺持续时间也是一个不确定因素，针刺持续时间的不同所产生的效应会有什么不同？Li等利用fMRI 技术检测了针刺30、60 s 和3min所引起的大脑响应，发现30s和60 s的持续针刺所引起的脑响应比较相似，只是60 s的针刺在大脑中引起的反应稍强一些，而持续3 min针刺所引起的大脑反应明显强于30 s和60 s（图1）。
图1 针刺合谷穴不同时长引起的大脑响应
在电针治疗时，频率是一个重要指标。韩济生研究组的针刺镇痛研究中证实，2 Hz和100 Hz的电针刺激所产生的镇痛机制不同。Napadow等在脑功能成像研究中发现，使用2 Hz比100 Hz的电针刺激在脑干处引起更强的激活。但是，Li的研究却发现，使用2 Hz和20 Hz的电针刺激引起的脑激活没有差异。
另外，也有一些研究是关于实验设计和数据处理方法，不同的实验设计和数据处理方法可能会得到不同甚至是截然相反的结果。针灸的后效应问题是针灸与其他刺激方式最大的不同，很多针灸实验都没有考虑针灸后效应的特殊影响，有可能对研究结果造成重大影响。Yan 等和Bai 等都在实验设计中考虑到了针灸的后效应问题，建议在针刺脑功能成像研究中采用单组块（block）设计，Bai等还证实了这种设计的合理性。
针灸影像学研究存在的问题
虽然针灸脑功能成像研究已经取得了很多研究成果，但是，也存在一些需要引起高度重视的问题。
1）针灸脑功能成像研究结果的重复性和一致性较差。对已经发表的研究结果进行深入细致的分析后发现，这些结果之间的重复性和一致性较差，即使是对同一个穴位或同一组穴位进行针刺，不同研究通过脑功能成像技术得到的大脑响应各不相同。同样，对同一种疾病的患者或动物模型进行针灸治疗，不同研究的成像结果也各不相同。造成这种状况的原因很多，如何消除或减小这些因素对实验结果的影响、提高结果的重复性和一致性，是目前针灸脑功能成像研究亟待解决的问题。
2）加强影像学方法检测针灸对靶器官影响的研究。目前绝大多数针灸影像学研究是基于脑功能成像进行的研究，即通过脑成像方法检测针灸某个或某些穴位对脑功能的影响，从而解释针灸的机制或穴位特异性等。这样的研究其实都隐含一个假设，就是针灸都是通过脑来起作用的。根据传统中医理论，有些经络是不经过脑的，即使对于那些经过脑的经络，针刺它上面的穴位也不一定是通过脑来起作用。用影像学的方法检测针灸对靶器官的影响应该更合理，但是，目前基本上还没有这种研究。造成这种现象的原因，主要是因为脑功能成像技术和相应的数据处理方法都比较成熟，最早的针灸成像研究也是利用脑功能成像完成的，随后一系列针灸研究都采用脑功能成像技术。从理论上来讲，针灸也是一种刺激，任何刺激都会在大脑中引起反应，利用脑功能成像技术可以检测这种反应。但是，大脑的这种反应可能与针灸的治疗作用无关，其治疗作用可能通过其他通路实现。
3）需加强针对疾病患者的针灸影像学研究。到目前为止，大部分关于针灸机制方面的影像学研究都是在健康人体上完成的，而根据传统中医理论，只有在疾病状态下针灸穴位才有调节作用，因此，用健康人体得到的结果也可能是不可靠的。虽然近些年在疾病状态下的针灸脑功能成像研究越来越多，但是，这类研究通常是将一组患者作为实验组，一组健康被试作为对照组，都针刺1个或1组穴位，比较相同针刺在患者组和健康对照组所引起的大脑反应的异同，所得到的这些不同响应被认为是针灸治疗这种疾病的机制。其实，这种差异未必就与针灸的治疗作用有关，也可能只是针灸这种刺激在大脑中引起的反应，而与针灸的治疗作用无关。虽然有些研究把这些响应的差异与疾病的某个或某些指标进行了相关分析，也发现它们之间存在相关性，但是，做出这种差异可能是针灸治疗作用引起的结论也是不充分的。要确定这种改变是否与针灸的治疗作用有关，需要与其他技术相结合，通过其他技术实现这种改变，看是否也能产生与针灸相同或类似的治疗作用，这样才能确定某个脑功能成像实验发现的针灸在大脑中引起的反应是否与针灸的治疗作用相关。只有通过大量的研究才能最终确定针灸治疗的机制，这部分工作任重而道远。需要针对少数几种针灸有优势的疾病进行深入研究。
4）完善针灸脑功能成像的实验设计。大部分针灸脑功能成像研究在实验设计时没有考虑针灸的后效应，把针灸开始前和结束后的状态都作为基线状态进行数据处理，这样得到的结果可能是错误的，应该把针灸结束后的一段时间作为一个单独的状态来处理。根据传统针灸理论，针灸结束后其效应会持续存在一段时间，这段时间的长度是未知的，不同穴位的后效应持续时间可能也不同（图2）。因此，在实验设计时必须考虑针灸后效应的影响，在数据处理时也需要把针灸开始前和结束后作为两个不同的状态来对待。另外，对照组的选取也是实验设计中的一个问题，有的研究选择非穴位针刺作为对照，而有的研究则选用真穴位假针刺作为对照，选择不同的对照可能会得到不同的结果。如何合理选择对照组是针灸脑功能成像研究亟待解决的一个问题。
图2 针灸后效应示意
5）需考虑针灸操作者的因素。这个问题在针灸脑功能成像研究中基本还没有涉及，在所有的针灸脑功能成像研究中，都默认针灸的实施者是一个合格的操作者。虽然从现代的观点来看，针灸就是一种刺激，但是这种刺激有其特殊性，针刺的效果与实施者的水平有密切的关系，尤其是手针操作。在传统针灸理论中，对穴位的描述并不精确，在一定程度上可以说是“模糊”的，包括，穴位的位置、大小、深度等，另外还包括针刺的手法、操作者的“手感”等因素，正是这种“模糊”性的存在对针刺实施者的要求比其他研究要高很多，而在针灸脑功能成像中对操作者却没有严格的限制，只要是针灸“从业”者即可，这有可能给实验结果带来决定性的影响。其实，不仅仅是在针灸脑功能成像研究中存在这个问题，在其他针灸研究中也存在这个问题，尤其是西方国家进行的针灸研究更应该注意这个问题。到目前为止，在评价针灸是否有效的大型RCTs 研究和荟萃分析（Meta）研究中，得出针灸有效和无效结论的各占50%，这其中可能有针灸师的因素存在，因为这些研究大多是在西方国家进行的，而且涉及多个中心。这个问题需要引起高度重视。
6）动物模型的针灸脑功能成像研究。利用动物模型进行针灸的脑功能成像研究有很多好处，例如，可以观察发病早期、中期和晚期等不同阶段针灸的治疗作用；方便与其他技术相结合，尤其是可以与有创的技术相结合等。因此，近几年基于动物模型的针灸脑功能成像越来越多。但是，也存在一些不足或问题。其中最突出的是麻醉问题，在对动物进行针灸和成像时都需要对动物进行麻醉，而麻醉会影响针灸的效果。另外，脑功能成像检测的是大脑的功能，即脑活动，而麻醉主要影响的恰恰是脑功能。虽然研究人员已经意识到这个问题，并且采取了一些措施尽量降低麻醉带来的影响，但是这些措施往往在降低麻醉影响的同时又带来了其他问题，例如有研究采用肌松剂或机械固定的方式，既使动物处于清醒状态，又保证动物不动，但是处于这种状态的动物会进行反抗以脱离这种状态，这对大脑是一个很大的刺激，会严重影响脑功能成像的结果。到目前为止，这个问题仍然没有得到很好解决。因此，基于动物的针灸脑功能成像研究所得到的结果在多大程度上能反映针灸的真实情况需要引起研究人员注意。
展望
虽然脑功能成像技术为针灸研究提供了一种有效的手段，近十几年来也取得了一定的成果，但是，目前的针灸脑功能成像研究结果只能说明某个（些）脑区或某个（些）神经网络可能与某种针灸治疗有关，但不能肯定它们与该针灸治疗是否相关，以及它们是如何起作用的。近些年出现的光遗传、药物遗传、经颅磁刺激（TMS）等技术已经被广泛用于神经科学研究中，使某个（些）脑区处于兴奋或抑制状态。如果将脑功能成像技术与这些技术相结合，有可能将针灸研究推进到一个更高的层次。在利用脑功能成像技术发现哪个（些）脑区或哪个（些）神经网络可能与某种针灸治疗有关后，利用这些技术改变所发现脑区的兴奋或抑制状态，观察针灸的效果是否受到影响，确定这个（些）脑区在某种针灸治疗中的作用。
综上所述，针灸脑功能成像研究取得了一定的成果，对针灸研究起到了一定的促进作用，但也存在一些问题需要引起相关研究人员的注意。在今后的研究中应尽量避免这些问题的影响，并引入一些其他方面的新技术，使针灸的成像研究能得到更加可靠的结果，取得更大的成绩，为弘扬传统的中医事业做出应有的贡献。（责任编辑 傅雪）
作者简介
：
单保慈，中国科学院高能物理研究所核技术研究应用中心，研究员，研究方向为分子影像。
注：本文发表在2017年第11期《科技导报》，欢迎关注。
