在體光學成像在中醫(yī)針灸的應用進展

在健康領域，中醫(yī)針刺療法源遠流長，數(shù)千年來一直用于治療肌肉骨骼疾病、緩解疼痛癥狀，還能作為多種疾病的輔助治療手段。然而，傳統(tǒng)中醫(yī)理論對針刺療法治療機制的闡釋，在現(xiàn)代醫(yī)學科學體系下缺乏有力證據(jù)支撐。目前，針刺療法的療效評估大多依賴問卷調(diào)查等方式，缺少從影像或生物參數(shù)指標等進行的量化分析，難以確保其治療效果和安全性。因此，運用現(xiàn)代醫(yī)學影像技術對針刺療法進行客觀評價，成為推動其發(fā)展的關鍵環(huán)節(jié)。

研究背景與技術挑戰(zhàn)
當下，研究針刺療法常用的醫(yī)學影像手段包含功能性核磁共振成像（fMRI）、超聲成像、正電子發(fā)射斷層成像（PET）以及光學成像等，這些技術各有弊端，fMRI分辨率和對比度高，有助于研究針刺時腦區(qū)的激活情況，卻極易受金屬物質(zhì)和電子產(chǎn)品干擾，對佩戴心臟起搏器的患者存在風險；PET能夠觀察針刺過程中能量與物質(zhì)的代謝、受體表達以及腦部血容量變化，不過具有放射性危害，不適合長期多次監(jiān)測。這些限制使得探尋更適宜的技術，成為針刺療法研究亟待解決的重要問題。

技術創(chuàng)新與應用
激光多普勒灌注成像與激光散斑血流成像
激光多普勒技術是醫(yī)學測量領域的重要工具，自1975年首次用于監(jiān)測皮膚微循環(huán)血流量后，應用愈發(fā)廣泛。激光多普勒灌注成像基于激光的多普勒效應，能在無創(chuàng)條件下實時監(jiān)測生物體的血流動力學參數(shù)，穿透力較強，可測量動物皮下組織、骨骼、四肢乃至內(nèi)臟的血流參數(shù)，且操作簡便，探頭可直接接觸皮膚。

在針刺療法研究中，激光多普勒灌注成像和激光散斑血流成像應用廣泛。在血流灌注變化研究方面，已有研究證實針刺能調(diào)控局部血流灌注。Kim等利用激光多普勒灌注成像對比多孔針與常規(guī)針針刺時的血流灌注變化，發(fā)現(xiàn)多孔針能顯著加快局部血流，且未增加額外不適感。在穴位特異性驗證上，Litscher等運用激光多普勒灌注成像評估進針后指尖皮膚血流灌注變化，發(fā)現(xiàn)內(nèi)關穴針刺時局部皮膚血流灌注變化幅度更大，血管舒張持續(xù)時間更長。Zhang等利用激光多普勒灌注成像監(jiān)測經(jīng)絡非穴位和離經(jīng)非穴位針刺前后小腿膀胱經(jīng)絡區(qū)域的血流灌注，驗證了“缺穴不漏經(jīng)”的中醫(yī)理論。此外，在針刺治療機制研究中，針對紅斑痤瘡、青光眼、口干癥等疾病，激光多普勒灌注成像都能監(jiān)測針刺治療前后相關部位的血流灌注變化，進而揭示針刺的治療機制。

近紅外光譜成像
近紅外光譜成像（NIRS）是一種無創(chuàng)且成本較低的光學技術，可用于測量人體組織的血流動力學參數(shù)。其光譜波長介于700-1100nm之間，穿透能力較強�；�于NIRS技術設計的傳感器尺寸小巧，能靈活放置在人體表面，便于在針刺療法研究中使用。

在針刺研究領域，NIRS主要有兩方面的應用。一方面是監(jiān)測針刺時的局部血流動力學變化，Kimura等使用NIRS研究發(fā)現(xiàn)，以20Hz的電針刺激志愿者15min后，肌肉的氧合指數(shù)上升。Litscher等應用NIRS監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，針刺治療期間及結束后，右側大腦動脈的血氧飽和度高于針刺前。另一方面用于針刺治療機制的研究，Ghafoor等運用功能性近紅外光譜儀（fNIRS）研究發(fā)現(xiàn)，針刺能使MCI患者前額葉皮質(zhì)的血流動力學響應更明顯，功能連接大幅提升。

光聲成像
光聲成像（PAI）融合了聲學成像與光學成像的優(yōu)勢，具備高分辨率、高對比度和一定的穿透力，能夠突破傳統(tǒng)光學成像1mm的深度限制。多數(shù)情況下，PAI無需借助造影劑，利用氧合血紅蛋白與脫氧血紅蛋白在532nm波長處的高摩爾消光系數(shù)，即可對生物組織的微血管結構成像。PAI還能獲取血管中血紅蛋白濃度、血氧飽和度以及血管密度等信息，適用于高頻次、長時間檢測。

在針刺研究中，PAI也發(fā)揮著重要作用。在穴位敏化的光聲成像方面，Ding等采用光聲顯微成像（PAM）研究膝關節(jié)骨關節(jié)炎小鼠模型中穴位敏化與微循環(huán)結構改變的關聯(lián)，為穴位敏化的高分辨率成像奠定了基礎。在針刺的腦效應研究中，Li等基于光聲斷層成像（PACT）觀察到針刺小鼠涌泉穴能增強腦血容量。Chen等發(fā)現(xiàn)針刺陽陵泉穴可使大腦動脈中的總血紅蛋白濃度顯著增加，還能促進大腦皮層新血管生成。

成像實驗與結果分析
LDPI與LSCI成像實驗
在探究針刺療法對血流灌注影響的實驗中，Kong等應用激光散斑血流成像監(jiān)測進針前后手指的血流灌注，發(fā)現(xiàn)針刺時受試者手指的血流灌注指數(shù)相比自然狀態(tài)提高了60%以上。Kim等利用激光多普勒灌注成像對比多孔針與常規(guī)針對志愿者小腿足三里穴針刺時的血流灌注，結果顯示多孔針能顯著加快局部血流，且對應部位血流灌注圖像的信號強度高于常規(guī)針。

在驗證穴位特異性的實驗中，Litscher等將51名健康志愿者分為經(jīng)穴針刺組與安慰劑穴位組，運用激光多普勒灌注成像評估進針后指尖皮膚血流灌注變化，發(fā)現(xiàn)內(nèi)關穴針刺時局部皮膚血流灌注變化幅度更大，血管舒張持續(xù)時間更長。Tian等應用激光散斑血流成像觀察針刺合谷穴對面部局部血流量的影響，發(fā)現(xiàn)針刺開始后，面部除嘴區(qū)外大多數(shù)區(qū)域血流量顯著增加，結束針刺后血流量逐漸下降，有力表明穴位具有特異性。

NIRS成像實驗
Kimura等使用NIRS研究電針刺激對人體肌肉氧氣供應量的影響，對志愿者使用頻率為20Hz的電針刺激15min后，發(fā)現(xiàn)肌肉的氧合指數(shù)上升，這一結果充分說明電針刺激可促進局部肌肉氧氣供應增加。

Litscher等應用NIRS對12名受試者在針刺前、針刺過程中與針刺結束后的腦血氧飽和度進行監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)針刺治療期間以及針刺結束后右側大腦動脈的血氧飽和度高于針刺前，清晰表明針刺可以調(diào)控大腦的氧代謝水平。

PAI成像實驗
Ding等采用PAM研究膝關節(jié)骨關節(jié)炎小鼠模型中穴位敏化與微循環(huán)結構改變的關聯(lián)，采集、對比不同時段足三里穴、陽陵泉穴與非穴位處微血管的結構圖，發(fā)現(xiàn)它們在微血管密度、血管直徑分布和曲折度方面沒有顯著差異，為穴位敏化的高分辨率成像提供了科學依據(jù)。

Li等基于PACT觀察針刺小鼠涌泉穴時小鼠腦部結構圖與腦部血流動力學變化，發(fā)現(xiàn)針刺涌泉穴能夠增強腦血容量。Chen等采用PACT研究針刺對大腦血流灌注不足的影響，發(fā)現(xiàn)針刺左側或右側陽陵泉穴時，大腦動脈中的總血紅蛋白濃度顯著增加，且增加幅度比腦血流量更明顯，還能促進大腦皮層新血管生成。

總結與展望
光學成像技術為針刺療法研究帶來了新視角，能從血流動力學、腦功能等多方面揭示針刺作用機制，讓中醫(yī)針刺理論有了現(xiàn)代科學依據(jù)，有力推動了中醫(yī)針刺研究從傳統(tǒng)走向現(xiàn)代，使其更具科學性和說服力。在臨床應用上，激光多普勒灌注成像和激光散斑血流成像可實時監(jiān)測治療部位血流灌注，輔助醫(yī)生及時調(diào)整治療方案。NIRS能床邊監(jiān)測患者血流動力學參數(shù)，評估針刺療效，尤其適用于重癥監(jiān)護場景。PAI可觀察針刺對局部組織微環(huán)境影響，助力實現(xiàn)更精準的針刺治療。未來，需提升激光多普勒灌注成像和激光散斑血流成像的分辨率、突破穿透深度限制，優(yōu)化NIRS的濾波算法，解決信號干擾和延時問題，發(fā)展PAI的非接觸式成像技術，克服依賴耦合劑的局限，從而更好地服務于中醫(yī)針刺研究和臨床治療。

論文信息
聲明：本文僅用作學術目的。

許越, 聶立銘. 光學成像技術在中醫(yī)針刺研究中的應用進展[J]. 中國激光, 2023, 50(3): 0307105.

DOI:10.3788/CJL221142.