吳雙，呂智楨，周星辰，利濤，洪澤，孫佳雨，呂立江*

作者單位 1.浙江中醫(yī)藥大學(xué)附屬第三醫(yī)院（浙江省中山醫(yī)院）推拿科，杭州 310005；2.浙江中醫(yī)藥大學(xué)第三臨床醫(yī)學(xué)院，杭州 310053

0 引言

磁共振波譜（magnetic resonance spectroscopy,MRS）技術(shù)作為唯一能夠無創(chuàng)定量檢測腦內(nèi)物質(zhì)改變的技術(shù)[1]，因其操作簡便、零輻射、高空間分辨率的優(yōu)勢受到廣泛關(guān)注，已成為當(dāng)代中醫(yī)藥學(xué)者研究腦科學(xué)的有效新手段[2]。該技術(shù)直接從活體角度觀察大腦奧秘，避免了以往研究成果依賴于動物模型的局限性以及中醫(yī)診療過程非可視化的缺陷[3]。目前，應(yīng)用MRS技術(shù)探索腦中樞效應(yīng)機制已然成為中醫(yī)藥領(lǐng)域熱點，在中醫(yī)證型的MRS 診斷[4]、中藥復(fù)方的腦代謝響應(yīng)研究[5]、MRS 在針灸/推拿-腦效應(yīng)研究的實證分析[6-7]、個體化診療策略中的MRS 應(yīng)用[8]等方面均有初步成果。為推進MRS技術(shù)在中醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用，盡快明確腦代謝物對于中醫(yī)藥干預(yù)方式的響應(yīng)機制是我們亟需研究的方向。然而，目前尚未有MRS技術(shù)與中醫(yī)藥研究結(jié)合的綜述報告。因此筆者查閱中醫(yī)藥研究結(jié)合MRS 技術(shù)的相關(guān)文獻，發(fā)現(xiàn)近年來文章數(shù)量豐富，閱讀并整理相關(guān)報道對MRS 技術(shù)在中醫(yī)藥研究的應(yīng)用進展進行綜述，闡明MRS 技術(shù)原理，總結(jié)MRS技術(shù)與中醫(yī)藥研究結(jié)合的優(yōu)勢，在中醫(yī)藥研究中的應(yīng)用進展、方向及局限性，旨在為中醫(yī)藥學(xué)者開展腦科學(xué)研究提供新思路。

1 MRS技術(shù)概述

1.1 MRS技術(shù)原理

MRS技術(shù)是利用電化學(xué)環(huán)境下原子核共振頻率偏移，經(jīng)傅立葉變換形成頻率-信號強度譜線，據(jù)此判斷物質(zhì)濃度[9]。氫譜分析法為主要數(shù)據(jù)分析方法，氫離子濃度變化影響核磁共振圖像，進而影響診斷率。通過氫離子分析技術(shù)可判斷疾病嚴(yán)重程度，觀察MRS譜線變化可提示腦區(qū)細胞結(jié)構(gòu)改變。因此，氫離子濃度變化和MRS譜線分析在疾病診斷中具有重要意義。

1.2 常見代謝指標(biāo)

MRS 可檢測腦內(nèi)多種代謝物：氮-乙酰天門冬氨酸、膽堿、肌酸等，具體見表1[10]。

表1 磁共振波譜檢測的主要代謝物指標(biāo)Tab.1 Main metabolite indices detected by magnetic resonance spectroscopy

2 MRS技術(shù)與中醫(yī)藥領(lǐng)域結(jié)合的優(yōu)勢

應(yīng)用MRS技術(shù)研究疾病，可從傳統(tǒng)意義上將結(jié)構(gòu)維度上升為深入剖析疾病本質(zhì)的分子生物學(xué)維度[11]。MRS技術(shù)通過實現(xiàn)動態(tài)可視條件下觀察中醫(yī)藥手段干預(yù)下人體或動物模型產(chǎn)生的腦代謝物效應(yīng)改變[12-13]，豐富研究結(jié)果及推動學(xué)科發(fā)展。此外，應(yīng)用MRS技術(shù)可揭示中藥靶點腦代謝物的腦化學(xué)機制[14]，闡明與拓展中藥歸經(jīng)及方劑配伍理論，針對中藥材質(zhì)量標(biāo)記并應(yīng)用其基于臨床療效的中藥質(zhì)控[15-17]以及深入挖掘針灸與推拿的中樞效應(yīng)機制[18]。MRS 技術(shù)可用現(xiàn)代化手段詮釋傳統(tǒng)中醫(yī)藥理論的腦中樞機制，揭示其調(diào)節(jié)人體生理病理的內(nèi)在規(guī)律，為臨床應(yīng)用提供更加科學(xué)準(zhǔn)確的指導(dǎo)，替代傳統(tǒng)經(jīng)驗醫(yī)學(xué)思維模式。

3 MRS技術(shù)在中醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用研究現(xiàn)狀

3.1 中醫(yī)證型的MRS診斷

當(dāng)前，MRS技術(shù)應(yīng)用于疾病診斷研究已覆蓋多學(xué)科領(lǐng)域，包括腫瘤學(xué)[19-21]及良惡性腫瘤鑒別[22-23]、神經(jīng)病學(xué)[24-26]、外科學(xué)[27-28]、精神病學(xué)[29-31]等并已取得高質(zhì)量研究成果。因此，挖掘腦代謝物與中醫(yī)證型的相關(guān)性，應(yīng)用MRS 技術(shù)提供的大量客觀可視化證據(jù)可作為中醫(yī)辨證論治的有益詮釋。如譚子虎等[32]探討血管性癡呆患者不同中醫(yī)證型MRS 檢查特點，發(fā)現(xiàn)患者雙額葉氮-乙酰天門冬氨酸（N-Acetylaspartate, NAA）/肌酸（Creatine, Cr）水平下降可作為辨證腎精虧虛型的客觀參考指標(biāo)，痰濁阻竅證患者雙額葉及海馬膽堿（Choline, Cho）/Cr較瘀血阻絡(luò)證升高，可彼此鑒別診斷。戚婉等[33]應(yīng)用MRS 觀察指標(biāo)在缺血性中風(fēng)癥型與時期的變化，通過細胞代謝水平和功能水平來監(jiān)測缺血性中風(fēng)的物質(zhì)與能量代謝規(guī)律，為缺血性中風(fēng)的中醫(yī)辨證提供客觀參考指標(biāo)。張立蘋等[34]發(fā)現(xiàn)，遺忘型輕度認知損害的證型與左右內(nèi)側(cè)顳葉的NAA/Cr及NAA/肌醇（Inositol, mI）相關(guān)；代謝異常變化在痰濁證中以累及左內(nèi)側(cè)顳葉為主，腎虛證以累及右內(nèi)側(cè)顳葉為主。易敏等[4]利用1H NMR結(jié)合多元統(tǒng)計方法可有效建立冠心病心血瘀阻證、痰濁閉阻證的診斷模型，形成了冠心病痰、瘀證的代謝指紋圖譜，以及追溯血府逐瘀湯對冠心病血瘀證的代謝機制可能與調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝和能量代謝有關(guān)。通過文獻研究發(fā)現(xiàn)[35-37]，中醫(yī)辯證原理與代謝組學(xué)研究疾病有高度的趨同性，代謝組分所反映的是人體生化網(wǎng)絡(luò)對所有擾動因素進行應(yīng)答和變化的終端信息，與“司外揣內(nèi)”等中醫(yī)診斷原理相契合。在既往的研究中發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用MRS 技術(shù)進行中醫(yī)診斷，實現(xiàn)了對腦內(nèi)微觀物質(zhì)代謝的精準(zhǔn)檢測，為中醫(yī)傳統(tǒng)診斷方法注入了現(xiàn)代化力量，有效提升了診斷的精確性和科學(xué)性。今后還應(yīng)盡快完善各疾病患者腦代謝物與中醫(yī)證型的相關(guān)性研究，從而更準(zhǔn)確地揭示不同疾病中醫(yī)證型的腦代謝物靶標(biāo)，打破傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)與現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的壁壘。

3.2 中藥復(fù)方的腦代謝響應(yīng)研究

MRS技術(shù)為中藥復(fù)方的機制研究和臨床指導(dǎo)提供了重要平臺，目前開展相關(guān)研究包括如下方面：（1）療效評價研究。劉紫陽等[38]通過計算記錄NAA、Cho、mI曲線下面積，并分別計算其與Cr的比值從而評估逍遙丸干預(yù)后的認知障礙功能；潘琳娜等[39]運用補陽還五湯聯(lián)合常規(guī)調(diào)脂、抗凝抗炎等方案治療氣虛血瘀型腦梗死，監(jiān)測代謝物NAA、Cr、Cho、Lac 等干預(yù)前后變化，分析指標(biāo)好轉(zhuǎn)情況與臨床癥狀相吻合；韋一佛等[5]選擇黑質(zhì)區(qū)作為MRS 檢查感興趣區(qū)域，選取NAA、Cho 為主要檢測指標(biāo)，觀察滋腎益髓方對帕金森患者黑質(zhì)區(qū)神經(jīng)元活性的影響，發(fā)現(xiàn)滋腎益髓方通過延緩帕金森患者黑質(zhì)區(qū)神經(jīng)元損害，保持神經(jīng)元活性等，從而改善患者的運動癥狀及非運動癥狀；黃瑤等[40]發(fā)現(xiàn)溫振運氣方可通過調(diào)節(jié)中樞腦海馬區(qū)NAA、Cho 含量，促進神經(jīng)元修復(fù)，改善腦細胞代謝，進而顯著緩解慢性疲勞綜合征患者的軀體疲勞與負性情緒。（2）基于MRS的中藥復(fù)方干預(yù)動物模型的實驗研究。ZHAO 等[41]發(fā)現(xiàn)腦卒中后抑郁大鼠模型在益腦解郁湯干預(yù)下有效改善前額葉皮質(zhì)和海馬區(qū)微循環(huán)，調(diào)節(jié)谷氨酸能系統(tǒng)和膜磷脂代謝；GUAN 等[42]采用1H NMR 研究發(fā)現(xiàn)大黃苷元（大黃的主要藥效學(xué)成分）對腦缺血再灌注大鼠模型的保護作用，并探討了其代謝調(diào)節(jié)機制，表明基于核磁共振的代謝組學(xué)方法可能是研究中藥作用機制的前沿方法；ZHENG 等[43]發(fā)現(xiàn)人參健湯可以調(diào)節(jié)胰島素抵抗大鼠模型胰腺氨基酸水平，促進代謝過程的恢復(fù)，通過1H NMR 模擬大鼠的代謝變化，有助于進一步了解人參健湯治療胰島素抵抗大鼠的作用機制。宋昌齡等[44]采用中藥疏肝清熱健脾法干預(yù)環(huán)境相關(guān)恐懼模型大鼠后發(fā)現(xiàn)其通過減輕或緩沖強度較大的情緒應(yīng)激對神經(jīng)細胞及正常代謝功能的損傷，調(diào)節(jié)細胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)和細胞膜磷脂代謝，調(diào)整興奮性氨基酸與抑制性氨基酸的平衡，最終反映在行為學(xué)及腦代謝方面均表現(xiàn)出顯著的抗焦慮效果。（3）中藥制劑質(zhì)控標(biāo)準(zhǔn)。長期以來的中藥質(zhì)量控制是一個科學(xué)問題，也是一個產(chǎn)業(yè)問題，阻礙了循證中醫(yī)藥的發(fā)展。DAI等[15]提出了質(zhì)量標(biāo)記的概念，采用1H NMR和總多糖分析法，發(fā)現(xiàn)與麻黃臨床療效相關(guān)的標(biāo)記物——麻黃干，用于臨床療效的中藥質(zhì)量評價。LI等[16]采用1H NMR定量分析丹參注射液的綜合化學(xué)成分，能較全面地表征丹參注射液不同商品批次的質(zhì)量特征，為提高中藥制劑的一致性和安全性提供了保障。LI等[17]研究證實NMR方法對黨參藥材的質(zhì)量控制具有相對簡單、特異、精確和準(zhǔn)確的特點，校準(zhǔn)曲線不需要參考化合物。HUNG等[45]建立了一種高特異性、高靈敏度的1H NMR 定量方法，可快速、簡便地定量測定麻黃相關(guān)商業(yè)處方中麻黃堿類生物堿衍生物的含量，無需預(yù)先純化步驟和標(biāo)準(zhǔn)化合物，是驗證不同麻黃品種的有力工具。

中藥制劑的質(zhì)量參差不齊，往往難以達到理想的臨床療效水平。因此，制作符合統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的中藥制劑，方能體現(xiàn)其應(yīng)有的療效。MRS 技術(shù)與中藥質(zhì)控領(lǐng)域結(jié)合，避免了以往道地藥材缺少及非道地藥材效劣的缺陷，啟發(fā)了中藥復(fù)方是否達到標(biāo)準(zhǔn)湯劑水平的思考。此外，未來深入開展中藥復(fù)方的腦代謝響應(yīng)研究還將在中醫(yī)藥領(lǐng)域如下方向具有重大意義：（1）提供治療靶點；（2）療效機制研究；（3）藥物研發(fā)與學(xué)科發(fā)展；（4）指導(dǎo)中藥配伍與整體調(diào)節(jié)；（5）中醫(yī)藥治未病等。因此，MRS 技術(shù)在中醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用研究具有廣泛的前景，但仍存在大量尚未填充的空白，亟待進一步深入研究和探索。

3.3 MRS在針灸/推拿-腦效應(yīng)研究的實證分析

MRS 技術(shù)與針灸推拿學(xué)科結(jié)合視閾下，揭示了穴位-經(jīng)絡(luò)-腦代謝之間的相關(guān)性，用現(xiàn)代化語言進一步闡明了經(jīng)絡(luò)理論，同時也為針灸推拿學(xué)科在針灸/推拿的腦功能中樞響應(yīng)機制等方面研究提供科學(xué)證據(jù)，這無疑推動了這一傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)的現(xiàn)代化發(fā)展。文獻研究發(fā)現(xiàn)在MRS應(yīng)用研究尤以心腦血管或神經(jīng)系統(tǒng)疾病為主，如LIN 等[6]發(fā)現(xiàn)電針可通過上調(diào)雙轉(zhuǎn)基因APP/PS1小鼠的腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子來改善NAA和Glu 代謝，是改善認知功能障礙的潛在治療方法。而在針灸推拿領(lǐng)域可選取本干預(yù)方式的優(yōu)勢病種如下腰痛等。SUN 等[46]利用1H-MRS 慢性下腰痛患者嚴(yán)重程度多裂肌中的脂質(zhì)濃度呈強相關(guān)，為指導(dǎo)康復(fù)策略提供有效參考預(yù)后指標(biāo)。DIDEHDAR 等[7]發(fā)現(xiàn)慢性下腰痛患者在經(jīng)脊柱推拿操作干預(yù)后的丘腦、腦島、背外側(cè)前額葉等腦區(qū)的NAA 和丘腦、腦島、體感皮層腦區(qū)的膽堿信號上升，證實脊柱推拿可調(diào)控下腰痛患者中樞神經(jīng)系統(tǒng)鎮(zhèn)痛機制，改變腦代謝物，減輕疼痛和功能障礙。HUANG 等[2]基于NMR揭示電針通過調(diào)節(jié)中樞神經(jīng)系統(tǒng)治療胃黏膜損傷大鼠，并證實胃黏膜損傷發(fā)病機制與電針療效涉及能量、神經(jīng)遞質(zhì)、細胞、抗氧化等多種代謝通路。

此外，中國傳統(tǒng)功法作為推拿學(xué)科之功法學(xué)的重要分支，在促進筋骨平衡、調(diào)節(jié)情緒抑郁等方面均有獨特優(yōu)勢，而相關(guān)研究[47]發(fā)現(xiàn)五禽戲干預(yù)下的抑郁癥患者癥狀顯著改善，相應(yīng)責(zé)任腦區(qū)前額葉和海馬代謝指標(biāo)NAA/Cr、Cho/Cr 等信號顯著降低，證實前額葉腦區(qū)、海馬區(qū)與認知功能和控制情緒密切相關(guān)。因此，利用MRS 技術(shù)揭示五禽戲調(diào)節(jié)抑郁責(zé)任腦區(qū)變化，豐富了對于中國傳統(tǒng)功法的腦科學(xué)認識，采取該技術(shù)與針灸推拿學(xué)科相結(jié)合，應(yīng)用彼此優(yōu)勢，擴大研究領(lǐng)域，為解決學(xué)科難題發(fā)揮了有益的交互作用。此前，腧穴特異性研究主要集中于形態(tài)學(xué)、生物學(xué)、分子生物學(xué)、各系統(tǒng)功能特異性、臨床效應(yīng)研究等方面，但在腦科學(xué)領(lǐng)域的研究尚少，尤其是MRS相關(guān)的腦代謝物響應(yīng)情況?？梢?，及時完善此類型研究，對補全和發(fā)掘腧穴特異性的奧秘具有重要意義。

3.4 個體化診療策略中的MRS應(yīng)用

中醫(yī)學(xué)經(jīng)典著作《傷寒論》：“觀其脈證，知犯何逆，隨證治之”為最早提出個性化診療思路的先河，長久以來具有獨特的個性化診療優(yōu)勢。后《希波克拉底誓言》首次提出根據(jù)每個人的獨特體質(zhì)和疾病情況進行治療，這一理念被視為個性化醫(yī)療的雛形。當(dāng)今，科技發(fā)展迅速，應(yīng)結(jié)合具體科技發(fā)展水平及醫(yī)療儀器作為這一理念延伸。MRS技術(shù)通過分析個體代謝物特征，制訂更個體化的治療方案。不斷挖掘疾病的腦代謝生物學(xué)標(biāo)志物以及結(jié)合具體癥狀緩解情況，可有效評價干預(yù)方式的療效。如霍苗等[8]發(fā)現(xiàn)Glx3/Cr值可作為預(yù)測慢性下腰痛患者的功能狀態(tài)和療效評價的生物學(xué)標(biāo)志物之一。動態(tài)監(jiān)測腦代謝物變化，有利于觀察干預(yù)方式的中樞調(diào)控機制，將客觀生物學(xué)標(biāo)志物與主觀癥狀相結(jié)合，客觀可視化觀察疾病進展從而進行具體的個體化慢性下腰痛診療，避免了過往臨床中過度依賴經(jīng)驗主義的缺陷。此外，研究發(fā)現(xiàn)性別影響的腦代謝物及神經(jīng)遞質(zhì)差異顯著[48-49]，雖神經(jīng)生理學(xué)基礎(chǔ)尚不明確，但已有研究[50]發(fā)現(xiàn)性別可影響興奮性神經(jīng)遞質(zhì)（Glu和Glx）濃度差異，責(zé)任腦區(qū)為前額葉，且對針刺后響應(yīng)程度有差異。中醫(yī)藥治療注重個體差異和整體平衡，通過分析腦代謝物可以更準(zhǔn)確地判斷個體的生理病理狀態(tài)和治療需求，從而制訂更精準(zhǔn)的治療方案。MRS技術(shù)為中醫(yī)藥個性化診療策略提供不同的新視角、新平臺，利用MRS技術(shù)完善個性化診療策略體系，還需在如下方向開展深入研究：動態(tài)監(jiān)測腦代謝物情況，根據(jù)生物學(xué)標(biāo)志物追蹤疾病進展、判斷疾病預(yù)后以及實現(xiàn)中醫(yī)藥治未病理念之“未病先防”“既病防變”。

4 總結(jié)與展望

綜上所述，MRS技術(shù)監(jiān)測腦內(nèi)神經(jīng)化合物變化，反映了疾病不同維度的特征，是疾病的神經(jīng)機制研究中有效的研究工具，為中醫(yī)藥領(lǐng)域研究及應(yīng)用提供新視角[51]。MRS 技術(shù)已在中醫(yī)藥領(lǐng)域得到深入應(yīng)用，各系統(tǒng)疾病的責(zé)任腦區(qū)逐漸清晰，研究已探查得到情緒調(diào)節(jié)責(zé)任腦區(qū)主要為杏仁核、眶額葉、前額葉腦區(qū)、海馬區(qū)、島葉等[52-56]，鎮(zhèn)痛相關(guān)責(zé)任腦區(qū)主要為后扣帶回、額上回、楔前葉、額中回、枕上回、枕中回等[57-59]，以及各腦代謝物及神經(jīng)遞質(zhì)含量變化反映腦神經(jīng)元或系統(tǒng)不同程度的損傷[5]。

既往研究樣本量始終受限，MRS 技術(shù)在中醫(yī)藥研究中尚未開展全面，這無疑難以闡明中醫(yī)藥腦代謝作用機制全貌。雖然MRS技術(shù)在中醫(yī)藥研究中擁有較強的適用性，但其自身仍具有一定的局限，如：（1）信號重疊。不同代謝物的磁共振信號可能會重疊，導(dǎo)致難以準(zhǔn)確測量每種代謝物的濃度。（2）磁敏感性偽影。磁場的不均勻性會產(chǎn)生磁敏感性偽影，可能會干擾信號的準(zhǔn)確測量。（3）耗時較長。MRS通常需要較長的掃描時間，這可能會增加患者的不適感并降低掃描的可行性。此外，MRS 技術(shù)僅能反映機體的腦代謝改變并且當(dāng)前研究多采用單一磁共振掃描技術(shù)，鮮有通過多模態(tài)磁共振成像分析多結(jié)局指標(biāo)研究，無法全面反映腦中樞特征。

今后的研究應(yīng)擴大樣本量，盡早填充MRS 技術(shù)與中醫(yī)藥領(lǐng)域的空白研究。在使用MRS 技術(shù)時，應(yīng)采取必要手段避免自身的局限性，如：（1）分離重疊信號并且運用先進的信號處理技術(shù)，以在空間中解析不同的代謝物信號；（2）減少磁敏感性偽影，優(yōu)化磁場均勻性并使用先進的圖像重建算法校正或消除偽影；（3）縮短掃描時間，優(yōu)化掃描參數(shù)和數(shù)據(jù)采集策略，以在保持圖像質(zhì)量的同時減少掃描時間。除應(yīng)用MRS技術(shù)之外，還應(yīng)聯(lián)合多模態(tài)磁共振成像及其他技術(shù)手段，從腦結(jié)構(gòu)、腦功能、腦區(qū)激活狀態(tài)、腦血流等方面深入研究，以期從神經(jīng)生物學(xué)角度全面揭示中醫(yī)藥腦中樞作用機制，從而推動中醫(yī)藥領(lǐng)域發(fā)展創(chuàng)新。

作者利益沖突聲明：全體作者均聲明無利益沖突。

作者貢獻聲明：呂立江設(shè)計本研究的方案，對稿件重要內(nèi)容進行了修改；吳雙起草和撰寫稿件，獲取、閱讀并分析本研究的相關(guān)參考文獻；呂智楨、周星辰、利濤、洪澤、孫佳雨獲取、分析或解釋本研究的相關(guān)參考文獻，對稿件重要內(nèi)容進行了修改；呂立江獲得了國家自然科學(xué)基金項目、浙江省“尖兵”“領(lǐng)雁”重大研發(fā)攻關(guān)項目、浙江省呂立江名老中醫(yī)專家傳承工作室建設(shè)項目、國家中醫(yī)藥管理局高水平中醫(yī)藥重點學(xué)科項目資助；全體作者都同意發(fā)表最后的修改稿，同意對本研究的所有方面負責(zé)，確保本研究的準(zhǔn)確性和誠信。