针刺手法刺激量定量化研究回顾和思考
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摘要：针刺手法以及刺激量的选择对临床疗效有至关重要的作用，目前关于针刺手法的临床应用研究较少，缺乏经过严格设计的前瞻性随机对照研究不同针刺手法的临床疗效，这也主要是针刺手法的刺激量实际操作很难做到真正的定量化及客观化，操作很难做到重复性以及规范性。本文从针刺手法的量化和客观化、针刺手法的作用机理、针刺手法刺激量和针刺效应的关系三个方面综述了近年来在针刺手法客观化、量化研究方面开展的多学科交叉研究概况，认为多学科交叉的研究思路、研究手段对于针刺手法的量化以及针刺量效关系作用机理的阐明有着积极的意义，提出利用计算机及信息技术对针刺手法参数数据进行数据挖掘可以使得该领域研究进一步深入。
关键词：针刺手法；参数量化；刺激量；量效关系
The Review about the Amount of Acupuncture Manipulation Stimulation Quantitative Research
HU Yin-e，YANG Hua-yuan，LIU Tang-yi，GAO Ming，XU Gang，TANG Wen-chao
（Laboratory of Traditional Chinese Medicine Engineering， Shanghai University of Traditional Chinese Medicine，Shanghai 201203，China）
Abstract：Acupuncture manipulation and the selection of intensities are crucial to clinical acupuncture treatment. Currently， few studies focally probed into the clinical application of acupuncture manipulation， leading to the lack of research into the clinical effects of different acupuncture manipulations with designed prospective randomized controlled study. This is mainly attributed to the difficult implementation of quantification and objectification in the practices of acupuncture manipulation intensities， which stem from the insufficiently feasible repeatability and normalization in operations. Hence， in this research， from perspectives of quantification and objectification of acupuncture manipulation， as well as the relations between its intensities and effects， the interdisciplinary research situation of the objectification and quantification of acupuncture manipulation was introduced. On the basis of the research， in order to clarify the functioning characteristics and regularities of acupuncture manipulation， we obtain waveform signals during the process of acupuncture manipulation by The ATP-II acupuncture manipulation parameter tester， we use the wavelet packet transform analysis techniques to extract more characteristic parameters of acupuncture manipulation features，and in this study，we proposed the method of calculation of the intensities of stimulation.
Key words：Acupuncture manipulation； Parameter quantization；Intensities； Intensity-effect relationship
1 研究背景
针刺手法是针灸学的一个重要组成部分，也是针灸临床操作的基本技能，为取得临床疗效的关键因素之一。随着科学技术的飞速发展，人们对针刺手法研究越来越深入，对针刺手法的作用和针刺效应有了进一步认识，提出了不同的观点和看法。由于针刺手法在操作过程中涉及到幅度、角度、频率、作用力、方向、时间及刺激量等多参数，并且在临床上受到患者身心状态、取穴等因素的影响， 因此，产生的临床疗效有着很大的差异。针刺手法是针刺治疗的外在体现形式， 针刺刺激量是针刺治疗的内在本质特征[1]。针刺刺激量不定量化，是掩盖针灸疗效差异的重要原因，它阻碍了针刺量效关系的研究，阻碍了针灸学科的发展。
2 针刺手法刺激量的研究现状
针刺刺激量是针灸临床获取疗效的关键因素之一[1]。针刺手法是针刺治疗的外在体现形式， 针刺刺激量是针刺治疗的内在本质特征[2]。针刺的刺激量如同药物剂量一样，对疗效的产生具有决定性的作用，不沦何种刺激，要引起脏腑的反应，必须在刺激强度、刺激持续时间和刺激强度对时间的变化率上达到某个阈值，而且各参数间也会相互影响，这就涉及到一个针刺手法的量化问题。关于针刺刺激量的定量化研究是当前针刺研究的热点和难点问题。在20世纪90年代初，石学敏院士就较早的提出了"针刺手法量学"理论 [3-4]。石学敏"针刺手法量学" 理论的提出，填补了针灸学历史上的一个空白，但在针刺刺激量的定量化研究中，仍存在诸多问题。针刺手法的客观化和量化，是应用现代科学技术和实验手段去验证、揭示传统针灸学理论的现代内涵，复旦大学研制的动态监测针体受力系统，检测到针体上的受力和手法操作的波形电信号，筛选出有规律的得气指标与针刺手法参数[5]。近10多年来，我们研究室一直致力于针刺手法的客观化、定量化研究[6]，项目研究成果"ATP-Ⅱ智能针刺手法测定析系统"已被全国各大中医院校用于针灸教学实践以及科学实验研究[7-8]。国外学者对此也非常感兴趣，将一种超声弹性成像技术用于人体针刺手法操作时的定量化研究，发现增加捻转量对在提针、插针时的组织移位和在插针后弹回的组织移位都有显著的线性效应[9]。香港中文大学通过虚拟人技术观察针刺操作的过程，将计算机的虚拟仿真应用针刺的研究，在针刺手法客直观化以及危险穴位操作方面的研究，迈出了较大的步伐[10]。Wang[11]分析针刺足三里获取的电信号位研究对象，应用非线性动力学分析了四种针刺手法针刺足三里时获取的电信号，通过递归图确定了不同针刺电信号的平稳性。美国学者Davis等也报道了6位中国针灸专家在实施同一捻转手法时，捻转幅度个体差异显著，但捻转力量没有差异，并且补泻手法对捻转力量也无影响[12]。最新研究从运动学和动力学两个角度探索捻转手法的动作特征，从而为捻转手法操作的定量化提供依据，提出议将捻转频率离散度和操作时间用于捻转手法的定量评估[13]，可以看出也是从不同刺激量的角度来考虑手法的定量化。以上研究，主要是从实施者角度研究针刺手法刺激，但是针刺效应是施术者和受试者相互作用的过程，只有把两者都能够客观化、定量化，临床的针刺手法才能做到真正的重复和规范。
3 针刺手法量效关系研究
不同刺激量的针刺手法产生不同的临床疗效，说明不同的刺激量产生的临床效应是有相应的物质基础的，不同的刺激量所引起的生理效应的差别，究其原因也许正是与这种针下反应不同直接相关。在不同针刺手法的刺激下所产生的中枢和器官的反应不同，如果通过现代的科学方法，进一步揭示两者之间的关系，并构建针刺手法的量效关系，则可以为临床手法刺激量的选择提供指导和理论基础，最终为提高针刺的临床疗效有重要的意义。
在量化研究的基础上，胡银娥等[14-17]致力于应用计算机技术寻找量化参数的规律和特点，并在数据挖掘技术的基础上，在大量针刺手法信息中，找到单式手法和部分复式手法的共性特征，并建立针刺手法的非线性数学模型，建立针刺手法手法的数学模型后，又结合计算机仿真技术，开展针刺手法仿真系统的研制工作[18]。自针刺手法仿真系统研制成功后，由于该仪器能够在针刺过程中刺激参数可以客观化、定量化，提高了实验的可重复性以及规范性，因此，研究者应用该仪器开展动物实验研究，从而该仪器的研制对针刺效应的研究有了很大的推动作用。杨华元等[19-21]以不同刺激量参数的捻转手法刺激自发性高血压大鼠（SHR），比较其降压效应及对心肌血管紧张素（Ang）Ⅱ含量的影响，结果轻刺激量捻转手法与中刺激量捻转手法均有显著抑制血压上升的作用，而重刺激量捻转手法抑制血压上升的效果不明显。王彩虹等[22]通过三种不同刺激量的捻转针刺手法，观察应用三种不同刺激参数的针刺手法针刺前后正常人穴位温度变化的针刺效应，探讨刺激量的大小和温度变化的相互关系。在动物实验有较好结果的基础上，我们又开展了定量化针刺手法参数的临床实验，该实验主要是验证针刺手法仿真系统的效应，因此选用健康人作为针刺对象[23]。也有借助电磁学相关知识，开展针刺手法刺激量的研究，杨国平[24]从电磁学观点探讨针刺手法，人为行针手法会产生两个方而的电磁场，但是这两种电磁场作用于患者对疗效有何影响、其作用机理如何及其与经络有何关系，需进一步探讨研究。龚斌等[25]用间生态学说的均等相、反常相、抑制相解释针刺有效刺激量的大小与针刺疗效补泻、针刺疗程的关系。提出针刺有效刺激量的概念，认为针刺手法、患者敏感度、刺激时间是构成有效刺激量的三个因素，有效刺激量大为泻法、有效刺激量小为补法，但是如何具体计算刺激量大小，该研究者未涉及。也有研究者，从针刺手法机理方面开展研究，周国祥等[26]以不同针刺手法针刺大鼠内关穴，探讨针刺内关穴对缺血再灌注损伤心肌的保护作用及与血浆β-内啡肽的相关性，针刺内关穴能抑制心肌缺血再灌注大鼠血浆β-EP的升高，减轻应激反应的发生，从而起到保护心肌的作用，而重手法针刺组的针刺效果优于轻手法针刺组。Itoh K等[27]用不同针刺方式治疗老年人慢性腰痛，发现深刺激的治疗效果优于浅刺激及常规针刺疗法，但是深、浅刺激量是多少呢？只有强、弱之分，未计算出定量化的值。
综上所述，针刺的有较好的临床疗效，但是在实验过程中，从操作者自身角度定义刺激量，明显的主观性，客观化不足，影响了实验的可信度和精确度，各研究之间差异太大。
4 结论和思考
4.1综上所述，我们总结前期研究结果如下。
4.1.1在针刺手法的量化的研究，多学科交叉的研究思路是随着科学技术的发展而不断产生的，而新的研究思路和研究手段的引入，又为针刺手法的客观化研究提供了不断创新的可能性。
4.1.2在针刺手法量化的研究工作中，尚有可进一步深入和完善之处，虽然结合了一些其他学科的思路、手段进行了多学科交叉的研究，但是没有借助分子生物实验对针刺手法刺激量和作用效应的关系以及作用机理，进行更深入的分析，也没有引入刺激量的计算方法。
4.2基于以上总结的问题，我们提出如下问题。
4.2.1采取针刺手法仿真仪进行实验研究，该仿真仪器能够做到刺激参数（频率、角度、时间）的客观化和定量化，并通过与电针针刺效果进行比较，证明该仪器有较好的针刺效果，但是目前更多的是动物实验[28-31]，在临床实验开展较少，并且在临床实验中未选择某一疾病为研究对象，而是选择健康人作为研究对象[32]，针刺效应是否等于就有了治疗效应呢？这还有待更深入、更系统、更全面的研究开展。
4.2.2针刺手法及其刺激量的大小决定了针刺的效应，在临床治疗中，针刺属于双向调节，并非刺激量越大越好，但是刺激量太小就没有作用，在临床针对某一疾病，如何做到客观的、定量的把握针刺手法的刺激量以及治疗结束后如何客观的评价临床疗效？这个问题一直是临床针刺的难题，如果在临床进行针刺的时候，刺激量能够做到像药物的剂量一样，有选择刺激量的标准，这对提高针刺临床疗效以及推广针刺的应用将有重要的意义。
4.3针刺手法量效关系研究的几点思考 因此，迫切需要开展研究针刺手法刺激量与治疗临床某一具体疾病效应之间关系的研究，并且在计算刺激量，我们提出如下的构想。
4.3.1根据针刺手法的特征参数，计算捻转手法的刺激量 通过得到针刺手法的波形图，采用小波变换的分析技术，对波形电信号求一次微分（位移除以时间，即速度）以及二次微分（速度除以时间，即加速度），从而得到针刺手的操作时的加速度a，进而计算刺激量。从而根据不同的时间段，即上升期T1、下降期T2，计算出上升期总功率，上升期平均功率，下降期总功率和下降期平均功率，这样上升期和下降期的功率可以决定上升期和下降期的刺激量[33-34]。应用小波包分析技术提取手法波形的特征参数的技术路线如图1所示。
图1 提取针刺手法特征参数
因而，根据物理学中做功的原理，功率的计算可以表示为：
功率（P） = 手法作用力（F）×针刺捻转角速度（ω）（1）
其中F = m× a ，m针体的质量，在本次研究中设定为一个常量。
因而，捻转手法的刺激能量可表达为：
捻转刺激量（W）= 功率（P）×刺激时间（ t ） （2）
= 手法作用力（F）×针刺捻转角速度（ω）×刺激时间（ t ）
= 质量 （m）×加速度（a）× 针刺捻转角速度（ω）× 刺激时间（ t ）
在前期针刺手法定量化研究以及针刺手法特征提取及作用规律研究的基础上，可以得到针刺手法的波形图，可以求出针刺操作的加速度a，针刺捻转角度ω，刺激时间t，因此可以根据公式（2）计算捻转手法的刺激量。
4.3.2针刺手法规范化及标准化研究 历代医家通过长期的临床实践积累了大量的宝贵经验，认为针刺手法的选择对临床疗效有至关重要的作用。由于长期缺乏针刺手法的规范化和标准化，对于针刺手法的研究只能停留在理论上的阐述和操作方法上的文字描述，针刺手法是一种操作性很强的技术，其操作过程无法进行详细的量化，缺乏可遵循的统一客观标准，这给后世医家学习、继承和发展带来不必要的困难，特别是在现代针灸学的研究中，由于针刺手法不能统一标准，从而在一定的程度上限制了针灸领域科学研究的可重复性，使针刺手法的传承和发展以及针刺动物实验方面研究遇到了瓶颈。目前针刺手法的临床应用研究虽然经通过严格设计、随机对照等方法研究针刺手法的临床效应，但是在实际操作中难以做到真正的定量化、规范化以及标准化。因此，开展针刺手法量化、规范化及标准化的研究是直接关系到针刺的临床效应，也是针刺治疗从临床经验跨越到针刺手法量学研究的重要一步。因此，开展针刺手法量效关系的研究，必须对针刺手法进行规范化、标准化。
4.3.3开展与临床疗效相结合的针刺与效应关系研究 石学敏院士曾明确指出，大多数针灸临床与基础研究成果只停留在论文与证书上，难以反馈到临床。那些具有科学量化标准，已形成规范化治疗方案、具有可重复性的研究成果屈指可数，针灸临床研究尚缺乏规范的具有可重复性的研究成果。所以，在开展针刺手法与效应关系的研究上，必须通过临床采集大量的针刺手法数据，开展针刺效应的量化、规范化的试验研究，其目的是为了能够更好的提高临床疗效，并且能进一步丰富和发展针灸理论，阐明针刺的作用机理，使针刺手法在临床应用中保留其特色和优势，推动针灸学科发展。
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编辑/哈涛