穴位物質基礎的同步輻射X射線成像和光譜學研究.pdf

1、中醫(yī)在西方醫(yī)學沒有傳入中國之前,在維護中國人生命和身體健康上一直都是處于權威的地位,它是一套完全不同于西方醫(yī)學的醫(yī)學理論。但是在現代,中醫(yī)理論的科學性受到質疑,中醫(yī)對于疾病的治療機制的描述比較抽象,對它沒有一個以現代科學為依據的說法。作為中醫(yī)學中的重要組成部分,經絡學說也是備受爭議的。雖然針灸是一種安全、方便的疾病治療手段,并且對多種疾病呈現出良好的療效,也正在得到許多西方國家的承認,但是它依然還是被認為是旁門左道,對于承擔它“行血氣,

2、營陰陽”“決生死,處百病,調虛實”調節(jié)作用的物質基礎還沒有確定,它如何發(fā)揮調節(jié)作用也沒有被科學地證明。為了證實經絡和穴位是否真正存在,很多研究人員使用一些現代的科學方法對經絡進行研究。我的主要工作就是基于同步輻射提供的實驗方法來研究穴位的形態(tài)和元素分布情況。在對穴位形態(tài)學的研究上,主要使用了兩種成像方法,一種是衍射增強成像的方法,另一種是暗場成像方法。對于穴位處元素分布情況則是使用了X射線譜學的方法:用X射線熒光分析的方法對穴位處進行元

3、素分析,了解穴位處元素聚集情況;一種是X射線吸收精細結構(XAFS)方法研究穴位處不同元素的在穴位處和周圍原子的配位情況。
　　 衍射增強成像方法(DEI)是一種對邊界有很強分辨能力位相襯度成像方法,它可以提取透過樣品的X射線中的折射信息,增加了圖象中的折射襯度。通過象素處理后的折射圖象具有很好的邊界襯度,可以分辨不同折射率的軟組織邊界,在醫(yī)學應用上面可以突破常規(guī)X射線成像方法只能分辨硬組織和軟組織的局限性。由于穴位處組織也是軟

4、組織,所以把位相襯度成像和針灸二者結合,對穴位形態(tài)進行研究,為穴位的功能研究奠定基礎。在DEI方法中一般要記錄三張圖象,一張是在分析晶體搖擺曲線頂部記錄的衍射圖象,它有很好的襯度,可以直接用于觀察物體的內部結構;另外兩張是在搖擺曲線半高寬位置處的高角邊和低角邊記錄的圖象,對這兩張圖象經過象素對象素的處理后可以得到表觀吸收圖象和折射圖象。表觀吸收圖象和常規(guī)X射線圖象是相似的,折射圖象則記錄了折射信息,所以可以分辨樣品內部不同折射率的微結構

5、。通過對人體六個穴位在穴位處和非穴位處的折射圖象對比分析,發(fā)現在穴位區(qū)的微管道結構要比非穴位區(qū)豐富。這些微管道在穴位處聚集說明它們是和穴位的功能有密切的聯系,它們也有可能參與到穴位調節(jié)作用中。通過圖片還發(fā)現隨著穴位深度的增加,所顯示的結構就越復雜,這可能是由于針刺穴位越深,效果就越明顯,所以結構會越來越復雜。
　　 暗場成像法(DFI)是在眾多成像方法中,除了衍射增強成像方法利用物質對X射線折射引起相位變化產生襯度的成像方法外,

6、另外一種專門以提取折射信息的成像方法。暗場成像方法是和亮場成像相對應的一種成像方式,它制約了圖象中的吸收襯度,只關注折射襯度。由于很多研究人員已經在兔子身體上發(fā)現了經絡和穴位現象,在DFI實驗中我們以兔子作為實驗動物模型,所用的樣品就是從兔子穴位上取得。在兔子穴位樣品的DFI圖象中可以觀察到在兔子穴位處聚集著微管道是非常明顯的一個現象。對比了同一張照片上在穴位和遠離穴位的兩個區(qū)域,可以看出它們的對比是比較明顯的,在穴位的區(qū)域上可以看到管

7、道結構,而在非穴位的區(qū)域就比較簡單,平整。這些微管道和穴位之間存在的怎樣聯系,是否也參與了經絡活動例如傳遞信息,運輸能量,都需要在進一步的研究。
　　 熒光分析是一種非?？焖贉蚀_的元素分析方法。在生命科學研究中,熒光分析就被用來探測生物體中不同組織中微量元素含量,探測生物組織在不同發(fā)展階段中元素含量的變化,從而使人們更好的了解生命的過程。PIXE和SXRF兩種熒光分析方法使用在經絡研究中,熒光分析方法發(fā)現在穴位的地方有Ca、Zn

8、、Fe等元素的聚集而在非穴位的區(qū)域這些元素就含量很少。所以也可以用熒光分析方法作為穴位定位的一個指標。
　　 用熒光分析方法發(fā)現在人體和兔子穴位處均有Ca和Zn、Fe等微量元素富集,這些元素都是生物體中必須的,在生命機能上擔任著重要的作用。它們在穴位處的富集,可以證明穴位是一些特殊的點,在它的特殊功能實現過程中這些元素是參與其中的。它們可能承擔針刺過程中產生的信號傳遞,或者還有其他的功能如能量傳遞,清楚了解它們的作用將是一個更有

9、意義的課題。
　　 為了了解穴位處富集元素是怎樣參與穴位調節(jié)作用就必須首先了解這些元素如何和周圍的原子結合,所以選擇了X射線吸收精細結構(X rayabsorption fine structure,XAFS)方法來研究它們的結構,XAFS是一種同步輻射特有的結構分析方法,它可以提供小范圍內的原子簇信息。所以在穴位研究過程中,使用XAFS來研究穴位中富集元素和周圍環(huán)境的結合情況是一種可行的方法。通過對Zn元素的K吸收邊XAFS分

10、析,發(fā)現Zn元素在穴位處和在穴位外和周圍配位基的結合情況是非常不相同的,在所研究的五個穴位樣品中,所有穴位內Zn元素第一殼層氧原子數要多于非穴位區(qū)。Zn元素在人體中也有信號傳遞的作用,在穴位的富集和還有不同于非穴位區(qū)結構說明Zn在穴位處可能承擔著信號傳遞的特殊功能。對于Fe元素K吸收邊XAFS譜的分析中,沒有發(fā)現在穴位中和非穴位中Fe的配位結構有特別的規(guī)律,還需要進一步的分析。
　　 通過穴位的形態(tài)研究和譜學研究,可以發(fā)現穴位處