原林 白宇 黄泳 吴金鹏 王春雷 王军 杨春 戴景兴 沙鸥 姚大卫
南方医科大学解剖学教研室 南方医科大学中医学院 香港中文大学解剖学教研室
摘要：
目的 明确针灸穴位和经络的解剖学基础。方法 利用数字人数据和CT,MRI数据,对人体结缔组织断面图像进行标记和重建,并与中医经络相比较。对全身筋膜结缔组织支架进行生物进化和胚胎发育分析。结果 对人体结缔组织断面图像进行标记和重建,显示出与中医经络记载走行接近的影像结构,提示全身的结缔组织均与经络密切相关。结论 经络的解剖学基础是人体筋膜支架。穴位是筋膜上在接受刺激时能产生较强生物信息的部位。作者提出一种新的解剖学分科方法和学术研究领域,即筋膜解剖学。筋膜解剖学认为人体是由非特异性结缔组织支架所构成的支持与储备系统以及由已分化功能细胞所构成的功能系统所构成。
关键词：经络;穴位;解剖学;筋膜学;结缔组织;
作者简介：原林(1953-),男,教授;
收稿日期：2010-05-01
基金：国家重点基础研究发展计划(2007CB512705);国家自然科学基金资助项目(30801464);
经络学说是中医学理论的基础与核心,对经络的解剖学实质的解答是科学界长期的研究目标。随着经络研究的进一步深入,多数科学家意识到筋膜结缔组织与经络穴位关系密切[1,2,3,4]。但以现有的局部解剖学与系统解剖学的研究思路尚不能完全解释经络的解剖学问题。局部解剖学将人体分为九大局部,然后对每个局部器官的结构、毗邻和相互关系进行描述;系统解剖学按照人体功能系统进行研究,将人体功能分为九大功能系统,然后对组成系统的器官和组织结构进行描述[5,6]。我们的研究显示经络和穴位的分布与全身的筋膜结缔组织均有密切关系[7,8]。生物体在从简单到复杂的进化过程中,从单胚层生物的细胞外基质、两胚层生物的中胶层、三胚层生物的间充质到高等动物以及人体的结缔组织支架是为生物进化中的同源结构[9]。以上这些生物从形态上均可以分为由已分化的功能细胞所构成的功能系统和尚未分化的细胞所构成的支持与储备系统两部分,在人体是由尚未分化的非特异性结缔组织支架所构成的支持与储备系统和由已分化功能细胞为基础的功能系统所共同构成。由全身未分化的非特异性结缔组织构成的支架在神经和免疫系统的参与下构成人体支持与储备系统,被支持储备系统所包绕和支持的已分化的各种功能细胞构成人体功能系统。以这两个系统为基础,研究人体结构的学科分科方法称筋膜解剖学[10]。研究这两个系统相互关系的学术领域称筋膜学[11]。其意义是继局部解剖学从结构角度研究人体和系统解剖从功能角度研究人体之后,筋膜解剖学从如何维持人体较长生命周期的角度研究人体[12]。从筋膜解剖学角度可以清晰地揭示经络的解剖学和组织学构成,为中医理论研究奠定现代生物学基础,并为现代医学研究提供一个新的观察角度[13]。本文提出新的解剖学分科方法和研究领域,期望首先从形态学角度解决经络实质的关键问题,为进一步的功能研究和人为干预奠定基础。
1 材料和方法
1.1 数字人研究
图像数据获取采用男、女各一套人体图像数据集。在四肢和躯干断面肌间隔结缔组织聚集处标记、分割和三维重建和透视处理构建虚拟“经穴”,对比与传统记载“经穴”的对应关系。详见图1-A。
1.2 计算机自动识别重建研究
获取虚拟中国人男1号(VCH-M1)数据集,截取左腿区域,利用计算机软件,首先提取肌肉,完成去噪处理;然后通过边缘检测,求出肌肉轮廓点的凸包;最后完成对间隙结缔组织的标记,并对标记的间隙结缔组织利用3D-DOCTOR软件进行三维重建。详见图1-B。
1.3活体CT影像研究
对临床收集的病人和志愿者共16对双下肢16层螺旋CT医学影像学研究。详见图1-C。
1.4活体MRI影像研究
由美国GE公司制造的3.0T核磁共振成像系统(MRI)。先在志愿者体表标出经络线及穴位,用注满造影剂的塑料管固定在经络线上,然后经过MRI扫描,对结缔组织聚集处进行标记,而后用MIMICS11.02软件进行三维重建,并将其结果与数字人的重建结果及中医经典经络线进行比较。详见图1-D。
图1 材料与方法示意图
2 结果
2.1 数字人研究结果
重建筋膜经线与中医学经典经线在虚拟人体体表上的描记,与中医学传统文献记载的经典经线做对比分析。以1991年WHO公布的《国际标准针灸穴名》所载各腧穴的位置为准,在虚拟人体躯干及四肢体上直接用红色实线描记出经典经络路线对比。详见图2、3。
图2 数字人图像6条经络线与古代经络线走行对比
A任脉B肝经C肾经D督脉E三焦经F胆经
图3 数字人图像6条经络线与中医国标经络线重叠对比
选6条国标经脉线,在每条经典经络描记线上取10个穴位,测量并记录重建筋膜经线到各穴位的最短距离。该距离以经典经络描记线近心侧为正值,远心侧为负值,单位为mm。由表1可见,重建的经脉走行与国标记载的经脉分布有很强的一致性。
表1 6条经脉线与筋膜线间距测量数据表(mm)
将标记范围扩展到更加细小的筋膜结缔组织,则可以显示更多的“经线”结构,若将全身所有结缔组织筋膜结构全部标记,则显示出一个完整的筋膜支架。详见图4。
图4 数字人扩大标记范围所呈现的经络图像
2.2 计算机自动识别数字人研究重建结果
通过计算机软件对一个下肢的图像进行自动标记分割与重建所得经络线与数字人结果接近。
2.3 活体CT影像研究
从收集12例CT的图像资料对双下肢部位的结缔组织聚集处进行3D容积重建,无论在人体活体标本和尸体标本上,通过CT的横断面图像进行标记和图像叠加,均可构建出肌间隔之间的连线,其中部分与中医记载的经络走行有很强的相似性。
2.4 活体MRI影像研究
对志愿者上肢进行MRI扫描,获取MRI横断面图像900张,导入Adobe Photoshop CS软件,逐张将结缔组织聚集处进行标记,而后用MIMICS11.02软件进行三维重建,并将其结果与数字人的重建结果及中医经典经络线进行比较。本组试验研究主要目的是在前人发现结缔组织与经络关系密切的基础上,在结缔组织密集处和能够产生较大牵动范围的部位进行标记,通过图像分割和三维重建显示分布的条索影像,比较其走形与经络分布记载的吻合程度。为避免人为干预的误差,我们同时设计了计算机自动标记分割软件进行三维重建,为验证重建结果在活体的存在我们从随机患者(16例)和志愿者影像资料中进行了结构MRI图像重建。结果显示,在人体四肢肌间隔处结缔组织密集区进行标记和三维重建能够很好地显示与经络走行有很强一致性的影像结构,结合我们在尸体标本上对经络穴位的解剖学观察,基本肯定了人体经络和穴位的分布是在结缔组织支架中能够产生较强生物学信息的部位。随着标记条件的放宽能够显示更多的“经络结构”,如果将条件放宽到“极限”(即对所有的结缔组织进行标记和重建)就能够得到一个完整的人体筋膜支架。
3 讨论
在我们承担国家科研项目863课题“中国数字虚拟人”过程中发现,肢体某些部位有成条索状分布的结缔组织,其位置和走行方向与古典经络相似,我们推论经络和穴位位于人体筋膜结缔组织,筋膜结缔组织是针灸和运动疗法的作用部位[12,13,14,15]。Helene M等发现经穴与结缔组织的密切关系,提出结缔组织是遍布全身的网络系统,多数穴位位于肌肉之间或肌肉与骨骼之间的结缔组织[3,4]。有科学家认为筋膜能进行自我调节以适应身体的压力和张力,而且按摩治疗能改善筋膜的紧张度、粘弹性和结构[16,19]。筋膜不仅有固定肌肉的支持作用,而且由于全身的筋膜结缔组织富含血管、神经、淋巴和干细胞,它可能对人体自身有检测和调控的作用[20,21,22]。越来越多的研究支持筋膜结缔组织是一个独立的功能系统的假说[16,23]。近年来筋膜的对人体的重要作用受到越来越多的重视,2007年第一届国际筋膜大会在哈佛医学院召开[24,25]。
通过筋膜支架的生物进化分析,追溯筋膜支架的生物学起源,发现该支架与单胚层生物的细胞外基质、两胚层生物的中胶层、三胚层生物的间充质为同源结构,对其结构进行剖开反转展示、模式化处理,可将各期生物的构成展现成两大结构系统,即位于表层的功能系统,由内外胚层细胞翻转折叠和中胚层分化出的各种功能细胞形成,这些功能细胞共同完成生命活动;位于底层的由尚未分化的中胚层组织构成的支持与储备系统,该系统的组织构成由疏松结缔组织与脂肪组织组成,其功能是以干细胞为核心通过分化出各种定向干细胞为功能系统的更新提供源源不断的细胞补充,并为功能系统的各种细胞的更新、代谢提供一个稳定的内部环境,以两个功能系统为基础研究人体结构的解剖学研究方法我们称之为筋膜解剖学。对两个功能系统相互关系的研究我们称之为筋膜学。我们可以看到,人体筋膜结缔组织是与单胚层生物的细胞外基质、两胚层生物的中胶层、三胚层生物的间充质为同源结构。详见图5。
图5 筋膜结缔组织示意图
筋膜学对中医学经络与穴位的认识是以筋膜解剖学展示人体的结构模式中可以清晰看出整个人体相当于一个完整的花园生态系统,其中尚未分化的非特异性筋膜结缔组织即人体筋膜支架相当于花园中的土地各种已经分化的功能细胞相当于花园中生长的植物。中医学所采用的各种物理刺激(包括针灸、刮痧、梅花针等)就相当于通过在筋膜支架上的刺激调节功能细胞的生命代谢和功能活动(相当于给土地进行松土);而中医学各种中药汤剂则相当于给土地进行灌溉和施肥。从筋膜解剖学角度研究人体就可以非常清晰地理解到,事实上中医学所讲的经络本质上就是全身非特异性结缔组织所构成的筋膜支架,穴位是在进行刺激时能够产生较强生物学信息的部位,由于筋膜结缔组织遍布人体全身,因此可以说全身均是穴位,临床所讲的“穴位”与“非穴位”、“主穴”与“辅穴”之间只有产生信息量的区别而没有质的区别。
从筋膜学角度看人体的生存过程就象一支点燃的蜡烛,支持与储备系统就像是蜡干,功能系统就象是火苗,前者不断地为后者提供细胞来源和对后者进行调节,人体整个生命过程就是支持与储备系统的不断消耗过程。详见图6。筋膜解剖学研究人体在发育生长以及衰老过程中的形态学改变,提出了人体研究的另一个轴线和视角,有别于现有的从局部角度研究人体的局部解剖学和从功能的角度研究人体的系统解剖学。详见图7。
图6 人体生命过程示意图
图7 筋膜解剖学与局部解剖学、系统解剖学的关系
从发育生物学角度来看,在个体发生的过程中中胚层间充质分化成多个器官系统,其后所遗留的部分形成遍布全身的非特异性结缔组织筋膜支架,该支架构成以干细胞为核心的独立功能体系,在神经系统和免疫系统的参与下构成支持储备系统。非特异性结缔组织中的干细胞不断分化出定向干细胞→功能细胞,因此从筋膜学角度来看人体细胞可分为三大类,即干细胞、定向干细胞和功能细胞。这些细胞维持人体细胞的不断更新,从而使生物维持较长的生命周期和维持机体内环境的稳定。
本研究认为,经络的解剖学基础是人体筋膜支架。经络的组织学结构为非特异性结缔组织(包括疏松结缔组织和脂肪组织)。穴位是筋膜上在接受刺激时能产生较强生物信息的部位。提出一种新的解剖学分科方法和学术研究领域即筋膜解剖学。筋膜解剖学认为人体是由非特异性结缔组织支架所构成的支持与储备系统以及由已分化功能细胞所构成的功能系统所构成。由全身未分化的非特异性结缔组织构成的支架在神经和免疫系统的参与下构成人体支持与储备系统,被支持储备系统所包绕和支持的已分化的各种功能细胞构成人体功能系统。对支持与储备系统本身的研究以及支持与储备系统与功能系统相互关系的研究我们称之为筋膜学。
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文章来源于《上海针灸杂志》
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