經絡的解剖學發現與筋膜學理論

原林,白宇,黃泳,吳金鵬,王春雷,王軍,楊春,戴景興,沙鷗,姚大衛

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經絡的解剖學發現與筋膜學理論

原林1,白宇1,黃泳2,吳金鵬1,王春雷1,王軍1,楊春1,戴景興1,沙鷗1,姚大衛3

(1.南方醫科大學解剖學教研室,廣州 510515;2.南方醫科大學中醫學院,廣州 510515;3.香港中文大學解剖學教研室)

明確針灸穴位和經絡的解剖學基礎。利用數字人數據和CT,MRI數據,對人體結締組織斷面圖像進行標記和重建,并與中醫經絡相比較。對全身筋膜結締組織支架進行生物進化和胚胎發育分析。對人體結締組織斷面圖像進行標記和重建,顯示出與中醫經絡記載走行接近的影像結構,提示全身的結締組織均與經絡密切相關。經絡的解剖學基礎是人體筋膜支架。穴位是筋膜上在接受刺激時能產生較強生物信息的部位。作者提出一種新的解剖學分科方法和學術研究領域,即筋膜解剖學。筋膜解剖學認為人體是由非特異性結締組織支架所構成的支持與儲備系統以及由已分化功能細胞所構成的功能系統所構成。

經絡;穴位;解剖學;筋膜學;結締組織

經絡學說是中醫學理論的基礎與核心,對經絡的解剖學實質的解答是科學界長期的研究目標。隨著經絡研究的進一步深入,多數科學家意識到筋膜結締組織與經絡穴位關系密切[1-4]。但以現有的局部解剖學與系統解剖學的研究思路尚不能完全解釋經絡的解剖學問題。局部解剖學將人體分為九大局部,然后對每個局部器官的結構、毗鄰和相互關系進行描述;系統解剖學按照人體功能系統進行研究,將人體功能分為九大功能系統,然后對組成系統的器官和組織結構進行描述[5,6]。我們的研究顯示經絡和穴位的分布與全身的筋膜結締組織均有密切關系[7,8]。生物體在從簡單到復雜的進化過程中,從單胚層生物的細胞外基質、兩胚層生物的中膠層、三胚層生物的間充質到高等動物以及人體的結締組織支架是為生物進化中的同源結構[9]。以上這些生物從形態上均可以分為由已分化的功能細胞所構成的功能系統和尚未分化的細胞所構成的支持與儲備系統兩部分,在人體是由尚未分化的非特異性結締組織支架所構成的支持與儲備系統和由已分化功能細胞為基礎的功能系統所共同構成。由全身未分化的非特異性結締組織構成的支架在神經和免疫系統的參與下構成人體支持與儲備系統,被支持儲備系統所包繞和支持的已分化的各種功能細胞構成人體功能系統。以這兩個系統為基礎,研究人體結構的學科分科方法稱筋膜解剖學[10]。研究這兩個系統相互關系的學術領域稱筋膜學[11]。其意義是繼局部解剖學從結構角度研究人體和系統解剖從功能角度研究人體之后,筋膜解剖學從如何維持人體較長生命周期的角度研究人體[12]。從筋膜解剖學角度可以清晰地揭示經絡的解剖學和組織學構成,為中醫理論研究奠定現代生物學基礎,并為現代醫學研究提供一個新的觀察角度[13]。本文提出新的解剖學分科方法和研究領域,期望首先從形態學角度解決經絡實質的關鍵問題,為進一步的功能研究和人為干預奠定基礎。

1 材料和方法

1.1 數字人研究

圖像數據獲取采用男、女各一套人體圖像數據集。在四肢和軀干斷面肌間隔結締組織聚集處標記、分割和三維重建和透視處理構建虛擬“經穴”,對比與傳統記載“經穴”的對應關系。詳見圖1-A。

1.2 計算機自動識別重建研究

獲取虛擬中國人男1號(VCH-M1)數據集,截取左腿區域,利用計算機軟件,首先提取肌肉,完成去噪處理;然后通過邊緣檢測,求出肌肉輪廓點的凸包;最后完成對間隙結締組織的標記,并對標記的間隙結締組織利用3D-DOCTOR軟件進行三維重建。詳見圖1-B。

1.3 活體CT影像研究

對臨床收集的病人和志愿者共16對雙下肢16層螺旋CT醫學影像學研究。詳見圖1-C。

1.4 活體MRI影像研究

由美國GE公司制造的3.0T核磁共振成像系統(MRI)。先在志愿者體表標出經絡線及穴位,用注滿造影劑的塑料管固定在經絡線上,然后經過MRI掃描,對結締組織聚集處進行標記,而后用MIMICS11.02軟件進行三維重建,并將其結果與數字人的重建結果及中醫經典經絡線進行比較。詳見圖1-D。

圖1 材料與方法示意圖

2 結果

2.1 數字人研究結果

重建筋膜經線與中醫學經典經線在虛擬人體體表上的描記,與中醫學傳統文獻記載的經典經線做對比分析。以1991年WHO公布的《國際標準針灸穴名》所載各腧穴的位置為準,在虛擬人體軀干及四肢體上直接用紅色實線描記出經典經絡路線對比。詳見圖2、3。

圖2 數字人圖像6條經絡線與古代經絡線走行對比

圖3 數字人圖像6條經絡線與中醫國標經絡線重疊對比

選6條國標經脈線,在每條經典經絡描記線上取10個穴位,測量并記錄重建筋膜經線到各穴位的最短距離。該距離以經典經絡描記線近心側為正值,遠心側為負值,單位為mm。由表1可見,重建的經脈走行與國標記載的經脈分布有很強的一致性。

表1 6條經脈線與筋膜線間距測量數據表 (mm)

將標記范圍擴展到更加細小的筋膜結締組織,則可以顯示更多的“經線”結構,若將全身所有結締組織筋膜結構全部標記,則顯示出一個完整的筋膜支架。詳見圖4。

圖4 數字人擴大標記范圍所呈現的經絡圖像

2.2 計算機自動識別數字人研究重建結果

通過計算機軟件對一個下肢的圖像進行自動標記分割與重建所得經絡線與數字人結果接近。

2.3 活體CT影像研究

從收集12例CT的圖像資料對雙下肢部位的結締組織聚集處進行3D容積重建,無論在人體活體標本和尸體標本上,通過CT的橫斷面圖像進行標記和圖像疊加,均可構建出肌間隔之間的連線,其中部分與中醫記載的經絡走行有很強的相似性。

2.4 活體MRI影像研究

對志愿者上肢進行MRI掃描,獲取MRI橫斷面圖像900張,導入Adobe Photoshop CS軟件,逐張將結締組織聚集處進行標記,而后用MIMICS11.02軟件進行三維重建,并將其結果與數字人的重建結果及中醫經典經絡線進行比較。本組試驗研究主要目的是在前人發現結締組織與經絡關系密切的基礎上,在結締組織密集處和能夠產生較大牽動范圍的部位進行標記,通過圖像分割和三維重建顯示分布的條索影像,比較其走形與經絡分布記載的吻合程度。為避免人為干預的誤差,我們同時設計了計算機自動標記分割軟件進行三維重建,為驗證重建結果在活體的存在我們從隨機患者(16例)和志愿者影像資料中進行了結構MRI圖像重建。結果顯示,在人體四肢肌間隔處結締組織密集區進行標記和三維重建能夠很好地顯示與經絡走行有很強一致性的影像結構,結合我們在尸體標本上對經絡穴位的解剖學觀察,基本肯定了人體經絡和穴位的分布是在結締組織支架中能夠產生較強生物學信息的部位。隨著標記條件的放寬能夠顯示更多的“經絡結構”,如果將條件放寬到“極限”(即對所有的結締組織進行標記和重建)就能夠得到一個完整的人體筋膜支架。

3 討論

在我們承擔國家科研項目863課題“中國數字虛擬人”過程中發現,肢體某些部位有成條索狀分布的結締組織,其位置和走行方向與古典經絡相似,我們推論經絡和穴位位于人體筋膜結締組織,筋膜結締組織是針灸和運動療法的作用部位[12-15]。Helene M等發現經穴與結締組織的密切關系,提出結締組織是遍布全身的網絡系統,多數穴位位于肌肉之間或肌肉與骨骼之間的結締組織[3,4]。有科學家認為筋膜能進行自我調節以適應身體的壓力和張力,而且按摩治療能改善筋膜的緊張度、粘彈性和結構[16-19]。筋膜不僅有固定肌肉的支持作用,而且由于全身的筋膜結締組織富含血管、神經、淋巴和干細胞,它可能對人體自身有檢測和調控的作用[20-22]。越來越多的研究支持筋膜結締組織是一個獨立的功能系統的假說[16,23]。近年來筋膜的對人體的重要作用受到越來越多的重視,2007年第一屆國際筋膜大會在哈佛醫學院召開[24,25]。

通過筋膜支架的生物進化分析,追溯筋膜支架的生物學起源,發現該支架與單胚層生物的細胞外基質、兩胚層生物的中膠層、三胚層生物的間充質為同源結構,對其結構進行剖開反轉展示、模式化處理,可將各期生物的構成展現成兩大結構系統,即位于表層的功能系統,由內外胚層細胞翻轉折疊和中胚層分化出的各種功能細胞形成,這些功能細胞共同完成生命活動;位于底層的由尚未分化的中胚層組織構成的支持與儲備系統,該系統的組織構成由疏松結締組織與脂肪組織組成,其功能是以干細胞為核心通過分化出各種定向干細胞為功能系統的更新提供源源不斷的細胞補充,并為功能系統的各種細胞的更新、代謝提供一個穩定的內部環境,以兩個功能系統為基礎研究人體結構的解剖學研究方法我們稱之為筋膜解剖學。對兩個功能系統相互關系的研究我們稱之為筋膜學。我們可以看到,人體筋膜結締組織是與單胚層生物的細胞外基質、兩胚層生物的中膠層、三胚層生物的間充質為同源結構。詳見圖5。

圖5 筋膜結締組織示意圖

筋膜學對中醫學經絡與穴位的認識是以筋膜解剖學展示人體的結構模式中可以清晰看出整個人體相當于一個完整的花園生態系統,其中尚未分化的非特異性筋膜結締組織即人體筋膜支架相當于花園中的土地;各種已經分化的功能細胞相當于花園中生長的植物。中醫學所采用的各種物理刺激(包括針灸、刮痧、梅花針等)就相當于通過在筋膜支架上的刺激調節功能細胞的生命代謝和功能活動(相當于給土地進行松土);而中醫學各種中藥湯劑則相當于給土地進行灌溉和施肥。從筋膜解剖學角度研究人體就可以非常清晰地理解到,事實上中醫學所講的經絡本質上就是全身非特異性結締組織所構成的筋膜支架,穴位是在進行刺激時能夠產生較強生物學信息的部位,由于筋膜結締組織遍布人體全身,因此可以說全身均是穴位,臨床所講的“穴位”與“非穴位”、“主穴”與“輔穴”之間只有產生信息量的區別而沒有質的區別。

從筋膜學角度看人體的生存過程就象一支點燃的蠟燭,支持與儲備系統就像是蠟干,功能系統就象是火苗,前者不斷地為后者提供細胞來源和對后者進行調節,人體整個生命過程就是支持與儲備系統的不斷消耗過程。詳見圖6。筋膜解剖學研究人體在發育生長以及衰老過程中的形態學改變,提出了人體研究的另一個軸線和視角,有別于現有的從局部角度研究人體的局部解剖學和從功能的角度研究人體的系統解剖學。詳見圖7。

圖6 人體生命過程示意圖

圖7 筋膜解剖學與局部解剖學、系統解剖學的關系

從發育生物學角度來看,在個體發生的過程中中胚層間充質分化成多個器官系統,其后所遺留的部分形成遍布全身的非特異性結締組織筋膜支架,該支架構成以干細胞為核心的獨立功能體系,在神經系統和免疫系統的參與下構成支持儲備系統。非特異性結締組織中的干細胞不斷分化出定向干細胞→功能細胞,因此從筋膜學角度來看人體細胞可分為三大類,即干細胞、定向干細胞和功能細胞。這些細胞維持人體細胞的不斷更新,從而使生物維持較長的生命周期和維持機體內環境的穩定。

本研究認為,經絡的解剖學基礎是人體筋膜支架。經絡的組織學結構為非特異性結締組織(包括疏松結締組織和脂肪組織)。穴位是筋膜上在接受刺激時能產生較強生物信息的部位。提出一種新的解剖學分科方法和學術研究領域即筋膜解剖學。筋膜解剖學認為人體是由非特異性結締組織支架所構成的支持與儲備系統以及由已分化功能細胞所構成的功能系統所構成。由全身未分化的非特異性結締組織構成的支架在神經和免疫系統的參與下構成人體支持與儲備系統,被支持儲備系統所包繞和支持的已分化的各種功能細胞構成人體功能系統。對支持與儲備系統本身的研究以及支持與儲備系統與功能系統相互關系的研究我們稱之為筋膜學。

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Anatomical Discovery of Meridians and Collaterals and the Theory of Fasciaology

1,1,2,-1,-1,1,1,-1,1,-3.

1.,,510515,; 2.,,510515,; 3.,,

To investigate the anatomical basis of acupoints and meridians.The sectional image of human connective tissue was marked and reconstructed using digital virtual human data and the CT and MRI data and compared with the meridians and collaterals of traditional Chinese medicine. The general frame of fascial connective tissue was analyzed from biologic evolution and embryonic development.The marking and reconstruction of the sectional image of human connective tissue showed the image structure close to the routes of meridians recorded in traditional Chinese medicine and suggested that the connective tissue of the whole body was closely related to meridians and collaterals.The anatomical basis of meridians and collaterals is human fascial frame. An acupuncture point is a place on the fascia that can produce strong bioinformation when stimulated. We propose a new anatomical branch and academic research field, namely fascial anatomy. Fascial anatomy considers that the human body consists of a supporting and storing system formed from non-specific connective tissue frames and a functional system composed of differentiated functional cells.

Meridian; Acupoint; Anatomy; Fasciaology; Connective tissue

1005-0957(2011)01-0001-05

R2-03

A

10.3969/j.issn.1005-0957.2011.01.001

2010-05-01

國家重點基礎研究發展計劃(2007CB512705);國家自然科學基金資助項目(30801464)

原林(1953 - ),男,教授