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红外热成像技术在中医学的现状

发布时间:2018-08-23 07:22

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  摘要:红外热成像技术在中医学的研究是近年来中医现代化发展的趋势之一。文章对红外热成像技术在中医学的应用优势、与中医的理论结合及研究现状等方面进行分析,并提出目前存在的问题和拟解决的方法;对红外热成像技术在近年来中医学的研究方面进行总结,并对进一步研究的问题提出参考性意见。


  关键词:红外热成像;中医学;优势;综述;


  作者简介:何清湖,长沙市岳麓区含浦科教园区湖南中医药大学


  红外热成像技术是根据温度高于绝对零度以上的物体,都有辐射红外线的原理,利用红外探测器和光学成像物镜接受被测目标的红外辐射能量分布图形反映到红外探测器的光敏元件上,从而获得红外热像图的一种医用技术。通过收集人体散发的远红外辐射热,经计算机处理形成直观的温度彩色图谱。用不同的色彩显示人体表面的温度分布,依据正常组织与异常组织的红外热辐射差,准确测量人体温度分布的变化程度,判断病灶的位置及范围,是一种能够反映机体代谢的功能影像。


  红外热成像技术自20世纪50年代后期应用于乳腺肿瘤的筛查开始,其在医学领域的应用越来越广泛。在中医学的研究始于经络穴位的相关研究,之后在中医诊断客观化、辅助辨证治疗、中医体质辨识等方面得到广泛研究,距今已有30余年。


  红外热成像技术在中医学研究的优势


  1.预测早,信息全疾病不同阶段的中医证型不同,其表现也有差异。疾病在出现形态结构变化之前通?;岢鱿执坏囊斐?,因此,在病灶区会发生温度的异常改变。而温度异常的范围、形状和温差大小又反映了疾病的性质和严重程度。红外热成像技术能够在人体形态结构发生异常之前就检测到其代谢的异常变化和区域,从而及早进行疾病的预测。而其他影像学检查只能等人体发生组织结构的异常时才能得到阳性的检测结果。红外热成像技术能够进行一站式人体全身各种疾病的诊断、疗效观察和健康评估,能够综合评估人体整体健康状态[1]。


  2.非介入,无损伤红外热成像技术无辐射,只接收人体细胞代谢中产生的热辐射,且不接触人体,是相对理想的影像学检查技术。其他影像学检查一般有射线、强磁场或者核辐射,或者要被检者服用造影剂,对身体具有一定的伤害。对于传染病、严重创伤性疾病及其他重病无法耐受造影剂等情况,使用红外热成像技术进行中医病证的诊断及疗效评估则有更明显的优势。


  红外热成像技术与中医学理论的结合


  1.红外热成像技术与中医学“整体观”不谋而合中医学的整体观念认为,人体是一个由多层次结构构成的有机整体。构成人体的各部分、各脏腑形体官窍之间,在结构上不可分割,功能上相互协调、相互为用,病理上相互影响。人体的局部与整体是辩证统一的,各脏腑、经络、形体、官窍在生理与病理上是相互联系、相互影响的。因此,在诊查疾病时需要从整体上把握,注意各脏腑之间、气血津液之间的相互影响。


  人体是一个天然的生物红外辐射源,人体任何部位的病变均会导致其红外辐射的改变,利用红外技术可以获得人体连续的、动态的红外信息[2-4]。红外热图可反映人体体表整体的温度分布状况,根据中医学藏象理论与经络理论,从不同的脏腑体表对应区域、经络循行区域、以及特定穴位点的温度变化综合判断中医病证,这与中医学的整体观不谋而合。


  2.红外热成像技术能够更好发挥中医学“治未病”理论优势“治未病”理论是中医学的重要思想,同时也是指导亚健康干预的主要理论之一[5]。其首见于《黄帝内经》,历代医家在临床实践中不断丰富对“治未病”的认识。具体而言主要有两层含义:一是尚无病,此时的“治未病”目的是为了养生强体,以预防疾病发生;二是“已病”,已经产生了疾病(或潜在的,病而未发),此时“治未病”为的是有病早治;也包括疾病发展到了某些阶段,此时“治未病”为的是阻止其进一步加重。


  经过历代医家对其理论的不断完善,现代对于“治未病”的理解概括起来有4层意思[6]:1未病养生,防病于先;2欲病救萌,防微杜渐;3已病早治,防其传变;4瘥后调摄,防其复发。


  疾病在发生器质性病变之前就已经发生组织代谢和血流的改变,因此,在体表温度分布上会产生异常。红外热成像技术作为功能性影像学技术,能够通过捕捉到体表异常温度分布的热图信息,对功能异常区域定位,对其严重程度定性,为疾病的早期发现与防治赢得宝贵时间。红外热成像技术在疾病预警方面体现了得天独厚的优势,是其他影像学技术无法比拟的。这与中医学“治未病”的理论具有相同的意义。结合“治未病”的理论,红外热成像技术能够更好地发挥其优势。


  3.红外热成像技术与中医学“思外揣内”的诊断原理吻合“有诸内者,必形诸外”,疾病内在脏腑的病理本质都会在体表表现出来?!读槭唷け静亍吩唬骸笆悠渫庥?,以知其内脏,则知所病矣”。说明脏腑与体表是内外相应的,观察外部表现,可测知内脏变化,从而了解疾病发生的部位、性质?!兜は姆ā纷芙幔骸坝淠谡?,当以观乎外;诊于外者,斯以知其内。盖有诸内者形诸外”。


  望诊为四诊之首,且有“望而知之谓之神”之说。中医理论认为,人是一个有机的整体,内在脏腑、经络、气血津液等的病理变化,必然会通过外在的表现反映出来。红外热成像技术作为中医望诊的延伸,捕捉的是人体体表红外热辐射的特点,反映的是体内脏腑、经络、气血津液的动态变化。根据藏象学说及经络学说,在异常的脏腑体表对应区域、经络循行线以及特定穴位产生的体表温度变化,测知其内在疾病发生的部位和性质。这与中医学“思外揣内”的诊断原理相吻合。


  4.红外热成像技术与中医学“八纲辨证”理论能够很好地结合八纲辨证是运用表、里、寒、热、虚、实、阴、阳8个纲领对四诊信息进行分析归纳,从而辨别疾病现阶段病变部位的深浅、疾病性质的寒热、邪正相争的盛衰和病证类别阴阳的方法。通过八纲辨证,可找出疾病的关键所在,掌握其要领,确定其类型,推断其趋势,为临床治疗指明方向。


  寒、热是辨别疾病性质的两个纲领。病邪有阴邪与阳邪之分,正气有阳气与阴液之别。阳邪致病导致人体阳气偏盛而阴液受损,或是阴液亏虚而阳气偏亢,均可表现为热证;阴邪致病导致人体阴气偏盛而阳气受损,或是阳气虚衰而阴寒内盛,均可表现为寒证。所谓“阳盛则热,阴盛则寒”(《素问·阴阳应象大论》)、“阳虚则外寒,阴虚则内热”(《素问·调经论》)即为此意。因此,寒证与热证实际上是机体阴阳盛衰的具体表现。


  正常人群热态结构具有一定的稳定性和对称性,疾病状态下人体脏腑或经络热结构出现的凉偏离或热偏离,能印证中医脏腑气血阴阳的异常病理改变[7]。研究表明,红外热像技术可全面客观地测量各脏腑对应体表的温度,使脏腑功能状态变得可视化;生理状态下,人体各脏腑的温度呈现出一定的排列规律[8]。通过测知人体体表温度的状态,能够反映脏腑功能的盛衰,辨别疾病的寒热性质,同时也是疾病阴阳属性的具体表现。通过红外热成像技术辅助八纲辨证,反映了脏腑的阴阳盛衰,同时也从总体上把握疾病的寒热属性。


  红外热成像技术在中医学的应用现状


  红外热成像技术在中医学的应用主要在辅助中医诊断、辨证、疗效评估、经络理论相关研究、中医体质、亚健康等多方面的相关研究,也取得了一定的成果。


  1.辅助中医诊断方法的研究红外热成像技术通过采集人体体表辐射的红外线来分析人体体表温度分布的状态,是中医望诊的延伸。目前红外热成像技术主要应用于面诊、舌诊以及其他局部望诊的辅助诊断。


  1.1面诊面诊是中医望诊中的重要部分,主要包括了面色与光泽的诊断。由于体质禀赋、季节、气候及环境等因素的影响,个体面色存在一定的差异。传统面部光泽判读,主要是依靠临床医生主观评价,缺乏客观化数据支持,成为影响中医面诊发展的重要原因之一[9]。红外热成像技术应用于面诊研究能避开可见光检测技术的难点,通过分析面部皮肤表面的温度来测定对应脏腑的寒热属性。


  吴敏等[10]对700名学龄期健康儿童进行了面部红外热像望诊,结果表明正常学龄期儿童面部温度均值无明显性别差异。李洪娟等[11]通过测定316例健康体检者面部红外热图,分别取额、目、鼻、唇、下颌等部位的平均温度。研究发现,平和质者两目温度最高,左右额头次之,男女无差异。鼻子温度最低,男性高于女性。左右面颊温度基本对称,右颊略高于左颊,嘴唇和下颌温度与额头接近,男女无明显差异。


  1.2舌诊舌诊是中医望诊独具特色的诊法之一。舌体与脏腑通过经络构成联系,是反映内部脏腑功能的一面“镜子”。相关实验证明,舌体上布满血管,没有脂肪组织,比起指尖以及手臂等部位更能准确地反映人体内部微循环等方面的信息,是疾病无创诊断的很好的测量点[12-13]。舌温与年龄、性别、舌色、舌面分区、病证及舌血液灌注率等有关[14]。


  刘黎青等[15-16]应用红外热像技术,观察不同中医辨证分型的红外舌图特征及冷热温度负荷变化规律,之后又对42例糖尿病患者不同舌质进行了观察。研究发现糖尿病患者的舌温低于正常人,不同中医证型的红外舌图各有其特征及变化规律。此方法简便直观、无痛苦、可重复性强,可作为糖尿病的中医辨证分型、疾病转归、疗效判断的实用客观指标。


  此外,相关研究发现,不同的季节舌体的红外热图存在差异性[17];老年人不同中医证型的红外舌图也各有其特征[18]。


  1.3其他局部望诊除舌诊与面诊外,专家学者对其他局部望诊也进行了相关研究。李顺月等[19]通过分析正常人体背部的红外热图探寻背部温度分布规律,研究发现:1正常人背部的平均温度值为(32.58±0.91)℃;2背部及躯干左右两侧温度较对称,两侧温度差异均无统计学意义;3正常女性背部的平均温度值比男性的稍高;4颈部平均温度值为(34.10±1.21)℃;肩部平均温度值为(33.94±1.18)℃;背部平均温度值为(33.55±1.25)℃;腰部平均温度值为(33.18±1.27)℃,按照从颈、肩、背、腰部顺序向下温度呈逐渐降低的趋势。红外热像图所观察到的背部温度的正常值将为背部疾病的诊断和经络研究提供参考依据。


  2.辅助中医辨证的研究寒证与热证,是人体阴阳盛衰的反映。辨清寒证与热证,是确定“寒者热之,热者寒之”治疗原则的依据,对于认识疾病的性质和指导治疗具有重要意义。红外热成像技术在辅助中医辨证方面的研究主要着眼于寒、热的辅助辨证。


  人体是一个复杂的生物体,在同一患者身上,往往出现既有寒证,又有热证的寒热错杂现象;或者出现疾病本质为热证,却表现出“寒象”的真热假寒证,或者出现疾病本质为寒证,却出现“热象”的真寒假热证。通过传统中医望诊进行辨证很容易出现错误,而红外热成像技术通过分析人体体表红外热图数据可以一目了然地发现病证的寒热本质,为中医辨证提供了客观而准确的依据。


  李红娟等[20-21]通过红外检测发现,平和体质人群与冬泳、艾滋病感染者3组人群的督脉、命门等区域热差值有明显差异,说明正气强弱在人体体表温度上有差异。对比寒证、热证两组艾滋患者的脏腑热值数据,获得两组人群在胸膺(肺)、大腹(脾)等区域热差值的显著差异,为辅助寒热辨证提供研究基础。张越等[22]借助红外热成像技术对手足心热的病因进行分析,结果发现借助红外热图可以比较客观区别阴虚、阳虚及脾虚阴火证等病因,打破了手足心热是由阴虚内热引起的常规认识。张宜等[23]运用红外热成像技术对肾虚型膝骨关节炎患者不同部位的温度进行检测分析,结果发现膝骨性关节炎不但是局部病变,而且与肾阳虚和心脾阳虚相关;运用红外热成像技术可及早识别阳虚与阳虚兼证,从而可辅助中医辨证。


  此外,通过对乳腺增生病患者不同中医证型与红外热图的关系研究发现[24],红外图像变化与不同证型之间有明显的对应关系,乳腺红外探查可作为中医辨证分型及判定临床疗效的观察指标,可望成为中医辨证的客观依据之一。


  3.中医疗效评估方面的研究正常人体红外热像图与正常解剖结构相同,具有一定的对称性和稳定性。以人体后正中线为中线,以腰骶菱形窝为中心展开,上下及左右对称大致分布均匀[25]。只要打破这种分布规律,远红外热像就提示机体的代谢功能可能出现异常[26]。当人体患病或者某些生理状况发生变化时,全身或局部的远红外辐射热能就会受到破坏和影响,在临床上表现为组织温度的升高或降低[27]。


  从中医角度来说,人体健康的“阴平阳秘”状态就是构成人体各个区域热值均匀,脏腑产热散热平衡[28]。当脏腑气血阴阳失衡,对应体表各个区域热值出现寒热偏离时,即为非健康状态;通过中医干预治疗,人体脏腑气血阴阳调和平衡,通过红外热图则表现为全身各区域寒热偏离状态得到纠正。因此,红外热成像技术可作为中医疗法的客观评估指标之一。


  诸多专家利用红外热成像技术,对不同疾病的中医干预疗效进行了评估。郭会鹃等[29]通过对183例艾滋病患者2个疗程的红外热值与118位正常人的红外热值对比,初步揭示了艾滋病患者治疗前后身体热态的变化趋势,从而验证了艾滋病患者治疗的有效性。张立娟等[30]采用红外热成像技术观察血府逐瘀汤治疗早期糖尿病足的疗效,实验证明血府逐瘀汤治疗后红外热图像变化明显,疗效显著?;平鏪31]采用红外热成像技术,利用热图中炎性病灶热区最长径线改变量及热区温差差值这两个量化指标对200例盆腔炎患者不同疗法进行对比评估,从而为中西医结合疗效的客观评估提供理论依据及基础。


  4.经络穴位相关理论的研究


  4.1经络穴位客观化研究经络学说是中医学理论的主要部分之一,其中穴位是针灸治疗的主要靶点。应用红外热成像技术,呈现经络穴位的温度分布规律及走形,观察针灸前后机体的温度变化是分析针灸作用的一个途径,也是经络客观化的重要研究方法之一[32]。


  通过红外热成像技术探测经络的存在及循行路线,其探测到的红外高温线带与经络走行基本一致,证实了经络的客观存在。相关研究已基本证实,循经红外辐射轨迹是人体生命活动中普遍存在的一种现象,且多表现为经络线下的表皮层的高温线带[33]。该红外辐射轨??梢栽谘ㄎ坏奶灞泶碳は掠辗⒉?,但温灸是诱发循经高温线的最佳方式,电针次之。


  4.2针灸治疗的临床研究红外热成像技术作为非侵入性的功能性医学影像手段,已经在针灸的临床研究中得到广泛应用,同时提供给我们诸多直观的科学证据[34-35]。


  相关研究表明[36-38],艾灸热敏腧穴产生的腧穴热敏现象(如扩热传热),除了受试者的主观感觉,在一定程度上也能被红外成像客观显示。红外热成像技术很好地辅助了经络穴位的相关研究,使患者的主观感受客观化、数据化、可视化。临床研究[39]显示,面瘫患者患侧与健侧存在明显的温差,针灸疗法能调节患病区域表面温度,使之与健侧温度接近对称。而红外热成像技术能够指导临床取穴,提高针灸疗法的有效性。


  5.中医体质相关研究中医体质是人体生命过程中,在先天禀赋和后天获得的基础上所形成的形态结构、生理功能和心理状态方面综合的、相对稳定的固有特质,是人类在生长、发育过程中所形成的与自然、社会环境相适应的人体个性特征[40]。体质的差异性很大程度上决定了对病因的易感性、疾病的发生发展变化、转归预后的差异及个体对干预措施的不同反应性[41]。红外热成像技术应用于中医体质的辨识,是中医体质辨识客观化的重要方法之一,避免了量表评估法由于个人主观理解及认识的不统一而产生较大偏差的缺点。


  研究表明[42],红外热图能有效地显示出夏、冬两季人体体表温度分布的差异,并与中医体质具有一定相关性。因此,红外热成像技术能客观反映人体的季节性变化,并在中医体质客观化研究方面有重要应用前景。郑霞等[43]对30例阳虚质正常人和30例非阳虚质正常人的红外热图特点进行评价分析,结果发现,正常阳虚体质者和正常非阳虚体质者具有相同的代谢热值规律,头面部和四肢区位是应用红外热成像系统评价阳虚的两个敏感区位。李启佳等[44]采用非制冷镜头的红外热成像仪对30例平和质与46例阳虚质的正常人的红外热图进行对比研究,得出:1示指、中指、无名指和下肢是应用非致冷镜头的红外热像诊断系统判定阳虚的敏感区位;2无论何种致冷方式的红外热成像仪对膝部、股后区与小腿后区热值差异的研究具有可重复性;3冬季仅行下肢扫描即可进行阳虚评价。


  6.亚健康的相关研究亚健康是指人体处于健康和疾病之间的一种低质状态。亚健康状态者尚未发生器质性病变,临床生化物理检查无法得到阳性诊断结果。而红外热成像技术作为一项功能型影像学检查手段,能够为亚健康的诊断提供客观化的重要依据。


  连志强等[45]通过对730例健康体检者的红外热图筛查,诊断为健康组102例,亚健康组355例,疾病组273例,亚健康组的颈部不适部位与热图异常区域符合。因此,颈部红外热像图可作为判断亚健康状态颈部不适的客观依据。王超等[46-47]以亚健康态胸痹人群作为研究对象,分别设置健康组、亚健康态胸痹组和胸痹组,采用红外热成像技术探索亚健康态胸痹的红外热图特征。结果发现:亚健康态胸痹组的症状表现程度与红外热图异常变化相符,红外热成像技术可作为判断亚健康态胸痹的客观依据之一。


  思考与展望


  红外热成像技术在中医学领域应用的研究已逾30年,也取得了一定的成果。但目前的研究中还存在诸多问题。


  红外设备在中医学中的研究缺乏统一的标准[48]。红外设备有各种类型,配置不同,性能和功用也各异。哪一种配置的红外设备更适合于中医学的研究,目前尚无相关文献研究[49]。目前,红外热成像技术在中医学中的研究采用的设备参数不同,是否会影响研究结果仍有待进一步探讨。


  红外热成像技术在人体体表温度数据采集时具有一定的局限性。人体是一个复杂的生物系统。人体内部温度具有一定的稳定性,其波动范围较小,但体表温度的波动性较大。不同人体部位由于皮下组织结构、血流状况、环境温度等因素,导致不同部位体表温度差异性较大。因此,红外热成像技术在中医学中的研究中无法使用全身统一的温度标准来研究。


  红外热成像技术在中医学的研究中缺乏统一的科研路径。目前,红外热成像技术在中医学的应用仅仅停留在个人的小样本的研究经验层面[50],缺乏统一的科研路径和多中心、大样本的临床研究数据。因此,红外热成像技术在中医学的应用研究结论缺乏可比性。


  红外热成像技术的数据采集受干扰因素较多。红外热成像技术在采图时对环境的温度、湿度、空气流动度、环境布置等多方面都有严格的要求,采图环境受干扰的因素较多。此外,受检者需要在采图之前禁止能够影响体表温度的活动,且需全裸拍摄。数据采集受干扰因素较多,影响实验结果的准确性。


  另外,红外热成像技术在中医学的应用尚处于起步阶段,其技术操作缺乏统一的规范。目前,红外热成像技术在中医学方面的研究尚缺乏完整系统的学科理论体系,临床医生对红外热成像理论缺乏系统的认识,操作水平参差不齐,对红外图像缺乏完整的认知能力以及综合判断能力,严重制约了红外热成像技术在中医学的科研发展。


  鉴于以上存在的问题,首要任务是要制定红外热成像技术在中医学研究中的相关标准,包括统一的设备参数、采图环境、受检者要求、采图方法、解图方法等方面。在此基础上进行多中心、大样本的临床红外热图数据采集,经过统计学数据分析后形成红外热图的相关标准,以便规范日后的相关研究。其次,对红外热成像系统的技术要进行不断优化。由于目前红外热成像系统采图受干扰因素较多,如何能够降低干扰,使采集数据更加稳定准确也是今后研究的重点方向之一。


  随着科研工作的不断推进,红外热成像技术在中医学的研究会更加科学化、规范化?;谇叭嗽诤焱馊瘸上窦际醯南喙乜蒲芯榛∩?,不断优化科研路径,使研究更加深入。这也是实现中医现代化的重要突破口之一。

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