夏冬季節(jié)人體紅外熱像圖像特征的初步研究

黃 博 李子孺 陳 鋰 張 婷 周 翠 張旭升

(1華南師范大學(xué)光子中醫(yī)學(xué)實驗室，廣東省廣州市中山大道西55號，510631;2鄂州市生物醫(yī)藥研究所)

紅外熱像可從體表溫度分布的角度提供人體的生理病理信息，并具有非接觸、無輻射傷害、可多次進行觀察等優(yōu)點。前期研究初步證明了紅外熱像是一種適用于中醫(yī)的研究技術(shù)，能客觀反映中藥保健功效的特色與優(yōu)勢［1-3］。為使紅外熱像在中醫(yī)藥臨床的應(yīng)用有更為堅實的基礎(chǔ)，必須深入開展有關(guān)人體紅外熱像的基礎(chǔ)研究，對人體紅外熱像隨季節(jié)的變化規(guī)律進行深入探討是其中必不可少的重要部分。自然界的陽氣、陰氣分別在夏季、冬季比較旺盛，是影響人體氣血周期變化的重要因素。《黃帝內(nèi)經(jīng)》中有多處論及夏、冬季節(jié)人體氣血變化的差異［4］，現(xiàn)代生理學(xué)則指出人體深部溫度較穩(wěn)定，而表層溫度隨環(huán)境溫度變化較大［5］，但是對于夏、冬季節(jié)人體體表溫度分布的具體規(guī)律以及這種規(guī)律與人體體質(zhì)的關(guān)系則還未見研究報告。本研究在夏季、冬季對人體紅外熱像進行了采集，對夏冬圖像特征進行對比分析，并且與中醫(yī)體質(zhì)進行了相關(guān)性研究。

1 資料與方法

1.1 紅外熱像觀察 本試驗所用的紅外熱像儀為北京貝億醫(yī)療器械有限公司生產(chǎn)的熱斷層(Thermal Texture Maps，TTM)評估系統(tǒng)，型號為 TSI-21，空間分辨率≤3mrad，溫度分辨率0.05℃。檢測室保持溫度:夏季采集26℃，冬季采集24℃，濕度＜75%。檢測前受試者需要休息至少30min。

本試驗所觀察的部位包括:人體正面的左右手心、鼻子、喉部、胸部(圖1A)，人體胸腹部和肚臍(圖1B)，人體背部的上、下區(qū)域(圖1C)，人體下肢的大腿、小腿(圖1D)以及腳心(圖1E)。手心觀察部位為整個手掌(右、左手記為A1、A2);鼻子觀察部位為鼻根到鼻尖區(qū)域(A3);喉部觀察部位為下頜水平線以下至胸骨上切跡以上的頸部正前方區(qū)域(A4);胸部觀察部位是左右胸骨線平第1～3肋區(qū)域在體表投影(在圖1A右中左三區(qū)記為A5、A6、A7，在圖1B右中左三區(qū)記為B1、B2、B3);腹部觀察區(qū)包括劍突下的腹上區(qū)部位(右中左三區(qū)記為B4、B5、B6)以及肋弓下緣水平線以下，肚臍水平線以上的區(qū)域(B7);背部的上觀察區(qū)為胸椎3～5節(jié)在體表投影(左中右三區(qū)記為C1、C2、C3)，背部的下觀察區(qū)為腰椎2～3節(jié)在體表投影(左中右三區(qū)記為C4、C5、C6);大腿觀察區(qū)為大腿正面中部(右左腿記為D1、D2);小腿觀察區(qū)為小腿正面中部(右左腿記為D3、D4);腳心觀察部位為腳弓區(qū)域(右左腳記為E1、E2)。

圖1 紅外熱像各個部位的觀察區(qū)

本試驗的圖像特征值類型包括溫度值與相對溫度值。溫度值指所觀察部位的平均溫度，如圖1所示，設(shè)A1～A7，B1～B8，C1～C6，D1～D4，E1～E2分別為所選共27個區(qū)域的平均溫度。相對溫度值則是2個或多個局部溫度值相減的差值。本研究的重點是通過相對溫度值來反映人體溫度分布的差異。

1.2 受試者圖像采集時間 共有38名健康受試者入選，全部為華南師范大學(xué)生物光子學(xué)研究院在校研究生，其中男26名，女12名，年齡最小23歲，最大27歲，平均年齡24.1歲。圖像采集日期:2010年6月24-27日采集夏季圖像，2010年12月21-24日采集冬季圖像。圖像采集時間:均在上午7:30～9:30之間。所有受試者均簽署知情同意書。

1.3 中醫(yī)體質(zhì)評分 受試者填寫《中醫(yī)體質(zhì)分類與判定表》，該表是中華中醫(yī)藥學(xué)會認定的中醫(yī)體質(zhì)判定標(biāo)準(zhǔn)［6］，由平和質(zhì)、氣虛質(zhì)、陽虛質(zhì)、陰虛質(zhì)、痰濕質(zhì)、濕熱質(zhì)、瘀血質(zhì)、氣郁質(zhì)、特稟質(zhì)9個亞量表構(gòu)成，每個亞量表包含7～9個條目。回答中醫(yī)體質(zhì)分類判定標(biāo)準(zhǔn)中的問題，每一問題按5級評分，計算原始分及轉(zhuǎn)化分，依標(biāo)準(zhǔn)判定體質(zhì)類型。每個條目原始最低分是1分，最高分是5分。先計算各亞量表的原始分?jǐn)?shù)，即原始分?jǐn)?shù)=各個條目分值相加。計算原始分?jǐn)?shù)后再換算為轉(zhuǎn)化分?jǐn)?shù)，各亞量表的轉(zhuǎn)化分?jǐn)?shù)為1～100分。轉(zhuǎn)化分?jǐn)?shù)(%)=(原始分 -條目數(shù))×100/(條目數(shù) ×4)。

1.4 統(tǒng)計學(xué)方法 紅外熱像特征值首先采用格拉布斯準(zhǔn)則對異常數(shù)據(jù)進行檢測。冬、春季節(jié)比較采用配對t檢驗法，雙側(cè)檢驗。男性與女性比較采用雙側(cè)獨立t檢驗法。將體質(zhì)評分與紅外熱像圖像特征值進行相關(guān)性分析。數(shù)據(jù)采用均值±標(biāo)準(zhǔn)差(ˉx±s)的表達。以P＜0.05為有統(tǒng)計學(xué)差異，P＜0.01為有極顯著性差異。異常數(shù)據(jù)剔除采用DPS7.05統(tǒng)計軟件，檢驗統(tǒng)計采用SPSS16.0統(tǒng)計軟件。

2 結(jié)果

試驗結(jié)束時，納入統(tǒng)計總?cè)藬?shù)為34人，其中男性24人，女性10人。中醫(yī)體質(zhì)各亞量表轉(zhuǎn)化分?jǐn)?shù)如表1。男性與女性的各亞量表轉(zhuǎn)化分?jǐn)?shù)均無統(tǒng)計學(xué)差異。但是，其中的氣郁質(zhì)、血瘀質(zhì)分?jǐn)?shù)，女性有高于男性的傾向，P值均為0.09。體質(zhì)類型判斷，平和質(zhì)12例，其中6例無偏頗體質(zhì)傾向，6例有偏頗體質(zhì)傾向;偏頗體質(zhì)22例，其中單純偏頗體質(zhì)(即只有1種偏頗體質(zhì))1例，兼夾偏頗體質(zhì)(判定結(jié)果為2種或2種以上偏頗體質(zhì))21 例。這 21 例兼夾體質(zhì)中，兼夾 2、3、4、5、6、7、8種體質(zhì)的人數(shù)分別是 5、1、6、2、5、0、2，顯示了兼夾體質(zhì)現(xiàn)象普遍存在。

表1 中醫(yī)體質(zhì)轉(zhuǎn)化分?jǐn)?shù)

2.1 夏季與冬季人體紅外熱像圖像特征比較 在所觀察的27個區(qū)域中，夏季的體表溫度都高于冬季，P＜0.01。其中手部溫度兩季的差值最大，超過3.5℃，其次為大腿，約2.8℃，然后是腳底，約2.5℃;兩季差值最小的區(qū)域為小腿，約1.2℃。兩季體表溫度的相關(guān)性比較，臍上腹部以及背部的相關(guān)性較好，而頭面部、四肢的相關(guān)性較差。如表2所示。

表2 夏季和冬季溫度值比較(℃)

表3 夏冬兩季平衡特征值比較(℃)

表4 男性與女性夏冬兩季體表溫度值比較(℃)

表5 男性與女性夏冬兩季平衡特征值比較(℃)

對夏冬兩季人體體表溫度的相對值進行比較。主要從人體遠近平衡、上下平衡的角度來進行觀察，如表3所示。手部相對于頭面部的溫度相對值，冬季明顯低于夏季，差值約1.5℃。胸腹部的上下差值，冬季明顯高于夏季，差值超過0.3℃。背部的上下差值，也顯示冬季明顯高于夏季，左右側(cè)的差值超過0.3℃，中間差值超過0.2℃。腿部的上下差值，夏季是大腿高于小腿約0.5℃，冬季則相反，大腿低于小腿約1℃，兩季差異非常顯著。胸腹部的相對溫度值在兩季的相關(guān)性較強，背部、腿部的相對值在兩季的相關(guān)性則不明顯。

2.2 夏冬紅外熱像圖像特征的性別差異 男性與女性在夏季與冬季體表溫度數(shù)據(jù)，如表4所示。女性手、鼻、背下部、腳底等部位溫度，夏季低于男性，P＜0.05，而冬季則無統(tǒng)計學(xué)意義。大腿部位溫度，女性夏冬均比男性低，冬季P＜0.01，夏季P＜0.05。胸部兩側(cè)溫度，女性冬季比男性高，P＜0.05。

男性與女性在夏季與冬季平衡特征值的數(shù)據(jù)，如表5所示。冬夏兩季胸部兩側(cè)與中間部位的溫度差以及上腹部中間與臍上腹區(qū)的差值，女性都明顯高于男性，具有統(tǒng)計學(xué)意義。背部兩側(cè)上下溫度差值，女性高于男性，其中夏季背部右側(cè)上下差值具有統(tǒng)計學(xué)意義。大腿與小腿的溫度差值，冬季男性高于女性，其中左側(cè)差值在冬季具有統(tǒng)計學(xué)意義。

2.3 紅外圖象特征值與體質(zhì)相關(guān)性分析 由于受試者人數(shù)不多，而且體質(zhì)兼夾性普遍，因此采用受試者《中醫(yī)體質(zhì)分類與判定表》9個亞量表的轉(zhuǎn)化分?jǐn)?shù)，與體表溫度以及平衡特征的差值進行相關(guān)性分析。結(jié)果顯示，9種體質(zhì)的轉(zhuǎn)化分?jǐn)?shù)與紅外熱像圖像特征都有一定的相關(guān)性。平和質(zhì)分?jǐn)?shù)與夏季人體的胸腹部中線、背上部正中、大小腿的體表溫度成負相關(guān)，與冬季人體胸腹部中線的溫度成負相關(guān);與夏季人體鼻部相對于頭面部的溫度差成正相關(guān)，與夏季腹中相對于臍的溫度差值成負相關(guān)，與夏季背部正中的上下差值成負相關(guān)。氣虛質(zhì)分?jǐn)?shù)與夏季人體鼻部相對于頭面部的溫度差成負相關(guān)，與上腹部相對于臍部溫度差成正相關(guān)。陽虛質(zhì)分?jǐn)?shù)與夏季、冬季人體鼻部相對于頭面部的溫度差成負相關(guān)。陰虛質(zhì)分?jǐn)?shù)與冬季人體腳底溫度成正相關(guān);與夏季背部右側(cè)上下溫度差成負相關(guān)。痰濕質(zhì)分?jǐn)?shù)與胸腹部多處以及背部上部在夏冬兩季的溫度差值成正相關(guān)。濕熱質(zhì)分?jǐn)?shù)與夏季鼻部溫度成負相關(guān);與夏季手、鼻部相對于頸、胸部的溫度差值成負相關(guān)，與夏季背部右側(cè)上下溫度差成負相關(guān)，與冬季右側(cè)胸部與上腹部溫度差值正相關(guān)，與冬季背部左、右側(cè)的上下溫度差值成負相關(guān)。血瘀質(zhì)分?jǐn)?shù)與夏季人體左胸部溫度值成正相關(guān)。氣郁質(zhì)分?jǐn)?shù)與夏季手部相對于頸部溫度差值成負相關(guān)。特稟質(zhì)分?jǐn)?shù)與冬季胸部中部溫度值成正相關(guān);與夏季上腹右、左側(cè)溫度差值成負相關(guān)，與夏季背上部左、右側(cè)溫度差值成正相關(guān)，與夏季腳底右、左側(cè)溫度差值成負相關(guān)。

3 討論

研究結(jié)果表明，紅外熱像能客觀反映人體在夏冬季節(jié)體表溫度分布的規(guī)律。在冬季時，除了體表溫度比夏季低，人體的各局部之間的相對溫度值也有明顯差異，如在軀干部位的上下溫度差值增加，大小腿溫度差從正值變?yōu)樨撝担孕夭績蓚?cè)的溫度值高于男性。《生理學(xué)》教材中的“在不同環(huán)境溫度下人體體溫分布圖”顯示，隨環(huán)境溫度下降，遠心端溫度比近心端溫度降低［5］。本研究則發(fā)現(xiàn)，在夏季大腿溫度高于小腿，但在冬季大腿溫度低于小腿，與教材不同。因此通過紅外熱像，將有助于中醫(yī)學(xué)與現(xiàn)代醫(yī)學(xué)對人體氣血分布規(guī)律的深入認識。研究結(jié)果也提示，在應(yīng)用紅外熱像進行臨床研究時，一定要從“天人相應(yīng)”的角度，高度重視季節(jié)、氣候等變化對人體的影響，避免造成試驗結(jié)果的差錯。

本研究受試者都是年輕學(xué)生，雖然體質(zhì)偏頗不明顯，但已能從中觀察到存在符合中醫(yī)理論的紅外熱像與中醫(yī)各類體質(zhì)轉(zhuǎn)化分?jǐn)?shù)的相關(guān)性。比如，陽虛、氣虛分?jǐn)?shù)與鼻部的相對溫度成負相關(guān)，而平和質(zhì)分?jǐn)?shù)則為正相關(guān);陰虛分?jǐn)?shù)與腳底溫度成正相關(guān);痰濕分?jǐn)?shù)與夏冬體表溫差成正相關(guān)等。通過今后對更廣泛人群進行紅外熱像與中醫(yī)體質(zhì)的相關(guān)性研究，將有可能使紅外熱像發(fā)展為中醫(yī)體質(zhì)客觀化研究的適用技術(shù)。本研究不但對于紅外熱像技術(shù)發(fā)展為中醫(yī)藥療效評價技術(shù)具有重要意義，而且對于紅外熱像技術(shù)在中醫(yī)天人相應(yīng)理論、四季養(yǎng)生、中醫(yī)體質(zhì)客觀化研究等方面也能提供有意義的參考。

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