“二分二至”節(jié)氣人體紅外熱像的比較分析?

陳 鋰，李子孺，黃 博，周 翠，張 婷，張旭升

(1.華南師范大學生物光子學研究院，中醫(yī)藥與光子技術(shù)國家中醫(yī)藥管理局三級實驗室和光子中醫(yī)學實驗室，廣州 510631；2.鄂州市生物醫(yī)藥研究所, 湖北 鄂州 436000)

人體紅外熱像屬于功能成像技術(shù)，從體表溫度分布的角度提供人體的生理病理信息，與中醫(yī)學所關(guān)注的人體“陰陽”、“氣血”、“寒熱”等都有密切的聯(lián)系。在中醫(yī)學舌診[1]、經(jīng)絡現(xiàn)象觀察[2]、藥性寒熱觀察[3]、體質(zhì)客觀化[4]、亞健康[5]、中藥療效評價[6]等多個方面都開展了應用研究。“天人相應”理論認為，人的生命活動規(guī)律、生理和病理現(xiàn)象，都受到自然規(guī)律的影響和制約。中醫(yī)學高度重視四時陰陽變化對人體的影響，認為遵循春生、夏長、秋收、冬藏的四時變化規(guī)律養(yǎng)生才能健康長壽。深入研究人體紅外熱像隨季節(jié)的變化規(guī)律，才能使紅外熱像在中醫(yī)各領域的應用有更為堅實的基礎。

“二分二至”指春分、夏至、秋分、冬至等4個節(jié)氣，這4個節(jié)氣既分別位于四季的中段，又是天文學中地球繞太陽公轉(zhuǎn)的4個特殊點。本文對“二分二至”人體紅外熱像的圖像特征進行比較分析，觀察人體氣血隨自然界四時陰陽變化的規(guī)律。

1 資料

1.1 受試者

受試者為健康男性青年學生，共有26名健康受試者入選，全部為華南師范大學在校研究生，平均年齡(24.0±3.0)歲，所有受試者均簽署知情同意書。

1.2 儀器

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≤3 mrad，溫度分辨率0.05 ℃。檢測室保持24 ℃～26 ℃，相對濕度<75%。

1.3 氣象資料

試驗開展地區(qū)為廣州市，屬南亞熱帶海洋性季風氣候，高溫多雨，長夏無冬。表1顯示，2010年3月22～3月25日，6月24～6月27日，9月21～9月24日，12月21～12月24日的廣州天氣，均為4 d平均值。氣象資料由廣州蘿崗觀測站提供。

表1 氣象信息

2 方法

2.1 采集時間

圖像采集日期為2010年春分附近(3月22～3月25日)、夏至附近(6月24～6月27日)、秋分附近(9月21～9月24日)、冬至附近(12月21～12月24日)，采集時間為上午7∶30～9∶30。檢測前要求空腹，休息至少30 min。

2.2 觀察部位

本試驗所觀察的部位包括人體正面的手心、頭面部、喉部、肩下部、胸部(見圖1A)，人體胸腹部和肚臍(見圖1B)，人體背部的上、下區(qū)域(見圖1C)，人體下肢的大腿、小腿(見圖1D)以及腳心(見圖1E)。手心觀察部位為整個手掌(右左手記為A1、A2)；頭面部觀察額部中間(A3)、眼部(右左眼記為A4、A5)、臉頰(右左臉記為A6、A8)、鼻子(A7)、嘴唇區(qū)(A9)等部位；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(A10)；肩下部觀察部位是左右鎖骨上窩偏外側(cè)區(qū)域(右左肩記為A11、A12)；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A13、A14、A15，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A1～A15，B1～B8，C1～C6，D1～D4，E1～E2分別為所選共35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，分析人體體表溫度的上下平衡、左右平衡、遠近平衡(遠心端與近心端)以及前后平衡(胸腹部與背部)隨季節(jié)變化的規(guī)律。

2.3 統(tǒng)計學方法

3 結(jié)果

試驗結(jié)束時，共有20人完成了4個節(jié)氣的圖像檢測，并納入數(shù)據(jù)統(tǒng)計。

3.1 4個節(jié)氣點的體表溫度比較

體表溫度在4個節(jié)氣點的變化情況如圖2所示。雖然檢測室溫度保持一致，但在4個節(jié)氣點人體體表溫度值卻有很大差異。軀干、頭頸部位夏至的溫度明顯高于其他3個節(jié)氣(差值超過2 ℃)，秋分只略高于冬至與春分，冬至與春分則基本相同。四肢部位及手部、腳部、大腿的變化規(guī)律基本相同，都是夏至最高，秋分次之，冬至與春分則低很多，且溫度的變化幅度較軀干大，如手部的溫度夏至比秋分高約2 ℃，秋分比冬至、春分高約2 ℃；小腿則顯示出與其他部位不同的規(guī)律，夏至比其他節(jié)氣只高約1 ℃，秋分冬至春分3個節(jié)氣的溫度則基本相同。

圖2 4個節(jié)氣點的人體體表溫度

3.2 4個節(jié)氣點的體表溫度平衡性比較

3.2.1 4個節(jié)氣點的人體左右溫度平衡 圖3a顯示，除春分節(jié)氣的腳部，所觀察的頭面部及手腳部位左側(cè)溫度都是高于右側(cè)，頭面部左右差值比手腳的左右差值大。臉頰與眼睛的左右差值在夏至為高峰：臉頰左右差在夏至超過0.5 ℃，與秋分比較差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)，與冬至比較差異有統(tǒng)計學意義(P<0.01)；眼睛左右差在夏至超過0.3 ℃，與春分比較差異有統(tǒng)計學意義(P<0.01)。手與腳的左右差值顯示出基本一致的規(guī)律，即春分差值最低，另外3個節(jié)氣基本相同，其中手部、腳部左右差值在春分與夏至均差異無統(tǒng)計學意義。

圖3b顯示，人體胸腹部與背部的左右差值呈相反狀態(tài)，胸部與上腹部左側(cè)溫度高于右側(cè)，而背部左側(cè)溫度低于右側(cè)。上腹部與上背部的左右失衡較大，差值約0.3 ℃。肩下部左右差值在秋分最低，與春分比較差異有統(tǒng)計學意義(P<0.01)，與夏至比較差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)。

3.2.2 4個節(jié)氣點的人體上下溫度平衡 圖4a顯示，頭面部各部位在4個節(jié)氣點的變化。額部相對于眼部，冬至溫度明顯高于其他3個節(jié)氣(P<0.05)。臉頰相對于眼部，春分節(jié)氣溫度最高，與夏至比較差異無統(tǒng)計學意義(P=0.055)，與秋分、冬至比較差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)。鼻部相對于眼部，秋分溫度最低，與夏至比較差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)。嘴唇相對于眼部，冬至溫度明顯高于其他3個節(jié)氣(P<0.05)。

圖3 4個節(jié)氣點的人體左右溫度平衡

圖4 4個節(jié)氣點的人體上下溫度平衡

圖4b顯示，冬至節(jié)氣時，人體軀干部位的上下溫度差值高于其他3個節(jié)氣，其中背部在冬至與夏至的上下差值比較差異有統(tǒng)計學意義(P<0.01)，胸部與臍上腹部在冬至與夏至的差值比較差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)，胸部與臍在冬至與夏至的差值比較差異無統(tǒng)計學意義(P=0.053)，肩下與胸部在冬至的差值與其他3個節(jié)氣比較差異有統(tǒng)計學意義(P<0.01)。

3.2.3 4個節(jié)氣點的人體前后溫度平衡 人體前后的溫度平衡是指胸腹部與背部的溫度平衡性。圖5顯示，胸部與上背部的溫度基本相同，而臍上腹部平均溫度高于下背部約0.4 ℃。人體前后溫度差值在夏至最高，秋分冬至基本相同為最低值，變化幅度將近0.4 ℃。其中，胸部與上背部的溫度差在夏至的數(shù)值與秋分、冬至的數(shù)值比較均差異有統(tǒng)計學意義(P<0.01)，臍上腹部與下背部溫度差在夏至的數(shù)值與秋分數(shù)值比較差異有統(tǒng)計學意義(P=0.011)，臍與命門的溫度差在夏至的數(shù)值與秋分比較差異有統(tǒng)計學意義(P<0.01)，與冬至比較差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)。

圖5 4個節(jié)氣點的人體前后溫度平衡

3.2.4 4個節(jié)氣點的人體遠近溫度平衡 人體遠近的溫度平衡是指遠心端與近心端的溫度平衡性。遠心端的溫度一般低于近心端。圖6顯示，手部與胸部的溫度差值在夏至、秋分約為-0.7 ℃，而在春分約為-2.4 ℃，冬至則約-2.8 ℃，夏至與春分、冬至的數(shù)值比較均差異有統(tǒng)計學意義(P<0.01)。腳部與小腿的溫度差值變化規(guī)律與手部與胸部溫度差值變化規(guī)律基本相似，夏至與春分、冬至的數(shù)值比較差異有統(tǒng)計學意義(P<0.01)。以上的遠近溫度平衡變化規(guī)律與4個節(jié)氣的氣溫變化規(guī)律較為相似，即夏至與秋分數(shù)值高且相近，春分次之，冬至最低。但腳部與大腿的溫度差值變化規(guī)律則與上2個差值規(guī)律完全不同，該差值在4個節(jié)氣點的大小基本相同，約為-1.2 ℃。

圖6 4個節(jié)氣點的人體遠近溫度平衡

4 討論

實驗數(shù)據(jù)表明，人體紅外熱像呈現(xiàn)出與四時變化相應的規(guī)律。人體的體表溫度在夏至明顯高于其他3個節(jié)氣，冬至為溫度低谷。由于人們對紅外圖像的視覺感受對應為各部位之間的相對溫度差異，且綜合各部位的相對溫度差異才能從整體角度把握人體的信息，因此除分析體表溫度，本研究重點分析了人體各種相對溫度，包括左右、上下、前后、遠近等平衡變化規(guī)律。如上下平衡分析，胸腹部以及背部的上下溫度差，都顯示了基本一致的變化規(guī)律，即夏至最低，冬至最高，春分與秋分位于二者之間；頭面部的上下平衡分析則顯示各部位在4個節(jié)氣中的特點，臉頰部位在春分時相對溫度較其他節(jié)氣高，鼻子秋分時相對溫度較其他節(jié)氣低，額頭與嘴唇冬至時相對溫度較其他節(jié)氣高。

四時變化與氣象因素(氣溫、濕度等)都會影響人體紅外熱像。在各觀察指標中，只有遠近平衡(手部與胸部溫度差值、腳部與小腿的溫度差值)顯示出與氣溫基本一致的變化規(guī)律。本實驗在廣州開展，夏至與秋分的平均氣溫相差很小。而且這2個節(jié)氣點都恰好有雨，空氣濕度也基本相同，秋分未能顯現(xiàn)出“秋燥”的特點，故夏至與秋分2個節(jié)氣點的氣象因素基本相同。但從陰陽消長變化的角度來分析，夏至是自然界陽氣最盛之時，秋分則是自然界陽氣從盛轉(zhuǎn)衰而達到的陰陽平衡點。紅外熱像數(shù)據(jù)顯示，在這2個節(jié)氣點，人體體表的溫度以及上下、前后溫度平衡性都有很大差異，如鼻部的相對溫度秋分明顯低于夏至，這說明即使處于相同的氣象條件，人體陰陽氣血分布也會因自然界四時變化而不同。以往的研究發(fā)現(xiàn)，在同一季節(jié)內(nèi)人體紅外熱像會隨氣象因素變化[7]。本實驗則顯示，季節(jié)因素對人體紅外熱像的影響是獨立于氣象因素的。

雖然檢測室的溫度保持一致，但是人體紅外熱像卻顯示出不同的節(jié)氣變化特點，說明人體受節(jié)氣變化的影響是內(nèi)在深刻的，不會因檢測期間的溫度條件而完全消失改變。這就提示我們，利用紅外熱像進行人體實驗一定要注意季節(jié)的影響，否則可能會造成圖像分析的錯誤。

紅外熱像能客觀、敏感地顯示人體隨四時變化的規(guī)律，在中醫(yī)研究領域有重要的應用價值。研究中所發(fā)現(xiàn)的人體紅外熱像隨四時變化的規(guī)律，與中醫(yī)陰陽理論、藏象理論、中醫(yī)體質(zhì)的對應關(guān)系，還有待于結(jié)合中醫(yī)藥臨床實踐進行深入探討。本研究在廣州開展，“二分二至”節(jié)氣在不同氣候區(qū)域人群的變化規(guī)律有何異同，也是今后值得深入研究的問題。

[1] 諸凱，魏璠，何堅，等. 不同人群舌紅外熱象觀察及動物舌血液灌注率測定[J]. 中醫(yī)雜志,2004,45(1):49-50.

[2] 胡翔龍，許金森，汪培清，等. 人體體表循經(jīng)紅外輻射軌跡形成機理的初步探討[J]. 紅外與毫米波學報, 2003, 22(3): 175-180.

[3] 朱明，李宇航，林亭秀，等. 關(guān)于中藥寒熱藥性試驗的紅外成像觀測[J]. 中國體視學與圖像分析,2007,12(1):53-58.

[4] 厚磊，李洪娟，許俊琴，等. 兼夾體質(zhì)與上熱下寒的相關(guān)性研究[J].中醫(yī)雜志, 2011, 52(16): 1396-1397.

[5] 余蔥蔥，趙星，張成明，等. 亞健康態(tài)頸部疲勞與頸椎病的紅外圖譜溫度特征比較[J]. 激光與紅外，2010,40(12):1333-1335.

[6] 李子孺, 張旭升. 生益膠囊對中老年紅外熱像平衡特征的影響[J]. 世界中醫(yī)藥雜志, 2009, 4(2): 67-70.

[7] 李子孺, 張旭升, 林鋼, 等. 人體紅外熱像隨時間變化現(xiàn)象的初步研究[J]. 世界中醫(yī)藥雜志, 2009, 4(5): 250-253.