基于紅外熱成像技術(shù)探究八段錦對平人臟腑功能的影響

田思瑋， 宋軍， 閃增郁， 謝繼鼎， 韓自榮， 孫沛澤， 代金剛

（1.中國中醫(yī)科學(xué)院醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)中心，中醫(yī)藥防治重大疾病基礎(chǔ)研究北京重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100700；2.中國中醫(yī)科學(xué)院中藥研究所，北京 100700；3.北京中醫(yī)藥大學(xué)東方醫(yī)院，北京 100078；4.中國中醫(yī)科學(xué)院中醫(yī)基礎(chǔ)理論研究所，北京 100700）

中醫(yī)導(dǎo)引法是以肢體運(yùn)動配合呼吸吐納，輔以精神調(diào)攝的養(yǎng)生方法，長期練習(xí)可調(diào)暢情志、延年益壽。中醫(yī)導(dǎo)引法的發(fā)展經(jīng)歷了積淀、形成、融合、形成不同套路、普及、緩慢發(fā)展、逐漸得到重視幾個(gè)重要階段[1]。八段錦作為中醫(yī)導(dǎo)引法的代表，起源于北宋，發(fā)展至今已有八百余年歷史，現(xiàn)沿用的八段錦口訣，是在明清時(shí)期形成發(fā)展而來的，如“雙手托天理三焦”“左右開弓似射雕”“調(diào)理脾胃須單舉”等，八個(gè)動作如其口訣記載所示，每一勢動作分別對應(yīng)調(diào)節(jié)不同的臟腑[2-4]。為適應(yīng)社會與人民健康戰(zhàn)略的需求，國家體育總局綜合八段錦的發(fā)展歷史與動作內(nèi)涵，對其進(jìn)行規(guī)范化整理與推廣，形成了目前應(yīng)用較為廣泛的版本，亦是本研究所采用的版本。當(dāng)前，關(guān)于八段錦功理功用的研究多將其作為輔助治療手段進(jìn)行觀察[5-10]，因此將八段錦作為單一干預(yù)手段進(jìn)行客觀化、可視化研究十分必要。

人作為生命活動的有機(jī)體，時(shí)刻發(fā)生著生理、物理變化，這些活動時(shí)刻影響人體的體溫。人體內(nèi)部的生理活動受諸多因素的影響，在生理活動中可將能量轉(zhuǎn)化，并以熱量的形式散發(fā)，再由散熱系統(tǒng)散發(fā)至體表；同樣，外在環(huán)境狀態(tài)的變化、人體運(yùn)動狀態(tài)的改變均與臟腑組織的產(chǎn)熱與散熱密切相關(guān)。因此，擬通過觀察八段錦干預(yù)前后溫度數(shù)值的變化情況，以此推測健康人群內(nèi)在臟腑功能的變化情況，為八段錦的功理功用研究奠定理論基礎(chǔ)。

通過使用紅外熱成像測量儀來“查看”或“測量”物體輻射的熱能，通過接受人體紅外輻射波，將人體體表熱輻射波轉(zhuǎn)換成電信號，并折算成溫度，用不同顏色表達(dá)不同的溫度，顯示紅外光波圖，即紅外熱像圖[11]。其基于溫度數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、不接觸皮膚、不破壞原來的溫度場，且測溫較快，每張熱圖包含幾萬個(gè)像素點(diǎn)的溫度數(shù)值，對人體無創(chuàng)無害，具有可重復(fù)性等特點(diǎn)與優(yōu)勢，在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用日益廣泛[12]。人體的外在征象可在一定程度上反映人體內(nèi)在臟腑生理活動與病理變化，如《類經(jīng)》所述：“有諸內(nèi)，必形諸外”，而這種外在征象也能客觀反映臟腑的內(nèi)在功能變化。八段錦作為導(dǎo)引運(yùn)動的分支，將其作為干預(yù)手段用以觀察健康人群習(xí)練前、習(xí)練12 周后的體表溫度的變化狀態(tài)，參照第九套廣播體操及不習(xí)練任何運(yùn)動形式的干預(yù)溫度變化結(jié)果，以此推斷八段錦對人體臟腑功能調(diào)節(jié)作用的特異性，以期為八段錦“協(xié)調(diào)臟腑功能”“疏通經(jīng)絡(luò)氣血”的功理功用提供客觀化的量化指標(biāo)，對八段錦應(yīng)用于臨床各科優(yōu)勢病種的治療提供客觀化、可視化的科學(xué)依據(jù)具有重要意義與價(jià)值。

1 對象與方法

1.1 研究對象及分組于2020 年5 月至2021 年10 月，采用招募海報(bào)、微信朋友圈等線下、線上招募方式，在北京市一般條件（包括人口學(xué)基本特征和生活環(huán)境等）基本相同的社區(qū)（包括科研院所、學(xué)校、機(jī)關(guān)、居民區(qū)等）進(jìn)行招募，共招募年齡20 ～60周歲的健康受試者120例。采用隨機(jī)數(shù)字表法將受試者隨機(jī)分為試驗(yàn)組、對照組、空白組3 組，每組各40例。本研究由國家自然科學(xué)基金青年基金（編號：81704139）資助，經(jīng)中國中醫(yī)科學(xué)院醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)中心倫理委員會批準(zhǔn)通過，批件號：2017NO.2；并通過中國臨床試驗(yàn)注冊中心注冊，注冊證號：ChiCTR2000040763。

1.2 健康受試者選擇標(biāo)準(zhǔn)

1.2.1 納入標(biāo)準(zhǔn) ①無高血壓、糖尿病、冠心病、脂肪肝等慢性病；②年齡在20～60 周歲之間（含20 周歲與60 周歲）；③初中及以上文化水平；④自愿參加本研究并簽署知情同意書的健康受試者。

1.2.2 排除標(biāo)準(zhǔn) ①不符合上述納入標(biāo)準(zhǔn)者；②入組前近1 周內(nèi)有外感、外傷等急性病史者；③妊娠期或哺乳期婦女；④有精神疾病史或精神疾病家族史者。

1.2.3 終止標(biāo)準(zhǔn) 干預(yù)過程中出現(xiàn)嚴(yán)重不良反應(yīng)和意外情況，或出現(xiàn)其他病情變化需要采取相關(guān)治療措施，或出現(xiàn)其他影響干預(yù)效果評定的情況者。

1.2.4 剔除標(biāo)準(zhǔn) ①符合納入標(biāo)準(zhǔn)，但納入后拒絕實(shí)施相關(guān)檢查、評估及干預(yù)者；②依從性差，未按規(guī)定進(jìn)行干預(yù)而影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果評定者；③未能完成整個(gè)研究，主動要求退出且干預(yù)效果不明顯者。

1.3 研究方法

1.3.1 干預(yù)前信息采集 所有受試者簽署知情同意書，完成一般信息采集后，按照試驗(yàn)要求，囑受試者受檢前1 h 勿大量飲水、飲酒，勿服用藥物，女性避開經(jīng)期及經(jīng)期前后3 d。囑受試者將頭發(fā)束起，充分暴露體表，進(jìn)入檢測室靜待5 min，準(zhǔn)備完畢后進(jìn)行干預(yù)前的第一次熱像圖采集。

1.3.2 干預(yù)措施 試驗(yàn)組、對照組、空白組3 組受試者分別進(jìn)行八段錦、第九套廣播體操、不習(xí)練3種不同的干預(yù)措施。其中，試驗(yàn)組受試者在完成干預(yù)前熱像圖采集后由具有國家級社會體育指導(dǎo)員資質(zhì)的老師帶領(lǐng)，進(jìn)行八段錦動作的練習(xí)，時(shí)間為15 min，習(xí)練完成后于檢測室靜候5 min；熟練掌握后由受試者在家自行鍛煉，每天1次，每次15 min，連續(xù)鍛煉12 周后進(jìn)行熱像圖采集。對照組受試者在完成干預(yù)前熱像圖采集后也由具有國家級社會體育指導(dǎo)員資質(zhì)的老師帶領(lǐng)，進(jìn)行第九套廣播體操的練習(xí)，時(shí)間為15 min，習(xí)練完成后于檢測室靜候5 min；熟練掌握后由受試者在家自行鍛煉，每天1次，每次15 min，連續(xù)鍛煉12周后進(jìn)行熱像圖采集。空白組受試者不施加干預(yù)措施，于12周后進(jìn)行熱像圖采集。

1.3.3 觀察指標(biāo)及檢測分析方法

1.3.3.1 體質(zhì)量及體質(zhì)量指數(shù)（body mass index，BMI） 觀察3 組受試者干預(yù)前與干預(yù)12 周后體質(zhì)量及BMI的變化情況。

1.3.3.2 五臟系統(tǒng)健康狀況量表（HEFESCM-36）評分 該量表包括心系評分、肝系評分、脾系評分、肺系評分、腎系評分及綜合評分6部分。觀察3 組受試者干預(yù)前與干預(yù)12 周后HEFESCM-36 量表各系統(tǒng)評分的變化情況。

1.3.3.3 紅外熱像圖采集分析方法 （1）紅外熱像圖采集：試驗(yàn)全程在中國中醫(yī)科學(xué)院醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)中心四診實(shí)驗(yàn)室完成。采用FILR SC660 型紅外熱像儀進(jìn)行紅外熱像圖采集，該儀器配備像素640×480 的高分辨率探測器，熱靈敏度高，溫度識別誤差＜30 mK（0.03 ℃），具備自動優(yōu)化亮度和對比度調(diào)節(jié)功能。采集環(huán)境溫度設(shè)定為20～24 ℃，濕度為50%～60%，無風(fēng)、無強(qiáng)光干擾，檢測室的制熱或制冷源遠(yuǎn)離受檢人。（2）紅外熱像圖分析：熱像圖采集完成后上傳至北京好來醫(yī)學(xué)科技公司研發(fā)的TMI-W 紅外醫(yī)學(xué)影像工作站進(jìn)行紅外熱像圖分析，該工作站以《針灸學(xué)》骨度分寸理論為依據(jù)，借助西醫(yī)解剖知識，可自動識別標(biāo)注錨點(diǎn)。

1.4 統(tǒng)計(jì)方法應(yīng)用SPSS 25.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析。計(jì)量資料用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（±s）進(jìn)行統(tǒng)計(jì)描述，若符合正態(tài)分布和方差齊性要求則用單因素方差分析和配對樣本t檢驗(yàn)，否則用非參數(shù)秩和檢驗(yàn)；計(jì)數(shù)資料用頻數(shù)或百分?jǐn)?shù)形式進(jìn)行統(tǒng)計(jì)描述，組間比較采用卡方檢驗(yàn)。均采用雙側(cè)檢驗(yàn)方法，以P＜0.05表示差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 3 組受試者脫落情況及基線資料比較研究過程中，共脫落13 例，其中試驗(yàn)組脫落4 例，對照組脫落5 例，空白組脫落4 例；最終共納入107 例，其中試驗(yàn)組36 例，對照組35 例，空白組36 例。表1 結(jié)果顯示：3 組受試者的性別、年齡、身高、體質(zhì)量、BMI等基線資料比較，差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），具有可比性。

表1 3組受試者的基線資料比較Table 1 Comparison of baseline information in the three groups of subjects（±s）

表1 3組受試者的基線資料比較Table 1 Comparison of baseline information in the three groups of subjects（±s）

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2.2 3組受試者干預(yù)前后體質(zhì)量和BMI比較表2結(jié)果顯示：干預(yù)前，3 組受試者的體質(zhì)量和BMI 比較，差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。干預(yù)12 周后，試驗(yàn)組的體質(zhì)量和BMI 均較干預(yù)前降低（P＜0.01），而對照組和空白組均無明顯變化（P＞0.05）；3組受試者干預(yù)后組間比較，差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。

表2 3組受試者干預(yù)前后體質(zhì)量和體質(zhì)量指數(shù)（BMI）比較Table 2 Comparison of body mass and body mass index（BMI）in the three groups of subjects before and after the intervention（±s）

表2 3組受試者干預(yù)前后體質(zhì)量和體質(zhì)量指數(shù)（BMI）比較Table 2 Comparison of body mass and body mass index（BMI）in the three groups of subjects before and after the intervention（±s）

注：①P＜0.01，與干預(yù)前比較

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2.3 3 組受試者干預(yù)前后HEFESCM-36評分比較表3結(jié)果顯示：干預(yù)前，3組受試者HEFESCM-36的心系評分、肝系評分、脾系評分、肺系評分、腎系評分及綜合評分比較，差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。干預(yù)12周后，試驗(yàn)組HEFESCM-36的各系統(tǒng)評分均較干預(yù)前升高（P＜0.05），對照組與空白組僅心系評分較干預(yù)前升高（P＜0.05）；3 組受試者HEFESCM-36 的各系統(tǒng)評分干預(yù)后組間比較，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05 或P＜0.01）；組間兩兩比較，試驗(yàn)組與對照組相比（除心系評分外），試驗(yàn)組與空白組相比（除脾系評分和肺系評分外），HEFESCM-36 的其他各系統(tǒng)評分均明顯升高（P＜0.05或P＜0.01）。

表3 3組受試者干預(yù)前后五臟系統(tǒng)健康狀況量表（HEFESCM-36）評分比較Table 3 Comparison of 36-item health evaluation of five zang-organ systems of Chinese medicine scale（HEFESCM-36）in the three groups of subjects before and after the intervention（±s，分）

表3 3組受試者干預(yù)前后五臟系統(tǒng)健康狀況量表（HEFESCM-36）評分比較Table 3 Comparison of 36-item health evaluation of five zang-organ systems of Chinese medicine scale（HEFESCM-36）in the three groups of subjects before and after the intervention（±s，分）

注：①P＜0.05，與干預(yù)前比較；②P＜0.05，③P＜0.01，與對照組干預(yù)后比較；④P＜0.05，⑤P＜0.01，與空白組干預(yù)后比較

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2.4 3組受試者干預(yù)前后紅外熱像圖變化情況

2.4.1 紅外熱像圖變化情況分析 圖1 左側(cè)所示圖例為溫度階梯示意圖（簡稱溫階示意圖），溫度由低到高依次對應(yīng)的顏色分別為藍(lán)黑色、深藍(lán)色、淺藍(lán)色、藍(lán)綠色、黃色、黃紅色、紅色、白色。通過紅外熱像圖可直觀整體觀察人體溫度異常區(qū)域：首先，以溫階示意圖為依據(jù)觀察有無明顯的涼偏離或熱偏離；其次，以左右是否對稱為依據(jù)觀察有無明顯異常。如圖1-B 和圖1-C 所示，分別為入組后干預(yù)前同一受試者背面、正面體位的紅外熱像圖，與溫階示意圖相對應(yīng)，可看出該受試者的雙腳、雙手及下肢溫度較胸腹部、背部低，即存在明顯的涼偏離，整體來看，該受試者下肢與雙手存在不均勻團(tuán)塊狀的綠色區(qū)域，提示其下肢溫度分布不均勻。

圖1 受試者干預(yù)前背面、正面體位的紅外熱像圖圖例Figure 1 The infrared thermography of the subjects from the dorsal and anterior aspects before intervention

2.4.2 3 組受試者干預(yù)前后紅外熱像圖變化情況 如圖2所示，分別為試驗(yàn)組、對照組與空白組受試者干預(yù)前與干預(yù)12 周后正面及背面紅外熱像圖。圖2-A 為試驗(yàn)組受試者干預(yù)前后的紅外熱像圖變化情況，其中圖2-A1、圖2-A2分別為干預(yù)前的正面、背面紅外熱像圖，圖2-A3、圖2-A4分別為干預(yù)12周后的正面及背面紅外熱像圖。由圖2-A可知，干預(yù)12 周后，該組受試者胸腹部、背面顏色變化更為明顯，紅色、白色等對應(yīng)溫度較高的顏色區(qū)域面積擴(kuò)大，四肢顏色變化出現(xiàn)差異，上肢較下肢更為顯著。圖2-B 為對照組受試者干預(yù)前后的紅外熱像圖變化情況，其中圖2-B1、圖2-B2 分別為干預(yù)前的正面、背面紅外熱像圖，圖2-B3、圖2-B4分別為干預(yù)12周后的正面及背面紅外熱像圖。由圖2-B 可知，干預(yù)12 周后，該組受試者胸腹部紅色面積區(qū)域大，四肢尤其是腿部出現(xiàn)黃色面積擴(kuò)大。圖2-C 為空白組受試者干預(yù)前后的紅外熱像圖變化情況，其中圖2-C1、圖2-C2分別為干預(yù)前的正面、背面紅外熱像圖，圖2-C3、圖2-C4分別為干預(yù)12 周后的正面及背面紅外熱像圖。由圖2-C 可知，干預(yù)12 周后，該組受試者正面圖及四肢出現(xiàn)黃色區(qū)域、背面圖白色區(qū)域面積縮小，紅色區(qū)域面積增多，四肢末端較干預(yù)前相比黃色面積增多，提示溫度降低。

圖2 3組受試者干預(yù)前后紅外熱像圖變化情況Figure 2 Changes in infrared thermography of the subjects in the three groups before and after the intervention

2.4.3 3 組受試者干預(yù)前后臟腑溫度數(shù)值比較表4 結(jié)果顯示：干預(yù)前，3 組受試者各臟腑溫度數(shù)值比較，差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。干預(yù)12 周后，試驗(yàn)組各臟腑溫度數(shù)值均較干預(yù)前明顯升高（P＜0.01），而對照組和空白組各臟腑溫度數(shù)值均無明顯變化（P＞0.05）；干預(yù)后組間比較，試驗(yàn)組各臟腑溫度數(shù)值均較對照組和空白組明顯升高，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05或P＜0.01）。

表4 3組受試者干預(yù)前后臟腑溫度數(shù)值比較Table 4 Comparison of visceral temperature values in the three groups of subjects before and after the intervention（±s，℃）

表4 3組受試者干預(yù)前后臟腑溫度數(shù)值比較Table 4 Comparison of visceral temperature values in the three groups of subjects before and after the intervention（±s，℃）

注：①P＜0.01，與干預(yù)前比較；②P＜0.05，③P＜0.01，與對照組干預(yù)后比較；④P＜0.05，⑤P＜0.01，與空白組干預(yù)后比較

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3 討論

臨床研究中將紅外熱成像技術(shù)用于診斷、評估的研究逐漸增多[13-15]。張芳等[16]通過紅外熱成像監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，微汗低強(qiáng)度運(yùn)動干預(yù)后身體能量重新分布，體表溫差縮小，配合護(hù)理干預(yù)，對銀屑病的治療具有積極意義。潘曉華等[17-19]采用紅外熱像儀分別檢測練習(xí)八段錦、六字訣前后人體督脈線上皮膚溫度的變化，發(fā)現(xiàn)練習(xí)八段錦可以升高督脈經(jīng)穴皮膚溫度并增強(qiáng)督脈線能量代謝變化，六字訣則可通過調(diào)節(jié)人體經(jīng)絡(luò)，以促進(jìn)全身氣血運(yùn)行，其采用同樣的方法對心功能進(jìn)行測定，發(fā)現(xiàn)練習(xí)八段錦可以增強(qiáng)心包經(jīng)組織能量代謝并改善心功能；此外，采用紅外成像技術(shù)測定中醫(yī)導(dǎo)引運(yùn)動過程中意守有無的對比，可看出中醫(yī)導(dǎo)引運(yùn)動過程中意守可促進(jìn)體表皮膚溫度上升，這與中醫(yī)導(dǎo)引學(xué)“三調(diào)”理論中的“調(diào)心”相呼應(yīng)。鄒雪芳等[20]則通過比較意想前后手太陰肺經(jīng)紅外熱像圖的變化情況，發(fā)現(xiàn)導(dǎo)引運(yùn)動可以加強(qiáng)意識對經(jīng)絡(luò)經(jīng)氣的調(diào)控能力。吳家蓉等[21]通過對導(dǎo)引前期、中期、后期、左右手各部位溫度的變化進(jìn)行測定，發(fā)現(xiàn)導(dǎo)引運(yùn)動過程中右手各手指（包括各指節(jié)、指端）、手掌及勞宮穴溫度迅速上升（與運(yùn)氣前比較，P＜0.05 或P＜0.01），收勢后溫度迅速下降至練功前水平或略低，得出了“導(dǎo)引運(yùn)動過程中血的運(yùn)行隨氣的加快而加快”的結(jié)論，從而為“氣為血之帥”理論提供了客觀依據(jù)。

八段錦作為中醫(yī)非藥物療法的代表之一，基于紅外熱成像技術(shù)，本研究對107例健康受試者進(jìn)行了為期12 周的觀察，最終通過觀察各組受試者干預(yù)前后心、心區(qū)對照、小腸、肝、膽、脾、胃、左肺、右肺、大腸、左腎、右腎、膀胱、上焦、中焦、下焦等臟腑溫度數(shù)值的變化，發(fā)現(xiàn)八段錦長期干預(yù)可提高平人臟腑溫度，證實(shí)了八段錦促進(jìn)氣血運(yùn)行、協(xié)調(diào)臟腑功能的功理功用。本研究結(jié)果與八段錦的動作內(nèi)涵密切相關(guān)，而八段錦與中醫(yī)學(xué)的“整體觀念”密切相關(guān)。八段錦的每一勢動作均蘊(yùn)含著不同的中醫(yī)學(xué)原理，八個(gè)動作的先后順序基本與十二經(jīng)脈氣血流注順序相應(yīng)，將每一勢動作結(jié)合起來，共同構(gòu)成了八段錦的動作路線與內(nèi)涵。如八段錦口訣記載，其作為預(yù)防及治療疾病的手段更注重對臟腑的調(diào)節(jié)作用與效果，八個(gè)動作雖對應(yīng)不同臟腑，但將八個(gè)動作組合，對人體的五臟六腑具有整體調(diào)節(jié)作用。

本研究不足之處在于：首先，僅以八段錦的八個(gè)動作為整體進(jìn)行探究，未對單一動作進(jìn)行研究，故未能準(zhǔn)確得出每一勢動作之間的差異性；其次，就研究對象而言，以健康受試者作為研究對象，未對某一特定疾病人群進(jìn)行研究。針對上述研究存在的問題，后續(xù)研究可對八段錦單勢動作進(jìn)行研究，探究每一勢動作的特異性；其次，可將疾病人群作為研究對象，對某一特定疾病進(jìn)行研究，為八段錦用于臨床疾病治療提供理論依據(jù)。