艾灸温热效应的生物物理学特性研究进展

刘 密 ，彭 艳 ，常小荣 *，严 洁 ，易受乡 ，林亚平 ，岳增辉

（1.湖南中医药大学针灸推拿学院2008级博士研究生班，湖南 长沙 410208；2.湖南中医药大学经穴-脏腑相关重点研究室，湖南 长沙 410007；3.湖南中医药大学针灸生物信息分析重点实验室，湖南 长沙 410007）

艾灸是针灸疗法的一个重要组成部分，其起源于人类掌握用火之后，在春秋战国时期已颇为流行，《孟子·离娄上》载：“今之欲王者，犹七年之病，求三年之艾也”。艾灸具有针、药所不具备的独特作用，早在《灵枢·官能》篇就有“针所不为，灸之所宜”的记载。《医学入门》中明确指出：“凡病药之不及，针之不到，必须灸之。”基于艾灸疗法的显著临床疗效，一度重针轻灸的观念有所改变，其广泛应用于临床各科病症的治疗，无论寒、热、虚、实证均可使用灸法，故有“灸治百病”之说。现代研究表明[1]，艾灸可以调整脏腑机能，促进新陈代谢，增强免疫功能，尤其在治疗慢性病、疑难病及预防保健方面具有显著优势，而艾灸治疗疾病时产生的温热效应是取得疗效的关键[2]。

在艾灸引起组织温度变化的过程中，实质是热量转移的过程。艾灸激发经络腧穴的生物物理学特性有两个特点[3]：①物理学能量循经传导的普遍性以及腧穴定位的特异性。不同的物理能量在经络循行线上基本都能呈现优势传导，而在腧穴所在的位置则表现出不同于周围组织的特异性；②经络及腧穴的生物物理学特性与人体状态的相关性。许多实验表明，健康人体和病人的经络、腧穴对外界物理能量的敏感性存在较为明显的差异，总体趋势表现为从平衡转为不平衡，敏感性由高转低。而艾灸生物物理性质的研究也涉及生物传热学、电学特性、电磁学特性、腧穴热敏化及红外共振辐射等，现将其相关研究进展概述如下。

1 生物传热学特性

生物传热学是一门交叉学科，它研究生物体内的热质传输现象，其目的在于通过把传热学的基本原理和研究方法、手段引入生物和医学工程领域中，探讨物质和能量在生物体内的传输规律。该学科的产生无疑会对与“热”密切相关的艾灸疗法研究有所启示，因为艾灸热传递同样遵循传导、对流、辐射三个方式，无论是接触灸或是非接触灸，艾灸在生物组织内的热传递以及艾灸引起的组织热损伤，均可归属生物传热学研究的范畴。从微观而言，热对生命系统的影响，本质上均体现在对蛋白质、细胞及组织性质的改变上。例如艾灸对机体热休克蛋白的影响[4-12]，艾灸通过上调大鼠胃黏膜细胞HSP70表达，继而作用于凋亡线粒体信号转导途径相关靶点，由此抑制胃黏膜细胞凋亡，达到保护胃黏膜损伤的作用。从宏观上讲，能量过程是生命系统中的基本过程,而热是能量过程的重要表现形式，生命现象的各个层次无不包含热效应[13]。把艾灸热作为一种特殊的能量介入方式，从能量的角度着手，利用生物传热学理论，可能是一个较理想的方法。提供什么样的一个温度场分布状况(或者说热过程或能量过程)，可使生物组织恢复或稳定于正常状态，这是一个极有诱惑力的探索[14]。

2 电学特性

目前，经穴的低电阻特性已被广泛地证实[15-17]。沈雪勇等[18]也提出人体穴位伏安特性曲线具有非线性、惯性两大特征,穴位非线性特征反映了人体作为高等生物所具有的生理与行为的复杂性,而惯性特征则与穴位能量代谢有关。艾灸影响经络腧穴的电学特性与人体的状态密切相关，汪家柔[19]通过艾灸肺俞、肝俞穴,观察穴位施灸后钙离子在相关脏腑之间的分布调配及相关穴位电流变化规律，研究“穴脏相关”的非线性规律,发现艾灸肺俞穴可显著提高肺俞穴电流,艾灸肝俞穴可显著提高肝俞穴电流,且分别艾灸肺俞、肝俞穴可影响其他五脏背俞穴的电流。提示艾灸背俞穴后穴位生物电流增加除了存在穴位特异性相关外,还对其他背俞穴的电流存在非线性的不同程度的影响作用，刺激穴位存在“穴脏相关”、“一穴多脏”之非线性作用，而此非线性特性存在一定的规律,部份符合五行理论中的生克关系。

3 电磁特性

电与磁是相伴而生的，电子的自旋产生磁，运动的磁产生电。变化的电场和变化的磁场不是孤立的，是相互联系、激发，形成统一的电磁场。基于艾灸后穴位生物电流增加的特异性规律，我们推测灸后穴位（或各脉）电磁特性也会产生相应的变化。刘陆四等[20]认为，人体时刻都相对地在磁场做着复杂的运动,这些运动必然产生人体内电荷的位移,经络即是这些电荷运动的主要通道。经脉与经穴是依附于组织细胞存在的实体，其调整功能有赖于神经体液及循经电磁振荡和化学振荡的波动性。不管是电磁振荡还是化学振荡，均具有波的特性，这些波的振荡参数之中包含了调控生长和生理功能的各种信号[21]，经络的功能活动依托于电磁振荡与化学振荡主导的能量信息系统。而基于经络调整是电磁振荡→化学振荡→神经、体液和微循环等调控的动态调衡过程[22]，那么，艾灸对经络及腧穴的电磁学特性的影响也将逐渐成为研究热点。

4 红外热辐射效应

任何物体的温度在绝对零度(-273℃)以上都有分子的热运动，而分子热运动以红外热辐射的形式向外界散发着能量。人体既是一个红外辐射源，又是一个良好的红外线吸收体，不断的辐射和吸收红外线，进行辐射代谢。艾灸是一种热辐射反应，其实质是温热刺激的结果，即通过刺激皮肤感受器，影响组织细胞的生化代谢以及神经系统功能。研究发现隔物灸产生的红外辐射与热量传递有关[23]，艾绒燃烧时产生红外线，其辐射能谱在0.8～5.6 μm之间，这表明燃烧艾绒时的辐射能谱不仅具有热辐射-远红外辐射，而且还具有光辐射-近红外辐射[24]。艾灸的能谱近红外辐射占主要成分，且峰谱在1.5 μm附近[25]；直接灸的峰谱在3.5 μm左右，而间接灸的峰谱在10 μm左右[26-28]。一般远红外线能直接作用于人体的较浅部位，靠传导扩散热量；而近红外可直接渗透到人体的较深部位，其穿透深度可达10 mm左右，通过毛细血管网传到更广泛的部位[29]。艾灸红外辐射为机体细胞活动提供了必要的能量：当红外光作用于腧穴组织时，组织吸收光能将其转化为生物能储存在ATP分子中，随着ATP的水解，ATP转化为ADP，并释放能量作为生命活动的能源。研究表明人体穴位红外辐射不仅含有人体热信息,而且还和人体内能量代谢等因素相关，穴位点的ATP能量代谢比周围要高[30]。在病理状态下,人体皮肤和组织辐射的红外线发生一定的改变。且不同的体质和疾病其辐射及最佳吸收的红外线有区别，即光子吸收与皮肤光学有密切关系。这可能是生物组织吸收光子和使人体本身传输的光有序化有关。

5 腧穴热敏化及红外共振辐射

机体在疾病状态下，体表相关部位会出现病理反应，这种病理反应伴随疾病的发生而产生，随病情的改善而减轻或消失，这个体表相关部位在出现病理反应期间，就称为疾病反应点。腧穴的起源就是疾病反应点，疾病反应点则是动态的、个体化的、敏化态的腧穴。陈日新[31]提出腧穴热敏化灸疗新理论由三条规律组成：（1）人体腧穴存在静息态与敏化态两种状态;敏化态的腧穴对外界相关刺激呈现 “小刺激大反应”（非热敏点对艾热仅产生局部和表面的热感）；（2）腧穴敏化的类型多种多样，而腧穴热敏化是一种新类型；腧穴热敏化的特征是：当受到艾热刺激时呈现透热、扩热、传热、局部不（微）热远部热、表面不（微）热深部热、非热觉等奇异现象；（3）热敏化腧穴是灸疗的最佳选穴，艾灸热敏化腧穴极易激发灸性感传（约95%的出现率）乃至气至病所,临床灸疗疗效大幅度提高。腧穴热敏化现象已涉及到许多新的生命现象，新的生命现象必然蕴涵着新的生命规律与机制，对其进行深入研究，有可能发现人体机能调控的新规律，对现代医学发展提供创新的机遇。研究表明[32]某些病理态腧穴的自发红外光谱与艾条燃烧时的红外发射光谱的辐射峰区域基本一致，提示红外共振可能是艾条的辐射能量高效传递给敏化态腧穴，使艾灸发挥治疗作用的生物物理基础。通过研究艾灸的红外光谱特性及其与效应的关系，证实艾灸和穴位的红外共振辐射也是艾灸起效的关键因素之一。

6 前景与展望

现代医学认为热疗的临床作用有：（1）可使局部组织升温，加强新陈代谢和酶反应和扩张微血管，从而加强自动性充血和吞噬作用，可治局部亚急性和慢性炎症；（2）使神经末梢兴奋性降低，可减轻神经痛、肌痛和关节痛及抗痉挛的作用。能降低某些不抗热细菌的活力而杀菌；（3）可加强排汗，促进新陈代谢，改善营养，刺激细胞的生长和再生。对艾灸的现代研究表明，这些作用均属于艾灸温热的功效范围内。总之，艾灸的温热效应既能影响灸下生物组织内温度场的动态分布情况，灸热引起的宏观能量（热能）迁移变化过程，又能激发热敏态腧穴自发红外光谱变化产生“共振”，同时艾叶有效成分燃烧生成物也能起到辅助治疗作用。

在艾灸温热效应的生物物理学特性的基础上，采用传统和现代相结合的多学科研究方法，从机体对艾灸的反应性特点及其与艾灸红外物理特性关系、灸疗的热敏规律及其科学基础、艾灸温热刺激的局部感受机制及信号转导通路、艾灸的温补效应规律及其原理、艾灸的温通效应规律及其原理等方面开展多层次、多学科的协作研究，有望较为系统地阐释灸法的应用规律与基本作用原理，更好地指导灸法临床实践，提高灸法临床疗效，促进灸法的传承与创新，推动灸法的科学化和国际化进程[33]。

总而言之,突破由单一生物学为主的研究方法，发展多学科交叉的研究来寻求针灸治病的作用机制，是解决生物医学难题有效的解决方案，利用多学科交叉研究艾灸，可以为中医艾灸技术建立新的理论基础。

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