太赫兹波技术在中医药领域研究的运用现状及展望*

★ 张舟南 李姝池 邱烈泽 章文春*

（1.江西中医药大学中医学院 南昌 330004；2.成都中医药大学 成都 611137）

太赫兹波（terahertz，THz）是一种频率范围为0.1～10THz 的电磁波，它介于微波与红外光波之间，自然界广泛地存在着太赫兹波射线。随着光电技术与材料技术的发展，太赫兹波技术也得到了突破性的进展，人们逐渐认识到太赫兹波技术重要的科研价值。因此，越来越多的领域研究或多或少地用到了太赫兹波技术［1］。尤其在现代医学领域方面，太赫兹波技术相比于其他现代医学诊疗技术而言，其无损诊断、非接触诊断和无标记检测三点独特的优势使得太赫兹波技术在现代医疗诊断方面的应用研究越来越多［2］。近年来，太赫兹波技术在中医药学领域研究的应用，为中医药科研以及中医基础理论的继承与发展开拓了新的思路。

1 太赫兹波技术的发展

1.1 太赫兹波技术的历史早在19 世纪末，Rubens和Nichols 就探索到了太赫兹波段，科学家们经过近百年的研究，发现大多物体的热辐射都有太赫兹射线，如图1，并且太赫兹波技术与相关器械得到了初步发展。上世纪八十年代随着新技术、新材料的发展，获得了宽带稳定脉冲的太赫兹波源后，使太赫兹波技术得以迅速发展和运用。

图1 电磁波图谱

太赫兹波技术是一种崭新的电磁波技术，是全世界十分热门的新领域，在2004 年被评为改变世界未来的十大科技之一。2005 年11 月，由44 名专家，11 名院士在北京香山饭店举行以“太赫兹科学技术的新发展”为主题的第270 次学术会议，大力推动了太赫兹技术在我国生物医学领域、工业及军事领域的应用。

1.2 太赫兹的特点相对于其他电磁波，太赫兹波具有以下基本特点［3-4］。第一，太赫兹波具有高穿透性：太赫兹波对许多介电材料和非极性物质有良好的穿透性，在安全检查或质量检测中可以对不透明物体进行透视成像，有效的互补了其他成像技术。另外太赫兹波在复杂环境如沙尘、浓烟等环境传输中损耗非常少，如遇到恶劣环境救援是非常理想的成像光源。第二，太赫兹波具有低能性：太赫兹光子的能量低，能量的数量级在meV，是普通X 射线的几百万分之一，透过生物体时，太赫兹波不会对其造成损害。第三，太赫兹波具有指纹谱性：太赫兹波段包含了丰富的物理和化学信息。大多极性分子和生物大分子的振转能级跃迁都处在太赫兹波段，比如氢键作用力、范德瓦尔斯力、晶格振动和一些分子内集体骨架振动等。所以根据这些指纹谱，可以鉴别物体的组分，分析物体的物理化学性质，为缉毒、反恐、排爆等提供相关的理论依据和探测技术。另外，与低频电磁波相比，太赫兹频率较高，在单位时间内可以承载更多的信息。

太赫兹波以上的优点，决定了其在生物医学、微电子学、农业、军事、通讯及其他领域也有着很大的应用潜力。

1.3 太赫兹波技术在生物医学领域的运用生物体对太赫兹波具有多种独特的响应，DNA、RNA、蛋白等重要生物大分子的许多旋转、振动能级和氢键都处于太赫兹波段。太赫兹波在生物大分子之间的信息应答，乃至对生物大分子的精确调控方面，太赫兹波谱对这些生物分子集体振动模式引起的分子构象、分子结构及分子环境的变化非常敏感［5-7］。

研究发现太赫兹能够与某些细胞结构相互作用（如胞膜和细胞器）。FrÖhlich 等［8］通过活化势能V 与介质的极化P 的亚稳高偏振模型，发现5×1010Hz 就可兴奋细胞膜。Kulipanov 等［9］证实，太赫兹会破坏 DNA 两条单链间互补碱基的氢键从而破坏双螺旋结构，但并不损伤单链内的链接［10］。有研究发现太赫兹宽频长时辐射可影响鼠干细胞基因的表达［11］。同时，THz 辐射还可使细胞膜通透性改变［12］。太赫兹延长曝光也可干扰DNA 转录和蛋白质合成的过程，从而诱导基因表达的改变［13］。Jonathan 等［14］对鼠干细胞基因芯片分析发现太赫兹辐射下某些基因被激活，而其他被压抑，同时太赫兹辐射可以促进细胞分化。Pickwell 等［15］测量了健康组织和癌组织的THz 折射率和吸收率，证明癌症组织对THz 的吸收特性明显不同于健康组。

2 太赫兹波技术在中医药领域中的运用

2.1 太赫兹波技术在中药鉴别中的运用张蕾等［16］早在2004 年就运太赫兹技术对当归、枳实、板蓝根等进行吸收光谱测定，发现各样品的吸收光谱有明显差异，证明了用压片法对中药进行太赫兹测定可行；同时还对五个不同厂家生产的银杏叶提取物进行了太赫兹波光谱测定，发现各厂家的银杏叶提取物在太赫兹波段的吸收谱各不相同；在对青蒿素及其三种衍生测定中四种物质的差异可以通过太赫兹光谱体现出来。陈艳江［17］在0.2～2.6THz波段研究生炙甘草、南北柴胡、北豆根与山豆根的太赫兹吸收光谱，证实在该波段可以对这些相似的中药进行有效的鉴别。郭帅［18］对怀川牛膝、川浙贝母、生炙黄芪、车前子（草）、丹参与其提取物进行了太赫兹波检测，进一步证实太赫兹光谱可以鉴别不同种不同产地的中药。以及在0.2～1.6THz之间可以通过太赫兹吸收峰来鉴定三七和甘草，在0.2THz 到2.2THz 波段发现黄芪、当归、杜仲的吸收光谱差异显著［19-20］。

在中药炮制鉴别方面，杨帅等［21］对生、酒、熟、碳大黄的四种炮制品，进行太赫兹波吸收光谱的测定，证实在0.2～2.8THz 波段光谱可以鉴定出大黄的四种炮制品。李小霞等［22］对附子的四种炮制品白附片、黄附片、黑顺片、盐附子，进行太赫兹波吸收光谱的测定，证实在0.2～1.05THz 波段光谱可以鉴定出附子的四种炮制品。

在同种药材的不同产地鉴别方面，太赫兹波技术可以对白参、高丽参、国产红参，人工牛黄与天然牛黄，不同产地的莪术以及不同产地的郁金进行有效鉴别［23-27］。以上研究都证明了太赫兹光谱技术在中药鉴别中运用的可行性，以及太赫兹光谱指纹技术是对红外光谱指纹技术的较好互补。

2.2 太赫兹波技术在穴位研究中的应用刘玉波等［28］将特定波长的太赫兹波聚焦成为在形式与效果上都与针灸类似的太赫兹针，用其对12 名伴有不同失眠症状的患者的阴交与阳交两个特定穴位进行每天一次1h 的照射，连续照射17d。临床实验数据显示，太赫兹波针的照射，使光电容积脉搏波（PPG）信号出现显著的第二小峰，且患者的血钾浓度有所上升。研究表明长期使用太赫兹针照射人体特定部位能够有效改善患者的睡眠质量，这可能是利用太赫兹波与人体水分子产生的共振效应，使人体大分子产生量子振动，进而增强大分子的节律性，使生理机能正常有序地工作，最终达到改善睡眠质量的目的。该实验首次应用太赫兹技术，依据针灸穴位原理对临床病症进行研究，为以后太赫兹技术在针灸临床的应用提供一条新的思路。

2.3 太赫兹波技术在中医气实质研究中的运用章文春等［29-30］最早将太赫兹波技术运用于中医基础理论领域，通过对普通学生、一般气功师、资深气功师在0.9～3.6THz 波段进行劳宫穴静态发功（学生模拟气功师发功）太赫兹辐射检测，发现三组的太赫兹辐射在依次升高，资深气功师的太赫兹辐射最强，甚至在波形上都有了细微的改变，在3.0THz 附近三组差异最为明显，如图2。由此证明了人体之气具有太赫兹波特征，且具备不同气功强度的个体所发出的气的太赫兹波强度也各不相同，为太赫兹波技术在中医气理论领域的深入研究奠定了基础。

图2 气功师们发出的太赫兹波辐射曲线与地球（宇宙）背景的太赫兹波辐射曲线的对比

3 太赫兹波技术在中医药领域研究进展缓慢的原因分析

相比于现代医学，太赫兹波技术在中医药领域的研究进展缓慢。究其原因，首先太赫兹波技术在全世界尚处于开发阶段，很多相关技术包括一些基础理论研究也是亟待发展的。而我国的太赫兹波技术起步较晚，加上其本身涉及物理学、光学、材料科学、激光技术、电子学、制冷技术等多门学科，是典型的交叉前沿领域，对科研人员的知识广度及深度要求较高，这就导致了国内的中医药相关的科研人员对其了解不多。笔者发现，现发表的中医药类相关的太赫兹研究文章，除气实质的太赫兹研究外，都是非中医院校的科研人员完成发表的。这可能是导致太赫兹波技术在中医药领域的相关研究进展缓慢的主要原因。其次，以中国传统文化为根基的中医药理论体系，对人体生理病理的认知与现代医学差异较大，太赫兹波技术应用于现代医学的研究方式和思路并不完全适合其在中医药领域的研究。太赫兹波技术与中医药理论的结合，除中医气理论中人体之气具有太赫兹波特征这一发现之外，还需要我们进行更为深入地思考与探索，找到更多的切入点。

4 太赫兹波技术对未来中医药领域的研究展望

综上所述，太赫兹波技术在中医药领域的科研已经有了一定的成果，但其在中医的临床应用与中医基础理论的研究当中仍然有许多值得探索的地方。现阶段，气具有太赫兹波特征的发现已经为我们未来研究中医气理论提供了一个新的研究的方向，因为在中医学中，气理论是中医基础理论研究的一个核心问题，从中医体系来说，人体的生理、病理及诊断治疗养生都离不开气，它是人体生命构成的要素之一。形而上者谓之道，形而下者为之器，中医所讲的气恰恰属于形而上的“道”。太赫兹波是电磁波的一种，而电磁波属于现代科学当中场性物质的范畴，人体之气具有太赫兹波特征的发现也为人体之气是一种客观存在的物质的说法提供了另一佐证，结合其他相关的一些科学研究我们发现，人体之气具有场性物质的特征。而与气密切相关的经络、腧穴或将成为我们以后应用太赫兹技术研究中医气理论的一个重要组成部分。未来用太赫兹波技术更深入地探究人体之气的现代科学实质，及其运动变化规律，或许能为古老的中医学与现代科学对话，找到更多的研究切入点，这是中医基础理论继承和创新发展的历史必然，是揭示中医学理论奥秘的重要途径。