基于中医温经通络理论探讨远红外线治疗慢性疼痛的生物学效应＊

袁丽霞，孙 悦，丁成华，李石林，潘华平，李 琪，石国栋

（江西中医药大学中医学院 南昌 330004）

慢性疼痛是全球性的公共卫生问题，其定义为疼痛时间持续或复发超过3 个月的疼痛[1]。据流行病学研究表明，慢性疼痛在全球成年人口中的患病率为19%至38%[2]，其患病率会随着年龄的增长而急剧增加，75岁以上的老年人中有超过62%以上的人会受其影响[3]。造成慢性疼痛的原因有很多，如炎症、神经损伤、肿瘤、感染、自身免疫性疾病以及血管和代谢紊乱等，其疼痛会在组织愈合后依旧持续[4]。阿片类药物一直是慢性疼痛治疗的主要药物选择[5]，但其远期疗效欠佳，因过量而产生的高不良反应和死亡率也是亟需解决的重大问题[6]。中医将疼痛的病机总结为“不通则痛”与“不荣则痛”，治疗以达到“通”和“荣”为旨归，传统的烫熨热疗便是治疗手段之一。烫熨疗法是中医利用介质传递热进行的一种温热疗法，其效果为“得炅则痛立止”。远红外线（Far infrared ray, FIR）疗法作为一种新颖、非侵入性治疗方法，与中医烫熨法（砭石熨、姜熨、盐熨、药熨）、温针、火针、灸疗等有异曲同工之妙且更为科学实用。远红外线的热效应能够引起局部毛细血管扩张，增加对特定组织的营养供应，促进组织修复，清除体内毒素，同时降低感觉神经兴奋性，提高患者的疼痛阈值，从而达到缓解疼痛的功效[7]。因此，远红外线在预防和控制不同类型的慢性疼痛方面作用显著。

1 远红外线镇痛的优势及效应机制

红外线是一种不可见的电磁辐射,其波长比可见光长，范围在750-1000 μm 之间。国际照明委员会根据红外线的波长将其分为三个不同的波段，即近红外线（Near infrared ray,NIR：0.7-1.4 μm），中红外线（Mid infrared ray, MIR：1.4-3 μm）和远红外线（Far infrared ray, FIR：3-1000 μm）[8]。其中只有FIR 纯粹以热能的形式传递能量，不仅可以被人体吸收还可以被人体发射[9]。有文献指出，远红外线对生物体最为有益[10]。

FIR 具有三种生物学效应，包括辐射效应，共振效应和热效应[11]。其辐射作用于人体皮肤时,人体皮肤中的热感受器将其视为辐射热，会加剧物质的分子运动,分子动能的急剧改变使皮肤局部温度升高,从而产生共振效应与温热效应[12]。其共振效应主要是通过促使游离电荷和离子振荡，改善核酸和蛋白质等生物大分子活性[13]，增加其在组织中的吸收，促进伤口愈合及消除肿胀,调节骨骼肌张力，缓解肌肉痉挛。远红外的温热效应可促使人体局部血管扩张,加快血流速度[14]，有助于缓解深部组织的充血现象及消除炎症。大量实验研究表明，远红外线在不同的痛苦条件下具有巨大的镇痛作用，可治疗多种类型的慢性疼痛疾病[15-17]。

1.1 改善微循环，增加血流量

中医将疼痛的病机总结为不通则痛与不荣则痛，《素问·举痛论》中记载道：“痛者，寒气多也，有寒故痛也。”“寒气客于脉外则脉寒，脉寒则缩蜷，缩蜷则脉绌急，绌急则外引小络，故卒然而痛。”说明寒邪侵入机体后，会引起经脉的收缩痉挛，痉挛状态下相应的组织器官功能活动障碍而产生疼痛。张景岳《质疑录·论肝无补法》云：“肝血不足……为目眩，为头痛，为胁肋痛，为少腹痛，为疝痛诸证。”由于各种原因引起的血虚，致血不上荣，清窍失养，可致头部、胸胁、腹部及四肢等相应部位产生疼痛。

动物实验研究表明，远红外线有利于通过形成新的血管来促进血液的恢复，从而增加血液的流动性[18]。其释放的能量被皮肤吸收后转化为热能，使周围组织温度升高，毛细血管扩张，血液循环加快，有利于局部血流量增加[19]。Wang 等[20]进行了一项随机对照试验，将接受血液透析的89 例糖尿病患者随机分为FIR 治疗组和常规透析对照组，治疗6 个月后发现FIR 治疗对足背动脉温度，脉搏和血流有明显的积极影响，患者对疼痛、触觉和压力的敏感性也显著改善。Cheng等[21]做了类似研究，发现远红外疗法不仅可以提高皮肤保暖能力，促进足部血流变化，还可以使下肢交感神经系统更加活跃，改善足部血液循环。此外，张娜等[22]研究发现健康人与脑卒中患者在佩戴远红外支具手套后，血液流速均得到了显著提高，健康受试者的血液灌注量平均值提升了8.66%，脑卒中患者则提升了19.32%，证明远红外具有增加局部血流量，改善微循环的作用，能有效缓解因不通不荣所致的疼痛。

1.2 抑制炎症因子，增强代谢修复

基于病理生理学可以将临床常见的急、慢性疼痛分为6大类，其中患病人数最多，涵盖范围最广的是炎性疼痛，绝大部分的头、颈、肩、腰、腿关节疼痛、肌筋膜痛均属于炎性疼痛范畴[23]。炎性细胞因子，例如白介 素 1β（Interleukin-1β, IL-1β）和 白 介 素 6（Interleukin 6, IL-6）和 肿 瘤 坏 死 因 子-α（Tumor necrosis factor-α,TNF-α）在炎症过程中致敏、激活原发性伤害感受神经元，使伤害性感受器对疼痛刺激的敏感性升高,从而降低了疼痛阈值，引发炎性疼痛。

基础的体外和临床研究则证明了远红外的抗氧化和抗炎作用[24]，FIR 可以通过抑制促炎性细胞因子（IL-1β、IL-6、TNF-α）的产生同时增加抗炎细胞因子（Interleukin 10, IL-10）的浓度来抑制炎症的蔓延[25]。它还通过诱导血红素加氧酶-1（Heme oxygenase 1,HO-1）抑制血管内皮炎症，进而改善皮肤微循环，增加组织间代谢修复[26]。Bagnato等[27]研究发现远红外线可以有效、安全地减轻膝骨关节炎患者的疼痛，远红外线组关节积液患者的数量（40%）低于基线评估（80%），而安慰剂组没有变化。李科等[28]采用远红外线热疗对64 例下肢慢性淋巴水肿伴发淋巴管炎的患者进行治疗，结果证明远红外线热疗可以减少皮肤淋巴管炎的发作频率，其中78%的患者不再出现皮肤淋巴管炎，98%的患者的有效率达50%以上，疼痛、发热、肿胀感等临床症状出现不同程度的改善（均P＜0.05）。罗小亮等[29]将100例关节炎患者随机分为远红外电热理疗仪组和特定电磁波治疗器组，治疗14、28天后发现两组的疼痛视觉模拟评分（Visual Analogue Scale, VAS）均明显改善（P＜0.05），其中远红外组VAS评分低于电磁波组，远红外组治疗总有效率明显高于电磁波组，差异均有统计学意义（P＜0.05），说明远红外电热理疗仪能够改善关节炎患者的疼痛症状。

1.3 增加生物利用度，改善内皮功能

血管内皮是人体血液循环系统中十分重要的组成部分，其作为中介环节，不仅可以感受血流压力变化、接收炎性信号，还可以作出相应反应,来调整血管舒缩状态,从而维持血液循环系统的平衡[30]。有文献报道,偏头痛、围手术期疼痛与血管内皮功能的受损密切相关[31-32]。内皮功能受损会引起血管平滑肌及血管张力调节功能紊乱，内皮细胞内的致痛因子如5-羟色胺（5-hydroxytryptamine, 5-HT） 、前 列 腺 素（Prostaglandin,PG）、缓激肽（Bradykinin,BK）等释放至组织间隙，可降低区域神经兴奋阈值,从而增强疼痛刺激的敏感性。

一氧化氮（Nitric oxide,NO）是调节血管紧张度以及抑制血小板聚集和血管平滑肌增生的重要因素之一，由内皮一氧化氮合酶（endothelial nitric oxide synthase, eNOS）产生，在内皮功能中起重要作用。而FIR 辐射可以直接上调eNOS 并增加NO 的产生[33]，从而提高NO 的生物利用度，改善内皮功能。Rau 等[34]对来自皮肤的微血管内皮细胞进行0、15 或30 分钟的远红外照射后发现，FIR 照射15 分钟后可使内皮细胞中管的形成速度加倍。Imamura 等[35]采用远红外线干桑拿疗法改善患有常规冠心病危险因素患者的内皮功能，发现患者肱动脉血流量增加了68%，FIR 通过增加eNOS 活性和上调eNOS 表达来改善内皮功能，使内皮依赖性血管舒张功能明显改善。Kihara 等[36]也运用此法进行研究，发现经过两周的桑拿浴后，患者全身血管阻力明显下降，肱动脉内皮功能得到显著改善。同时引起后负荷减少，从而增加心输出量，进一步改善了外周循环。

2 远红外线治疗慢性疼痛临床观察

2.1 慢性腰颈肩痛

慢性腰痛主要表现为肋骨下缘、腰骶和骶髂部出现疼痛或不适，同时可伴有腰椎活动受限、下肢放射痛，持续时间超过12 周。据2016 年全球疾病负担研究（Global Burden of Disease Study,GBD）的数据显示，全球有近5 亿的人口正在遭受慢性腰痛的折磨[37]。最新的临床实践指南指出，非药物治疗包括疼痛教育、锻炼和物理疗法对慢性疼痛的治疗具有疗效显著且副作用小的优点[38]。

远红外作为一种物理疗法，其热能不仅可以减轻肌肉紧张并放松腹肌，以减轻肌肉痉挛引起的疼痛。同时还能促进血液循环，消除局部血液和体液淤积，减少充血和肿胀，从而减轻神经压迫引起的疼痛。姜新生[39]对132 例慢性腰腿痛患者分别采用针刺治疗加用石墨烯远红外线智能理疗护腰（护膝）贴敷与单独针刺治疗。针刺加用远红外组共治疗74例，其中痊愈4 例，显效61 例，愈显率占87.8%；单独针刺组共治疗58例，愈显率仅39.7%，证实了远红外疗法与针刺结合时，能够提高针刺的疗效，镇痛效果更为显著。Gale等[40]为研究红外缓解慢性腰背痛的疼痛程度，进行了一项双盲、安慰剂对照的试验，结果显示红外治疗组的平均疼痛数字评价量表（Numerical Rating Scale,NRS）评分从6.9 分（满分10 分）降至3 分，而安慰剂组从7.4分降至6分，红外治疗组在六周内将慢性腰痛减少了50%，证明红外在很大程度上可以减轻慢性腰痛患者的疼痛。有研究认为，红外治疗不仅镇痛效果显著，还可以有效改善腰椎活动度、背部伸肌耐力，对腰部的整体功能起到良好的修复作用[41]。Ervolino 等[42]利用远红外软垫对50名慢性腰背痛患者进行了为期4周的治疗，结果显示在10 个简明生活质量量表（the MOS item short from health survey,SF-36）中，其中9 个分量表（包括身体和精神两个量表）有统计学上的显著变化，身体疼痛程度明显下降，总体健康状况有所改善。

2.2 纤维肌痛综合征

纤维肌痛综合征（Fibromyalgia syndrome，FMS）是一种疼痛综合征，主要影响20 至55 岁之间的女性[43]。最突出的症状包括疲劳，肌肉僵硬，睡眠障碍，肌肉疼痛以及记忆力和认知障碍。疼痛被认为是FMS 中最典型的症状之一，严重影响了人们的生活质量和工作能力[44]。目前的证据表明，纤维肌痛患者的促炎细胞因子如白细胞介素-1 受体拮抗剂（Interleukin-1receptor antagonist, IL-1RA）、白介素8（Interleukin 8，IL-8）和IL-6，与趋化因子水平增加，表明了炎症在该综合征的发病机理中起着重要作用[45]。

Matsushita 等[46]利用远红外线干桑拿房对13 名FMS 患者进行治疗，结果显示所有患者在首次接受远红外线干桑拿治疗后疼痛感均明显减轻（11-70%），经过10 次治疗后，其治疗效果稳定（20-78%），VAS 量表和纤维肌痛影响问卷（Fibromyalgia Impact Questionnaire,FIQ）评分均显著降低（P＜0.01），并在整个观察期内均保持较低水平。Matsumoto 等[47]将此法与水下运动相结合，在治疗12 周后，44 名FMS 患者的平均痛点由15.4±2.3 下降至6.5±2.6，治疗6 个月后平均痛点为7.3±2.5，差异有统计学意义（P＜0.01）；VAS和FIQ 症状评分明显减轻了31-77%，SF-36 量表评分也有所改善，6 个月的随访期间其治疗效果依然保持（28-68%）。这些结果提示远红外疗法可有效缓解纤维肌痛症状，并且具有疗效稳定、作用持久的特点。Salm 等[48]在研究远红外发光陶瓷对FMS 患者的疼痛阈值与生活质量影响基础上，评估了相关的炎症生化指标（TNF，IL-6 和IL-10），发现远红外疗法除了明显改善患者的疼痛，僵硬，焦虑，抑郁和整体障碍情况外，患者体内的IL-6水平也显著降低，但TNF和IL-10水平未发现明显改变。这说明远红外线对FMS 患者体内炎症因子的抑制作用仍需大量的试验数据，以便得到更多的研究证实。

2.3 痛经

痛经是指女性月经期间出现的周期性小腹疼痛，或痛引腰骶,甚者剧痛昏厥，是妇科常见疾病之一。临床上分为原发性痛经（盆腔无明显器质性病变）和继发性痛经（伴有盆腔器质性病变）。有文献指出，痛经与慢性疼痛（包括盆腔以外的慢性疼痛）之间存在正相关，进行性、间断性的经期疼痛属于慢性疼痛[49-50]。

Ke 等[51]将51 名原发性痛经患者随机分为远红外治疗组与安慰剂对照组，结果表明，与对照组（佩戴假腰带）相比，治疗组（佩戴远红外发热带）的腹部温度升高了0.6℃，腹部血流量增加了3.27%。治疗组的主诉疼痛分级量表（verbal rating scale,VRS）和NRS 量表得分均低于对照组。王燕等[52]采用远红外痛经理疗贴和口服布洛芬胶囊对80 例原发性痛经患者进行临床对照治疗观察，结果显示远红外痛经理疗贴对原发性痛经的止痛有效率为97.5%，布洛芬胶囊仅有72.5%，差异有统计学意义（P＜0.05）。严倩等[53]也做了类似实验，将远红外电子灸治疗仪与传统艾条治疗进行对比观察，结果显示远红外电子灸组VAS 量表、COX 痛经症状量表（COX menstrual symptom scale, CMSS）评分均低于传统艾条组（P＜0.05），远红外组治愈率及总有效率高于传统艾灸组。

本团队基于中医温经通络理论，利用新材料研发了柔性远红外理疗仪[54]，该理疗仪核心元器件远红外发热薄膜，由南昌大学孙晓刚教授及其团队自主研发而成（发明专利号：ZL201810736299.5）。柔性远红外理疗仪（专利号：202021783384.6），是基于中医理论与现代科技融合的创新性设计与研制的可穿戴式设备，目前国内外尚无报道。该理疗仪发热薄膜经国家权威技术部门检测，波长为2-20 μm，最大峰值在8-9 微米波段；远红外线发射的波长和振幅与人体可吸收远红外线一致，安全无害。本团队正对柔性远红外理疗仪的镇痛效果及远期疗效作深入研究。

3 结语

远红外线疗法作为一种非药物、非侵入性的符合中医医理的现代科学技术治疗手段，其生物学效应能够刺激血管扩张，改善局部组织的血液循环，促进血管内膜修复，同时抑制炎症因子，从而舒张血管平滑肌、缓解痉挛，发挥消炎镇痛的效果，对于治疗慢性疼痛（如慢性腰颈肩痛、纤维肌痛综合征、痛经等）具有良好的临床疗效。《素问·玉机真藏论》曰：“或痹不仁肿痛，当是之时，可汤熨及火灸刺而去之。”远红外线疗法与汤熨、火灸异曲同工，其温热感觉的穿透性与时效性使经脉透达、气血调和，能较好地解决临床因“不通则痛”“不荣则痛”病证的“通”“荣”问题。同时克服了传统热熨疗法介质（砭石熨、姜熨、盐熨、药熨等）的笨重性、时限性；温针、火针的侵入性；灸疗的烟尘污染，皮肤灼伤等弊端。在产生温热效应的同时，也使机体随之发生生物、化学及物理学等一系列变化。研究人员对远红外线镇痛机制与效果不断进行深入探索研究，定能为临床研究，特别是对各种慢性疼痛疾病提供更确切、更具有针对性的治疗，进而推动远红外线物理新疗法的飞跃发展。