浅谈红外技术在中医学的应用

1、浅谈红外技术在中医学的应用廖国材（光电05信息工程 学号：20053201201）摘要：目前，红外技术在医学领域得到了越来越广泛的应用，本文开始先引出中医学也需要新的科技来发展和完善自己，而红外技术不断成熟成为其能在中医上快速发展的契机，然后在阐述了红外技术为什么能用于中医的原理，并介绍红外技术在中医中的应用的几个方面，最后提出个人的一些看法。关键词：红外、技术、中医学前言红外线是一种电磁波,红外线辐射是自然界存在的一种最为广泛的电磁波辐射。而中医是祖国的瑰宝，中医的现代化在诊断和治疗技术方面，迫切需要仪器化、直观化和规模化。红外技术及其仪器正好补充了这一块空白。中医学的理论核心之一是阴阳平衡

2、，人体的生命活力、气血的运行、阴阳平衡均通过经络系统完成。经络系统实际上是人体的总控制系统，是保证人体健康、长寿的关键。随着现代科学技术的不断发展，红外技术推广至医疗领域，采用红外信息调节人体的整体功能状态，可以获得人体连续的动态的红外信息，在这一点上，红外技术与中医学具有异曲同工之妙。1、中医学的发展需要新的技术中医学有数千年的历史，其基本理论形成于秦汉时期，是历代中国人与疾病斗争的实践经验的总结，为保障人们的身体健康和中华民族的繁衍做出了难以磨灭的功绩。中医学能医疗保健中华民族数千年，可见其生命力之强。但随着科技的发展和疾病的增多，中医学也出现了不少问题和困难。中医学与西方医学最多最大的区

3、别在于它的整体观念和辨证论治体系。因此,中医学作为系统的生命科学理论，在医学领域面临的转变面前有自己的优势，如中医学具有个体化诊疗体系，采用综合的诊疗措施，有系统的养生保健理论和方法等。中医学是一个伟大的宝库,有浩瀚的古典医学文献信息系统，数千年中医学实践积累的病历本身就是一个大样本等等。但中医学也存在明显的制约因素，如缺乏现代化社会可以接受的评价标准，诊疗技术手段落后且不规范，临床疗效的优势显示度不够，中医学的一些理论问题等等，这些都是急需解决的问题否则，对中医学的理论和实践将产生严重影响，对中医学的发展极为不利。如何彻何种手段解决，众所周知西方于科学技术的发展史，毫无疑解决中医学的种种不足

4、。中医学必须借助现代科技来不断地发展和完善自己，这是时代的要求。红外技术就是一个很明显的例子。2、红外技术的发展红外技术是研究红外辐射的产生、传播、转化、测量及其应用的技术科学。任何物体的红外辐射包括介于可见光与微波之间的电磁波段。通常人们又把红外辐射称为红外光、红外线。实际上其波段是指其波长约在0.75微米到1000微米的电磁波。红外技术发展的先导是红外探测器的发展。1800年，F·W·赫歇尔发现红外辐射时使用的是水银温度计，这是最原始的热敏型红外探测器。1830年以后，相继研制出温差电偶的热敏探测器、测辐射热计等。在1940年以前，研制成的红外探测器主要是热敏型探测器。

5、19世纪，科学家们使用热敏型红外探测器，认识了红外辐射的特性及其规律。30年代，首次出现红外光谱代，以后，它发展成在物质分析中不可缺少的仪器。40年代初，光电型红外探测器问世，以硫化铅红外探测器为代表的这类探测器，其性能优良、结构牢靠。50年代，半导体物理学的迅速发展，使光电型红外探测器得到新的推动。从60年代中叶起，红外探测器和系统的发展体现了红外技术的现状及发展方向，如：在114微米范围内的探测器已从单元发展到多元，从多元发展到焦平面阵列；红外探测器的工作波段从近红外扩展到远红外；轻小型化。非致冷、集成式、大面阵红外探测器方向发展；红外探测系统从单波段向多波段发展。红外技术的研究涉及的范围

6、相当广泛，既有目标的红外辐射特性，背景特性，又有红外元、部件及系统；既有材料问题，又有应用问题。其相关技术有探测技术、精确制导技术、光电子技术、先进材料技术等。由于军事上的需求促使出现新的探测器件和新的辐射传输方式，推动红外技术向更先进的方向发展，这也为红外技术应用到医学上提供了一个技术平台。3、红外与医学结合的基础3.1 物理基础红外技术的发展以红外线的物理特性为基础。红外线是由于物质内部带电微粒的能量发生变化而产生的，它是一种电磁波,处于可见光谱红光之外，突出特点是热作用显著。红外线的波长介于可见光与无线电波之间，从0.76m1000m，可分为四个波段:近红外(0.753m)、中红外(36

7、m)、远红外(615m)和极远红外(151000m)。红外线具有以下特性：（1）红外光电效应红外线光子的能量低于可见光光子，它能对一些较活泼的金属产生光电效应(即红外光电效应)，红外光电效应是红外技术得到应用的关键。通过红外光电效应可把红外光转换成电信号，经放大后，作用到萤光屏上，再把电信号转换成可见光,使人眼看得见红外线照射的物体。（2）红外辐射自然界的一切物体都是红外辐射源,物体温度不同，辐射的红外线波长就不同，温度越高波长越短，并且产生的红外线越多。这种红外辐射的普遍性和差异性正是红外技术有着广泛应用的根本原因。根据辐射特性，知道了目标的温度范围，就可求出其辐射红外波长的范围，选用相应的

8、红外探测器，可探测目标与景物的红外辐射差异。这种差异体现了目标与景物的温度分布，故所形成的图像叫热图象，热图像通过红外光电可见光的转换,成为可见光图像,即可从复杂的背景里识别目标。（3）红外反射目标和环境对可见光的反射差异不大，但在近红外区对红外线的反射差异很大，故用近红外线比可见光更易识别目标、。可以利用目标和景物对红外线的不同成像，经转换获得可见光图像以发现识别目标，在反红外伪装时，既要考虑颜色的近似感，同时还需注意它们对红外线的反射情况。3.2生理基础人体红外辐射的生理结构基础人体作为一个辐射源，和其他物体一样遵守红外辐射定律。但是，人体作为一个有生命的高等恒温生物体具有生命活动的基本特

9、征。人体红外辐射与机体的能量代谢、体热平衡、体温调节及组织结构有着密切的内在联系，有其特定的生理机制和结构基础。众所周知，人体不能直接利用外在能源（光能、电能、机械能等），惟一能利用的是食物中所蕴藏的化学能。摄入的能源物质（糖、脂肪和蛋白质）在体内氧化过程中，碳氢键断裂，生成CO2和H2O释放能量，其总量的50以上的化学能转化为热能，用于维持体温。其余不足50的化学能则载荷于ATP，经过能量的转化与利用，最终也转变为热能，热能不能再转化利用，由血循环传导到体表，一定的条件下，主要以辐射的方式发散于体外。辐射散热量取决于皮肤和环境之间的温度差。温差越大，散热量越多；温差越小，散热量越少。通常环境

10、温度在20-30时，人体能量代谢最为稳定。当环境温度低于体温时，大部分的体热（70）通过皮肤的辐射、传导和对流散热。另一方面，皮肤温度受皮肤血流量的控制，皮肤血液循环的结构特点决定了皮肤血流量可以在很大范围内变动。真皮中有由微动脉和微静脉构成的深、浅血管丛，动脉和静脉的浅丛和深丛之间分别有垂直方向的血管相通连，浅丛发出袢状毛细血管到每个真皮乳头，深丛和浅丛之间有丰富的吻合支。此外，真皮深层有特别形式的动静脉吻合（称血管球），它们是微动脉到微静脉间的血流旁路，血流不经过毛细血管床，以增加局部的血流量和流速6，参与体温调节。机体的体温调节机制通过交感神经系统控制皮肤血管的舒缩，增减皮肤的血流量，以

11、调控体热平衡，维持正常体温。因此，凡是能影响皮肤血管舒缩的内外因素（生理、病理、物理、化学、环境、情绪等主客观因素），也必然会影响人体红外辐射。探测人体红外辐射的实质，就是在一定条件下，捕获瞬间体表温度所表达的人体多元信息。4、红外技术在中医上的应用我们知道，人体体温在37左右，掌握体温的变化，可以判断一个人的健康状态。依据这一理论，人体患病被认为是人体功能状态发生了变化，即从正常的健康状态变到不正常的病态。同时“人体功能态是亚稳态，并且是可以调节的，把人体功能状态调节到正常的功能状态，病态的问题亦就随之解决了”。那么，调节的手段是什么?第一手段是与外界的物质交换，象药物、饮食、高压氧都可以治

12、病；第二手段是信息交换，象声波或电磁波，这都是很复杂的信息;还有第三种手段就是人脑所产生的意识，意识是人体最高层次的运动，它可以反过来作用于较低的层次”。中医的理论是辩证论治，这个“证”就是功能状态。从这里可以看到，中医临床体系的核心理论辩证论治病系统功能态理论，也就是传统中医学的精华，与奠定当代信息社会基础的物理学电磁波理论及技术有机地联系在一起了。4.1物理治疗人体对红外线的吸收取决于红外线的波长和皮肤的状态。人体皮肤含70%的水。水是红外线的良好吸收体。人体对红外线的吸收光谱近似水。即2.5-4微米和5.6-10微米两个吸收峰。当红外线的波长和被辐照的吸收波长相对应时，物体分子产生共振吸

13、收。3微米以上的远红外线恰与皮肤的吸收相匹配，形成最佳吸收。被吸收的远红外线能引起一系列生理效应：（1）促进和改善局部和全身的血液循环。（2）增强新陈代谢。红外线的热效应，可以增强细胞的活力，调整神经体液机制，加强新陈代谢，使体内的物质交换处于平稳状态。（3）提高免疫功能。免疫是人体的一种生理保护反应，对人体防御功能和抗感染具有极其重要的作用。红外线能提高机体巨噬细胞的吞噬功能，增强人体的细胞和体液免疫，有利于人体的健康。（4）具有消炎、消肿作用。红外线的热作用通过神经体液的反应，能消除炎症的病理过程，加强白细胞和网状内皮细胞的吞噬，达到消炎抑菌的目的：红外线的热效应还能使血管扩张，血流加快，

14、血循改善，改善病灶区的供血供氧状态，加强细胞的再生能力，控制炎症的发展并使其局灶化，加速病灶的修复；红外线的热效应使微循环得到改善从而调节离子浓度，改善渗透压，促进有毒物质的排泄，加速渗出物的吸收，使炎症水肿消退。（5）镇痛作用。红外线的热效应，降低了神经末梢的兴奋性；还由于血液循环的改善，水肿的消退，而减轻神经末梢的化学和机械刺激；并且在一定程度上提高痛阈；起到缓解疼痛的作用。4.2红外热像与中医辩证、中医舌像采用瑞典AGA热像仪观察人体面部热像(红外面图)，结果表明，内脏的阴阳寒热可以在面部反映出来，阳虚寒证，机体的红外辐射量低，实际温度亦低于正常人，其临床上阳虚寒像也明显;阴虚内热者，机

15、体的红外辐射量相对增高，实际温度确实高于正常人，临床上亦具备阴虚内热之证。这证明阴阳寒热的辩证不但有物质基础，而且可以定性和定量地观察研究。采用红外热像术对人的舌像进行观察，初步揭示了舌红外热像的特征，人的舌温从舌根到舌尖呈递减规律。这种规律因人而异，舌温与年龄、舌色有关，不同病症患者的舌温有显著的差异，这种差异论证了中医关于舌面分区与脏腑有关的理论，这为中医舌诊研究提供了新的技术手段，也为红外热像研究开辟了一个新的领域。4.3红外热像与面部色诊用热像仪对人进行了面部红外线辐射量的观测，可发现正常人面部红外线辐射量的分布规律和诸脏腑面部反映区的关系，面部各脏腑反映区温度存在一定差别。可对经改进

16、的传统色部即时温度进行数据测试和数理分析。对比明堂色部与颜面色部，可以发现这2种色部即时温度不尽相同。颜面五脏色部区依区温从高到低依次为:心区肺区肝区肾区脾区；脏腑色部点依点温从高到低排列依次为：肺点心点肾点肝点脾点。2种色部比较，除脾区脾点均为最低相同以外，五脏区温点温似无相同规律可循。从而表明这是2个不同的反映系统，即使健康人，两系统反映同一脏腑的状况亦不相同。患病后，脏腑功能及其相互关系发生变化,有的病人反映于颜面色部,有的病人反映于明堂色部,这与临床观察是符合的，二者不能相互取代。可见，面诊也为人体的五脏六腑提供了疾病新的参考资料。4.4 红外技术与经穴、经络人体是一个很好的温度调节系

17、统，正常情况下，对称穴位的温度是比较接近的，当人的脏腑器官发生病变时，其对应的体表穴位会出现热点或等温带，热像仪可以精确显示其部位并测出其温度，如果能找出这种变化规律，并制定出一些标准和规范，那么就可以做到疾病的早期发现。对健康人观察了针刺某些穴位后人体表面热像的变化，结果表明由针刺穴位引起的体表高温带的分布与传统经络基本相符。由此可知，经络理论是古老的传统中仄理论，但在当前，它又是中外科学家研究的尖端课题。世界各国都投入了宝贵的人力、物力，运用各种手段来探索针灸机理与经络实质的奥秘，红外技术在探索中必然会发挥它潜在的能力。就目前所取得的进展和成果来看，有着广阔而有意义的前景。5、后语红外诊断

18、和治疗技术近几十年来发展迅速，已日趋成熟，并积累了大量经验，在康复医学中占有越来越重要的地位，为祖国医学作出许多的贡献。由于医学的主体是有生命的人，当红外医疗技术作为医疗手段用于临床时，特别要注意的是人是一个复杂的生命体，对其效应的认识就复杂起来了。而且电磁波不只是频谱的间题，还有调频、调幅和相位这些间题，把电磁波谱中的某些频段直接应用子诊断、治疗和康复，在临床实践中要研究的问题还很多。电磁波中适合病态组织需要的红外频谱分量会产生极好的治疗效果，但其他非人体主要吸收带的电磁波谱分量，也对某些人体生理过程有重要影响，也许是负面的作用，这些都是我们所不知的，都是有待于去研究的。人体是一个整体，其复杂的生命整体由神经、消化、循环、内分泌等系统组成，它们不断相互作用，彼此保持平衡。对中医“气”的本质研究，有可能产生对人体认识的新飞跃。红外技术是一门综合性技术，它的发展同光学技术、电子技术、半导体技术、激光技术、信息处理技术等的发展又