太赫茲波技術在中醫藥領域研究的運用現狀及展望*

★ 張舟南 李姝池 邱烈澤 章文春*

（1.江西中醫藥大學中醫學院 南昌 330004；2.成都中醫藥大學 成都 611137）

太赫茲波（terahertz，THz）是一種頻率范圍為0.1～10THz 的電磁波，它介于微波與紅外光波之間，自然界廣泛地存在著太赫茲波射線。隨著光電技術與材料技術的發展，太赫茲波技術也得到了突破性的進展，人們逐漸認識到太赫茲波技術重要的科研價值。因此，越來越多的領域研究或多或少地用到了太赫茲波技術［1］。尤其在現代醫學領域方面，太赫茲波技術相比于其他現代醫學診療技術而言，其無損診斷、非接觸診斷和無標記檢測三點獨特的優勢使得太赫茲波技術在現代醫療診斷方面的應用研究越來越多［2］。近年來，太赫茲波技術在中醫藥學領域研究的應用，為中醫藥科研以及中醫基礎理論的繼承與發展開拓了新的思路。

1 太赫茲波技術的發展

1.1 太赫茲波技術的歷史早在19 世紀末，Rubens和Nichols 就探索到了太赫茲波段，科學家們經過近百年的研究，發現大多物體的熱輻射都有太赫茲射線，如圖1，并且太赫茲波技術與相關器械得到了初步發展。上世紀八十年代隨著新技術、新材料的發展，獲得了寬帶穩定脈沖的太赫茲波源后，使太赫茲波技術得以迅速發展和運用。

圖1 電磁波圖譜

太赫茲波技術是一種嶄新的電磁波技術，是全世界十分熱門的新領域，在2004 年被評為改變世界未來的十大科技之一。2005 年11 月，由44 名專家，11 名院士在北京香山飯店舉行以“太赫茲科學技術的新發展”為主題的第270 次學術會議，大力推動了太赫茲技術在我國生物醫學領域、工業及軍事領域的應用。

1.2 太赫茲的特點相對于其他電磁波，太赫茲波具有以下基本特點［3-4］。第一，太赫茲波具有高穿透性：太赫茲波對許多介電材料和非極性物質有良好的穿透性，在安全檢查或質量檢測中可以對不透明物體進行透視成像，有效的互補了其他成像技術。另外太赫茲波在復雜環境如沙塵、濃煙等環境傳輸中損耗非常少，如遇到惡劣環境救援是非常理想的成像光源。第二，太赫茲波具有低能性：太赫茲光子的能量低，能量的數量級在meV，是普通X 射線的幾百萬分之一，透過生物體時，太赫茲波不會對其造成損害。第三，太赫茲波具有指紋譜性：太赫茲波段包含了豐富的物理和化學信息。大多極性分子和生物大分子的振轉能級躍遷都處在太赫茲波段，比如氫鍵作用力、范德瓦爾斯力、晶格振動和一些分子內集體骨架振動等。所以根據這些指紋譜，可以鑒別物體的組分，分析物體的物理化學性質，為緝毒、反恐、排爆等提供相關的理論依據和探測技術。另外，與低頻電磁波相比，太赫茲頻率較高，在單位時間內可以承載更多的信息。

太赫茲波以上的優點，決定了其在生物醫學、微電子學、農業、軍事、通訊及其他領域也有著很大的應用潛力。

1.3 太赫茲波技術在生物醫學領域的運用生物體對太赫茲波具有多種獨特的響應，DNA、RNA、蛋白等重要生物大分子的許多旋轉、振動能級和氫鍵都處于太赫茲波段。太赫茲波在生物大分子之間的信息應答，乃至對生物大分子的精確調控方面，太赫茲波譜對這些生物分子集體振動模式引起的分子構象、分子結構及分子環境的變化非常敏感［5-7］。

研究發現太赫茲能夠與某些細胞結構相互作用（如胞膜和細胞器）。Fr?hlich 等［8］通過活化勢能V 與介質的極化P 的亞穩高偏振模型，發現5×1010Hz 就可興奮細胞膜。Kulipanov 等［9］證實，太赫茲會破壞 DNA 兩條單鏈間互補堿基的氫鍵從而破壞雙螺旋結構，但并不損傷單鏈內的鏈接［10］。有研究發現太赫茲寬頻長時輻射可影響鼠干細胞基因的表達［11］。同時，THz 輻射還可使細胞膜通透性改變［12］。太赫茲延長曝光也可干擾DNA 轉錄和蛋白質合成的過程，從而誘導基因表達的改變［13］。Jonathan 等［14］對鼠干細胞基因芯片分析發現太赫茲輻射下某些基因被激活，而其他被壓抑，同時太赫茲輻射可以促進細胞分化。Pickwell 等［15］測量了健康組織和癌組織的THz 折射率和吸收率，證明癌癥組織對THz 的吸收特性明顯不同于健康組。

2 太赫茲波技術在中醫藥領域中的運用

2.1 太赫茲波技術在中藥鑒別中的運用張蕾等［16］早在2004 年就運太赫茲技術對當歸、枳實、板藍根等進行吸收光譜測定，發現各樣品的吸收光譜有明顯差異，證明了用壓片法對中藥進行太赫茲測定可行；同時還對五個不同廠家生產的銀杏葉提取物進行了太赫茲波光譜測定，發現各廠家的銀杏葉提取物在太赫茲波段的吸收譜各不相同；在對青蒿素及其三種衍生測定中四種物質的差異可以通過太赫茲光譜體現出來。陳艷江［17］在0.2～2.6THz波段研究生炙甘草、南北柴胡、北豆根與山豆根的太赫茲吸收光譜，證實在該波段可以對這些相似的中藥進行有效的鑒別。郭帥［18］對懷川牛膝、川浙貝母、生炙黃芪、車前子（草）、丹參與其提取物進行了太赫茲波檢測，進一步證實太赫茲光譜可以鑒別不同種不同產地的中藥。以及在0.2～1.6THz之間可以通過太赫茲吸收峰來鑒定三七和甘草，在0.2THz 到2.2THz 波段發現黃芪、當歸、杜仲的吸收光譜差異顯著［19-20］。

在中藥炮制鑒別方面，楊帥等［21］對生、酒、熟、碳大黃的四種炮制品，進行太赫茲波吸收光譜的測定，證實在0.2～2.8THz 波段光譜可以鑒定出大黃的四種炮制品。李小霞等［22］對附子的四種炮制品白附片、黃附片、黑順片、鹽附子，進行太赫茲波吸收光譜的測定，證實在0.2～1.05THz 波段光譜可以鑒定出附子的四種炮制品。

在同種藥材的不同產地鑒別方面，太赫茲波技術可以對白參、高麗參、國產紅參，人工牛黃與天然牛黃，不同產地的莪術以及不同產地的郁金進行有效鑒別［23-27］。以上研究都證明了太赫茲光譜技術在中藥鑒別中運用的可行性，以及太赫茲光譜指紋技術是對紅外光譜指紋技術的較好互補。

2.2 太赫茲波技術在穴位研究中的應用劉玉波等［28］將特定波長的太赫茲波聚焦成為在形式與效果上都與針灸類似的太赫茲針，用其對12 名伴有不同失眠癥狀的患者的陰交與陽交兩個特定穴位進行每天一次1h 的照射，連續照射17d。臨床實驗數據顯示，太赫茲波針的照射，使光電容積脈搏波（PPG）信號出現顯著的第二小峰，且患者的血鉀濃度有所上升。研究表明長期使用太赫茲針照射人體特定部位能夠有效改善患者的睡眠質量，這可能是利用太赫茲波與人體水分子產生的共振效應，使人體大分子產生量子振動，進而增強大分子的節律性，使生理機能正常有序地工作，最終達到改善睡眠質量的目的。該實驗首次應用太赫茲技術，依據針灸穴位原理對臨床病癥進行研究，為以后太赫茲技術在針灸臨床的應用提供一條新的思路。

2.3 太赫茲波技術在中醫氣實質研究中的運用章文春等［29-30］最早將太赫茲波技術運用于中醫基礎理論領域，通過對普通學生、一般氣功師、資深氣功師在0.9～3.6THz 波段進行勞宮穴靜態發功（學生模擬氣功師發功）太赫茲輻射檢測，發現三組的太赫茲輻射在依次升高，資深氣功師的太赫茲輻射最強，甚至在波形上都有了細微的改變，在3.0THz 附近三組差異最為明顯，如圖2。由此證明了人體之氣具有太赫茲波特征，且具備不同氣功強度的個體所發出的氣的太赫茲波強度也各不相同，為太赫茲波技術在中醫氣理論領域的深入研究奠定了基礎。

圖2 氣功師們發出的太赫茲波輻射曲線與地球（宇宙）背景的太赫茲波輻射曲線的對比

3 太赫茲波技術在中醫藥領域研究進展緩慢的原因分析

相比于現代醫學，太赫茲波技術在中醫藥領域的研究進展緩慢。究其原因，首先太赫茲波技術在全世界尚處于開發階段，很多相關技術包括一些基礎理論研究也是亟待發展的。而我國的太赫茲波技術起步較晚，加上其本身涉及物理學、光學、材料科學、激光技術、電子學、制冷技術等多門學科，是典型的交叉前沿領域，對科研人員的知識廣度及深度要求較高，這就導致了國內的中醫藥相關的科研人員對其了解不多。筆者發現，現發表的中醫藥類相關的太赫茲研究文章，除氣實質的太赫茲研究外，都是非中醫院校的科研人員完成發表的。這可能是導致太赫茲波技術在中醫藥領域的相關研究進展緩慢的主要原因。其次，以中國傳統文化為根基的中醫藥理論體系，對人體生理病理的認知與現代醫學差異較大，太赫茲波技術應用于現代醫學的研究方式和思路并不完全適合其在中醫藥領域的研究。太赫茲波技術與中醫藥理論的結合，除中醫氣理論中人體之氣具有太赫茲波特征這一發現之外，還需要我們進行更為深入地思考與探索，找到更多的切入點。

4 太赫茲波技術對未來中醫藥領域的研究展望

綜上所述，太赫茲波技術在中醫藥領域的科研已經有了一定的成果，但其在中醫的臨床應用與中醫基礎理論的研究當中仍然有許多值得探索的地方。現階段，氣具有太赫茲波特征的發現已經為我們未來研究中醫氣理論提供了一個新的研究的方向，因為在中醫學中，氣理論是中醫基礎理論研究的一個核心問題，從中醫體系來說，人體的生理、病理及診斷治療養生都離不開氣，它是人體生命構成的要素之一。形而上者謂之道，形而下者為之器，中醫所講的氣恰恰屬于形而上的“道”。太赫茲波是電磁波的一種，而電磁波屬于現代科學當中場性物質的范疇，人體之氣具有太赫茲波特征的發現也為人體之氣是一種客觀存在的物質的說法提供了另一佐證，結合其他相關的一些科學研究我們發現，人體之氣具有場性物質的特征。而與氣密切相關的經絡、腧穴或將成為我們以后應用太赫茲技術研究中醫氣理論的一個重要組成部分。未來用太赫茲波技術更深入地探究人體之氣的現代科學實質，及其運動變化規律，或許能為古老的中醫學與現代科學對話，找到更多的研究切入點，這是中醫基礎理論繼承和創新發展的歷史必然，是揭示中醫學理論奧秘的重要途徑。