基于紅外熱成像技術探究八段錦對平人臟腑功能的影響

田思瑋， 宋軍， 閃增郁， 謝繼鼎， 韓自榮， 孫沛澤， 代金剛

（1.中國中醫科學院醫學實驗中心，中醫藥防治重大疾病基礎研究北京重點實驗室，北京 100700；2.中國中醫科學院中藥研究所，北京 100700；3.北京中醫藥大學東方醫院，北京 100078；4.中國中醫科學院中醫基礎理論研究所，北京 100700）

中醫導引法是以肢體運動配合呼吸吐納，輔以精神調攝的養生方法，長期練習可調暢情志、延年益壽。中醫導引法的發展經歷了積淀、形成、融合、形成不同套路、普及、緩慢發展、逐漸得到重視幾個重要階段[1]。八段錦作為中醫導引法的代表，起源于北宋，發展至今已有八百余年歷史，現沿用的八段錦口訣，是在明清時期形成發展而來的，如“雙手托天理三焦”“左右開弓似射雕”“調理脾胃須單舉”等，八個動作如其口訣記載所示，每一勢動作分別對應調節不同的臟腑[2-4]。為適應社會與人民健康戰略的需求，國家體育總局綜合八段錦的發展歷史與動作內涵，對其進行規范化整理與推廣，形成了目前應用較為廣泛的版本，亦是本研究所采用的版本。當前，關于八段錦功理功用的研究多將其作為輔助治療手段進行觀察[5-10]，因此將八段錦作為單一干預手段進行客觀化、可視化研究十分必要。

人作為生命活動的有機體，時刻發生著生理、物理變化，這些活動時刻影響人體的體溫。人體內部的生理活動受諸多因素的影響，在生理活動中可將能量轉化，并以熱量的形式散發，再由散熱系統散發至體表；同樣，外在環境狀態的變化、人體運動狀態的改變均與臟腑組織的產熱與散熱密切相關。因此，擬通過觀察八段錦干預前后溫度數值的變化情況，以此推測健康人群內在臟腑功能的變化情況，為八段錦的功理功用研究奠定理論基礎。

通過使用紅外熱成像測量儀來“查看”或“測量”物體輻射的熱能，通過接受人體紅外輻射波，將人體體表熱輻射波轉換成電信號，并折算成溫度，用不同顏色表達不同的溫度，顯示紅外光波圖，即紅外熱像圖[11]。其基于溫度數據準確、不接觸皮膚、不破壞原來的溫度場，且測溫較快，每張熱圖包含幾萬個像素點的溫度數值，對人體無創無害，具有可重復性等特點與優勢，在醫學領域應用日益廣泛[12]。人體的外在征象可在一定程度上反映人體內在臟腑生理活動與病理變化，如《類經》所述：“有諸內，必形諸外”，而這種外在征象也能客觀反映臟腑的內在功能變化。八段錦作為導引運動的分支，將其作為干預手段用以觀察健康人群習練前、習練12 周后的體表溫度的變化狀態，參照第九套廣播體操及不習練任何運動形式的干預溫度變化結果，以此推斷八段錦對人體臟腑功能調節作用的特異性，以期為八段錦“協調臟腑功能”“疏通經絡氣血”的功理功用提供客觀化的量化指標，對八段錦應用于臨床各科優勢病種的治療提供客觀化、可視化的科學依據具有重要意義與價值。

1 對象與方法

1.1 研究對象及分組于2020 年5 月至2021 年10 月，采用招募海報、微信朋友圈等線下、線上招募方式，在北京市一般條件（包括人口學基本特征和生活環境等）基本相同的社區（包括科研院所、學校、機關、居民區等）進行招募，共招募年齡20 ～60周歲的健康受試者120例。采用隨機數字表法將受試者隨機分為試驗組、對照組、空白組3 組，每組各40例。本研究由國家自然科學基金青年基金（編號：81704139）資助，經中國中醫科學院醫學實驗中心倫理委員會批準通過，批件號：2017NO.2；并通過中國臨床試驗注冊中心注冊，注冊證號：ChiCTR2000040763。

1.2 健康受試者選擇標準

1.2.1 納入標準 ①無高血壓、糖尿病、冠心病、脂肪肝等慢性病；②年齡在20～60 周歲之間（含20 周歲與60 周歲）；③初中及以上文化水平；④自愿參加本研究并簽署知情同意書的健康受試者。

1.2.2 排除標準 ①不符合上述納入標準者；②入組前近1 周內有外感、外傷等急性病史者；③妊娠期或哺乳期婦女；④有精神疾病史或精神疾病家族史者。

1.2.3 終止標準 干預過程中出現嚴重不良反應和意外情況，或出現其他病情變化需要采取相關治療措施，或出現其他影響干預效果評定的情況者。

1.2.4 剔除標準 ①符合納入標準，但納入后拒絕實施相關檢查、評估及干預者；②依從性差，未按規定進行干預而影響實驗結果評定者；③未能完成整個研究，主動要求退出且干預效果不明顯者。

1.3 研究方法

1.3.1 干預前信息采集 所有受試者簽署知情同意書，完成一般信息采集后，按照試驗要求，囑受試者受檢前1 h 勿大量飲水、飲酒，勿服用藥物，女性避開經期及經期前后3 d。囑受試者將頭發束起，充分暴露體表，進入檢測室靜待5 min，準備完畢后進行干預前的第一次熱像圖采集。

1.3.2 干預措施 試驗組、對照組、空白組3 組受試者分別進行八段錦、第九套廣播體操、不習練3種不同的干預措施。其中，試驗組受試者在完成干預前熱像圖采集后由具有國家級社會體育指導員資質的老師帶領，進行八段錦動作的練習，時間為15 min，習練完成后于檢測室靜候5 min；熟練掌握后由受試者在家自行鍛煉，每天1次，每次15 min，連續鍛煉12 周后進行熱像圖采集。對照組受試者在完成干預前熱像圖采集后也由具有國家級社會體育指導員資質的老師帶領，進行第九套廣播體操的練習，時間為15 min，習練完成后于檢測室靜候5 min；熟練掌握后由受試者在家自行鍛煉，每天1次，每次15 min，連續鍛煉12周后進行熱像圖采集。空白組受試者不施加干預措施，于12周后進行熱像圖采集。

1.3.3 觀察指標及檢測分析方法

1.3.3.1 體質量及體質量指數（body mass index，BMI） 觀察3 組受試者干預前與干預12 周后體質量及BMI的變化情況。

1.3.3.2 五臟系統健康狀況量表（HEFESCM-36）評分 該量表包括心系評分、肝系評分、脾系評分、肺系評分、腎系評分及綜合評分6部分。觀察3 組受試者干預前與干預12 周后HEFESCM-36 量表各系統評分的變化情況。

1.3.3.3 紅外熱像圖采集分析方法 （1）紅外熱像圖采集：試驗全程在中國中醫科學院醫學實驗中心四診實驗室完成。采用FILR SC660 型紅外熱像儀進行紅外熱像圖采集，該儀器配備像素640×480 的高分辨率探測器，熱靈敏度高，溫度識別誤差＜30 mK（0.03 ℃），具備自動優化亮度和對比度調節功能。采集環境溫度設定為20～24 ℃，濕度為50%～60%，無風、無強光干擾，檢測室的制熱或制冷源遠離受檢人。（2）紅外熱像圖分析：熱像圖采集完成后上傳至北京好來醫學科技公司研發的TMI-W 紅外醫學影像工作站進行紅外熱像圖分析，該工作站以《針灸學》骨度分寸理論為依據，借助西醫解剖知識，可自動識別標注錨點。

1.4 統計方法應用SPSS 25.0統計軟件進行數據的統計分析。計量資料用均數±標準差（±s）進行統計描述，若符合正態分布和方差齊性要求則用單因素方差分析和配對樣本t檢驗，否則用非參數秩和檢驗；計數資料用頻數或百分數形式進行統計描述，組間比較采用卡方檢驗。均采用雙側檢驗方法，以P＜0.05表示差異有統計學意義。

2 結果

2.1 3 組受試者脫落情況及基線資料比較研究過程中，共脫落13 例，其中試驗組脫落4 例，對照組脫落5 例，空白組脫落4 例；最終共納入107 例，其中試驗組36 例，對照組35 例，空白組36 例。表1 結果顯示：3 組受試者的性別、年齡、身高、體質量、BMI等基線資料比較，差異均無統計學意義（P＞0.05），具有可比性。

表1 3組受試者的基線資料比較Table 1 Comparison of baseline information in the three groups of subjects（±s）

表1 3組受試者的基線資料比較Table 1 Comparison of baseline information in the three groups of subjects（±s）

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2.2 3組受試者干預前后體質量和BMI比較表2結果顯示：干預前，3 組受試者的體質量和BMI 比較，差異均無統計學意義（P＞0.05）。干預12 周后，試驗組的體質量和BMI 均較干預前降低（P＜0.01），而對照組和空白組均無明顯變化（P＞0.05）；3組受試者干預后組間比較，差異均無統計學意義（P＞0.05）。

表2 3組受試者干預前后體質量和體質量指數（BMI）比較Table 2 Comparison of body mass and body mass index（BMI）in the three groups of subjects before and after the intervention（±s）

表2 3組受試者干預前后體質量和體質量指數（BMI）比較Table 2 Comparison of body mass and body mass index（BMI）in the three groups of subjects before and after the intervention（±s）

注：①P＜0.01，與干預前比較

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2.3 3 組受試者干預前后HEFESCM-36評分比較表3結果顯示：干預前，3組受試者HEFESCM-36的心系評分、肝系評分、脾系評分、肺系評分、腎系評分及綜合評分比較，差異均無統計學意義（P＞0.05）。干預12周后，試驗組HEFESCM-36的各系統評分均較干預前升高（P＜0.05），對照組與空白組僅心系評分較干預前升高（P＜0.05）；3 組受試者HEFESCM-36 的各系統評分干預后組間比較，差異均有統計學意義（P＜0.05 或P＜0.01）；組間兩兩比較，試驗組與對照組相比（除心系評分外），試驗組與空白組相比（除脾系評分和肺系評分外），HEFESCM-36 的其他各系統評分均明顯升高（P＜0.05或P＜0.01）。

表3 3組受試者干預前后五臟系統健康狀況量表（HEFESCM-36）評分比較Table 3 Comparison of 36-item health evaluation of five zang-organ systems of Chinese medicine scale（HEFESCM-36）in the three groups of subjects before and after the intervention（±s，分）

表3 3組受試者干預前后五臟系統健康狀況量表（HEFESCM-36）評分比較Table 3 Comparison of 36-item health evaluation of five zang-organ systems of Chinese medicine scale（HEFESCM-36）in the three groups of subjects before and after the intervention（±s，分）

注：①P＜0.05，與干預前比較；②P＜0.05，③P＜0.01，與對照組干預后比較；④P＜0.05，⑤P＜0.01，與空白組干預后比較

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2.4 3組受試者干預前后紅外熱像圖變化情況

2.4.1 紅外熱像圖變化情況分析 圖1 左側所示圖例為溫度階梯示意圖（簡稱溫階示意圖），溫度由低到高依次對應的顏色分別為藍黑色、深藍色、淺藍色、藍綠色、黃色、黃紅色、紅色、白色。通過紅外熱像圖可直觀整體觀察人體溫度異常區域：首先，以溫階示意圖為依據觀察有無明顯的涼偏離或熱偏離；其次，以左右是否對稱為依據觀察有無明顯異常。如圖1-B 和圖1-C 所示，分別為入組后干預前同一受試者背面、正面體位的紅外熱像圖，與溫階示意圖相對應，可看出該受試者的雙腳、雙手及下肢溫度較胸腹部、背部低，即存在明顯的涼偏離，整體來看，該受試者下肢與雙手存在不均勻團塊狀的綠色區域，提示其下肢溫度分布不均勻。

圖1 受試者干預前背面、正面體位的紅外熱像圖圖例Figure 1 The infrared thermography of the subjects from the dorsal and anterior aspects before intervention

2.4.2 3 組受試者干預前后紅外熱像圖變化情況 如圖2所示，分別為試驗組、對照組與空白組受試者干預前與干預12 周后正面及背面紅外熱像圖。圖2-A 為試驗組受試者干預前后的紅外熱像圖變化情況，其中圖2-A1、圖2-A2分別為干預前的正面、背面紅外熱像圖，圖2-A3、圖2-A4分別為干預12周后的正面及背面紅外熱像圖。由圖2-A可知，干預12 周后，該組受試者胸腹部、背面顏色變化更為明顯，紅色、白色等對應溫度較高的顏色區域面積擴大，四肢顏色變化出現差異，上肢較下肢更為顯著。圖2-B 為對照組受試者干預前后的紅外熱像圖變化情況，其中圖2-B1、圖2-B2 分別為干預前的正面、背面紅外熱像圖，圖2-B3、圖2-B4分別為干預12周后的正面及背面紅外熱像圖。由圖2-B 可知，干預12 周后，該組受試者胸腹部紅色面積區域大，四肢尤其是腿部出現黃色面積擴大。圖2-C 為空白組受試者干預前后的紅外熱像圖變化情況，其中圖2-C1、圖2-C2分別為干預前的正面、背面紅外熱像圖，圖2-C3、圖2-C4分別為干預12 周后的正面及背面紅外熱像圖。由圖2-C 可知，干預12 周后，該組受試者正面圖及四肢出現黃色區域、背面圖白色區域面積縮小，紅色區域面積增多，四肢末端較干預前相比黃色面積增多，提示溫度降低。

圖2 3組受試者干預前后紅外熱像圖變化情況Figure 2 Changes in infrared thermography of the subjects in the three groups before and after the intervention

2.4.3 3 組受試者干預前后臟腑溫度數值比較表4 結果顯示：干預前，3 組受試者各臟腑溫度數值比較，差異均無統計學意義（P＞0.05）。干預12 周后，試驗組各臟腑溫度數值均較干預前明顯升高（P＜0.01），而對照組和空白組各臟腑溫度數值均無明顯變化（P＞0.05）；干預后組間比較，試驗組各臟腑溫度數值均較對照組和空白組明顯升高，差異均有統計學意義（P＜0.05或P＜0.01）。

表4 3組受試者干預前后臟腑溫度數值比較Table 4 Comparison of visceral temperature values in the three groups of subjects before and after the intervention（±s，℃）

表4 3組受試者干預前后臟腑溫度數值比較Table 4 Comparison of visceral temperature values in the three groups of subjects before and after the intervention（±s，℃）

注：①P＜0.01，與干預前比較；②P＜0.05，③P＜0.01，與對照組干預后比較；④P＜0.05，⑤P＜0.01，與空白組干預后比較

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3 討論

臨床研究中將紅外熱成像技術用于診斷、評估的研究逐漸增多[13-15]。張芳等[16]通過紅外熱成像監測發現，微汗低強度運動干預后身體能量重新分布，體表溫差縮小，配合護理干預，對銀屑病的治療具有積極意義。潘曉華等[17-19]采用紅外熱像儀分別檢測練習八段錦、六字訣前后人體督脈線上皮膚溫度的變化，發現練習八段錦可以升高督脈經穴皮膚溫度并增強督脈線能量代謝變化，六字訣則可通過調節人體經絡，以促進全身氣血運行，其采用同樣的方法對心功能進行測定，發現練習八段錦可以增強心包經組織能量代謝并改善心功能；此外，采用紅外成像技術測定中醫導引運動過程中意守有無的對比，可看出中醫導引運動過程中意守可促進體表皮膚溫度上升，這與中醫導引學“三調”理論中的“調心”相呼應。鄒雪芳等[20]則通過比較意想前后手太陰肺經紅外熱像圖的變化情況，發現導引運動可以加強意識對經絡經氣的調控能力。吳家蓉等[21]通過對導引前期、中期、后期、左右手各部位溫度的變化進行測定，發現導引運動過程中右手各手指（包括各指節、指端）、手掌及勞宮穴溫度迅速上升（與運氣前比較，P＜0.05 或P＜0.01），收勢后溫度迅速下降至練功前水平或略低，得出了“導引運動過程中血的運行隨氣的加快而加快”的結論，從而為“氣為血之帥”理論提供了客觀依據。

八段錦作為中醫非藥物療法的代表之一，基于紅外熱成像技術，本研究對107例健康受試者進行了為期12 周的觀察，最終通過觀察各組受試者干預前后心、心區對照、小腸、肝、膽、脾、胃、左肺、右肺、大腸、左腎、右腎、膀胱、上焦、中焦、下焦等臟腑溫度數值的變化，發現八段錦長期干預可提高平人臟腑溫度，證實了八段錦促進氣血運行、協調臟腑功能的功理功用。本研究結果與八段錦的動作內涵密切相關，而八段錦與中醫學的“整體觀念”密切相關。八段錦的每一勢動作均蘊含著不同的中醫學原理，八個動作的先后順序基本與十二經脈氣血流注順序相應，將每一勢動作結合起來，共同構成了八段錦的動作路線與內涵。如八段錦口訣記載，其作為預防及治療疾病的手段更注重對臟腑的調節作用與效果，八個動作雖對應不同臟腑，但將八個動作組合，對人體的五臟六腑具有整體調節作用。

本研究不足之處在于：首先，僅以八段錦的八個動作為整體進行探究，未對單一動作進行研究，故未能準確得出每一勢動作之間的差異性；其次，就研究對象而言，以健康受試者作為研究對象，未對某一特定疾病人群進行研究。針對上述研究存在的問題，后續研究可對八段錦單勢動作進行研究，探究每一勢動作的特異性；其次，可將疾病人群作為研究對象，對某一特定疾病進行研究，為八段錦用于臨床疾病治療提供理論依據。