隔物灸疗法的作用机理

灸行天下

      艾灸是以燃烧的艾绒在体表皮肤熏灼的一种治疗方法,在传统针灸临床中应用十分广泛。现代医学也从多方面证实灸疗具有提高机体免疫力,改善循环系统功能,调节神经功能,促进与调整内分泌、呼吸、消化、生殖等系统功能的作用。灸法的种类很多,其中隔物灸因火力温和,具有艾灸和药物双重作用,患者易于接受,较直接灸法常用,适用于各种慢性疾病的治疗。对艾灸尤其是隔物灸作用机理的研究,对提高灸法临床疗效具有十分重要的意义,应是针灸机理研究的重要内容。已有研究表明,除艾绒和间隔药物的药理作用之外,温热刺激在隔物灸中起举足轻重的作用。本文拟从生物物理学角度,分析隔物灸温热刺激的作用途径与机理。

      隔物灸的温热特性

       艾灸燃烧时的表面温度,并未见明确的报道。从其辐射光谱的波峰所在,根据维恩位移定律,可计算出其温度当在550℃左右。若以洪文学等报道的波峰位置计算,则其温度更高达800℃。这样的高温直接作用于机体,短时间内就会造成皮肤、皮下组织甚至肌肉等组织的严重烧伤,因此临床直接灸的应用较少,即便使用也需严格控制灸量,防止机体过度损伤。在隔物灸时艾绒燃烧产生的高温经附子、生姜、大蒜等药物间隔之后大大缓和,作用于机体的温热较适宜,容易为患者接受。这可能是隔物灸的临床应用比直接灸更加常用的原因之一。但艾灸产生的温热经间隔物的作用,其性质也发生了变化。间隔物的质地、大小、厚薄、含水量的多少等,均会影响其传热特性,造成隔物灸温热特性的变化。这使隔物灸温热特性的研究更趋复杂。韩忠等研究隔物灸底部温度的变化规律时,列出的影响因素就多达12种因素,这些因素包括隔物灸操作过程中涉及的操作方式、材料品质、药饼与艾炷性状等。上述研究虽证实了不同条件下隔物灸底部温度呈不同的变化规律,但不同施灸模式与疗效之间关系的研究还有待进一步深入,目前尚未有证据支持何种灸治模式能产生最佳疗效。不同灸法的温度时空模式与疗效关系的研究,对艾灸最佳参数的确定将是具有挑战性的更深层次的研究工作。

       隔物灸作用于机体后的生物传热过程

       隔物灸的热量传至穴位皮肤后,首先是皮肤表面温度升高,与周围皮肤及皮下组织形成温度梯度,由于生物组织的热传输,形成动态的温度场分布。艾绒燃烧时其热场随时间而变化,故其生物传热过程比激光照射、红外线照射等治疗方法更加复杂。影响生物传热过程的因素,包括艾绒燃烧时的热场变化特性,间隔药物及机体组织的传热特性以及组织自身的新陈代谢、血液灌流和边界条件等。刘志朋等认为,隔物灸法对皮肤加热作用主要依靠热传导完成,热量由皮肤向深部组织传递时还有微细血管参与的对流换热加速热量传递,进行若干简化之后隔物灸与机体的热传递可归纳成一维稳态导热模型。考虑到生物传热的复杂性,这样的假定失之简单。尽管作者也对实验结果进行了检验,但其检验是基于离体猪肉这样一种无血液灌流的死亡生物体,与实际情况有明显的差别。探讨艾灸作用于机体后的热传导问题,应建立更加符合实际的传热模型,这就需要从经典的生物传热方程入手。

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       当前应用较广的生物传热方程包括Pennes方程和W-J方程。

      (1)Pennes方程(Pennes bioheat equation)

       该方程由Pennes于1948年提出。Pennes的假设将组织内血液传热的贡献归结为标量-灌注项,未考虑局部组织的血管结构,因此Pennes模型反映的只是平均传热效果,预示的温度是平均温度,是一种宏观的生物传热模型。因其简捷实用,成为当时生物传热领域中应用最为广泛的模型,为计算生物组织温度分布奠定了基础。此后,许多学者在Pennes模型的基础上进行修正,得出具有实际意义的模型。

      (2)W-J方程
       W-J方程为Pennes方程的修正模型,由Weinbaum和Jiji等在20世纪80年代推导出的肌肉组织传热模型,该模型考虑了血液灌流项影响的约束条件,是生物传热研究方面的一个重要进展。

       上述两种方程何者更适合于艾灸作用于机体后的生物传热过程,需要进行相应的实验验证。这需要对隔物灸治疗中机体各部温度变化的精确测量,从得到的数据计算模型中各未知系数。艾灸作用后机体温度变化情况的实验观察,对艾灸生物传热研究将起到很大的帮助作用。

      隔物灸对机体温度的影响

      要观察隔物灸对机体温度的影响,必须对体温进行精确的测量。早期研究者应用电子测温装置,得到了相当有意义的结果。高淑嫒等观察了艾灸作用下各经穴位温度变化的情况,发现除肺经外,其余各经穴位灸中温度普遍升高,温度变化与循经感传出现与否没有明显关系;灸后温度比灸中明显下降。而对照点则无上述变化规律。董新民等观察着肤灸、隔姜灸、悬灸及聚光灸和氦氖激光灸等不同灸法对穴位温度的影响,结果除氦氖激光灸外,其余4种灸法均可对皮肤至肌层温度产生明显的影响,并各具规律与特征。但电子测温装置必须置于需要测量的部位才能起作用,由于温度传感器与皮肤之间不能完全接触,测量值受周围环境的干扰较大。同时,温度传感器还存在一定程度的滞后,对变化的温度场而言,这种滞后对测量精确性的影响难以消除。温度测量的困难限制了本研究的进一步深入。

       红外热像技术的出现,解决了实时、准确地测量温度的难题。红外热像仪接收物体发射的红外辐射信号,再对信号进行一系列的处理,即可获得较精确的温度数据。因与被测量物体无直接接触,避免了对测量物体的干扰。现代计算机技术在红外热像中的应用,解决了数据的实时显示与存储问题。红外热像仪一个更为明显的优点,是可以同时对整个平面的数据同时进行检测,克服了不同时间测量带来的误差。目前红外热像技术已在医学领域得到广泛的应用,可用于乳腺疾病、血管病变、糖尿病以及脊柱病变等多种疾病的诊断与疗效评价。应用红外热像技术对人体经络的研究也获得了一些新进展,循经红外辐射轨迹的发现及对其特性和变化规律的认识为经络研究提供了一些新的思路。红外热像技术结合不同温度皮肤及皮下组织的一些新的测温方法,将有可能获得艾灸后机体各部温度变化有价值的数据。生物传热理论与方法引入到艾灸研究中后,这些数据对传热方程各项系数的计算以及传热模型的验证极有帮助。从生物传热学的角度对以温热刺激为主的艾灸疗法进行深入研究,阐明艾灸机理,提高临床疗效应是今后努力的主要方向。

      隔物灸的红外辐射光谱

      在艾灸燃烧过程中,隔物灸的温度可从室温上升至80℃左右。在这个温度范围内,隔物灸大部分热辐射集中在5~15Lm波段,其最大辐射峰的波长在9.5μm左右。这个波段在光谱学上属中、远红外辐射,其测量较为困难。有关隔物灸红外辐射光谱特性研究的文献较少。沈雪勇等、丁光宏等采用航天高科技碲镉汞传感器和先进的锁相放大技术自行研制了红外光谱测试系统。应用该系统对隔附子饼、姜片和蒜片3种传统隔物灸间隔物的底部1.5~16μm间的红外辐射光谱的测试结果表明,隔物灸红外辐射光谱与从燃烧端直接测得的艾条温和灸的红外辐射光谱有明显差异,与其他间隔物灸的红外光谱也完全不同,而与人体穴位的红外辐射光谱则极其相似,其辐射峰均在7.5μm附近,这一结果与理论值较为接近。不同间隔物灸红外物理特性的变化应反映其治疗作用上的差异。隔附子饼、隔姜和隔蒜3种传统隔物灸与人体穴位辐射光谱惊人的一致性,看来并非偶然巧合,应有其内在的必然性联系。这3种传统隔物灸的治疗作用中,除艾和间隔物的药理效应及艾灸的热辐射物理效应外,隔物灸和穴位的红外共振辐射可能起更为重要的作用。模拟人体穴位的特征性红外辐射光谱对放、化疗肿瘤患者良好的升白细胞作用和对垂体后叶素致家兔心动过缓和心肌缺血的明显疗效表明,上述的推测具有一定的根据。

       杨华元等也对隔附片灸、隔蒜片灸和隔姜片灸的红外辐射光谱进行了测试,但其测试范围仅为0.6~1.8μm很窄的一段近红外辐射光谱,这一波段的红外辐射在隔物灸红外辐射中所占的比例很小,其结果不足采信。

       热效应的传递包括传导、对流与辐射3个方面。隔物灸因药物直接与治疗部位接触,对流所起的作用应较小,对穴位局部的温热效应主要通过热传导与热辐射两个途径完成。就热传导而言,文献报道主要关心的是间隔药物接触皮肤部分的温度变化和穴位局部或机体在灸疗前后温度的变化。对间隔药物至穴位皮肤以及穴位皮肤向深部组织以及其他部位的热传递过程则少有文献报道。结合生物传热有关理论对上述过程加以深入研究,对揭示循经温度感传的机理应有较大帮助,应是今后艾灸尤其是隔物灸机理研究的重要方向。而有关隔物灸红外辐射光谱的研究则显示,除了温热效应之外,艾灸与穴位红外共振辐射可能是其发挥疗效的基础。对艾灸尤其是隔物灸红外辐射光谱的研究,可为艾灸临床应用提供依据,并为临床灸疗仪的研究开发提供实验依据,值得进一步深入研究。