红外热成像热秩序解读方法的建立及在石墨烯热疗对经络感应的观察研究

陈文良 查文锋 冯欣悦 胡益民 冯冠平

1 烯旺石墨烯研究院 （广东 深圳 518057）

2 中和亚健康服务中心 （北京 100020）

内容提要： 目的：建立一种人体红外热成像热图的热秩序解读方法，并应用于石墨烯材料热疗对于人体局部及经络穴位的热渗透、热传导、热感应等研究。方法：与其他发热材料进行对照，应用热秩序解读方法观察志愿者经石墨烯材料热疗后，人体相关部位在热成像下的温升效应。结果：红外热成像图热秩序显示，石墨烯热疗能产生良好的督脉温升效应；与对照组相比，石墨烯热疗后在加热的局部温度明显低于对照品的前提下，其对热疗局部邻近部位及对侧肢体经络穴位的温升效应好于对照品。结论：以人体红外热成像热图热秩序的解读，观察不同材料的热疗效应，方法简捷、可靠，具有可行性；以此方法发现，石墨烯热疗具有良好的局部热渗透、经络热传导、穴位热感应等特性，可以指导进一步的新型医疗器械研究开发。

《灵枢·经脉》曰：“经脉者，所以能决生死，处百病，调虚实，不可不通……脉道一通，气血乃行”。中医学认为，经络脉道运行全身气血，联络脏腑肢节，沟通上下内外，感应传导信息。经络脉道的通畅，是维持机体正常功能的重要因素，也是消除病理的关键因素。

近年来，中医经脉所存在的一些电生理特性如低电阻、高声传导、发光、高温等特性陆续被发现[1,2]，所检测到的循经温度感传、循经性感觉异常等现象与古籍中记载的经脉线相吻合，引领我们进入经络温度感应研究的新领域。其中，经络温度感应研究，从早期的热敏探头逐渐发展到现在的红外热成像技术（以下简称红外热像技术），其敏感性、稳定性、可重复性得以不断提高。本论文中，拟建立人体红外热像热秩序的解读方法，以此进行石墨烯发热产品对机体热渗透、热传导、热感应等参数的影响研究，指导进一步的新型医疗器械研究开发。

1.医用红外热像热图热秩序解读方法的建立

人体热像热图的热秩序是指在热像仪红外温窗的逐渐变化下，由温度高低的不同，依次规律地显示出相应的人体热分层的情况。一般来说，人体体表具有相似的结构特征，体表各凹凸不平的位置，皮下组织、脂肪、肌肉、大血管分布具有规律性，均体现出类似的人体红外热图特征。总体而言，体表凸出的部位容易散热：如前额部、鼻尖、耳廓、面颊、下颌等；肌肉丰厚的地方如臀肌、股四头肌、肱二头肌等在静止状态下产热少，导热差，易出现凉偏离。凹陷部位不易散热，容易积存热量，如女性乳房下、双侧锁骨上窝、双侧腹股沟、肚脐等，易出现热偏离。在现代计算机信息软件下，人体红外热像分布热图，随着鼠标按键以步进的方式调整温窗，整个人体呈现出一副有序、规律的热成像动态图，见图1。

图1.人体红外热图热秩序的示意图。上排为男性正面热次序变化图；下排为女性背面热次序变化图

基于热秩序为主的判断外，我们还可以借助热成像内置软件，勾选软件界面的点、圆、变形等抓取工具来选择特定区域，进行客观的数据分析，进一步量化可视化判断。从多个角度量化红外热成像结果，更好地进行热秩序的客观解读。具体的分析方法已经描述在本文作者的另一篇文章[3]中，在此不做赘述。

在接下来的研究中，我们尝试采用红外成像技术热秩序的解读方法，进行热疗经络感应的相关研究。在试验时间段、试验地点内外环境、试验参与志愿者等，我们都做了仔细地入选甄别。在用于加热试验的热疗产品选择上，应选择一款发热功率可控，发热面积均匀，发热快、断热迅捷的热疗产品。从市场上常见的碳纤维、碳浆涂料、石墨烯材料等的重复比对中，发现石墨烯发热材料比较符合试验要求，已有成品的国家医用标准，临床应用的比较普遍，材料来源易得。另外，其主要独特性还在于它的发热特性，有研究报道，其所发出的远红外波长（峰值9μm左右）是最接近人体的，与人体的组织细胞最易产生共振效应，最易达到人体经络感应的可能性[4]。

2.资料与方法

2.1 临床资料

选取2021年4月～8月志愿者40人，男女各半，年龄24～45岁，男性平均（32.5±2.4）岁，女性平均（28.7±3.1）岁。研究对象随机分为两组：石墨烯热疗组20例，以碳纤维热疗组20例作为对照组。

纳入标准：①志愿者无皮肤病或其它重大疾病；②没有相关的家族遗传病史。

排除标准：①近1月来身体感觉不适者；②正在接受其他治疗或服用药物者；③经期、妊娠期或哺乳期女性。试验期间，不服用酒精、咖啡，不做剧烈运动。

2.2 仪器与材料

数字式医用红外热像仪（重庆远舟医疗科技有限公司，型号B-13）；石墨烯发热膜、石墨烯热垫式治疗仪（护腰，烯旺新材料科技股份有限公司提供，型号HYY-118B），可发出低能量远红外光照射人体皮肤；碳纤维发热膜、碳纤维发热腰带（某科技有限公司生产）。

2.3 红外热成像数据的采集

检测室为5m×2.5m×1.8m的相对独立空间，室温24°C、湿度45%，应用数字式医用红外热像仪采集人体红外热成像检测的数据。时间点的选择：①人体督脉传导试验，受试者于石墨烯热疗0、1、5、10min4个时间点；②两组热疗材料对照研究，于热疗0、30min时间点分别采集。

2.4 红外热成像图像数据的分析

（1）以热秩序的解读方法观察志愿者石墨烯热疗时人体背部督脉的变化情况；（2）观察两组志愿者（石墨烯热疗组及对照组）热疗后邻近部位及对侧肢体的感应：①热疗左手手背，检测左手邻近部位（左手食指背侧的中点）及对侧肢体手背的感应。间隔1d后，两组再分别观察；②热疗后背腰部命门穴处，观察人体双手掌劳宫穴的感应。

2.5 统计学分析

3.结果

3.1 石墨烯产品命门穴位外敷热疗对人体督脉传导的影响

石墨烯产品命门穴位外敷热疗对正常人体督脉传导的升温变化结果见图2，与热疗前相比，热疗后1、5、10min3个时间点，可以观察到人体背部督脉依次出现了温度升高，这种升温的局势显示为从下至上、次为背肩颈处、最后为双手掌心的温度升高。

图2.石墨烯人体命门穴位外敷热疗对人体督脉传导的影响（注：从左至右A：0min；B：1min；C：5min；D：10min）

3.2 不同材料热疗对邻近部位及远端人体肢体的热感应

3.2.1 外劳宫穴位热疗对人体外劳宫邻近的热渗透及对侧肢体热感应

不同材料对人体左侧外劳宫部位进行照射热疗30min后，对外劳宫邻近的热渗透及对侧肢体热感应，所引起的温度上升结果见表1，对两个组别，分别测试，采用上述报道的热成像对比方法进行数据分析[3]。

表1.不同材料外劳宫穴位热疗对邻近部位的热渗透及对侧肢体的热感应(±s,°C)

表1.不同材料外劳宫穴位热疗对邻近部位的热渗透及对侧肢体的热感应(±s,°C)

注：*表示p＜0.05

组别热疗后温度升高值照射左手手背升温 左手背邻近部位升温 对侧手背升温对照组 5.21±0.68 1.59±0.16 1.23±0.23石墨烯热疗 4.88±0.45 1.74±0.13* 1.35±0.11*

热疗30min后，两组体验者均感觉到左手手背局部温度的升高，依次蔓延到邻近部位，对侧手背温度升高。石墨烯热疗组左手背邻近部位升温、对侧手背升温均好于对照组，差异有显著性（P＜0.05）。

3.2.2 后背腰部命门穴处热疗对双侧劳宫穴的热感应

后背腰部命门穴处进行不同材料产品外敷热疗30min后，对双侧手掌劳宫穴的热感应，结果见表2。对两个组别，分别测试，采用上述报道的热成像对比方法进行数据分析[3]。

表2.不同材料产品分别外敷热疗后背腰部命门穴处，观察左右双手掌劳宫穴的热感应(±s,°C)

表2.不同材料产品分别外敷热疗后背腰部命门穴处，观察左右双手掌劳宫穴的热感应(±s,°C)

注：**表示p＜0.01

组别热疗后温度升高值外敷命门穴升温 左劳宫升温 右劳宫升温对照组 4.32±1.30 1.44±0.25 1.39±0.25石墨烯热疗 2.81±1.12** 1.61±0.18* 1.75±0.17**

热疗30min后，腰部、双侧劳宫穴依次出现温度升高。体验者感觉腰部温度升高，双手掌心温度升高。石墨烯热疗组左手劳宫穴的升温好于对照组，差异有显著性（P＜0.05）；右手劳宫穴的升温好于对照组，差异有极其显著性（P＜0.01）。

上述两个人体热疗试验显示，石墨烯材料照射左手手背，能明显提高邻近部位及对侧手部的温度，效果好于对照组材料。石墨烯产品外敷腰部命门穴，局部温升明显低于对照组的情况下（差异有极其显著性，P＜0.01），出现双侧手掌劳宫穴的温升效应，效果好于对照组产品。

4.讨论

研究不同的发热材料对于人体的热渗透、热传导、热感应具有重要意义。良好的温升效应，才能得到良好的中医温灸效果，起到温中散寒、祛风胜湿、行气活血、消肿散结等功效，祛除风寒湿病邪，提升人体健康。

红外热成像技术作为一种先进影像技术，可以获得连续的、动态的人体温度信息，已广泛用于中医、疼痛、体检、乳腺专科等领域[5,6]。在本文中，我们建立了一种主要基于红外热像技术热秩序的解读方法，用于不同的热疗产品对人体热渗透、热传导、热感应进行观察，得到一些有意思的结果。如对于人体的督脉，热图上可以看到明显温升效应，与体验者所述的上半身微汗出，头部温热感等症状相呼应，直观地说明了石墨烯热疗促进督脉温升，提升人体阳气的作用。

在接下来的热成像客观数据对照中，我们选用市场上目前较普遍应用的碳纤维发热材料，与石墨烯发热材料进行了对照观察研究。发现石墨烯材料在局部温度明显低于对照材料的情形下，其对局部邻近部位的温升及对侧肢体经络穴位的温升效应好于对照材料，提示具有较好的局部热渗透、经络热传导、穴位热感应等特性。同时也提示，我们在使用这类的发热材料产品时，没必要一定获得较高的局部发热温度，照样起到很好的热疗及经络/穴位感应效果，达到保健及治疗作用。从而避免了对患者产生局部低温烫伤、高温烫伤等目前常见的一些热疗风险，减少患者投诉。

从机理上来说，上述不同材料产品所表现出来的热渗透、热传导、热感应效应不一，可能与石墨烯发热产品所释放的远红外线对人体皮肤、皮下组织具有一定的穿透力和非热生物效应有关。当石墨烯放射的远红外线照射人体时，远红外线可对机体组织细胞产生共振作用。激活细胞，引起细胞内外水分子的振动，使水分子及蛋白质活化；扩张微血管，加速血流，改善微循环障碍，提高组织细胞的供血、供氧量；加快炎性渗出物的吸收和消散，加强新陈代谢使人体处于较佳的健康状态[7-9]。

当然，本研究尚属小样本对照试验，相关影响因素考虑较有限。本文旨在抛砖引玉，促进相关的热疗材料对于人体经络温升感应传导的观察研究，同时拟为进一步的新型医疗器械研究开发提供试验佐证。