康良，嚴強，李賾宇，尹海燕，許雪梅，周遜▲，余曙光▲

(1．成都體育學(xué)院 運動醫(yī)學(xué)與健康研究所，四川 成都 610041；2．中國工程物理研究院 激光聚變研究中心，四川 成都 610041；3．成都中醫(yī)藥大學(xué) 針灸推拿學(xué)院，四川 成都 610075；4．中南大學(xué) 物理與電子學(xué)院，湖南 長沙 410000)

艾灸光譜特征是艾灸現(xiàn)代化研究的重要內(nèi)容之一，為豐富針灸臨床治療手段及灸療法創(chuàng)新發(fā)展提供了重要手段。既往研究發(fā)現(xiàn)，艾灸光譜范圍較寬，基本涵蓋了除可見光之外的0.6～15 μm紅外光譜，并包含近、中和遠紅外波段。對于艾灸燃燒產(chǎn)生的光譜，有研究認為峰值在1.5 μm的近紅外譜段附近[1-2]；還有學(xué)者提出，艾條燃燒在0.6～2.5 μm譜段存在多個峰值[3]；有學(xué)者認為，艾灸光譜緊鄰近紅外、以遠紅外為主，輻射峰值集中在3.5 μm左右[4-7]。既往報道提示，艾灸光譜范圍與太赫茲波段(波長30 μm～3 mm)也較接近。太赫茲波(Terahertz Waves)指頻率在0.1～10 THz (1 THz=1 012 Hz) 的電磁波，介于微波與紅外之間，屬于宏觀電子學(xué)向微觀光子學(xué)過渡的頻段。太赫茲科學(xué)的應(yīng)用已日益廣泛，但艾灸與太赫茲的相關(guān)研究尚存較大空白。本研究借助太赫茲相機和團隊自制太赫茲光譜儀，就艾灸光譜是否存在太赫茲波段、艾灸燃燒產(chǎn)生的太赫茲光譜特征開展了進一步探索，以進一步豐富和確認艾灸輻射光譜特征，揭示艾灸光學(xué)參量，從而為艾灸效應(yīng)研究提供新啟示。

1 實驗材料與設(shè)備

1.1 主要材料

定制實驗用艾柱(含6 g一年純艾絨，河南漢醫(yī)艾絨廠，規(guī)格：5 mm×120 mm)；定制實驗用艾柱(含25 g一年純艾絨，河南漢醫(yī)艾絨廠，規(guī)格：18 mm×200 mm)；五年陳特級艾條(五年陳艾條，河南漢醫(yī)艾絨廠，規(guī)格：18 mm×200 mm)；伍元素108艾柱(含8 ∶1五年陳艾絨，南陽醫(yī)樂嘉艾草制品有限公司，規(guī)格：18 mm×27 mm)；云煙牌香煙(紅云紅河煙草有限責任公司，規(guī)格：7.3 mm×84 mm)。

1.2 主要儀器

太赫茲陣列探測器(加拿大INO公司，型號：IRXCAM-THz-384)；傅里葉變換紅外光譜儀(美國布魯克公司，型號：VERTEX.80V)。

2 方法

2.1 艾灸太赫茲成像探測方法

借助中國工程物理研究院的專用光學(xué)平臺，采用太赫茲陣列探測器并配合太赫茲高密度聚乙烯透鏡(透鏡焦距50.8 mm)搭建焦平面陣列成像系統(tǒng)，將直徑18 mm、五年艾絨制成的艾灸固定在鏡頭前。點燃后，通過在光軸方向調(diào)節(jié)探測器位置來聚焦，觀察并以系統(tǒng)內(nèi)部采集軟件記錄燃著艾灸的太赫茲成像情況(圖1)。

圖1 艾灸太赫茲成像探測示意圖

2.2 艾灸太赫茲光譜檢測方法

在光學(xué)平臺上安裝專用濾波裝置，使傅里葉變換紅外光譜儀成為太赫茲光譜儀。將香煙和4種艾灸(不同直徑、年份、材質(zhì))放置在光譜儀探測窗前1 cm，測量分辨率0.2 cm，在水平和垂直方向調(diào)節(jié)位置，測試前嚴格按專用光學(xué)平臺要求控制濕溫度、并把太赫茲光譜儀抽到真空狀態(tài)，待氣壓小于1 Pa時開始測量基線，測量10次取平均值，光譜范圍2～10 THz；對穩(wěn)定燃燒的香煙和艾灸進行太赫茲光譜數(shù)據(jù)測試，每5 s用專用集灰裝置刮灰1次；因艾灸發(fā)射光譜需要經(jīng)過空氣，為模擬空氣對艾灸發(fā)射光譜的影響，需事先打開光譜儀內(nèi)部光源、測量14 200 Pa空氣光譜進行校正。

3 結(jié)果

3.1 艾灸太赫茲成像情況

如圖2所示，艾灸點燃后可出現(xiàn)燃著區(qū)域輪廓太赫茲圖像；成像鏡頭前放置無色透明聚乙烯塑料袋后，太赫茲成像效果未被明顯削弱；袋內(nèi)注入水后則無法成像。太赫茲波具有穿透性較強、易被水吸收的特點；故結(jié)合本結(jié)果可知，燃著艾灸光譜中存在著太赫茲波段。

圖2 燃著艾條的太赫茲成像

3.2 艾灸太赫茲光譜情況

如圖3所示，燃燒艾灸和香煙中均存在著太赫茲光譜，艾灸太赫茲光譜基本涵蓋了2.5～10 THz的范圍，其相應(yīng)波長范圍為112 μm～3 mm。直徑18 mm艾灸的太赫茲相對強度高于直徑7.3 mm的香煙，直徑7.3 mm香煙的太赫茲相對強度高于直徑5 mm的艾灸，說明燃著面積越大、太赫茲相對強度越高；直徑18 mm的五年艾灸太赫茲相對強度高于同等直徑的一年艾灸；直徑18 mm的五年產(chǎn)純艾絨制成的艾灸太赫茲相對強度高于同等直徑和年份的普通艾條，說明太赫茲光譜相對強度可能與艾灸直徑、年份和艾絨含量有關(guān)。香煙和四種艾灸點燃產(chǎn)生的太赫茲光譜相對強度不同，但光譜特征與空氣吸收譜高度相似、這說明燃著物處于空氣中，空氣中的水分對太赫茲有著強烈的吸收作用。

圖3 燃著香煙和四種艾灸的太赫茲光譜

4 討論

艾灸療法是中醫(yī)針灸學(xué)的重要組成部分，具有溫陽扶正、活血化瘀、溫通經(jīng)絡(luò)及防病保健等功效?！饵S帝內(nèi)經(jīng)》指出，“針所不為，灸之所宜”；《醫(yī)學(xué)入門》中有“凡病藥之不及，針之不到，必須灸之”，故其時至今日仍是中醫(yī)臨床治療的重要手段之一。灸法通過穴位、藥物和溫熱刺激等多方面作用刺激穴位，達到防治疾病目的。相關(guān)機理研究中，由艾絨燃燒產(chǎn)生的溫熱作用效果最為明確，艾灸發(fā)揮作用均依賴溫熱刺激[8]。溫熱刺激主要經(jīng)皮膚組織溫度傳遞、變化來產(chǎn)生灸效，灸熱刺激量主要經(jīng)不同艾溫實現(xiàn)[9]。既往光譜研究發(fā)現(xiàn)[10]，間接灸與人體穴位自發(fā)的紅外輻射峰接近，推測灸與穴位發(fā)生的光譜共振輻射可能對其生物效應(yīng)起著更重要的作用。另一方面，燃著艾灸所包含的近紅外光譜療效確切、卻幾乎不產(chǎn)熱。這提示熱輻射雖關(guān)鍵、但無法解釋艾灸全部物理性質(zhì)，燃著艾灸所發(fā)揮的光輻射作用(包括熱效應(yīng)和非熱效應(yīng))可能是灸效產(chǎn)生的關(guān)鍵物理學(xué)解釋。早有研究者發(fā)現(xiàn)[7]，模仿燃著艾灸輻射能譜研制的仿灸儀比波長固定在某一波段的電灸儀效果更佳，認為灸效的發(fā)揮是艾灸各光譜段的綜合效應(yīng)。故全面解析艾灸光譜構(gòu)成及其譜效特征，對艾灸領(lǐng)域傳承創(chuàng)新研究具有重要意義。目前，電磁波譜和光譜中的“太赫茲空隙”已隨電子學(xué)和光子學(xué)技術(shù)的發(fā)展得到填補；為拓展艾灸光譜研究，深入分析艾灸太赫茲光譜特征和影響要素，需借助太赫茲前沿技術(shù)、在相關(guān)領(lǐng)域開展持續(xù)探索研究。國內(nèi)有研究者發(fā)現(xiàn)[11]，在太赫茲檢測窗口施以雀啄灸手法時，0.90～2.00 THz范圍會出現(xiàn)類似太赫茲波曲線；且艾灸太赫茲輻射強度與艾灸到檢測窗口的距離相關(guān)。本研究根據(jù)太赫茲相機和太赫茲光譜儀綜合結(jié)果確認，艾灸燃著后的自身光譜包含太赫茲波段，且光譜特征與空氣吸收譜高度相似；艾灸太赫茲光譜涉及2.5～10 THz，波長范圍涵蓋112 μm～3 mm。本研究的艾灸太赫茲譜段探測結(jié)果與既往報道存在差異，這或許與不同太赫茲光譜儀的探測范圍差異有關(guān)。

就生物效應(yīng)而言，太赫茲較遠紅外波長更長，對組織穿透性較差且容易被水吸收，故利用其輻射作用時、多運用于生物組織含水量少或局部表淺位置；但生物分子普遍存在的氫鍵能級恰好處于太赫茲范圍內(nèi)[12]。國內(nèi)有研究認為[13]：對患者進行太赫茲針照射后，能夠改善大分子的有序性，推動生物能量在機體內(nèi)的有序、順暢傳遞，最終改善睡眠質(zhì)量。太赫茲的光子能量低，不能直接破壞共價鍵或引起電子躍遷，但可通過共振型的相互作用導(dǎo)致生物效應(yīng)，如干擾蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用、細胞成分穩(wěn)態(tài)、蛋白質(zhì)-DNA相互作用、DNA雙應(yīng)變動力學(xué)、基因表達穩(wěn)定性等[14]。故利用太赫茲輻射的熱效應(yīng)和非熱效應(yīng)[15-16]，從生物體、組織、細胞到生物分子的不同層次開展治療也是太赫茲技術(shù)應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)的重要方向之一[17]。但目前，有效的太赫茲輻射源對于醫(yī)學(xué)工作者仍相對缺乏；如在傳統(tǒng)療法中尋找簡、便、廉、驗的天然太赫茲源，則有望為太赫茲技術(shù)的應(yīng)用提供更廣闊空間。有研究者發(fā)現(xiàn)，艾灸五臟募穴，能激發(fā)臟腑經(jīng)氣感傳，同時引起對應(yīng)經(jīng)絡(luò)原穴的太赫茲輻射強度發(fā)生改變[18]，這為針灸療法的太赫茲相關(guān)研究提供了借鑒。另一方面，灸材會對灸效產(chǎn)生重要影響，探求灸材與太赫茲相關(guān)參數(shù)的關(guān)系也有助于創(chuàng)新發(fā)展傳統(tǒng)灸療手段。本研究發(fā)現(xiàn)，香煙和艾灸點燃產(chǎn)生的太赫茲光譜相對強度不同；直徑18 mm艾灸的燃著后太赫茲相對強度高于直徑5 mm者；五年艾絨制成的艾灸，燃著后太赫茲相對強度高于一年艾絨；純艾絨制成的艾灸則高于同等直徑和年份的普通艾灸，說明艾灸燃著后太赫茲光譜相對強度可能與艾灸的直徑、年份和艾絨含量有關(guān)。

綜上所述，艾灸燃燒光譜中的確存在著太赫茲波段；艾灸太赫茲光譜相對強度與燃著艾灸的直徑、年份和灸材有關(guān)。如進一步研究艾灸太赫茲光譜的作用特點，將為太赫茲技術(shù)的研究與應(yīng)用提供可行的思路，也將有助于艾灸新療法的研發(fā)、推廣和應(yīng)用。