激光散斑血流成像技術(shù)對艾灸效果的研究

胡哲+鄭剛+李然+劉宏業(yè)+范彥平+楊暉

摘要： 以艾灸前后血流灌注指數(shù)為觀察對象，研究艾灸對人體微循環(huán)的作用。將10個人分別進行不同時間（10 min、15 min、20 min）的艾灸和物理加熱，使用激光散斑血流儀對檢測區(qū)域進行測量和成像，觀察各組穴區(qū)血流灌注指數(shù)的變化。經(jīng)艾灸或者物理加熱后，穴位處的血流灌注指數(shù)均有明顯升高并有一個峰值，艾灸峰值出現(xiàn)在停止加熱后，物理加熱峰值出現(xiàn)在加熱時間內(nèi)，停止加熱后，艾灸效應持續(xù)時間比物理加熱長。研究表明，艾灸能夠引起穴位局部微循環(huán)血流量增加，并與其作用于機體的時間有關(guān)，艾灸對機體產(chǎn)生作用的最主要原因是溫熱效應。

關(guān)鍵詞：

激光散斑； 血流成像； 艾灸； 血流灌注指數(shù)； 微循環(huán)

中圖分類號： O 436文獻標志碼： Adoi： 10.3969/j.issn.10055630.2017.06.004

Abstract：To observe the difference of blood perfusion index before and after moxibustion and to study the role of moxibustion time parameters in microcirculation，moxibustion and physical heating were carried out on 10 health volunteers in different time periods（10 min，15 min，20 min）.The detection area was measured and imaged by using laser speckle blood flow meter.The changes of blood perfusion index were observed.After moxibustion or physical heating，the blood perfusion index of the acupoints was significantly increased.The peak of moxibustion appeared after the intervention.The peak of the physical heating appeared in the intervention.After the intervention，the moxibustion effect lasted longer than the physical heating.Studies have shown that moxibustion can cause the increment of local microcirculation of blood flow.The influence is affected by the intervention time.The main cause of moxibustion is the warm effect.

Keywords：

laser speckle； flow imaging； moxibustion； blood perfusion index； microcirculation

引言

機體里血液與組織進行物質(zhì)交換的最主要場所是微循環(huán)，微循環(huán)功能紊亂會使人產(chǎn)生多種疾病。近些年來，艾灸對微循環(huán)的影響越來越受到學界的關(guān)注，通過艾灸對于局部、遠端肢體及體內(nèi)深部臟器等部位影響的觀察，證明艾灸的確能夠改善機體局部的微循環(huán)。

艾灸作用于機體最主要的原因是溫熱刺激[1]，艾灸不僅可以使機體產(chǎn)生各種反應，而且還可以治療諸多疾病，其作用于機體的主要機制是以溫促通。機體在艾灸時，受者首先感觸到溫熱刺激，然后艾灸部位的毛細血管擴張、血流加速、局部微循環(huán)改善，這些都可以看作是艾灸的初始“溫通”效應，說明艾灸的溫通作用開始對機體起作用。

馬惠敏等[2]對小腿穴區(qū)進行電針和艾灸，然后通過紅外熱像和激光多普勒血流成像技術(shù)，對小腿穴區(qū)微循環(huán)灌注變化進行觀察，研究艾灸對血流灌注的影響。趙丹等[3]探討艾灸養(yǎng)老穴對手部末梢微循環(huán)的影響。朱英等[4]探討了隔藥灸神闕穴治療寒凝型及氣滯血瘀型原發(fā)性痛經(jīng)的作用機制。血流灌注指數(shù)在微循環(huán)研究中是個非常重要的參數(shù)，它表示了機體接受到外部刺激后導致穴區(qū)局部血流的改變，反映了穴區(qū)微循環(huán)變化情況。

以往研究證實，艾灸改善機體微循環(huán)狀態(tài)的最主要方式是提高局部穴位的血流灌注指數(shù)。但是，由于血流灌注測量手段的不足，對于艾灸時間與血流灌注指數(shù)的關(guān)系知之還很少。激光散斑血流成像（laser speckle flowgraphy，LSFG）技術(shù)在國際上的興起和發(fā)展，為這一研究提供了有效的實驗工具[5]。目前，在中醫(yī)理療方面，國內(nèi)學者使用LSFG技術(shù)對皮膚血流進行了研究[6]，這些研究大都以針灸操作為主，而針對人們常用的艾灸理療方式的研究還未見報道。本文以局部皮膚的血流灌注指數(shù)為觀察對象，利用LSFG技術(shù)觀察了部分穴位處皮膚血流變化，研究艾灸的作用。

1激光散斑血流儀工作原理

當激光照射到相對粗糙的表面上并且經(jīng)過反射或者在粗糙表面的介質(zhì)上傳播時，由于光程差，會形成不規(guī)則的斑點式光強分布，這種光強分布圖樣就是散斑[7]。如果散射介質(zhì)本身發(fā)生相對運動，CCD成像系統(tǒng)就可以拍攝到散斑圖像中的每一個像素隨時間變化的情況。該圖像在時間和空間上的強度變化反映了散射粒子的運動信息。相對應的流速信息可以通過分析散斑強度在時間和空間上的變化而得到[8]。散斑強度的改變會引起散斑圖像的模糊，會使局部的散斑對比度降低，并且隨著流速的不斷增大，散斑對比度也越來越小。在散斑圖像上血管區(qū)域的對比度較小，血管周圍部分對比度較大，分析對比度變化狀況就可以得到局部血流的相對速度變化[9]。endprint

由流速引起的空間模糊程度能夠得到高時空分辨率的二維流速分布圖，這種模糊程度可以用散斑對比度K[10]來表示，即

K=σII—=βexp（-2x）+2x-12x21/2

（1）

式中：σI為圖像灰度的標準偏差；I—為圖像灰度的平均值；β為儀器相關(guān)常數(shù)；x為血流灌注指數(shù)（perfusion index，PI），x=T/τ，其中T為CCD曝光時間，τ為散斑圖像波動的電場自相關(guān)衰減時間，反應了血流速度的快慢。儀器測得的粒子的相對速度與τ有關(guān)，且與τ成反比關(guān)系[11]。在計算得到對比度K后，利用最小二乘法擬合得到PI值。

2實驗系統(tǒng)和方法

激光散斑血流成像儀為上海理工大學光電子與超聲測試技術(shù)實驗室開發(fā)研制，其中近紅外半導體激光器波長為710 nm，CCD相機采用Baumer品牌，艾灸條直徑為1.8 mm。實驗系統(tǒng)如圖1所示。

實驗室溫度為24.0～27.0 ℃，室內(nèi)無陽光直射且空氣保持對流。受試對象18～26歲健康志愿者10人，其中男性7人，女性3人。由于許多心理、神經(jīng)系統(tǒng)、新陳代謝、體液和身體本身的諸多因素都強烈地影響微循環(huán)，實驗對象在測試前靜坐15 min。

（1） 艾灸組：細艾條點燃后，正對志愿者手臂外關(guān)穴進行艾灸，通過調(diào)節(jié)艾條與施灸穴位的距離，將施灸的局部皮膚溫度控制在42 ℃，按分組分別對手臂外關(guān)穴艾灸10 min、15 min、20 min；

（2）物理加熱組：用物理加熱方式對手臂外關(guān)穴進行加熱，使皮膚溫度控制在42 ℃，按分組分別對手臂外關(guān)穴加熱10 min、15 min、20 min。

對這10人分別做10 min、15 min、20 min的艾灸試驗和物理加熱試驗，每次間隔時間大于24 h。將待測手臂固定在CCD相機的測定范圍以內(nèi)，所用穴位為外關(guān)穴（手少陽三焦經(jīng)穴）且選自同一位受試者同一側(cè)手臂。

待血流穩(wěn)定后即開始記錄，并計算微循環(huán)血流灌注指數(shù)PI。

3實驗結(jié)果與分析

圖2（a）為自然狀態(tài)下的手背激光散斑圖，虛線為經(jīng)絡(luò)線。選取A點作為PI值測量點，并計算A點的中心30像素×30像素區(qū)域的PI值。A點為中渚穴，所處經(jīng)絡(luò)為手少陽三焦經(jīng)。圖2（b）為30 min內(nèi)得到的血流偽彩色圖，其顏色變化不明顯，圖3為A點PI值隨時間的變化曲線，由圖可見波動較小，表明靜止狀態(tài)下血管流速變化較小。

在偽彩色圖像中不同顏色區(qū)域?qū)瞬煌腜I值，顏色越趨向深色表示PI值越大；顏色越趨向淺色，表示

PI值越小。

觀察A點艾灸15 min過程中手背血流變化情況。隨艾灸時間增加，手背的偽彩色變化明顯，手背整體血流隨之變化，如圖4所示。在艾灸結(jié)束后，偽彩色圖中黃紅色區(qū)域分布最廣（圖4（b）），其中中渚穴附近變?yōu)榧t色，表明該區(qū)域PI較大，說明該區(qū)域皮膚血流流速最快。停止艾灸后，偽彩色圖黃色逐漸變淡，并在停止艾灸15 min后趨于穩(wěn)定（圖4（c））。與艾灸前相比，艾灸后手背顏色偏黃，PI值較艾灸前相比略有升高，由此可知艾灸后的手背血流速度高于艾灸前。

根據(jù)A檢測點的PI值統(tǒng)計處理結(jié)果，擬合得出不同艾灸時間PI值變化趨勢曲線，如圖5所示。

此外對外關(guān)穴也分別進行艾灸和物理加熱10 min、15 min、20 min，并觀察血流灌注指數(shù)變化。結(jié)果表明，艾灸和物理加熱都能使PI值有明顯提高，說明艾灸和物理加熱都能促進機體一定部位的微循環(huán)，這和前面?zhèn)尾噬珗D得到的結(jié)論相符合。

經(jīng)艾灸或物理加熱不同時間（10 min、15 min、20 min）后，血流灌注指數(shù)峰值以及峰值出現(xiàn)時間存在著差異。10 min（圖5（a））中艾灸組的PI峰值為21.699 65，而物理加熱組的PI峰值為21.089 63。15 min（圖5（b））中艾灸組的PI峰值為23.846 8，而物理加熱組的PI峰值為23.167 46。說明艾灸組的PI峰值比物理加熱組要大，證明了艾灸比物理加熱更能促進機體一定部位的微循環(huán)。物理加熱的峰值時間出現(xiàn)在物理加熱時間結(jié)束時，而艾灸組的峰值則出現(xiàn)在停止艾灸后的幾分鐘后（圖5（a）、（b））。但是當干預時間較長時，PI值不會一直持續(xù)增加，在20 min艾灸或者物理加熱時（圖5（c）），PI值在17 min就達到了峰值。

不同加熱時間（10 min、15 min、20 min）結(jié)束后，對穴位血流灌注指數(shù)產(chǎn)生作用的持續(xù)時間也存在著差異。圖5中艾灸組（10 min、15 min、20 min）的持續(xù)時間分別為13.6 min、14.1 min、17.3 min，而物理加熱組（10 min、15 min、20 min）的持續(xù)時間分別為10.6 min、12.8 min、14.4 min。說明在各加熱時間（10 min、15 min、20 min）結(jié)束以后，對機體產(chǎn)生作用的持續(xù)時間艾灸組均長于物理加熱組。

4結(jié)論

研究發(fā)現(xiàn)艾灸治療和物理加熱兩者均可以增大穴位局部的血流灌注指數(shù)，這兩種方式對皮膚局部的血流灌注指數(shù)峰值亦無明顯差異，表示艾灸的溫熱作用是使血流灌注指數(shù)提高的主要影響因素。從血流灌注指數(shù)峰值出現(xiàn)的時間來看，艾灸和物理加熱兩者也存在著差異，物理加熱組的血流灌注指數(shù)在加熱過程的后半段已經(jīng)到了峰值，而艾灸組的血流灌注指數(shù)則在停止艾灸后仍然會持續(xù)上升至峰值。從停止艾灸后的后續(xù)反應和持續(xù)時間來看，兩者也存在著差異，物理加熱組明顯小于艾灸組。上述兩者不同的原因，可能因為是艾灸除了溫熱刺激作用以外，還有可能是艾在燃燒過程中的輻射作用，包括熱輻射遠紅外輻射以及光輻射近紅外輻射，其中靠近近紅外區(qū)的遠紅外輻射為最主要的因素[12]，可以直接作用于人體的較淺部位，通過傳導擴散熱量，而近紅外輻射能量較遠紅外強，可以穿透15 mm深度以上的機體直接滲透到更深一層的組織，從而被人體吸收[13]。另外艾灸除了熱、輻射作用，還有藥性作用等[14]，本研究中艾灸治療和物理加熱反應時間的差異反映了艾灸治療作用的多重性和優(yōu)勢，但是艾灸作用于機體的具體機制還有待進一步開發(fā)。endprint

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（編輯：劉鐵英）endprint