近红外激光照射人体劳宫穴和非穴位区的反射光谱特性的比较研究

近红外激光照射人体劳宫穴和非穴位区的反射光谱特性的比较研究 近红外激光照射人体劳宫穴和非穴位区的 反射光谱特性的比较研究 第29卷,第11期 2009年11月 光谱学与光谱分析Vo1.29,No.11,pp2930—2933 SpectroscopyandSpectralAnalysisNovember,2009 近红外激光照射人体劳宫穴和非穴位区的反射光谱特性的比较研究 张祖德,郭周义,魏华江?,刘汉平,钟会清,杨洪钦,谢树森,刘颂豪 1.华南师范大学激光生命科学教育部重点实验室,广东广州510631 2.福建师范大学医学光电科学与技术教育部重点实验室,福建福州350007 摘要研究了人体劳宫穴及其周边的非穴位组织受不同功率的半导体激光(波长为808nlTl功率分别为 2o,50,100mW)照射前后在400~1000am.光谱范围的反射光谱特征及其差异.实验采用带积分球附件的 AvaSpec-2048光纤光谱仪测量系统获取劳宫穴和非穴位组织的反射光谱.结果表明,在半导体激光照射前, 劳宫穴与非穴位的反射光谱的光谱轮廓相似,波谷均出现在423,544,577,980nn-i 处,劳宫穴和非穴位在 对应波谷的反射率值分别为17.1,26.1,25.9,35.O和17.1,27.6,28.1,36.5%.在475, 1000nm,合谷穴的反射率比非穴位小.分别经过2O,5O和100rnw不同功率的半导体激光照射后,劳宫穴 反射率较照射前明显下降,并且随着照射功率增大,反射率减小的幅度越大.而非穴位组织经过不同功率的 半导体激光照射后反射率较照射前稍有下降,但远不及劳宫穴下降明显.由此可见劳宫穴与非穴位的反射 光谱存在差异,并且劳宫穴对半导体激光照射的刺激比非穴位更敏感. 关键词劳宫穴;非穴位;反射光谱;半导体激光;照射 中图分类号:R318.5文献标识码:ADOI:10.3964/j.issn.1000—0593(2009)11—2930 —04 引言 穴位和经络学说是中医学理论体系的核心内容之一,是 针灸临床治疗疾病的理论基础,并有效地指导着当今中医各 科的临床实践,但它的实质是什么,这一问题一直是困扰国 内外生物医学界的一个世界性难题,也是我国生命科学和医 学界迫切需要解决的一个重要学术问题.几十年来,中西方 科学工作者就力求用现代科学来揭示经络的奥秘,并从神经 学,解剖学,生理学等方面提出了不同的假说L1],但有关经 络研究的最基本的问题什么是穴位,特别是它们与非穴位点 之间有什么差别,尚没有明确的结论.近年来,研究者试图 从穴位本身的红外辐射以及对应脏腑的功能上寻找突破口, 并取得一定成果睁].特别是最近由谢树森等提出来的"经 络光学L11]",通过穴位区域与非穴位区域的反射光谱的 差异,从而得出穴位区域与非穴位区域的不同的生理学参数 和光学特性参数.此外,还提到通过激光照射人体穴位或经 脉线时所诱发的各种效应来区分穴位与非穴位的区别.自从 1966年匈牙利Mester提出了低强度激光具有生物刺激作 用_1]以来,低强度激光照射穴位——即激光针灸,以其无 痛,无菌,安全,易控,操作简便以及兼备针刺,热灸及其特 有的理疗作用在中医领域发展迅速.但激光针灸作用的原 理D3-15]仍需进一步研究.反射光谱在组织光学上得到了广泛 的运用,通过测量组织的反射光谱,可以得到组织的各种光 学特性,从而鉴别各种病变组织于正常组织的区别[】.本文 利用光谱仪测量了劳宫穴与非穴位对照点在激光照射前的反 射光谱以及他们分别受不同功率的激光照射后的反射光谱, 对测量结果做出分析和比较,为穴位光谱的特异性研究及激 光针灸的l临床应用提供了有益的参考数据. 1材料及方法 1.1实验对象 健康成年人11例,自愿参加检测者;其中男6例,女5 例;年龄最小21岁,最大26岁,平均年龄23.3岁.受试者 实验前用洗手液洗干净双手手掌,烘干.在针灸师的帮助下 收稿日期:2008-11—18.修订日期:2009—02—22 基金项目:国家自然科学基金项目(60778047),国家重点基础研究"973"项目(2006CB504505),广东省自然科学基金项目(06025080, 0632270),广东省科技项目(2oO8Bo3O303O74)和医学光电科学与技术教育部重点实验室(福建师范大学)开放课题项目 (JYGO8O4,JYGO503)资助 作者简介:张祖德,1984年生,华南师范大学激光生命科学教育部重点实验室在读硕士研究生e-mail:zudezhang@163.corn *通讯联系人e-mail:weihj@scnu.edu.an 第11期光谱学与光谱分析2931 取受试者劳宫穴(PCS)及左侧旁开2cm处的非穴位作为对 照,定位按中华人民共和国国家(GB12346--90)《经穴 部位》进行.光谱检测在暗室进行,室温(22?3)?,相对湿 度(55士10),室内空气无明显流动,周围环境无强噪声和 电磁源.受试者在实验前30min进入实验室,静坐休息,适 应环境.实验过程为先用激光对劳宫穴与非穴位照射10min 然后马上检测反射光谱,激光照射的功率依次为2O,50,100 mw.为排除干扰,对于同一受试者,实验分两周进行,第一 周的第一天检测受激光照射前劳宫穴的反射光谱,第二,第 三,第四天分别检测受20,50,100rIlW激光照射后劳宫穴 的反射光谱.第二周对非穴位做同样的检测.每天的实验都 是在同一时间开始进行. 1.2实验装置 人体穴位和非穴位组织的反射光谱的测量采用了带有积 分球附件的AvaSpec-2048光纤光谱仪来完成的,测量的波 长范围是:200,1100nlTl,SONY公司ILX554B型线阵 CCD,2048像素,积分时间1.1ms,10m_in,光谱分辨率 2.4nm,它的测量窗口直径大约为1am.照射劳宫穴和非穴 位的光源采用波长为808nm功率可调的半导体激光. I.3统计学处理方法 组织光学参数以均数和标准差(X士SD)表示,采用t检 验,<0.05为有显着性差异,利用统计软件SPSS10作统 计处理. 2结果 在相同的条件下分别检测人体的劳宫穴和非穴位受激光 照射前和受不同功率激光照射后的反射光谱.每个测量值都 重复测量6次来获取平均值,测量结果具有很好的重复性, 所有测量得到的反射率都用(X?SD)表示.如图1表示劳宫 穴和非穴位受激光照射前的反射光谱,图2表示劳宫穴受激 光照射前和受功率分别为2O,50,100rnw的激光照射后的 反射光谱,图3表示非穴位受激光照射前和受功率分别为 20,50,100mw的激光照射后的反射光谱.表1表示劳宫穴 受激光照射前和受功率分别为2o,50,100mw的激光照射 后分别在波长为423,544,577,980rim的波谷处的反射率, 表2为非穴位受激光照射前和受功率分别为20,50,100 mw的激光照射以后分别在波长为423,544,577,980am 的波谷处的反射率. Wavelengttgnm Fig.1ReflectancespectroscopyoftheLaogongacupointion andnon-aeupointbeforeirradiation Wavelength/nm Fig.2ReflectancespectroscopyoftheLaogongacupoint beforeandafterirradiationwithdifferentpower Wavelength/nm Fig.3Reflectancespectroscopyofthenon-acupointbefore andafterirradiationwithdifferentpower Table1ReflectanceofLaogongacupointbeforeandafteriI1阳. diation,thdifferentpoweratdifferentwavelengths Table2Reflectance(%)ofnon-acupointbeforeandafterit- radiationwithdifferentpoweratdifferentwave- lengths 3讨论 受激光照射前,劳宫穴和非穴位的反射光谱曲线整体变 化趋势基本相同,在400~475nm劳宫穴和非穴位的反射率 基本相同,在475,1000nITI,劳宫穴的反射率在任意波长 都要比非穴位要小,如图l所示,劳宫穴和非穴位在400 423nm反射率随着波长的增大而急剧下降,在423nm处达 到一个波谷,劳宫穴和非穴位的反射率分别为17.1和 17.1.在423515nm反射率随着波长增大而急剧上升. u《凸吕u暑ud口瞄 遂u量譬岛篮 2932光谱学与光谱分析第29卷 在515~577nrn,反射率先急剧下降,然后急剧上升,再急 剧下降,其中两次达到波谷,波谷对应波长分别为544和 577rliTl.这两个波谷对应的波长与人体血液吸收峰几乎在同 一 波长.在544nrfl处劳宫穴和非穴位的反射率分别为 26.1和27.6,在577nrn处分别为25.9和28.1.在 577~630nn'l,随着波长的增加,反射率几乎呈直线上升,在 630~705nln,随着波长的增加,反射率缓慢增加,之后,从 705~980nlTI,随着波长的增加,反射率缓慢降低,在980 m处达到一个波谷,劳宫穴和非穴位的反射率分别为 35.0和36.5.在980~1000nIn,反射率又缓慢上升.在 400~800nln范围内与杨洪钦研究的人体载体皮肤组织的反 射光谱[1]基本一致. 经过20,50,100rnw不同功率的激光照射以后,劳宫 穴的反射率显着下降,并且随着功率的增加反射率下降得越 多,如图2所示,但反射光谱轮廓与受激光照射前相似,波 谷仍然与受激光照射前的一样,分别出现在423,544,577, 980nl21.非穴位经过不同功率的半导体激光照射后,反射光 谱轮廓也与受激光照射前相似,波谷与受激光照射前一样, 也是分别出现在423,544,577,980nn2,如图3所示,与劳 宫穴不同的是,非穴位经过照射后,随着照射功率增大,反 射率稍有下降,但下降幅度远没有劳宫穴那么明显.如表1 和表2所示,劳宫穴经过2OrnW激光照射后,在423,544, 577,980nIn这4个波谷处的反射率分别为15.6,24.3, 24.3,31.3,比受激光照射前分别下降了1.5,1.8, 1.6,3.7.非穴位经过20mW激光照射后在4个波谷处 的反射率依次为17.2,27.5,27.9,36.5,比受激 光照射前分别只下降了0.O,0.1,0.2,0.O;劳宫 穴经过50mW激光照射后在423,544,577,980nnl这4个 波谷处的反射率分别为14.8,22.1,22.1,3O.0, 比受激光照射前分别下降了2.3,4.0,3.8%,5.O. 非穴位经过50nlw激光照射后在4个波谷处的反射率依次 为16.4,26.7,27.4,36.4,比受激光照射前分别 只下降了0.7,0.9,0.7,0.1;劳宫穴经过100InW 激光照射后在423,544,577,980nITl这4个波谷处的反射 率分别为l2.8,19.O,19.0,27.2,比受激光照射 前分别下降了4.3,7.1,6.9,7.8.非穴位经过100 rnW激光照射后在4个波谷处的反射率依次为16.5, 26.0,26.6,35.8,比受激光照射前分别只下降了 0.6,1.6,1.5,0.7.劳宫穴在受激光照射以后反 射率下降幅度比非穴位反射率下降幅度大的原因是劳宫穴比 非穴位对外界刺激更敏感,激光照射穴位以后,随着照射功 率的增大,穴位组织的温度和血液灌注量增加口,从而引起 反射率下降. 4结论 本文研究了人体劳宫穴和非穴位受激光照射前和受功率 分别为20,5O和100rnw的半导体激光照射后在400, 1000nrfl范围内的反射光谱,通过对比,得出以下结论:受 激光照射前,劳宫穴和非穴位在4001000nln范围内的反 射光谱形状基本相同,劳宫穴的反射率低于非穴位.在受不 同功率激光照射之后,劳宫穴和非穴位的反射率都随激光照 射功率的增大而减小,但劳宫穴反射率下降幅度比非穴位要 大得多.本研究说明劳宫穴与非穴位的反射光谱存在差异并 且劳宫穴比非穴位对激光照射的刺激更敏感.这一结论为穴 位的特异性研究以及临床激光针灸治疗疾病提供了有益的参 考. 参考文献 uNWen-zhu(林文注).ShanghaiJournalofAcupunctureandMoxibustion(上海针灸杂志),1998,17(4):37. 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KeywordsLaogongacupoint;Non-aeupoint;Reflectionspectroscopy;Semiconductorlaser;Irradiate *Correspondingauthor (ReceivedNov.18,2008;acceptedFeb.22,2009)