基于紅外熱成像的中醫(yī)體質(zhì)寒熱特征研究

武默涵1，鄭燕飛2，崔殿坤1，孟月3，高源1，郭怡陽1，侯淑涓2

(1.北京中醫(yī)藥大學(xué)中醫(yī)學(xué)院,北京 100029;2.北京中醫(yī)藥大學(xué)國家中醫(yī)體質(zhì)與治未病研究院 ,北京 100029;3.北京中醫(yī)藥大學(xué)東直門醫(yī)院,北京 100700)

中醫(yī)體質(zhì)，是指在人體生命過程中，在先天稟賦和后天獲得的基礎(chǔ)上所形成的形態(tài)結(jié)構(gòu)、生理功能和心理狀態(tài)方面綜合的、相對穩(wěn)定的固有特質(zhì)。臨床實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，不同體質(zhì)類型的人群具有不同的能量代謝狀態(tài)，呈現(xiàn)出不同的寒熱特征表現(xiàn)。紅外熱成像技術(shù)，是利用紅外探測器接收紅外輻射能，經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換等方式形成可直觀感知和分析的可見光圖像分布圖，通過分析物體的溫度變化了解物體內(nèi)部狀態(tài)的影像學(xué)技術(shù)，是一種高效、可靠的非接觸式測溫技術(shù)，能夠提供實(shí)時(shí)可視化的人體溫度分布圖。當(dāng)人體處于某種生理或病理狀態(tài)時(shí)，其功能的變化會(huì)影響全身或局部的熱平衡，導(dǎo)致組織溫度的升高或降低，紅外線熱成像技術(shù)可以檢測出機(jī)體各部位溫度的差異。因此，紅外熱成像技術(shù)在檢測機(jī)體寒熱功能狀態(tài)方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢。通過分析紅外熱成像圖上的溫度特征，探索中醫(yī)體質(zhì)在熱力分布及熱力學(xué)特征等方面的差異性表現(xiàn)，可為體質(zhì)辨識(shí)提供一種客觀化的檢測方法 。

當(dāng)前紅外熱成像圖分區(qū)定位研究主要采用四類經(jīng)典方法：三焦部位分區(qū)法 、臟腑體表投影法、經(jīng)絡(luò)穴位分區(qū)法及西醫(yī)學(xué)體表解剖分區(qū)法 。這些方法雖各具特色，但普遍存在分類維度單一 、軀干覆蓋不全、多角度定位困難 等共性缺陷。針對上述技術(shù)瓶頸，崔殿坤等提出多模態(tài)融合分區(qū)定位體系，以有機(jī)整合四類傳統(tǒng)分區(qū)法的優(yōu)勢要素，采用針灸學(xué)骨度分寸法結(jié)合同身寸法建立基準(zhǔn)坐標(biāo)系，選取腋窩頂點(diǎn)、臍孔中心 、鎖骨上窩等8個(gè)一級體表標(biāo)志及12個(gè)二級輔助標(biāo)志作為定位標(biāo)志，再利用特征點(diǎn)相對距離矩陣模型，實(shí)現(xiàn)坐標(biāo)自動(dòng)換算。白彤彤采用融合定位模型，自動(dòng)定位了紅外熱成像圖臟腑體表投影 、經(jīng)絡(luò)穴位分區(qū)、三焦部位分區(qū)、解剖學(xué)體表分區(qū)所在的位置。基于《中醫(yī)體質(zhì)分類與判定中9種體質(zhì)功能狀態(tài)和形體特征 ，首先建立體質(zhì)癥狀與體表區(qū)域的紅外熱成像關(guān)聯(lián)模型，進(jìn)而結(jié)合體質(zhì)生理代謝特征、經(jīng)絡(luò)氣血理論及現(xiàn)代解剖學(xué)定位原則 ，構(gòu)建可綜合呈現(xiàn)9種體質(zhì)代謝差異的26個(gè)區(qū)域：胸膺 、虛里 、左脅、右脅 、左少腹 、右少腹 、上焦 、胃脘 、中焦 、下焦 、左腎、右腎、大腹 、小腹 、額部 、左目、右目、左面頰 、右面頰、督脈 、任脈 、鼻部 、頦部 、唇部 、神闕 、大椎 。見圖1、圖2、圖3。

2.1.1 研究對象 

171例北京中醫(yī)藥大學(xué)在校學(xué)生，被分為平和質(zhì)組（對照組）、陽虛質(zhì)組、陰虛質(zhì)組、氣虛質(zhì)組 、痰濕質(zhì)組、濕熱質(zhì)組、血瘀質(zhì)組 、氣郁質(zhì)組、特稟質(zhì)組 。

2.1.2 納入標(biāo)準(zhǔn) 

①年齡18?40周歲的健康人群；②能自主填寫量表；③按照中華中醫(yī)藥學(xué)會(huì)2009年頒布的《中醫(yī)體質(zhì)分類與判定》，體質(zhì)類型被判定為平和質(zhì)、陽虛質(zhì)、陰虛質(zhì) 、氣虛質(zhì)、痰濕質(zhì)、濕熱質(zhì)、血瘀質(zhì)、氣郁質(zhì)、特稟質(zhì);④愿意接受紅外熱成像檢測并簽署知情同意書。

2.1.3 排除標(biāo)準(zhǔn) 

①兼夾體質(zhì)者 ;②有明確疾病診斷者 ;③年齡不符合要求者 ;④有嚴(yán)重視聽和語言障礙，影響對調(diào)查問卷的正確理解和回答者；⑤嚴(yán)重精神病患者 ;⑥哺乳期、月經(jīng)期婦女 ;⑦有重大手術(shù)、假體植入、外傷史或重要臟器切除史者 ;⑧不愿參與本研究者。

2.2.1 檢測環(huán)境 

根據(jù)《中醫(yī)紅外熱成像技術(shù)規(guī)范攝像環(huán)境》標(biāo)準(zhǔn)，要求檢測室溫度為（22士2）°C，濕度為40%?60% ，無風(fēng)、無強(qiáng)光干擾，檢測室制熱、制冷源遠(yuǎn)離受試者，受試者與鏡頭距離3?4m。

2.2.2 檢測工具

 ①體質(zhì)辨識(shí)方法采用中華中醫(yī)藥學(xué)會(huì)2009年頒布的《中醫(yī)體質(zhì)分類與判定：標(biāo)準(zhǔn);②紅外熱成像圖的采集使用醫(yī)用紅外熱成像儀系統(tǒng) ［測溫準(zhǔn)確度：最大允許誤差＜0.4°C；溫度測量重復(fù)性：標(biāo)準(zhǔn)差＜0.2 °C；測溫靈敏度：噪聲等效溫差＜0.06 °C；測溫范圍：24?42°C;像元尺寸：17圖像存儲(chǔ)容量：200萬幅以上（每幅 600kb）;探測器像素：640X480；探測器為非制冷焦平面陣列］。

2.2.3 檢測前準(zhǔn)備 

檢查前3d內(nèi)禁止飲酒 ，前12h禁食，禁止過量飲水，檢查前禁止飲用開水 、服用藥物等。女性月經(jīng)期及月經(jīng)期前后3d避免檢查 。檢查者如有汗應(yīng)擦干，10min后方可檢查 。受檢時(shí)盡可能穿寬松衣物，受檢部位需裸露，禁止化妝，盡可能地去掉身上的紗布 、膏藥 、飾品。待檢及檢查期間不得按壓、抓撓待檢部位 。

2.2.4 檢測方法 

根據(jù)人體臟腑 、三焦等部位的熱值數(shù)據(jù)，截取胸膺 、虛里 、左脅 、右 脅 、左少腹 、右少腹、上焦 、胃脘 、中焦 、下焦 、左腎、右腎、大腹 、小 腹 、額部 、左目、右目、左面頰 、右面頰 、督脈 、任脈 、鼻部 、額部 、唇部 、神闕、大椎共26個(gè)區(qū)域的溫度熱值差值（△T）。

2.2.5 熱值測量 

應(yīng)用紅外熱成像中醫(yī)檢測系統(tǒng)，自動(dòng)測量26個(gè)區(qū)域的的AT。臟腑熱值的測量方法采用國際通用的溫差測量方法— 以區(qū)域平均溫度與軀干平均溫度差表區(qū)域溫度熱值 。若臟腑各區(qū)域平均溫度為T₁，軀干前 (后)平均溫度為T_{2，則 t(AT)=t(T1)-t(T2)。}

獲取不同體質(zhì)受試者的背景資料以及全身26個(gè)區(qū)域的溫度 、溫度差 、熱結(jié)構(gòu)等數(shù)據(jù)。采用SPSS20.0統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。計(jì)量資料用“均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差"進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)描述，符合正態(tài)分布的數(shù)據(jù)采用獨(dú)立樣本檢驗(yàn)，不符合正態(tài)分布的數(shù)據(jù)采用非參數(shù)檢驗(yàn) 。P<0.05表示差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義 。

共收集樣本171例，排 除量表填寫不規(guī)范 、體質(zhì)類型不典型者11例 ，最終納入的有效樣本量為160例 。其中女133例 ，男27例 。體平和質(zhì)陽虛質(zhì)濕熱質(zhì)質(zhì)類型包括平和質(zhì)65例 、氣虛質(zhì)7例 、陽虛質(zhì)59例、陰虛質(zhì)1例 、痰濕質(zhì)9例 、濕熱質(zhì)9例 、血瘀質(zhì)2例、氣郁質(zhì)6例 、特稟質(zhì)2例 。其中男性平和質(zhì)15例、陽虛質(zhì)6例 、濕熱質(zhì)2例 、痰濕質(zhì)2例 、氣虛質(zhì)0例、氣郁質(zhì)2例 、陰虛質(zhì)0例 、血瘀質(zhì)0例 、特稟質(zhì)0例，女性平和質(zhì)50例 、陽虛質(zhì)53例 、濕熱質(zhì)7例 、痰濕質(zhì)7例 、氣虛質(zhì)7例 、氣郁質(zhì)4例 、陰虛質(zhì)1例 、血瘀質(zhì)2例 、特稟質(zhì)2例 。

與平和質(zhì)比較，任脈 、督脈 、三焦區(qū)域整體熱結(jié)構(gòu)、熱秩序有不同程度的變化，其中陽虛質(zhì)督脈區(qū)域△T顯著降低(P<0.05)；濕熱質(zhì)下焦區(qū)域AT顯著升高(P<0.05)。見圖 4、表 1。

與平和質(zhì)比較，陽虛質(zhì)者額部、左面頰、左目區(qū)域AT顯著升高(P<0.05)；濕熱質(zhì)者左面頰區(qū)域AT顯著升高，頦部區(qū)域A顯著降低 (P< 0.05)；痰濕質(zhì)、氣虛質(zhì)者左面頰區(qū)域AT顯著升高(P< 0.05)。見圖6、表3。

不同體質(zhì)者因能量代謝狀態(tài)不同，存在熱結(jié)構(gòu)、熱秩序的變化 。偏頗體質(zhì)有病理傾向性熱代謝，導(dǎo)致不同體質(zhì)者有不同的寒熱表現(xiàn) 。研究發(fā)現(xiàn)，陰虛質(zhì)者元陰虧虛，表現(xiàn)為全面部和雙手掌心處發(fā)熱，紅外熱成像圖中兩脅、兩顴等區(qū)域易出現(xiàn)熱偏離；陽虛質(zhì)者元陽虧虛，臟腑功能低下，督脈 、腹部及四肢等區(qū)域易出現(xiàn)涼偏離；濕熱質(zhì)者由于代謝障礙致濕熱內(nèi)蘊(yùn)，導(dǎo)致頭面部及下焦等 相應(yīng)區(qū)域高熱偏離特征。還有學(xué)者發(fā)現(xiàn)，不同體質(zhì)的人臟腑熱態(tài)存在顯著寒熱差異：平和質(zhì)者因臟腑功能協(xié)調(diào)，產(chǎn)熱散熱均衡，存在熱圖面熱源均勻 、左右對稱 、有序穩(wěn)定的特征；偏頗體質(zhì)者熱圖均存在不同程度的涼熱偏離傾向。

本研究發(fā)現(xiàn)，偏頗體質(zhì)者紅外熱成像圖呈現(xiàn)不同程度的涼熱偏離傾向。陽 虛質(zhì)者督脈的平均溫度低于平和質(zhì)者，這與陽虛質(zhì)者元陽虧虛、產(chǎn)熱不足有關(guān);但其大腹 、小腹、右少腹平均溫度較高，大腹主要與脾對應(yīng)，小腹主要與膀 胱 、女子胞 (或精室 )對應(yīng)，右少腹主要與結(jié)腸對應(yīng)，陽虛質(zhì)者陽氣不足 、中焦脾胃運(yùn)化無權(quán)，導(dǎo)致氣滯中焦而發(fā)熱，下焦氣化不利，導(dǎo)致水停膀胱而發(fā)熱 ；腸腑與心 、肺相表里，上焦陽氣虛弱不能下移溫煦腸腑，以致受盛之后無力泌別清濁故而久停發(fā)熱，這是否為機(jī)體代償仍需進(jìn)一步探索 ;額部與心對應(yīng)，左面頰與肝對應(yīng)，且陽明經(jīng)與太陽經(jīng)分別經(jīng)過額部和左面頰 。因陽氣虛于內(nèi)，無力推動(dòng)機(jī)體的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，因而導(dǎo)致中氣不足、陰火內(nèi)生，下焦的陰火上沖而導(dǎo)致額部 、左目、左面頰等區(qū)域溫度升高。濕熱質(zhì)者下焦 、右少腹 、左面頰的平均溫度顯著高于平和質(zhì)者。濕熱蘊(yùn)結(jié)于內(nèi)，濕熱下注，易引起腹脹、大便黏 膩 、里急后重等濕熱質(zhì)常見特征，因而出現(xiàn)下焦 、腹部溫度升高的情況；左 面頰與肝對應(yīng)，頦部與腎對應(yīng)，下焦肝腎相對應(yīng)的頭面區(qū)域表現(xiàn)出溫度的異常 變化 。痰濕質(zhì)者因全身脂肪堆積，較平和質(zhì)者易出現(xiàn)涼偏離 ，但除左腎外，其他區(qū)域平均溫度略高于平和質(zhì) ，這與痰濕質(zhì)者本身水液代謝失常 ，局部痰濕凝聚化熱有關(guān)，仍需進(jìn)一步擴(kuò)大樣本量探索其原因。氣虛質(zhì)者胸膺的平均溫度低于平和質(zhì)者，提示肺臟功能減弱，符合氣虛質(zhì)者一身之氣不足、氣息低弱的特 點(diǎn)；左平均溫度高，提示可能因長期身體素質(zhì)不足導(dǎo)致氣機(jī)郁滯。氣郁質(zhì)者脅的平均溫度顯著高于平和質(zhì)者，這與氣郁質(zhì)者長期情志不暢導(dǎo)致肝失疏泄 、氣機(jī)郁滯相關(guān)。此外，雖然陰虛質(zhì) 、血瘀質(zhì)和特稟質(zhì)者樣本量過小，但在紅外熱成像圖上仍可看到明顯的寒熱特征差異：陰虛質(zhì)者面部和雙手掌心處溫度明顯 升高；血瘀質(zhì)者雙手溫度降低，額部溫度升高，這與劉偉的研究結(jié)果一致 ;特 稟質(zhì)者身體軀干部熱結(jié)構(gòu)紊亂，呈花斑樣，這與李洪娟的研究結(jié)果一致。以上紅外熱成像特征均與各體質(zhì)者的特征相對應(yīng)，后期需進(jìn)一步采用大樣本進(jìn)行驗(yàn)證。

綜上所述，紅外熱成像技術(shù)可較為敏感地反映不同體質(zhì)者的寒熱差異。本研究尚存在一定的局限性：樣本量較小，部分體質(zhì)者不足10例，且研究人群以學(xué)生為主體。因此，今后需擴(kuò)大各體質(zhì)的樣本量，并建立多中心的數(shù)據(jù)共享平臺(tái)，為體質(zhì)辨識(shí)的客觀化、標(biāo)準(zhǔn)化與智能化提供大樣本的數(shù)據(jù)支撐；同時(shí)，引入人工智能領(lǐng)域的深度學(xué)習(xí)技術(shù)，持續(xù)優(yōu)化診斷模型，為體質(zhì)客觀化辨識(shí)技術(shù)奠定基礎(chǔ)。