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恩鹏红外医学—远红外线生物学效应及其在组织修复中的临床应用

2017-11-28

论文摘要红外线位于光谱的可见光红光以外,波长范围为 0.76~1 000.00µm,临床将红外线分为近红外线(0.76~1.5 µm)和远红外线(1.5~400µm),其中波长为6~14 µm的远红外线对人类生存和健康有重要意义。远红外线具有扩张微细血管、增加组织血流量、增强代谢修复、调节机体失衡等多种生物学作用。远红外线对人体产生生物学作用主要是细胞活化作用,使细胞发生一系列积极的生物化学及组织化学改变,从而使人体处于良好健康状态。目前主要应用于辅助诊断、消炎止痛、组织修复、消毒灭菌、抑制肿瘤、低温复温等领域。远红外线通过热效应对人体产生积极作用。目前远红外线在部分领域已经得到开发和利用,有关远红外线效应的分子生物学水平研究及其更广阔的应用空间是今后工作的重点。

 

    红外线位于光谱的可见光红光以外,波长范围为 0.76~1 000.00µm,临床将红外线分为近红外线(0.76~1.5 µm)和远红外线(1 .5~400µm),其中波长为6~14 µm的远红外线对人类生存和健康有重要意义。远红外线具有扩张微细血管、增加组织血流量、增强代谢修复、调节机体失衡等多种生物学作用,在临床疾病的诊断及治疗方面发挥着积极作用。

1800年德国科学家霍胥尔用三棱镜作分光作用研究光谱热效应时,首次发现在太阳光的红色光线之外,还有一段非肉眼所能看到的光线,只是波长较红色可见光线要长,它主要发生热效应,即红外线。红外线按照波长不同分为近红外线和远红外线。自远红外线被发现以来的200多年间,人们不断地对其进行探索、研究、开发、利用,这期间已经开发了工业远红外高效热源、 建筑节能材料、 医学理疗器械、红外保健服装,生活红外线热炉仪传感装置及红外农业等产品和技术,远红外线已经得到人们的接受和认可。

然而在医疗领域,对远红外线的使用和重视程度还远远未能达到人们对其的认识程度,远红外产品在军事医学领域的应用更是鲜有报道。利用远红外线热效应原理制成远红外线织品配备高原寒冷地区部队,利用远红外线抗菌性能制成贴身内衣配备潜艇官兵,这些均有益于身体健康、预防疾病、提高战斗力。近年来日本、瑞士、韩国、俄罗斯等一些发达国家对远红外线生物效应的研究及产品开发方面进展非常迅速,已经引起国内关注。

远红外线生物学效应: 

远红外线不能引起视觉效应,其波长较长,光量子能量小,被组织吸收后,不引起光化学效应和光电效应,其能量被组织吸收后主要引起分子动能增加,产生热效应,这是远红外线治疗作用的基础。热可加速化学反应过程,使毛细血管扩张,血流加快,血液循环改善,物质代谢增强和改善营养状态,并能提高免疫功能。

    远红外线对人体皮肤、皮下组织具有强烈的穿透力,并可引起细胞内外水分子的振动,从而激活细胞,使其发生下列变化:促进细胞质内线粒体代谢,提供更多的能量。ATP水解释放的能量处于3 µm光谱范围内,及时给予远红外线照射,使得细胞线粒体氧化生成更多的 ATP,维持生物体的一切基本活动;促进核酸沿正常途径合成、代谢、发挥功能。波长为1~7µm的远红外线可以被蛋白质分子吸收, 导致分子中酰胺键的量子振动, 从而使生物能量从一处传递到另一处, 使生命体处于正常状态,保持生命体的生长、发育及新陈代谢;增强 NO分子转动及两个原子沿化学键方向的伸缩振动,激活鸟苷酸环化酶,增加平滑肌细胞内环磷酸鸟苷含量,激活依赖环磷酸鸟苷的蛋白激酶,促使更多的肌球蛋白去磷酸化而松弛平滑肌舒张血管;维持细胞膜的完整性、通透性,提高细胞兴奋性,提高红细胞变形能力,清除代谢中产生的自由基,使细胞处于优良状态,更好的发挥功效。

总之,远红外线对人体产生生物学作用主要是细胞活化作用,使细胞发生一系列积极的生物化学及组织化学改变,从而使人体处于良好健康状态。

 

远红外线临床应用:

 

辅助诊断:

 

    远红外线是一种电磁波,又称之为热辐射,凡是不低于绝对零度的物体,都一直不停地发出热辐射。远红外线摄像机可以准确而灵敏地捕捉这些热辐射,并转换成图像由荧光屏显示出来,根据这一原理研制出远红外线热像诊断仪,主要应用于甲状腺、 乳腺疾病的辅助诊断,因其具有无创、无放射性、可重复、能够反映组织局部代谢功能等优点,且诊断符合率与 B 超相近,在临床辅助诊断方面具有一定意义。其不足之处在于对组织特异性不高,需结合临床及其他辅助检查手段进行综合分析。此外,这一原理还用于监护心肌状态和血流灌注动态变化、评估烧伤程度和活性皮肤生理状态等方面。

缓解肌肉痉挛:

    远红外线照射后皮肤温度升高,通过热传递使肌肉温度升高,降低肌梭中γ纤维兴奋性,使牵张反射减弱,肌张力下降,肌肉松弛;远红外线照射腹部皮肤使温度升高,通过反射作用使胃肠道平滑肌松弛、蠕动减弱。用于治疗肌肉痉挛、劳损和胃肠道痉挛。杨筱明报道利用超短波治疗仪配合远红外线照射加中药外敷, 可有效治疗颞下颌关节功能紊乱综合征。

消炎作用:

    远红外线照射可改善血液循环和组织营养,促进渗出物吸收,消除肿胀,增强免疫功能,提高吞噬细胞的吞噬能力,有利于慢性炎症的吸收、消散,适用于治疗各种类型的慢性炎症,如神经炎、肌炎、关节炎及内脏的一些慢性炎症。目前临床已经应用针灸配合远红外线照射治疗慢性胆囊炎、面神经炎等疾病,疗效肯定。

镇痛作用:

    热能降低感觉神经的兴奋性,并通过缓解肌肉痉挛、 消肿、 消炎和改善血液循环而治疗各种疼痛,如神经痛以及痉挛痛、炎症性和缺血性疼痛等。

    2001年何勇等应用中远红外线照射荷瘤鼠,测定其大脑内脑内啡肽、脑啡肽、强啡肽含量变化,结果发现,荷瘤鼠大脑β-内啡肽、脑啡肽有明显增加。脑啡肽属于大脑内源性鸦片类物质,脑啡肽能中间神经元与痛觉传入轴突形成轴-轴突触,产生有力的抑痛作用。此试验为临床应用中远红外线治疗和减轻肿瘤患者疼痛和缓解带状疱疹肢体疼痛提供理论依据。临床实践中,利用远红外线照射加中药治疗腰椎间盘突出症,应用远红外线照射缓解带状疱疹引起的疼痛,均取得满意疗效。

促进组织再生:

    远红外线能改善组织营养,促进纤维母细胞和纤维细胞的再生,促进肉芽生长,增强组织修复和再生功能,加速伤口愈合。

    姜平等进行了远红外线照射对实验性皮瓣成活的研究,结果显示,远红外线照射组皮瓣近、远端微血管开放率、 流动微血管口径和流速以及皮瓣成活率均高于对照组( P< 0.05)。研究结果表明,远红外线能扩张微血管,改善微循环,增加皮瓣血流量,提高皮瓣成活率。远红外线治疗简便易行,在治疗剂量范围内无明显副作用,为临床应用远红外线照射提高皮瓣成活率提供了实验依据。

消毒灭菌:

    被照射物体基本质点的固有运动频率与远红外线相匹配时可较好吸收辐射能并产生激烈的共振,使物体快速加热,相当一部分无机物和大多数有机高分子化合物都在远红外区有强烈的吸收带,产生很好的热效应。远红外线能够杀灭细菌繁殖体、芽孢、破坏乙肝表面抗原和细菌内毒素,广泛应用于卫生防疫部门。

抑制肿瘤: 

    滕艳杰、卢凤美等应用中远红外线对荷瘤鼠 S-180进行照射,测定其肝脏内丙二醛含量及超氧化物歧化酶、谷胱甘肽过氧化酶活性。结果发现,经过中远红外线照射后,荷瘤鼠 S-1 80肝脏组织中超氧化物歧化酶、谷胱甘肽过氧化酶活性明显升高,丙二醛含量明显降低。丙二醛是双键脂肪酸过氧化产物,它的含量可以反映脂质过氧化物的浓度。超氧化物歧化酶、谷胱甘肽过氧化酶属于抗氧化酶,可以清除体内的氧自由基。据资料报道,肿瘤宿主清除自由基能力降低,即抗氧化酶含量不足,实验证实,经中远红外线照射可以使荷瘤鼠肝脏内超氧化物歧化酶、 谷胱甘肽过氧化酶活性明显升高, 增强肿瘤宿主清除氧自由基的能力,从而减少对机体的损害。

    孙诚等于2002年观察了温热疗法对小鼠S180肿瘤模型的治疗效果,结果显示热疗组肿瘤湿重显著低于对照组(P< 0. 01),且病理检查可见热疗组肿瘤存在明显坏死。此试验结果提示温热疗法具有较好的抗癌效果,可作为肿瘤的辅助治疗方法。次年,进一步观察温热疗法联合化疗对小鼠 S180肿瘤协同治疗效果[31],结果显示热疗+化疗组肿瘤湿重低于其余两组, 与单纯热疗组及单纯化疗组比较均有差异,病理检查可见热疗+ 化疗组及热疗组肿瘤存在明显坏死。实验结果提示热疗、化疗双因子联合应用具有更好的抗癌效果 温热疗法已成为继手术、 放疗和化疗后又一重要的治疗肿瘤的手段。 热疗对肿瘤细胞的杀伤作用 已为细胞学研究所证实,其临界温度为43℃左右。一般认为热疗抗肿瘤机制在于其对 S期细胞起作用,同时还能阻止或延缓受损 DNA的修复过程。

低温复温:

    远红外线穿透力强(4.0~5.0 cm),可深入皮下脂肪和内脏组织,扩张体表及体内微血管,使皮肤与内脏温度平衡上升,利用这一原理研制成辐射式远红外线新生儿抢救台,用于治疗新生儿硬肿症。

 

结论:

    远红外线通过对机体细胞产生组织、化学作用而发挥其生物学效应。远红外线临床治疗作用的基础是热效应。目前在辅助诊断、消炎止痛、组织修复、消毒灭菌、抑制肿瘤、低温复温等领域已经进行研究利用。但是有关远红外线生物学效应的分子水平研究尚未见报道,对远红外线产品的开发和利用远没有达到人们对其的认识程度,这些问题给今后工作提出了新的更高要求。

 

—中国组织工程研究与临床康复  13卷第46期 2009–11–12出版
吕晓宁,李鸣皋发表


整理:
恩鹏健康红外医学研发中心
北京市中和亚健康科学研究院红外技术研究所
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