古老中医学“牵手”高科技

——解读“光子中医学”研究编者按：近百年来，中医药学在实现自我革新过程中，不断地受到现代科技的挑战。21世纪世界科技的高速发展，使中医药学面对难得机遇，中医药学与现代科学的“碰撞”，将有可能创生新的中医理论体系，推动中医药学前进的步伐。光子学是继电子学、光电子学之后发展起来的一个现代尖端高新技术科学领域。近年来，国内诸多学者在将光子学技术引入中医药现代研究方面进行了可喜的探索，取得了一定的进展。日前，光子学和中医学研究领域的两大名家—中国工程院院士、著名光学家刘颂豪与广州中医药大学教授、中医名宿邓铁涛，破除学科壁垒，共同开创了一个新的医学体系—“光子中医学”，并联合筹建了光子中医学实验室，使古老的中医学和现代高新科技从“相互爱慕”进入“牵手”阶段。近日，刘颂豪、邓铁涛两位专家在接受记者采访时，就光子中医学基本理论、研究范围等问题进行了阐述。全新的交叉学科—光子中医学中医学对疾病的诊断和治疗过程，是对人体进行细致的观察和探讨，再通过辨证论治治疗疾病的过程。这种方法的人为因素影响较大，因而存在着一定的局限性。针对这种情况，邓铁涛认为，现代科学技术的进展为中医学的发展创造了极好的机遇，中西医结合的研究已取得令人瞩目的成绩，中医学不但能汲取西医诊疗的精华，而且能汲取物理学、化学、生命科学等现代科学技术的新成就。万物生长靠太阳，地球上绝大部分生物的生命活动都离不开太阳，也就是说离不开光的作用。从古至今，光在人类的意识中一直起着中心的作用。人类早已认识到人对光的依赖关系，如人体睡眠的昼夜节律、月亮圆缺对妇女月经周期的影响等等。因此，将光学引入到医学领域的研究一直为人类所推崇。光子学是光学研究中的前沿学科，是研究以光子作为信息载体和能量载体的科学，主要研究光子的产生、传输、控制、探测及其与物质的相互作用。事实上，以激光为代表的光子学与光子技术早已深入渗透到了医学领域，特别是中医学领域，并已取得国际公认的进展。如近年来激光血管内照射、激光针灸、生物超弱发光技术在中医学方面的研究以及光学仪器、光谱仪器、光机电智能化仪器广泛应用于医学诊断及中药方剂的研究等，均为光子中医学的建立奠定了基础。邓铁涛、刘颂豪指出，所谓光子中医学，是指在中医理论指导下，应用光子学的理论和技术对中医学诊断、治疗、预防、康复、保健等方面的方法和效应进行定性、定量或半定量研究，以揭示光子运动规律的中医属性的学科，为建立符合现代科学发展水平的中医学理论体系发挥重要作用，推动中医学在理论和临床上的研究进程，以提高人类的生存质量。光子是信息的载体，它可在体内甚至细胞内传递信息，可将体内脏腑的情况通过经络、神经等系统传递到体表。因此，利用光子学技术促进中医诊断学的现代化与科学化，将是光子中医学的主要研究内容之一。以在中医诊断学中居四诊之首的望诊为例，望诊所获信息都是通过光在人的整体或局部(含目、舌、面、鼻、耳、唇、喉、皮肤、毛发、排泄物等)的反射、散射而作用于医生的眼睛及由此而产生的思维判断而获得的。利用光学仪器、光谱仪器甚至影像设备可扩展望诊的主要工具—眼睛视觉器官的功能。另外，光子也是能量的载体，如用于血管内照射、辐照某些穴位或体表部位，可以通过对人体自身平衡系统的调节或改变血液流变学性、质，抑制血栓形成，改善血液循环，对心脑血管疾病的防冶起到独特的效果；利用激光针灸的技术有可能将针灸的手法、刺激量进行量化。开展以上的研究工作将开发出中医学专用的诊疗、养生保健的光子技术设备和仪器，推动中医学的深入发展。可以预见，光子中医学将成为先进的、创新的一门学科，将开辟中医诊疗新途径。光子中医学研究范围广泛 在中医药学的研究中，光子学技术都能发挥积极的作用，其研究方向主要包括以下几个方面。诊断 首先是望诊。中医诊断特别重视特殊部位(例如面、舌、掌、鼻等)的形象、色泽和身体其他部位病变的关系。近代摄影机械的保真度和分辨力已经很高，配合以光学和计算机的图像处理及特征提取，能提取大量关于人体状态的信息，完全可以应用到中医望诊中。但其必须要有符合中医要求的图像判读和特征提取的方法，要求提取的信息能建立起特殊部位图像变化与病变部位的联系，并赋予中医的阐释。这将是光子中医学的研究重点之一。中医望诊主要是通过分析肉眼获得的信息来完成的，但人的眼睛在定性、定量上存在一定的局限性，中医光子学拟通过光谱技术克服这一缺点。任何光都是由单色光组成的，光谱学技术能以很高的分辨率分析任何测量到的光中单色光的波长及其强度分布，即光谱。它能发现特征颜色和特征谱，可以提供更为丰富的定量信息。例如它可获取典型病例皮肤颜色合成的光谱成分或特征谱，使病情的判断更加准确。另外，光谱学技术还能扩展波段到可见光波段之外的光谱区，从而扩大中医诊断的能力。超弱辐射(PE)将是光子中医学望诊研究的另一重点。PE又称生物超弱发光，是生物体特有的普遍的现象。它反映了生命过程的特征，已经得到广泛应用。生物分子的PE反映生命物质新陈代谢的状况，即携带和传播生命活动的信息，影响相关分子的代谢过程。PE是光子和生物分子相互作用的产物，并对生命过程有重要的影响。研究超弱发光成像、人体PE分布以及研究病变时，或受光照、或受其他刺激时穴位上PE的变化，已经成为备受关注的问题。研究人体超弱发光成像的分布特征，与脏腑、经络、穴位的对应关系或相应比值的变化，并与中医学中关于“气”的各种表征相对照，会深化对“气”的理解，将为中医学基础研究提供科学的数据。PE技术有可能成为一种非侵入性、无创伤性的诊断技术，并可作为一种监测疗效的有效方法。其次是闻诊。声音是闻诊中的重要内容，声音学者利用声音光谱仪分析患者的声音，把患者的声纹分成中医学的诊断类别，从声音学的角度进行特征分析。第三是切诊。脉象在切诊中具有重要意义。切脉时利用人手指尖特别丰富细微的感受能力，提取各种疾病的信息。动态全息和光子学巨大的信息处理能力及计算机辅助的特征分析，将会对中医学几千年来关于脉象的特征分析作出准确的记录，并开发出容易操作的诊断仪器。在逐渐发展先进的光子学诊断仪器的同时，也建立了人体各种表征测量量化的基础，为计算机综合分析创造了条件。以望诊、切诊为主，辅以闻诊和问诊，建立中医诊疗的检测、监测和分析的专家系统，是光子中医学一个宏大的数据工程。治疗 目前光子技术特别是激光已在医学上广泛应用，其作用机理为光和生物组织的相互作用。激光治疗包括用激光进行切割、气化、凝固、理疗、针灸、血管内照射、光动力学等法，可治疗内、外、妇、儿、眼、耳鼻喉、口腔、皮肤等临床各科约300种良、恶性疾病。激光理疗、激光针灸和激光血管内照射疗法在中医理论指导下已广泛应用，国内外学者也进行了诸多的基础和临床研究。现在虽未能解释其疗效的详细机理，但已发现和证明这几种疗法具有改善血液流变学性质、调节体内免疫状态、改善机体中毒状态、提高红细胞内SOD活力、提高Na+-K+-ATP酶活性等作用。这些作用依中医理论可归纳为活血化瘀、扶正固本、清热解毒、醒脑开窍、引经增效。西医已经大量使用了二氧化碳激光器、准分子激光器等等切除或气化腐败的组织、肿瘤、病毒等，并取得了一定成果，光子中医学应借鉴和引用这些成果。目前，采用光子技术刺激穴位、特定部位、反应点，探索防治某些重病、疑难杂病的有效部位及穴位，并研制相应的治疗、预防和保健设备，是光子中医学的主要任务之一。药物研发 光谱学是材料分析常用的分析方法。每种药物均有自己的特征谱，药物治疗效果也可以用特征谱来表示。光谱学用于中药的研究主要有几个方面：中药有效成分的光谱，并用于特定中药的鉴别、提取和筛选，确保临床应用中药的有效性，同时排除无用的甚至是有害的杂质成分。研究中医方剂学的构成及量效关系。研究不同中草药有效成分的相互作用及共同作用，寻求共同作用的最佳配方、制剂或成药方法。研究提高中医药效的作用途径，发展增强药效的新技术等。研究中药材的新用途，或在人工种植中药材时提高其有效成分的含量，从而开发出新的中药材，或合成某些中药材。药物的荧光鉴别正在发展成为一种常规的方法，并用于开发新药。研究组成中药材的物质分子结构，探求中药的有效成分是独立的分子，抑或是分子的一部分，并结合人体中分子结构的分析，建立起中医药应用的理论基础。以上研究还会促进人工合成某些珍稀贵重中药材的研究。值得注意的是，中药的研究极注重总体效应，研究的范围较广，用光子学的手段有可能发现复方的作用，从而进行量化外理。色诊就是指医生通过眼睛的视觉，观察人们身体表面及其排泄物、分泌物的颜色与光泽的一种望诊方法。刘颂豪指出，光子中医学认为色诊就是光在机体表面的反射，其色泽的变化与光子的产生和接收密切相关，受分子状态的直接影响。因此，光子学技术在色诊过程中能够发挥其积极的作用。国内学者曾在中医色诊的光子信息研究中已做了大量工作，并取得了一定的进展。色诊过程中的信息采集 色诊所要求的信息，依附的主体是光波，这主要是依靠人体的眼睛进行采集。在某种意义上说，眼睛本身就是一个灵巧的光学仪器和智能化仪器，但就客观的需要来说，人的眼睛还有很大的局限性。光波是电磁波，可见光是电磁波中能引起人们视觉的部分，仅是电磁波中很窄的波段。颜色是可见光射人人眼内，光敏感细胞感受之后在大脑中产生的一种综合性感觉(色觉)。色诊涉及到光度学与色度学，分别进行可见光能量的计量和色的量度。色诊所采集的光度与色度，是自然可见光照在机体表面，通过机体表面皮肤和深部组织吸收作用，将一部分光强度与光谱成分吸收，而其余光强度与波谱成被反射出来呈现的亮度与颜色。光强度与色度都具有一定的量，而在临床色诊应用中，能够对细微的光强度与色度差别进行辨认，却很难达到其量化、具体化，这亦是人眼的局限性所在。机体表面不同颜色的存在，实际上就是机体对可见光波段范围内的选择吸收。黄种人的皮肤颜色在正常状态下表现为“红黄隐隐，含蓄不露”的特点，其中的含义就表明机体的外色包括体色与表面颜色之分，表面颜色就是可见光照射到皮肤表皮层之后主要来自表皮层本身的反射，而体色(体内颜色)一般来说是由光穿过机体的表皮产生折射后，再在一定距离内通过散射而产生的，这就造就了正常状态下机体的颜色。刘颂豪认为，光子学技术和相关的现代科学技术，扩展了眼睛的功能，从而达到丰富望诊内容的作用。如光谱(色谱)仪器的开发应用，无疑为中医色诊的现代化研究提供了无穷的潜力；热红外断层成像(ITM)系统，将光学信息扩展到人眼无法采集到的红外波段，延伸了人眼的诊断功能，而且TTM系统还可以反映机体的代谢程度及部位、深浅，有助于进行中医八纲与脏腑辨证。因此，充分利用光子学技术的科研成果将大大有利于中医色诊的发展，促进其现代化的进程。在色诊信息采集上，国内学者蔡先光等利用色差计对102名正常人四季面色进行了定量观察。结果表明，正常人的面色在春天呈稍青之色，在夏天面色红润而有光泽，在秋天面色则黄而少泽，在冬天呈稍灰之色。以上结果以科学定量的方法证明了中医学中色随四季而稍微改变的理论。他还应用光色计对中医望诊中所见的病理五色进行了量化、数据化研究，发现光泽情况由高到低为：淡白组、红赤组、萎黄组、青紫组、暗黑组；红光情况由高到低依次为：红赤组、暗黑组、青紫组、淡白组，萎黄组；黄光情况由高到低依次为：萎黄组、暗黑组、淡白组、青紫组、红赤组。这些研究结果不仅说明与临床肉眼观察基本一致，还说明用测色仪等应用于临床色诊是切实可行的。首都医科大学王鸿谟等对46例健康青年的红外面图进行了全面部和颜面部、明堂部色泽的参数测析，并测定了全身整体及局部之间的关系，其研究结果与传统中医色诊中“男左女右说”、“左肝右肺说”不同，也表明现代技术在中医色诊的应用是一个对中医基础理论不断完善、不断发展的过程。色诊过程中的信息处理 色诊过程中的信息处理就是指机体所反射的光经人眼采集后，在大脑中光强度及色度的反应，以及进一步的辨证思维。色诊在常规的临床应用中，很难做到定性定量，这是因为中医色诊中的色，不是简单地讲颜色，而且还要注意其色调、亮度、纯度、光泽等多方面的因素。如《内经》所云：赤欲如白裹朱，不欲如赭；白欲如鹅羽，不欲如盐；青欲如苍璧之泽，不欲如蓝；黄欲如罗裹雄黄，不欲如黄土；黑欲如重漆色，不欲如地苍。这些都需要在长期的临床实践中才能体会到。在光学中，色具有亮度、色调和饱和度三个特征量，可以用三个独立参数准确、定量地将色描述出来。色的亮度反映了颜色的多少，色调表示此色光属于哪种颜色，饱和度(又称纯净度)表示光色的鲜艳程度。当总体色光的亮度改变，则造成了黑与白的深浅变化；色调的改变，则造成了不同的色彩；而饱和度的改变，则造成了色光的品质。例如当色同为白色之时，由于其饱和度的差异，而其色有或如鹅羽或如枯盐之分，而产生疾病或为生或为死的显菩区别。中医色诊是以青、赤、黄、白、．黑为主色，也就是说，黑与白为判别亮度，而青、赤、黄为其三原色。因此，在中医色诊的光学研究中，除应用色光的亮度、色调、饱和度来描述外，也可以应用三色系数R、G、B(红、黄、蓝)或采用亮度与两个色度坐标(x、y)为三个独立参数表达。在色谱分析实际应用中，将红、黄、蓝色稍加改变，建立符合中医色诊应用的以青、赤、黄为三原色的色谱图，就能把光子学技术直接与色诊的临床应用相结合。刘颂豪介绍说，国内众多学者曾经尝试将光谱设备应用到中医望诊中，如王鸿创制了脏腑面部中心坐标图，将面部色诊进一步发挥并指导美容的实际应用；湖南湘雅医院田雪飞等运用测色仪器NPV-Ⅱ型显微分光光度计，选择明堂部测定正常人和脾病不同证型的色相。但这些研究仅仅是将光谱仪器应用到色诊中，而没有将色诊的色与光谱分析有机地结合起来，在某些方面与中医的色诊有一定的差异。如中医望诊所要求的是可见光整个光谱在人体体表经过吸收之后所反射光的整合，强调的是整体观念，而目前用于色诊的光谱设备大部分是体表对单色光(或单波段光)的反射吸收现象，反映的是某段光谱中的特征，需要进行多方面的综合分析。生物光子学从研究生物分子和光的相互作用为基础到开发相应的医用光学仪器、保健设备、环境检测等设备，已经形成一门迅速发展的学科，可为中医学所借用或开发出中医适用的光子学仪器设备，它和光子中医学的发展将相互促进。开发中医用光子学仪器设备是一个浩繁、艰巨而细致的任务。研究中医的专家应能懂得光子学技术基础，才可能提出恰当的设计光子学仪器的性能指标，又能说明使用的细节使机电设计方便实用；光子学技术专家应懂得中医基础及普通的生物学、医学，以便和医生及中医研究人员沟通。目前开发的生物光子学、激光医学仪器设备如He-Ne激光器、C02激光器、YAG激光器、半导体激光器、可调谐激光器等激光器、光谱分析仪、声光光谱、光谱成像、光散射激光诊断仪等，可以借鉴到光子中医学仪器设备的开发当中。摘自：《中国医药报》