激光针灸的物理基础

激光针灸的物理基础 第19卷第6期 1999年12月 应用激光 APPLlEDLASER Vo1.19.No.6 December1999 激光针灸的物理基础 师宁437005)(湖北成宁师专物理系威宁K'r'-一一 提要根据激光对生物组织的作用理论,以针灸临床经验为基础.从物理角度对激光 针灸作用机理作了定性 械' 机理…效应……镢雾苏关键词!机理兰兰苎皇激光压力效应7促 ThePbysica]BasesofLaserAcupunctureandMoxibustion LiZhongm[ng (Psicsdepartment,Xia,mingteacher'college,Xianning437005) AbstractThemechanismoflaseracupunctureandmoxibustionareinvestigatedqualitative — lyandquant[tatlvelyfromphysics,basedontheinteractionoflaserswithbiologicaltissueand clinicalapplicationoflasers. Keywordslaseracupunctureandmoxibustion,mechanism,laserthermaleffect+laser pressureeffect 传统针刺是用金属针具刺入人体穴位而起 刺激作用.在临床上,常常会发生弯针,滞针,晕 针,折针,刺伤重要脏器,刺禁等异常现象,并有 可能造成血液传染.与传统针灸相比,激光针灸 既能达到针灸治疗的效果,还具有无痛,无菌, 安全,易控,操作简便等特点,是一种符合卫生 要求的治疗方法].事实上激光针灸在外科,整 形外科,耳,鼻,咽喉科,皮肤科,内科,牙科和针 灸科等方面,正成为一种有效的临床治疗方法. 然而.激光针灸作用机理尚不清楚,这严重影响 了激光针灸的进一步应用本文将从物理的角 度对其作用机理作一定量描述. 所谓激光针灸就是以低强度激光束直接或 聚焦照射穴位代替传统的针刺——光针,以低 强度激光柬直接或扩束照射穴位代替传统灸疗 —— 光灸,对穴位进行有效的刺激.这里所说的 '湖北省教委青年项目(97B025)资助 1999年1月13日收稿 一 376一 低强度激光是指激光照射生物组织时,不会直 接造成该组织的不可逆性损伤的激光 目前,激光针灸治疗除了用He—Ne激光 (0.6238~m)外,还应用CO激光(10.6um),半 导体激光(0.83m,0.9gin,1.3m)和Nd: YAG激光(1.o6m).根据临床观察.从人体组 织的反映来看,针灸激光的作用表现为消炎,镇 痛,消肿,促进肉芽生长,加速创口愈合,改变组 织病理状态和恢复组织踺康等作用0].从物理 角度来看,我们认为激光针灸作用的实质是:激 光作用于人体穴位处组织.该组织的细胞分子 原子吸收激光能量后,状态发生了改变.并产生 相应的信号,此信号通过人体经络和神经系统 传输到患病部位,使患病部位机能获得改善.从 而达到治病的目的.因此,我们可以根据激光对 生物体的作用,以激光针灸临床经验为基础,用 激光针灸能量模型的思想和信号在生物组织传 输的方法,对激光针灸作用机理进行定量研究. 1.激光针刺的压力作用 C; 一 H6 ^【_/ , 激光对生物组织的作用所显示的力学效应 可归纳为光压,汽化反冲压力,超声波压力,电 致伸缩压力,散射力等.针刺激光属于低强度激 光,汽化反冲压力,超声波压力,电致伸缩压力 等这些强激光所特有的效应.对于针刺激光来 说是不存在的,散射力很小可忽略,园此,光针 的力的作用就来自于激光的光压作用.激光光 子的能量为E=hv,其动量为P—/c. 在光与生物组织作用时,由于组织对光的 反射或折射使其动量P发生改变AP,与此同 时,被作用的组织受到一冲量FAt的作用,其 关系为FAt一一(AP) 这里?t为作用时间,F为作用力,因此,生 物组织均受到光压力作用 由于激光的光压取决于激光的功率,作用 时间和激光照射方向,因此,可通过改变激光器 输出功率的大小,照射时间和入射方向等,改变 对穴位的光压力,这就相当于传统针刺中的插, 提,捻,捣,搓,留,弹,摇等手法,对穴位进行的 有效的刺激,通过刺激经穴而得气,沿经络传输 至病所,达到补泻等治病的目的.尽管光压很 小,但圆激光直接作用于穴位,刺激穴位处的感 受器,可激活人体调节系统,收到较好疗效. 2.激光灸疗的热作用 目前,激光针灸多采用波长为0.6,1.5 g-m的红光和近红外光,这些激光波长均在"治 疗光窗"内.它们对皮肤组织的穿透性比较好, 可以达到穴位深处,而这一波段的激光的光子 能量较小.用它们去照射穴位组织,只能引起组 织分子振动和转动,在宏观即表现为该处的温 度升高.园此,激光照射具有针刺和灸疗的双重 作用.水对CO激光吸收大,而皮肤中含水量 达70~80.因此,COt激光将被表皮吸收,对 皮肤组织的热作用大,产生的温升既快又高.所 以,临床上常利用CO:激光扩柬,远距离照射 作热敷治疗. 若把激光针灸看成是激光与穴位物质的相 互作用,把它们放在一个统一平衡中,为简便起 见,我们假定生物体的热学参数不随温度而变 化,且生物体是均匀的和各向同性的,并假定激 光作用于组织时其光能瞬时变为热能,并迅速 到达局部平衡.那么,根据能量守恒定律,可得 组织的热流方程为: VT—aTI+AQ一0 式中T为组织中某点相对皮肤温度的温 升,K为组织的热导率,k为组织的热扩散率, ?Q为组织内单位体积,单位时间的生热率. 假设激光垂直入射到穴位表面,设此方向 为x方向,并假定穴位组织吸收了全部激光能 量,且全部转化为热,则组织吸收激光后的生热 量为: Q一le一 式中1为入射激光的功率密度,为组织 的吸收系数. 由于针灸用激光对对组织的穿透深度是有 限的,因此,可把穴位组织近地看成半无限体, 设此半无限体从沿正方向无限伸延,则穴位组 织中一维热传导方程为: aT1aTgle一一一 k'—一一 解此方程,求x一0处解,即求皮肤表面的 温度为 21肚t" 将有关人体组织热学参数代入上式可得. 皮表温度与激光功率密度,激光作用时间关系 为: T一8.041厂l_ 由此可得如下结论:同一功率的激光.其光 束半径越小,用它照射组织时,照射点的温度升 高越快,反之则慢;同一光束半径激光,其功率 越大,它作用组织时,组织温升越快,反之则越 慢皮肤表面温升与激光照射时间呈抛物线关 系.因此,我们可以根据灸疗时,所需要的温度 和所使用的激光器来正确地选取激光的功率密 度和照射时间,从而达到有效的刺激.应当说 明,我们定量分析时,作了一此近似处理.因而 一 377— 所得的结果与实际有些差异,如果考虑空气对 流,组织热传导,血液循环,热扩散等各种热量 损失.那么理论计算的结果与临床实践是基本 相吻合的0].所以在临床时,可以理计算值为 参考,视具体情况作一些调整. 3.激光针灸机理分析 医学认为,异物或者异体浸入人体,常常会 使人体的生理活动受到干扰或破坏,严重时将 会破坏细胞的生理功能,导致细胞死亡.死亡的 细胞又会影响到周围细胞的生理功能,使受害 面不断扩大,造成某一脏器甚至全身的病变.疾 病的防治就是一方面要防止它们的浸入,另一 方面,就是在异物或异体入浸之后,要尽量地限 制它们的有害影响,或彻底消灭它们.人体自身 有自我调节的功能,当异物或异体的破坏不严 重时,可以通过自身的调节,使之恢复正常,但 更多的时候,人体需要外部因素的帮助,才能有 效地控制疾病的漫延.例如药物或外部刺激帮 助调节人体的免疫和代谢功能,使之将异物或 异体排出体外,从而达到抬病的目的. 按照现代中医理论的观点],经络是以经 脉和络脉为气血运行散布的经路,在体内同有 关各脏腑相连,在体表与筋肉,皮肤等联系,内 外通贯,纵横交叉,把人体内脏和肢体各部分紧 密连贯起来,组成统一的不可分割的整体.经络 系统是包括神经系统,免疫系统,内分泌系统, 血液循环系统在内的立体的全方位的综合系 统.内分泌系统能调节失衡的机体,免疫系统能 消灭病菌和病毒,血液循环系统则能营养病虚 之脏腑,而这一系列的运作,都直接或间接地受 控于神经系统,而神经系统又接受来自于体内 和体外各种各样的信息的控制.这些信息传至 大脑后,经过大脑的加工处理,再发出相应的 "命令去协调机体而达到治病的目的.激光针 灸正是遵循经络的基本理论,以光刺激的物理 因素,刺激穴位处的神经,使之产生神经冲动. 经过神经,神经——体液,经络等途径调节机体 功能;或激活人体的免疫系统,通过免疫网络的 应答以维持其稳定状态;或直接的热作用.使血 管扩张,血液循环增强,营养代谢得到改善.滋 补病虚之脏腑,使之康复.总之激光针灸是一种 综合作用,整体疗法,它与激光的参数,穴位组 织的特性,机体的状态以及激光作用的时间和 选穴等密切相关. 参考文献 [1]朱平等编.《激光医疗实用技术》.电子工业出版 杜,儿3,170 [23赵伯林译,国外激光,l988.No.11,27 [33TF.Deutsch.PhysicsTodayl988,41(10).56 [4j张育勤等,中国激光,1984,11(2).123 [53刘枢蛲等.激光杂志,1998,19(3),63 [6j棍总骧等编着,《针丧经络生物物理学j.北京出 版杜,l989 (上接第3'14页) 长的激光吸收明显较静脉大,该波长的He— Ne激光对动脉的光学穿透深度明显较静脉要 小.动脉和静脉对He—Ne激光的漫反射性质, 透射性质及吸收性质的不同 提示 春节期间物业温馨提示小区春节期间温馨提示物业小区春节温馨提示春节物业温馨提示物业春节期间温馨提示 在应用He— Ne激光进行血管疾病的治疗时应加以考虑. 参考文献 [1]FaughtWE,eta1.SurgClinNorthAm,1992 —— 378—— 72【3),68l [23高光煌.等.中国激光,1985,12(12),732 [33黄卓正.李峻亨主编.《现代激光医学》.南宁.广 西抖技出版杜,1996,56 [43SplinterR.elaI..LaserSurgMed.1989,9(1). 37 中国激光医学杂志.1998.7(3),178 [53盂继武等.