平人红外热图年节律变化规律研究

党娇娇　于艺　逯波　张美玉　宋军　闪增郁

摘要 目的：用红外热成像技术探讨健康人群体表温度的变化规律及与四季温度变化规律间的关系。方法：运用红外热像仪FLIR-SC660采集2年内健康人群的红外热图，并进行分析和研究。结果：1）人体正面与背面体表温度变化规律呈现一致性与可重复性;2）人的体表温度具有相对稳定性、体温变化具有四时节律性;3）人体温度变化与四季温度变化规律呈现相关性。结论：健康人的体表温度在保持相对稳定的同时，还随着四季温度变化而呈现出相同的变化，为传统中医学天人相应理论提供了客观依据。

关键词 体表温度;年节律;稳定性;红外热图;天人相应;平人;中医理论

Abstract Objective：To explore the relationship between the change laws of body surface temperature in healthy people and the change laws of temperature in four seasons by infrared thermography.Methods：FLIR-SC660 infrared thermal imager was used to collect infrared thermogram of healthy people within two years，as well as the analysis and research were carried out.Results：1）The pattern of temperature change on the front and back of the human body exhibits an excellent uniformity and reproducibility; 2）Body surface temperature is relatively stable and varies with four seasons; 3）The trunk temperature changes and seasonal temperature change laws have a strong correlation.Conclusion：While the body surface temperature of healthy people is relatively stable，it also shows the same change with the change of temperature in four seasons，providing an objective basis for the theory of “Correspondence between man and universe” in traditional Chinese medicine.

Keywords Body surface temperature; Annual rhythm; Stability; Infrared thermogram; Correspondence between man and universe; Healthy people; Theory of traditional Chinese medicine

中圖分类号：R2-03文献标识码：Adoi：10.3969/j.issn.1673-7202.2021.18.021

人体体温包括人体躯干深层的体核温度、人体浅表处靠近皮肤组织的体壳温度和皮肤表面的皮肤温度3类，无论环境温度怎样变化，健康人的体核温度维持在37 ℃左右的水平[1]，而皮肤温度易受环境影响而发生较大幅度变化。红外热成像技术能对目标进行远距离热状态成像和测温[2]，在检查人体体表温度方面具有独特优势[3]，且因为具有非接触式和非侵入性的优点，成像过程不会对人体造成伤害，非常适合长期反复研究[4]。既往有研究证明人体红外热像具有一定的随自然界四时阴阳消长变化的规律[5-6]，但受试者均为健康男性青年学生，年龄在27岁以下，且观察仅有春分、夏至、秋分、冬至4个节气，时间在1年内。目前还未看到有关于连续12个月的健康人群体温年节律研究。本研究运用红外热成像技术，选择健康成人为观察对象，包括男性和女性、年龄25～59岁，观察时间为连续两年，包含每个月下旬的节气，以期得到更为全面的研究结果。

1 资料与方法

1.1 一般资料 选取中国中医科学院在职职工与在读研究生作为研究对象，男25名，年龄30～59岁，平均年龄（47.16±9.08）岁，女25名，年龄23～58岁，平均年龄（38.60±9.10）岁。共测试1 019人次。

1.2 纳入标准 身体健康，血压、血糖、血脂正常;年龄18～60岁;了解研究过程自愿参加研究并签署知情同意书。

1.3 排除标准 患有各种疾病;正在服用药物;不愿签署知情同意书。

1.4 脱落与剔除标准 未能完成整个研究流程者。

1.5 测试时间 选择每月下旬的节气进行测试。具体节气为雨水、春分、谷雨、小满、夏至、大暑、处暑、秋分、霜降、小雪、冬至、大寒，在包含上述节气的三至四天内的上午进行图像采集。具体时间为自2016年10月的霜降至2018年9月的秋分，50名受试人在24个月的时间内每月测试1次。

1.6 仪器与环境 运用便携式“红外热像仪FLIR-SC660”，分辨力为640×480，可生成高清晰图像并获取精确的全辐射测试结果。按照中华中医药学会标准，设置中医红外热成像技术规范摄影环境：一个密闭房间，长、宽、高分别为2.4 m×2.4 m×2.8 m;室内的背景全为白色，地面铺白色地板砖;照明选择冷光源，需远离受试者与中医红外热成像设备;室内环境温度设置为24 ℃，湿度控制在40%～50%;室内排除其他电磁干扰;通风时避免空气流正对目标区域，检测时要暂时停止空调等变温系统工作。

1.7 图像采集与转化 请受试者进入拍摄房间，按照要求充分暴露被拍摄部位，静候15 min后根据研究需要采用不同的身体姿势，进行正面与背面的图像采集。并同时记录每次实验当日最高气温、最低气温和太阳角度。红外热像仪FLIR-SC660通过火线接口将图像实时传输至电脑，由专业人员采图后提取人体红外热像各个区域的热值数据，并计算各区域的相对温度平均值。

1.8 数据分析 通过Excel表格记录每个节气的最高气温、最低气温和太阳角度，以及每位受试者正面与背面的躯干、任脉、督脉、胸膺、虚里、胃脘、大腹、小腹、左肋、右肋、上中下三焦、上下肢等各部位的温度，计算平均值后绘制折线图，并用SPSS 25软件进行相关性分析。

2 结果

2.1 人体正面与背面体表温度变化规律呈现一致性与重复性 人体正面与背面体表温度变化呈现出一致的变化规律，均在小雪至大寒期间呈现整体下降的趋势，到雨水至谷雨期间整体上升，小满时期继续上升，夏至和大暑期间稍下降，但依然高于谷雨时的温度，处暑和秋分时期的体温较大暑略有上升，而霜降时骤降到低于谷雨时的温度，然后接着从第二年的小雪开始，又呈现出大致相同的变化规律。见图1～2。因此，通过对健康人群体表温度两年的研究，认为健康人群体表温度变化呈现大致相同的规律且具有可重复性。

2.2 人体温度具有相对稳定性、体温变化具有四时节律性 胸膺、虚里、胃脘、大腹在背面对应部位的温度变化保持相对稳定，随四时变化不明显;小腹、

左肋、右肋的温度变化明显，与节气变化同步，具有四时规律性。同理，上焦与中焦部位的温度具有相对稳定性，下焦与四肢的温度变化具有四时节律性。见图3。

2.3 人体温度变化与四时温度变化规律呈现相关性 一年四季和24个节气，是根据地球绕太阳运动时所处的位置和角度不同，科学概括出来的气候变化规律。图1和图2的结果显示健康人群体表温度变化呈现大致相同的规律，且通过标准化数据后。得知人体体表温度与太阳角度和气温呈现出基本相同的变化规律，因此证明人体温度与四时温度变化具有相关性。见图4。

运用SPSS 25软件分别对两年的太阳角度、气温与人体温度数据进行相关性分析，得知最高气温与最低气温间的相关性最强，2年的相关性系数均>0.97。见表1、表2。

2016年霜降至2017年秋分（第1年），除督脉温度外，人体正面躯干温度与背面躯干温度与太阳角度、最高气温、最低气温的相关系数均>0.7，呈高度相关性，且正面躯干温度、背面躯干温度、任脉温度与最高气温间的相关系数大于其与最低气温间的相关系数。见表1。说明第1年里，正面躯干温度、背面躯干温度、任脉温度与最高气温的关系更密切。

2017年霜降至2018年秋分（第2年），7个变量间均具有高度相关性（任何两变量间P<0.01且相关系数>0.7）。除任脉温度与最高气温间的相关系数大于其与最低气温间的相关系数外，正面躯干温度、背面躯干温度、督脉温度与最高气温间的相关系数均小于它们与最低气温间的相关系数。见表2。说明第2年里，任脉温度与最高气温的关系更密切，而正面躯干温度、背面躯干温度、督脉温度與最高气温的关系更密切。

3 讨论

3.1 人体体表温度具有相对稳定性 人体体表温度分布具有一定的稳定性和规律性，受到环境及身体自身等因素的影响，体温调节处于一个动态平衡的状态[7]，稳定的体温对最佳新陈代谢和生理过程至关重要[8]。本研究得知人体上中焦包括胸膺、虚里、胃脘、大腹部位的温度具有相对稳定性，与四季温度变化的关系不明显。也就是说，无论外界如何变化，体温基本是稳定的，这是人体自稳态的一种表现[9]。稳态概念由法国生理学家贝尔纳首先提出，认为生命的机制在于保持内环境的稳定。1926年坎农应用了内稳态概念，认为稳态是可变的而又保持恒定的状态。现代科学证明，人体的各种生理现象，如同化与异化、吸收与排泄、酶的生成与灭活、酸碱的产生与排除等，都是在对立统一中保持着相对平衡，从而使体温、血糖、血脂、血液酸碱度等体内环境因素保持相对稳定[10]，所以“稳态”对于维持人体正常生命活动具有重要意义。机体内的多环控制系统，能在不论环境温度上升或下降时，把体温调节在一个适宜水平[11]，让人体的体表温度保持相对的稳定性。本研究结果证明胸膺、虚里部位的温度具有相对稳定性，可能是因为胸膺、虚里属心、胃脘属胃，均属阳，阳气足够充盛能基本抵抗自然界的阳气变化对身体该部位的影响，致使胸膺、虚里部位所对应的体表温度变化不明显，从而表现出相对稳定性。

3.2 人体体表温度变化具有四时节律性 《素问·宝命全形论》曰：“人以天地之气生，四时之法成”，“天地”构成了整个自然界，“气”是指自然界提供的物质条件，“四时”是春夏秋冬四季，“法”是指变化规律，“成”是指成长生活，这句话是说人体要靠自然界提供的物质条件而获得生存，还要适应四季的变化规律，才能成长生活，点明了人与自然密不可分的关系。人与自然是一个有机整体，表现为“天人合一”的整体观，人生于自然、依赖自然、人与自然息息相关，大自然总是以直接或间接的方式影响人类的生活，只有主动适应大自然，方能维持人与自然的平衡状态[12]。自然界有春夏秋冬四时变化，《素问·四气调神大论》记载的“故阴阳四时者，万物之终始也，死生之本也。”说明四季变化对人体的重要性，“逆之则灾害生，从之则苛疾不起”，则强调人体的功能活动应与四时变化规律相一致的必要性。四时变化，最显著的莫过于温度的变化，春、夏、秋、冬是一年间的气候变化规律，它们分别表现为温、热、凉、寒的气候特征。从人体方面来看，与四时温度对应最直接的方面则是体温的变化，几项研究指出体温具有明显的季节变化规律[13-15]。年节律是人体对一年四季寒暑变化的一种生理性反应，春暖、夏热、秋凉、冬寒，能适应则健康，不适应即为病[16]。《素问·平人气象论》曰：“平人者不病也。”这里的“平人”指无病之人，即健康人。因此，本研究对平人体温年节律变化规律进行研究，发现人的体表温度虽保持相对稳定，却也随着四季变化具有年节律性。

24节气中，四立与二分二至等8个节气反映四季的变化，本研究涉及每月下旬的节气，故反映季节变化的节气为冬至、春分、夏至、秋分4个节气。第1年冬至-秋分，最高气温呈逐渐递增形势，秋分时温度最高，而最低气温在冬至、春分、夏至3个节气依次递增，夏至温度最高，秋分时温度下降。正面躯干温度、背面躯干温度、任脉温度在4个节气中呈现出依次递增的形势，是因为与最高气温的关系更密切。虽然第2年中任脉温度与最高气温的关系更密切，正面躯干温度、背面躯干温度、督脉温度与最高气温的关系更密切，但因为最高气温与最低气温变化相同，所以人体温度也呈现出一致的变化规律，即在冬至、春分、夏至3个节气依次递增，夏至温度最高，秋分时温度下降。其余季节，人体温度也随着气温变化呈现出大致相同的变化规律。

值得一提的是，在霜降至小寒期间，自然界气温呈现出逐渐下降的形势，而人体温度反而呈现出逐渐上升的状态;夏至到大暑期间，自然界气温呈现出逐渐上升的形势，而人体温度反而呈现出逐渐下降的状态。此规律与四时变化规律不完全同步，可能是霜降来临后，人体提早做出反应，增加产热，以适应一年中最寒冷的冬季;而夏至以后，自然界开始进入最炎热的时节，气温不断攀升，此时人体则采取大量增加散热的方式以适应炎热的环境。虽然看起来在这2个阶段人体温度变化与自然界气温变化不一致，但也是人体进行自我调节而适应自然的结果。

目前对于生物季节性节律的生理机制尚不明确，有研究表明下丘脑整合了季节性时间、环境和内源性代谢信号，甲状腺激素是季节性节律表达的关键[17]，也有学者认为褪黑素通过松果体途径为许多物种提供季节信息的内分泌代表[18]，所以体温节律性的生理机制有待进一步研究。传统医学认为体温变化取决于人体阳气的变化，《素问·水热穴论篇》提到“春者木始治，肝气始生……其气少……夏者火始治……阳气留溢，热熏分腠……秋者金始治……阳气始衰……冬者水始治……阳气衰少，阴气坚盛……”说明人的体温变化与四时的变化规律一致，受到自然规律的影响与制约。四时节律从整体上反映了人体脏腑气血与生存环境变化周期相适应的生理活动规律，是人类生命活动的基本節律[19]。本研究得知下焦与四肢的温度变化随四时变化明显，具有四时节律性。可能是因下焦属肾，肾属阴，下焦与四肢的阳气都不足以抵抗自然界的阳气变化对该部位的影响，致使对应的体表温度变化明显，从而表现出四时节律性。此外，正面躯干温度和背面躯干温度与气温的相关系数都在0.7以上，证明躯干温度与气温有较强的相关性，佐证了《黄帝内经》中“人以天地之气生，四时之法成”的理论。

人体体表温度与四时温度存在相关性。“人应天地四时”是中医学的一个核心理念，研究的意义在于用现代技术方法，认识正常人体在四季的变化规律，为今后开展临床研究提供技术及数据支持[20]。本研究利用红外热成像技术，探寻了健康人群的体表温度变化规律及与四时温度变化的相关性，对传统医学相关理论起到了支撑作用，希望进一步研究能按年龄、性别不同分类，找到特定健康人群的体表温度变化规律。

声明：本研究已获得中国中医科学院医学实验中心伦理委员会批准（批准号：2017NO.4），及所有受试者知情同意，无利益冲突。

参考文献

[1]Kenny GP，Yardley J，Brown C，et al.Heat stress in older individuals and patients with common chronic diseases[J].CMAJ，2010，182（10）：1053-1060.

[2]张慧慧.红外热成像无损检测技术原理及其应用[J].科技信息，2013，30（35）：181-262.

[3]Jones B F.A reappraisal of the use of infrared thermal image analysis in medicine[J].IEEE Trans Med Imaging，1998，17（6）：1019-1027.

[4]Ring F.Thermal imaging today and its relevance to diabetes[J].J Diabetes Sci Technol，2010，4（4）：857-862.

[5]陈锂，李子孺，黄博，等.“二分二至”节气人体红外热像的比较分析[J].中国中医基础医学杂志，2014，20（1）：65-68.

[6]王乐鹏，龙晓华，李洪娟，等.健康人体红外热像四时变化规律的初步研究[J].中华中医药杂志，2015，30（5）：1809-1811.

[7]武雪梅，包翱，刘艳骄，等.红外热成像观察人体体温自我平衡变化的探讨[C].福州：全国第十五届红外加热暨红外医学发展研讨会论文及论文摘要集，2015.

[8]Shao L，Pang N，Yan P，et al.Control of body temperature and immune function in patients undergoing open surgery for gastric cancer[J].Bosn J Basic Med Sci，2018，18（3）：289-296.

[9]张英栋.季节与汗出稳态[N].中国中医药报，2013-04-29（004）.

[10]陈叶坪.论“内稳态”理论与中医“阴阳平衡”的健康养生理念[J].现代中西医结合杂志，2009，18（22）：2638-2640.

[11]董承统.人体自稳态[J].自然杂志，1987（8）：609-613.

[12]严倩，王雄文，郑文江.阴平阳秘与自稳态[J].中医杂志，2019，60（10）：845-848.

[13]Horne J A，Coyne I.Seasonal changes in the circadian variation of oral temperature during wakefulness[J].Experientia，1975，31（11）：1296-1298.

[14]Cisse F，Martineaud R，Martineaud J P.Circadian cycles of central temperature in hot climate in man[J].Arch Int Physiol Biochim Biophys，1991，99（2）：155-159.

[15]Honma K，Honma S，Kohsaka M，et al.Seasonal variation in the human circadian rhythm：dissociation between sleep and temperature rhythm[J].Am J Physiol，1992，262（5Pt2）：R885-R891.

[16]杨广智，麦丽霞，张婷，等.从“天人相应”探讨年节律对健康人皮肤屏障功能的影响[J].辽宁中医杂志，2016，43（6）：1214-1216.

[17]Hazlerigg D，Loudon A.New insights into ancient seasonal life timers[J].Curr Biol，2008，18（17）：R795-R804.

[18]Laje R，Agostino PV，Golombek DA.The Times of Our Lives：Interaction Among Different Biological Periodicities[J].Front Integr Neurosci，2018，12：10.

[19]劉兵兵，徐雅.基于《黄帝内经》“天人相应”理论探讨缺血性中风的预防[J].中医杂志，2017，58（21）：1825-1828.

[20]闪增郁，陈燕萍，黄大威，等.平人四时脉年节律研究[J].中国中医基础医学杂志，2015，21（3）：256-260.

（2021-01-06收稿 责任编辑：马雪玲）