紅外線(Infraredrays)是太陽光線中眾多不可見光線中的一種，由德國(guó)科學(xué)家霍胥爾于1800年發(fā)現(xiàn)，又稱為紅外熱輻射(Infraredradiation)。太陽光譜上紅外線的波長(zhǎng)大于可見光線，波長(zhǎng)為0.75～1000μm。紅外線可分為三部分，即近紅外線，波長(zhǎng)為0.75～1.50μm之間；中紅外線，波長(zhǎng)為1.50～6.0μm之間；遠(yuǎn)紅外線，波長(zhǎng)為6.0～l000μm之間。近年來，由于檢測(cè)設(shè)備的完善及研究的深入，人們對(duì)紅外線的物理性能及其生物學(xué)效應(yīng)有了比較全面的認(rèn)識(shí)，獲得了許多進(jìn)展。紅外線特別是遠(yuǎn)紅外線已被廣泛運(yùn)用在醫(yī)療保健產(chǎn)業(yè)中，與日常生活有關(guān)的各種紅外線產(chǎn)品也大量出現(xiàn)。本文在此主要對(duì)紅外線的生物學(xué)效應(yīng)機(jī)理及其臨床應(yīng)用研究的現(xiàn)況進(jìn)行介紹。

一、紅外線生物學(xué)效應(yīng)的機(jī)理

紅外線是一種電磁波，當(dāng)它通過放射方式輻射到物體時(shí)，被物體吸收的輻射能傳遞給物體內(nèi)的原子、分子等粒子，使這些粒子發(fā)生不規(guī)則運(yùn)動(dòng)，引起物體的升溫作用，稱為遠(yuǎn)紅外線的一次效應(yīng)，也稱為增溫效應(yīng)。產(chǎn)生一次效應(yīng)的同時(shí)，物體也隨之發(fā)生其他的化學(xué)、物理等改變，這稱之為物體吸收遠(yuǎn)紅外線輻射后產(chǎn)生的二次效應(yīng)，也稱為繼發(fā)效應(yīng)。

紅外線對(duì)人體皮膚、皮下組織具有強(qiáng)烈的穿透力。外界紅外線輻射人體產(chǎn)生的一次效應(yīng)可以使皮膚和皮下組織的溫度相應(yīng)增高，促進(jìn)血液的循環(huán)和新陳代謝，促進(jìn)人的健康[1]。紅外線理療對(duì)組織產(chǎn)生的熱作用、消炎作用及促進(jìn)再生作用已為臨床所肯定，通常治療均采用對(duì)病變部位直接照射。近紅外微量照射治療對(duì)微循環(huán)的改善效果顯著,尤以微血流狀態(tài)改善明顯。表現(xiàn)為輻照后毛細(xì)血管血流速度加快,紅細(xì)胞聚集現(xiàn)象減少,乳頭下靜脈叢淤血現(xiàn)象減輕或消失,從而對(duì)改善機(jī)體組織、重要臟器的營(yíng)養(yǎng)、代謝、修復(fù)及功能有積極作用。

紅外線對(duì)人體產(chǎn)生二次效應(yīng)的機(jī)理目前尚未完全清楚。有學(xué)者認(rèn)為遠(yuǎn)紅外線可對(duì)細(xì)胞產(chǎn)生共振作用，主要是引起細(xì)胞內(nèi)外水分子的振動(dòng)，使細(xì)胞活化，發(fā)生一系列有益于健康的細(xì)胞生物化學(xué)及細(xì)胞組織化學(xué)改變[1]。也有人認(rèn)為波長(zhǎng)8～14微米的遠(yuǎn)紅外線可稱為“生命光線”，能夠顯著改善人體微循環(huán)。它作用于人體水分子時(shí)可對(duì)人體內(nèi)老化了的大分子團(tuán)產(chǎn)生共振使之裂化，重新組合成較小的水分子團(tuán)，在這個(gè)過程中，吸附在老化的分子團(tuán)表面的污染物質(zhì)得以去除，水的比重上升，附著于細(xì)胞膜表面的水分子增加，增強(qiáng)了細(xì)胞的活性和表面張力。由于滲透細(xì)胞膜的水分子增加，細(xì)胞內(nèi)鈣離子活性加強(qiáng)，因此增強(qiáng)了人體細(xì)胞的正常機(jī)能，使殺菌能力、免疫能力等均有所提高。此外，生命光線還可以使血液中不飽和脂肪酸的二重鍵或三重鍵被切斷，飽和脂肪酸不容易再被氧化成血脂[過氧化脂質(zhì)]，減少了血管內(nèi)脂質(zhì)的沉積，使血管壁光滑，從而減少動(dòng)脈硬化、白內(nèi)障等心血管疾病或眼科疾病的發(fā)生，對(duì)人體健康起著良好的促進(jìn)功效。

專家研究了由ATP分子水解釋放的生物能量傳遞的機(jī)制和特點(diǎn)，認(rèn)為紅外線對(duì)生物(包括人)所具有的生物效應(yīng)和醫(yī)學(xué)功能主要來自紅外線的非熱生物效應(yīng)。1～7μm的紅外線波可以透射過皮膚到細(xì)胞上,被蛋白質(zhì)分子吸收。蛋白質(zhì)分子能夠而且也只能吸收或發(fā)射出1～3.5μm和5～7μm波長(zhǎng)的紅外線，這一范圍波長(zhǎng)的紅外線吸收后能導(dǎo)致蛋白質(zhì)分子中的酰胺鍵的量子振動(dòng),從而可使生物能量順利地從一處傳遞到另一處,使生命體處于正常狀態(tài),保持生命體的生長(zhǎng)、發(fā)育及健康。維持生命系統(tǒng)正常運(yùn)行的生物能量是由ATP的水解提供的,但是,一旦ATP分子或ATP酶(ATP的水解需要酶的參與)或水不足,或者蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和構(gòu)象改變或畸變等等原因,便可使提供的生物能量不足以引起酰胺鍵的正常振動(dòng)或生物能量不能正常傳遞.生物組織在得不到足夠能量時(shí),便不能正常生長(zhǎng),會(huì)誘發(fā)出各種疾病.在這種情況下,若能用具有上述波長(zhǎng)的紅外線照射,并能被蛋白質(zhì)吸收,就可以使蛋白質(zhì)分子恢復(fù)正常和正常傳遞生物能量,從而可能使生物組織從病態(tài)恢復(fù)到正常狀態(tài),使疾病得到治療.在紅外線醫(yī)療儀的臨床試驗(yàn)中也證明,對(duì)生物體或人有一定醫(yī)療效果的紅外線也正好是在此波長(zhǎng)范圍內(nèi),即0.8～1.6μm和4.8～7μm。

紅外線對(duì)機(jī)體免疫功能影響的研究還處于剛起步狀態(tài)，在各波段的紅外線中以中波紅外線更易作用于免疫細(xì)胞,促進(jìn)其生物學(xué)功能。紅外線的作用除與其波長(zhǎng)有關(guān)外,還與其發(fā)射的光子數(shù)目有關(guān),即與輻射強(qiáng)度和輻射時(shí)間有關(guān),過量的紅外線輻射還可能對(duì)機(jī)體造成不良的影響,其詳細(xì)機(jī)制有待進(jìn)一步闡明。曹志然等認(rèn)為紅外線照射對(duì)機(jī)體免疫系統(tǒng)具有間接作用和直接作用。間接作用是指紅外線輻射可調(diào)節(jié)機(jī)體其它系統(tǒng)如神經(jīng)系統(tǒng)和內(nèi)分泌系統(tǒng)的狀態(tài),從而達(dá)到調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)的目的。直接作用是指紅外線被機(jī)體吸收后能增強(qiáng)免疫細(xì)胞和免疫器官周圍的生物場(chǎng),使其活性及相互調(diào)控作用增強(qiáng),紅外光子可直接作用于免疫細(xì)胞的受激點(diǎn),這些受激點(diǎn)包括免疫細(xì)胞表面的受體(如T細(xì)胞表面的PHA-R,TCR,L-2R等)和一些酶類,從而激活細(xì)胞,使細(xì)胞增殖和分化[5]。毛文等推測(cè)其作用機(jī)理在于紅外線可能激活組織深部感受器,其生理生化效應(yīng)一方面通過神經(jīng)—體液反射途徑,另一方面可能通過目前尚未十分了解的經(jīng)絡(luò)傳導(dǎo)途徑,對(duì)生物大分子、細(xì)胞及臟器的活動(dòng)產(chǎn)生了積極的影響,從而有整體良性效應(yīng)。

二、紅外線生物學(xué)效應(yīng)的臨床應(yīng)用研究

紅外線可被體表淺表組織吸收,有顯著干燥脫水作用,使局部組織血液循環(huán)加快,起到消炎鎮(zhèn)痛作用。臨床上采用局部外用紅花油加遠(yuǎn)紅外線照射來治療褥瘡,發(fā)現(xiàn)療效好且見效快[9]。利用遠(yuǎn)紅外線對(duì)帶狀皰疹進(jìn)行治療，結(jié)果止痛、止皰和結(jié)癡時(shí)間均短于對(duì)照組。

新生兒紅臀和潰瘍以往多采用外用消毒藥物洗滌及保持干燥等方法加以防治，療效差且易復(fù)發(fā)。采用遠(yuǎn)紅外線輻射加溫床對(duì)紅臀和臀部潰瘍患兒進(jìn)行治療，治療組和對(duì)照組相比，平均治愈時(shí)間縮短，有效率更高。新生兒硬腫癥治療中的復(fù)溫問題是治療能否成功的重要環(huán)節(jié)，過去采用普通暖箱逐漸復(fù)溫效果較差，現(xiàn)在采用遠(yuǎn)紅外線快速?gòu)?fù)溫后患兒病死率明顯下降，搶救成功率顯著提高。

皮瓣壞死是整形外科等臨床上常見的術(shù)后并發(fā)癥,主要是因?yàn)槲⒀h(huán)障礙，目前尚無理想的防治辦法。醫(yī)學(xué)專家通過活體直接觀察大鼠背部隨意皮瓣的微循環(huán)變化,探討了2.5～15μm波段的遠(yuǎn)紅外線對(duì)皮瓣成活的影響。發(fā)現(xiàn)遠(yuǎn)紅外線局部輻射具有類似于血管擴(kuò)張劑的生物學(xué)作用，能改善微循環(huán)提高皮瓣成活率,且在治療劑量范圍內(nèi)無明顯副作用。

日本有學(xué)者報(bào)道使用直線偏振光紅外線治療多種類型的斑禿有明顯療效。

直線偏振光近紅外線用于風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎引起的顳下頜關(guān)節(jié)痛治療療程短、療效好。變形性關(guān)節(jié)炎采用點(diǎn)式直線偏振光近紅外線治療儀照射治療和傳統(tǒng)的局部神經(jīng)阻滯治療相比較,雖然近紅外線組治療次數(shù)多于傳統(tǒng)神經(jīng)阻滯組,但治療范圍廣,可避免局部神經(jīng)阻滯治療給病人帶來的痛苦,顯效率較高,作用持久不易復(fù)發(fā)。其機(jī)理可能為光照起到光電能的刺激作用,電磁波作用及光化學(xué)作用,因而能抑制神經(jīng)的興奮、松弛肌肉、舒張血管、增加血流,促進(jìn)淋巴循環(huán),促進(jìn)活性因子的產(chǎn)生,從而起到治療作用。

有人對(duì)66例心腦血管病人經(jīng)低溫激發(fā)遠(yuǎn)紅外線治療前后的血液粘度進(jìn)行觀察，發(fā)現(xiàn)低溫激發(fā)遠(yuǎn)紅外線具有以低溫?zé)峁β市?yīng)為主的廣泛的生物學(xué)效應(yīng)，能降低心腦血管疾病患者的血液粘度、防止血栓形成，改善微循環(huán)，減輕胸悶、心悸、頭昏、麻木等癥狀。

近紅外線治療對(duì)CAH患者免疫功能有一定調(diào)節(jié)作用,患者SG、IgG、γ-球蛋白下降,ANA、RF轉(zhuǎn)陰,SA、CH50、C3上升,體液免疫有正常化趨向。

紅外線輻射還能促進(jìn)Con-A誘生產(chǎn)生L-2的作用,顯著提高大鼠脾細(xì)胞的ADCC效應(yīng)，使小鼠對(duì)PHA刺激的T淋巴細(xì)胞轉(zhuǎn)化率增高,脾指數(shù)增大,提高小鼠外周血中淋巴細(xì)胞的數(shù)目和脾內(nèi)巨噬細(xì)胞的數(shù)目[5]，對(duì)機(jī)體自由基代謝及NK細(xì)胞活性也有良好影響]。

應(yīng)用紅外線照射膀胱區(qū)治療尿潴留和其它藥物療法相比,產(chǎn)婦無痛苦,不增加產(chǎn)后出血量,易被產(chǎn)婦接受。紅外線作用于皮膚后,被吸收的能量轉(zhuǎn)化為熱能引起皮溫升高,刺激皮膚內(nèi)熱感受器,通過丘腦反射使血管平滑肌松弛,血管擴(kuò)張,血循環(huán)加強(qiáng),促使?jié)B出液吸收,利于炎腫消退,減輕肌肉的緊張和痙攣,因而對(duì)尿潴留治療效果明顯。

用波長(zhǎng)2～25μm的遠(yuǎn)紅外線照射下腹部壓痛區(qū)(包括氣海、關(guān)元、帶脈等穴位)來治療盆腔炎性包塊，患者62例,均經(jīng)婦產(chǎn)科臨床檢查與B超確診,均有下腹部疼痛及壓痛,婦科檢查均觸到囊性包塊，痊愈顯效率88.6%,總有效率96.6%。采用遠(yuǎn)紅外線照射治療盆腔炎性包塊可以增加局部的微循環(huán)功能,增強(qiáng)白細(xì)胞的游走和吞噬能力,促進(jìn)炎癥吸收。

有人采用遠(yuǎn)紅外線照射治療小兒腸痙攣208例,發(fā)現(xiàn)其療效明顯優(yōu)于藥物治療,且簡(jiǎn)便易行,無副作用,兒童樂于接受。

紅外輻射對(duì)糖尿病兔的高血糖癥有明顯的緩解作用,其代謝調(diào)節(jié)機(jī)制為對(duì)環(huán)核苷酸環(huán)化酶(AC)活性抑制的同時(shí)激活磷酸二酯酶(PDE)活性,使環(huán)磷酸腺苷(cAMP)合成受阻而水解加速,cAMP水平下降，血糖隨之降低。

有人通過體內(nèi)實(shí)驗(yàn)探討了遠(yuǎn)紅外線對(duì)荷瘤鼠S180大腦內(nèi)源性鴉片類物質(zhì)的影響，發(fā)現(xiàn)應(yīng)用中遠(yuǎn)紅外線治療各組大腦β—內(nèi)啡肽、亮氨酸腦啡肽含量明顯增加。腦啡肽能中間神經(jīng)元被認(rèn)為能與痛覺傳入軸突形成軸—軸突觸，能產(chǎn)生有力的抑痛作用。這為臨床上應(yīng)用中遠(yuǎn)紅外線治療和減輕腫瘤患者疼痛和緩解帶狀皰疹、肢體疼痛提供了理論依據(jù)。

在許多疾病狀態(tài)下，由于活性氧產(chǎn)生過度或抗氧化酶類活性降低，可引起脂質(zhì)過氧化反應(yīng)損傷細(xì)胞膜并進(jìn)而導(dǎo)致了細(xì)胞死亡。有資料表明，腫瘤宿主清除自由基的能力降低，表明天然抗氧化劑的抗氧化酶不足。滕艷杰等通過體內(nèi)實(shí)驗(yàn)，探討了中遠(yuǎn)紅外線治療對(duì)荷瘤鼠肝臟自由基代謝的變化，發(fā)現(xiàn)應(yīng)用中運(yùn)紅外線治療，肝臟SOD、GSH-Px活性明顯升高，MDA含量明顯降低。MDA是雙鍵脂肪酸過氧化產(chǎn)物，它的含量反應(yīng)了脂質(zhì)過氧化物的濃度。中遠(yuǎn)紅外線由于活化細(xì)胞而使荷瘤鼠肝臟組織MDA含量明顯減少，肝臟SOD和GSH—Px活力明顯升高，從而使腫瘤宿主清除自由基的能力增強(qiáng)，抑制腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)、增殖。

微量元素在體內(nèi)生物化學(xué)過程中起著十分重要的作用。它們作為機(jī)體多種物質(zhì)的重要組成部分、與機(jī)體生長(zhǎng)發(fā)育、心腦血管疾病、免疫功能、機(jī)體衰老等有著十分密切的關(guān)系，然而對(duì)各種疾病引起的微量元素的過多或減少，目前尚無肯定的治療方法。王建杰等研究了全科廣譜治療儀照射對(duì)小鼠肝臟微量元素的影響，發(fā)現(xiàn)峰值波長(zhǎng)7～10μm的中遠(yuǎn)紅外線照射對(duì)微量元素的失衡能夠進(jìn)行雙向調(diào)節(jié)，對(duì)于正常含量也可促進(jìn)其吸收，起到很好的防病、治病、保健作用。