3.人体热力学特点与生理病理

人体热力学与人体的能量代谢息息相关，人体必须依靠摄取食物和水、吸入氧气以获得负熵。食物在人体内氧化，释放人体所需要的七大营养素：蛋白质、脂类、矿物质、膳食纤维、碳水化合物、维生素和水，这些营养物质组成结构不同，其对人体的作用也不尽相同，而真正能为人体提供能量的是蛋白质、脂肪和糖类（表1-2-1），被称为“三大产热营养素”。

表1-2-1　三大营养素的作用

三大营养素能提供人体赖以生存的能量，推动人体的生长发育，这一过程就是人体作为“耗散结构”抵抗熵增的过程——生物体的奇妙之处就在于某一段时期内通过不断吸取负熵，减慢熵增，以维持生命的存在。人体的健康状态就是负熵和熵增处于相对均衡的状态，呈现特定时期内相对的能量代谢守恒。而人体的病理状态就是由负熵和熵增不均衡引起的，如长期营养摄入不足，诱发营养不良时，机体会处于相对低体温状态并伴随器官功能下降，这是负熵摄入不足，不能抵抗熵增的表现。再如机体内的肿瘤细胞异常生长，过度攫取机体的能量时，会出现正常组织的相对能量不足，这是熵增大于负熵的表现。

在人体的生命活动中，时刻都在发生各种各样的生理病理变化，而这些变化都伴随着能量的代谢，直接或间接影响着人体体温。缺血产生的局部温度降低及炎症产生的温度升高都是病理变化对全身体温的影响。人体全身及局部的正常体温变化范围只是在一个较小的范围内波动，这个范围大概是35～37℃，超出这一范围，机体将会出现不同程度的病理变化，甚至危及生命，导致生命的终结。

机体的体温变化是比较复杂的，影响因素较多，气候变化、饮食、运动以及病变本身都会对体温造成影响，而这些影响大多是通过血供的变化来影响体温的，同时人体也通过血液来运输营养成分及人体所需要的氧气，故血液循环系统与人体的能量转化、体温变化有着密切的联系。全身静脉血液经过右心房、右心室，进入肺动脉，在肺泡周围毛细血管网中完成氧合作用后流入左心房，经左心室收缩产生动脉势能，转换为动脉搏动的动能，不断将血液推行到各级动脉，给相应的组织供血供氧，以供给人体完成新陈代谢及活动所需的能量，然后部分能量以热量即红外辐射线的形式散发于体表（图1-2-4）。

我们知道，高于绝对零度（-273.15℃）的一切物体均可以散发出红外线，红外热成像检测技术可以采集红外辐射线，并加以成像来显示被采集对象的温度变化。人体同样也是一个红外辐射源，我们可以利用红外热成像技术收集人体的红外辐射线来观察人体体表细微的温度变化，通常选取人体体温比较恒定的某一部位的平均温度作为观察的参照温度，通过检测各部位相对于参照温度过低或过高的变化得出冷热偏离的结果，并与现代医学解剖结构、生理代谢或中医学的藏象及经络相对应，从热量变化的角度来协助推断人体内部的生理病理状态。

图1-2-4　循环系统能量转换散发的红外热辐射

在国内中医红外热成像诊断研究领域，对于参照温度的选取有两种方法：一是以李洪娟团队为代表的检测方法，以红外热成像图中人体躯干或测量范围区域平均温度作为观察的参照温度，低于参照温度则为凉偏离或冷偏离，高于参照温度则为热偏离。二是以笔者团队为代表的检测方法，以人体红外热像图中双侧腋温平均温度作为参照温度。我们观察到，腋温作为公认的人体基础体温标准之一，它会随着人体的生理病理变化而发生改变。如高热时，个体的腋温升高，其他各部位温度均会较正常情况下升高，此时采集患者的红外热像图会发现，人体全身呈弥漫性玫红色热偏离，这时分析身体某部位温度的冷热偏离，若以此时红外热成像图上的腋温作为观察参照温度，可以减少判断疾病、女性生理体温变化等对冷热偏离影响的误差，这样有助于更准确、客观地反映人体的生理病理状况。临床上，炎症具有红、肿、热、痛的特征，“肿”“痛”的表述与病变部位的呈现及个体感觉阈值相关，“红”与“热”则可以通过红外热成像仪观察到，局部温度较参照温度升高超过正常范围，我们称之为热偏离（图1-2-5）。又如循环血容量不足的病人，会出现四肢末梢温度下降，以及皮肤湿冷，这时通过红外热成像仪可以观测到体表和四肢的温度明显低于参照温度，我们称之为体表体温与四肢末梢温度的冷偏离（图1-2-6）。

图1-2-5　慢性胃炎的红外热态特征

图1-2-6　循环血容量不足致四肢冰冷的红外热态特征