摘要
艾灸作为中医学传统疗法，其作用机制长期依赖经验描述。近年来，红外辐射光谱学研究表明，艾灸燃烧产生的辐射并非单一热效应，而是覆盖可见光至远红外的宽谱辐射（0.8～5.6 μm），其中近红外波段具有独特的深层穿透能力。本文系统分析艾灸红外辐射的光谱特征、不同品质艾条的光谱差异、近红外与远红外的穿透深度对比、施灸距离对辐射传递的影响，并结合人体穴位的红外共振特性探讨其生物物理机制。结果表明：优质艾条（3～5年陈）燃烧时近红外辐射比例高，直接灸波峰位于1.5～3.5 μm及3.75 μm附近，间接灸（隔物灸）波峰与人体穴位共振窗口（约7.5 μm）高度匹配；近红外可穿透皮下10 mm以上（有效深度），实现“由内而外”的温热感；而劣质艾条以远红外为主，仅能产生表皮灼热。存储年限对红外辐射强度的影响显著（P<0.05），而叶绒比（提纯程度）无统计学差异。理论上，适当增加施灸距离（10–15 cm）可能优化近红外的穿透深度并避免表皮烫伤，但该推论尚需直接实验验证。
关键词：艾灸；红外辐射；近红外；穿透深度；光谱分析；存储年限
1. 引言
艾灸通过燃烧艾绒产生的热辐射刺激体表穴位，达到温通经络、散寒止痛等疗效。现代研究已揭示，艾灸的作用机制是一个多元复合体系，至少包括三个层面：温热效应（通过温度升高触发生理反应）、红外光辐射效应（特定波段光子的生物物理作用）以及艾烟化学效应（挥发性成分的药理活性）。其中，红外辐射因其光谱特性和穿透能力成为理解“灸法”区别于普通“烤火”的关键切入点。然而，长期以来，“灸法”常被等同于单纯的加热过程，忽视了其辐射光谱的特殊性与生物共振机制。
近年来，红外光谱技术揭示了艾灸辐射并非简单的黑体热辐射，而是具有特征波峰的宽谱辐射。本文基于现有红外光谱实验数据、光学仿真模型及临床研究，对艾灸红外辐射现象进行系统分析，旨在阐明其科学本质，区分优质与劣质艾条的光学差异，并探讨施灸参数的优化策略。
2. 艾灸悬灸的光谱特征和分析
2.1 艾条悬灸的光谱特征
波长范围：可见光（400～1000 nm）至中远红外（最高15.5 μm）。在400～1000 nm波段出现860 nm峰（近红外/红光过渡区）。
中远红外主峰：位于3.5 μm或3.75 μm（约2667 cm⁻¹）附近。王小平等对多种叶绒比、松紧度及存储年限艾条的测量显示，所有样品均在3.75 μm处存在一致的特征峰，该波长可作为艾燃烧的“光谱指纹”。
次要峰：部分研究在1.5～2.5 μm范围内亦检测到峰值。
结论：直接灸以近红外及中远红外（3～5 μm）为主，未发现明显的7.5 μm共振峰。
2.2 艾条悬灸的光谱分析
采用光栅光谱仪或傅里叶变换红外光谱仪对艾燃烧过程进行测定，结果表明：艾灸辐射光谱为宽谱（0.8～5.6 μm），从红光到远红外均有不同强度的辐射，覆盖可见光至远红外区间，以近红外波段为主，波峰在1.5～3.5 μm之间。但不同实验条件下报告的主峰位置存在显著差异，原因在于测量方法、艾条品质及灸法类型（直接灸和间接灸）的不同。
另有研究采用光电色度计测量自燃状态下艾条的三刺激值，得到艾条的色温，再由普朗克公式计算得到艾条热辐射光谱特性，发现谱峰出现在大约3.5 μm的远红外波段。需要指出的是，这些看似矛盾的结论可能与所测艾条品质不同有关：优质陈艾的近红外比例更高，而新艾或劣质艾条的远红外成分占主导。
综合来看，艾灸光谱呈宽谱特征（0.8～5.6 μm），近红外（0.8～1.5 μm）与远红外（3～5.6 μm）并存，二者的相对比例取决于艾绒纯度、陈化年份及燃烧条件，此外，二者在穿透能力上存在本质差异也是理解悬灸“透而不烫”的关键。
3.1 优质艾条的光谱特征及决定因素
（1）存储年限（陈化年份）是核心变量 王小平等（2021）采用标准化测量条件，比较1年、3年、5年、7年陈艾条的红外辐射强度，结果显示：
3年陈和5年陈艾条的温和灸红外辐射强度显著大于1年陈和7年陈艾条（P<0.05）；
3年陈与5年陈之间、1年陈与7年陈之间差异无统计学意义（P>0.05）；
即辐射强度随年份呈“先升后降”趋势，最佳窗口为3～5年，并非越陈越好[2]。
（2）提纯程度（叶绒比）无显著影响 相同研究显示，不同叶绒比（5:1、10:1、15:1、30:1）对红外光谱强度的影响差异无统计学意义（P>0.05）。艾绒纯度对燃烧温度分布有一定影响，但不足以改变宏观红外辐射光谱特征。因此，临床过度追求“高比例提纯”缺乏科学依据，存储年限的优先性应高于提纯程度。
（3）燃烧平稳性与近红外占比 纯正陈艾燃烧平稳，辐射能量中近红外波段（0.8～1.5 μm）占比较高，波峰稳定在1.5～3.5 μm及3.75 μm。陈化过程中燥烈挥发油适度分解，保留的有效成分燃烧时产生“绵柔”的辐射能量分布。
3.2 劣质艾条的光谱特征
掺假（如加秸秆、纸箱）、新艾或储存不当的艾条：燃烧温度过高且波动剧烈，光谱成分散乱，远红外（>3 μm）能量占比显著升高，近红外比例低。
穿透能力：远红外主要被表皮吸收（穿透深度<2 mm），表现为皮肤灼热、刺痛，无法引发深层“得气”感。
在5 cm以上距离悬灸时，热辐射能量迅速衰减，难以被体表有效感知。
3.3 光谱差异的临床意义
优质艾条因近红外比例高，可实现“透而不烫”；劣质艾条无论怎样调整距离，均难以兼顾表皮舒适与深层温热，这是疗效差异的根本原因之一。临床上应将存储年限（3～5年）作为艾条选材的首要标准，而非叶绒比。
4. 远近红外辐射的深层穿透效应对比分析
4.1 远红外的浅层吸收（物理机理与数据来源）
波长大于1.5 μm的长波红外线（远红外）照射时，绝大部分被反射或被浅层皮肤组织吸收。基于生物医学光子学中皮肤组织的光学特性（吸收系数μ_a和散射系数μ_s'），远红外（3～15 μm）的穿透深度（定义为光强衰减至入射值1/e的距离）仅为0.05～2 mm。该波段能量主要被表皮层的水分子和蛋白质吸收，转化为热能后通过热传导向深层传递，但无法直接到达皮下组织。这就是普通热源（热水袋、远红外灯、劣质艾条）仅产生表皮灼热的物理原因。
4.2 近红外的深层穿透
短波红外线（波长0.7～1.5 μm）及红光（600～700 nm）位于组织光学“治疗窗口”（吸收系数低、散射系数适中）。近红外光（700～1100 nm）可穿透皮肤达5 mm以上，在特定条件下能深及皮下10 mm，直接作用于血管、淋巴管、神经末梢、皮下组织甚至浅表骨骼。
关于“10 mm穿透深度”的技术说明：在生物光子学中，“穿透深度”严格定义为光强衰减至入射值1/e（约37%）的距离。艾灸文献中常提及的“10 mm”更接近于有效作用深度，即近红外辐射仍能引起可测量生物效应（如温度升高0.5～1℃、血管扩张、血流量增加）的深度。近红外在人体皮肤/脂肪中的1/e穿透深度实际约为2～5 mm（取决于波长和个体差异），但通过多次散射和毛细血管网的扩散，其热效应和组织调节作用可延伸至10 mm甚至更深。这一差异不影响临床结论，但有助于跨学科交流的严谨性。
4.3 穿透深度对比总结
临床研究明确指出：艾灸产生治疗作用的不仅是依靠燃烧时发出的远红外线的热辐射作用，更重要的是依靠近红外线的渗透热传导作用。近红外线渗透力强，能穿透到皮下10 mm的位置，并通过毛细血管网渗透到更广更深的组织，从而实现“由内而外”的温热感，而不是像热水袋那样仅仅烫在皮肤上。
5. 施灸距离对红外辐射的影响：理论分析与研究空白
5.1 常规距离与皮肤表面温度控制
临床常规“黄金距离”为3–5 cm，可使皮肤表面温度控制在42–46℃以下（痛阈临界值约为46℃）。当距离<2 cm时，短波红外及可见光成分直射表皮，皮肤温度可快速升至46.3℃，引起防御性疼痛回避，阻碍能量持续深入。研究表明，当艾灸维持局部组织温度稳定在42℃时，外周血中NK细胞活性可提升23.6%，T淋巴细胞转化率增加18.9%。
5.2 适度增加距离可能优化穿透深度：理论推论
光学传播研究表明，近红外光在皮肤组织中的传播路径长度和穿透深度均随光源-探测器间距的增加而增大。蒙特卡罗模拟分析表明，在1000～1900 nm范围内，光子运动路径长度和穿透深度均随光源-探测距离的增加而变大。基于此原理，理论上将艾条提升到10～15 cm高度时：
长波红外（易致表皮烫）在空气中传播时衰减较快（与波长的四次方成反比的瑞利散射在长波弱，但水汽吸收带强）；
近红外穿透空气的能力更强，到达皮肤的能量密度中近红外占比相对提高；
可能有利于实现“表不烫、里温热”的效果。
重要说明： 上述推论目前缺乏直接实验证据——尚无研究系统测量不同施灸距离下皮肤表面光谱成分的变化。10–15 cm悬灸需要艾条本身的近红外辐射强度足够高（通常只有优质3～5年陈艾满足），且操作者需具备丰富经验。精准控制施灸距离是实现“最佳穿透”的关键。以15厘米高度悬灸时仍能感受到皮肤不烫但皮下温热，说明艾条的近红外辐射强度足够高且能量成分集中，这是纯正、高比例近红外辐射的直接体现。
5.3 动态施灸手法（雀啄灸、回旋灸）的潜在优势
清华大学高端院开发的雀啄式温补仪，通过复合光脉冲模拟雀啄灸法，实现了对经络穴位的动态刺激。动态改变距离可周期性改变皮肤表面的辐射强度及光谱成分（近红外相对占比随距离增大而上升，随距离减小而下降），可能产生比固定距离悬灸更强的生物调节效应，值得进一步研究。
6. 艾灸红外辐射的生物物理机制
6.1 人体既是红外辐射源，也是红外吸收体
人体皮肤及深层组织不断向外辐射红外线（峰值约9～10 μm，对应体温310 K），同时也在吸收环境中的红外辐射，维持着“辐射代谢”平衡。穴位区域的红外辐射光谱呈现特征峰：2～2.5 μm和15 μm附近，其中15 μm峰与穴周组织10～20 μm高效传输波段的中点波长一致。这说明人体对红外辐射的吸收具有波长选择性。
6.2 悬灸辐射与穴位的共振匹配
虽然主峰在3.5 μm左右，但宽谱中仍包含与穴位吸收带重叠的成分（如1.5～2.5 μm及6～10 μm的尾翼）。研究提示，艾灸的光非热效应可能来自其与穴位的红外共振辐射。当外源红外辐射频率与组织分子（如水、蛋白质、脂质）的振动/转动频率匹配时，吸收效率大幅提高，可在较低能量水平下引起显著的生物效应（酶活性改变、细胞膜通透性增加、NO释放等）。
6.3 线粒体-ATP共振吸收假说
研究推测经络可能由线粒体含量较高的细胞组成，腧穴则由线粒体更为密集的细胞团构成。当近红外辐射（特别是700～900 nm）作用于腧穴时，细胞内线粒体色素c氧化酶（CCO，该酶在830 nm附近有吸收峰）受到激发，电子传递链活性增强，ATP合成增加，产生大量化学能；同时生物电流量增大，形成电位差，从而激发周围细胞的代谢活动。这一假说将艾灸的近红外效应与光生物调节（Photobiomodulation, PBM）领域的研究成果衔接起来，为理解“得气”的生物学本质提供了新视角。
6.4 整合框架：从物理能量到生物效应
艾灸红外辐射 → 穴位选择性吸收（共振匹配） → 线粒体CCO激活/热受体（TRPV通道）活化 → 能量代谢增强/信号通路激活（NO、Ca²⁺、MAPK等） → 局部微循环改善、免疫调节、镇痛 → 远位全身效应（经络传导、神经反射）。
7. 结论与转化建议
本文对艾灸红外辐射现象进行了系统分析，综合红外光谱学、生物光子学和临床研究，得出以下结论：
光谱特征：艾灸辐射为宽谱（0.8～5.6 μm），直接灸主峰位于1.5～3.5 μm及3.75 μm，与人体穴位红外辐射峰高度匹配。
品质差异的决定因素：存储年限（3～5年为最佳窗口）对红外辐射强度的影响具有统计学显著性（P<0.05），而叶绒比（提纯程度）无显著影响。临床选材应优先保证3～5年陈化，而非盲目追求高比例提纯。
穿透深度的本质区别：远红外（>1.5 μm）的1/e穿透深度仅0.05～2 mm，主要产生表皮灼热；近红外（0.7～1.5 μm）的1/e穿透深度为2～5 mm，有效作用深度可达10 mm，是实现“由内而外”温热感的物理基础。
共振吸收机制：直接灸的近红外部分可通过线粒体CCO吸收发挥光生物调节作用。
施灸距离优化：理论上，适当增加距离（10–15 cm）可能提高到达皮肤表面的近红外相对占比，但该推论有待直接实验验证。
临床应用转化建议
艾条选购：认准3～5年陈艾，不盲目追求高叶绒比（10:1或15:1已足够）。因悬灸以近红外辐射效应为主，产生生物物理反应，故可通过逐渐增加悬灸距离，直到远红外能衰减至皮肤不宜感知时，此时近红外辐射效应显著，通过扫灸热敏点产生的温热感强度来估测艾条品质好坏（即近红外辐射强度）。
热敏点探查：可采用15cm的悬灸距离对热敏点进行探查，在此范围内，近红外相较于远红外处于优势能级，皮肤表层不对远红外产生温热感，但近红外仍可穿透深层组织传递热能，引起热敏点的生物物理反应。
悬灸手法：对肌肉丰厚处（背俞穴、腰阳关等）可采用10-15 cm较大距离、延长每穴施灸时间（20–30 min）的方法，以利近红外深层穿透；对浅表部位（面、四肢末端）采用5-10 cm常规距离。
总体结语：艾灸红外辐射的科学本质在于特定波段的近红外与人体穴位产生选择性吸收和共振，实现深层穿透与多靶点生物调节。明确这一机制不仅为传统灸法提供了现代物理学解释，也为临床悬灸操作、选购艾条品质提供了理论方向。
