李时珍遵从《内经》基本理论，认为三焦是有名有形的一腑，具有输出营卫、布散阳气、下渗水液的功能。他还取《难经》之说，认为三焦相火发源于命门，是三焦主持诸气的原动力。三焦通行三气，历经诸脏腑，以上中下三部分治，以下就三焦与诸脏腑关系分别讨论之。
三焦与肺
李时珍说：“盖自飞门至魄门，皆肺主之，三焦相通，一气而已。”（《本草纲目·卷三十六·枳》，下凡引此书文，只注卷数）《难经》原有七冲门之说，自飞门始，历经户门、吸门、贲门、幽门、阑门、魄门，赅括整个消化道之路径，主持纳入、腐化、排出的全过程。《素问·五藏生成篇》说：“诸气皆属于肺”。肺气肃降，有利整个胃肠运动，故曰肺主之。然自飞门至魄门皆属三焦分治之部，故又说三焦相通。况《难经》尝云：“腑有六者，亦与三焦共一气。”即六腑经气原相贯通。三焦分部所赅虽广，其实一气，而肺为之主。因此，枳实能利上焦之气，亦能利下焦之气；枳壳能治下焦之气，亦能理上焦之气。虽然张洁古、李东垣有治高、治下之说，但李时珍认为此“二物分之可也，不分亦无伤”（同上），理即本此。
上焦卫气上输于肺，肺主宣发之，若肺失开合，使上焦卫气不得布散，则上焦不通，证见寒热。故《素问·调经论》说：“上焦不通利，则皮肤致密，腠理闭塞，玄府不通，卫气不得泄越，故外热。”李时珍在论述刘河间益元散通治上下表里诸病的机理时指出：“盖甘淡之味，先入于胃，渗走经络，游溢津气，上输于肺，下通膀胱。肺主皮毛，为水之上源，膀胱司津液，气化则能出。故滑石上能发表，下利水道，为荡热燥湿之剂。发表是荡上中之热，利水道是荡中下之热；发表是燥上中之湿，利水道是燥中下之湿，热散则三焦宁而表里和，湿去则阑门通而阴阳利。”（卷九·滑石）热邪伤肺，则影响肺卫宣发。滑石能荡上部肺热，也就有利于上焦卫气宣通，故能发表解热。上源洁则下流清，故下焦水道亦利。说明滑石能理肺，亦有利三焦通畅。
三焦主持诸气，故上焦之气通利，亦有利肺气之宣降。能调上焦之气者，亦往往能调治肺气。如“木香乃三焦气分药，能升降诸气，诸气愤郁皆属于肺，故上焦气滞用之者，乃金郁则泄之也。”（卷十四·木香）说明能理上焦之气滞，即能泄肺金之愤郁。
胸膈心肺位皆居上而属上焦分治之部，故李时珍常言心肺为上焦心肺。如谓百药煎“其体轻虚，其性浮收，且味带余甘，治上焦心肺咳嗽痰饮热渴诸病。”（卷三十九·百药煎）意即百药煎能治心肺诸病，用形式逻辑中类似分解法分析，则上焦与心肺存在整体与部分的关系。若上焦为整体，则心、肺、胸膈各为其部分，而整体包括部分。故常以上焦二字概括心肺胸膈而言。如谓“芦中空虚，故能入心肺，治上焦虚热。”（卷十五·芦）此所谓“上焦虚热”，实即心肺虚热。又如“张仲景，治胸痹痛引心背，咳唾喘息，及结胸满痛，皆用栝蒌实，乃取其甘寒不犯胃气，能降上焦之火，使痰气下降也。”（卷十八上·栝蒌）此所谓上焦痰火实即胸膈痰火。观此论，实为后世温病家上焦心肺说之滥觞。但此上焦乃三焦在膈上分治之部，非实体之上焦也。
三焦与脾胃
中焦所治之部原在脘腹，与脾胃关系甚切。若中焦不通，营气不升，则气滞于中，每每影响脾（包括散膏即脾之副脏胰）胃纳化升降，而见腹胀吐泻诸症。李时珍指出：“三焦通利，阴阳调和，升降周流，则脏腑畅达。一失其道，二气淆乱，浊阴不降，清阳不升，故为霍乱、呕吐之病。”（卷五·生熟汤）说明三焦病亦可影响脾胃。所以能治三焦之药，往往能调理脾胃之疾。如“木香乃三焦气分之药，能升降诸气……中气不运，皆属于脾，故中焦气滞宜之者，脾胃喜芳香也。”（卷十四·木香）能理中焦气滞，即能治中气不运。又如“牵牛能走气分，通三焦”，若“三焦之气壅滞，有升无降，津液皆化为痰饮，不能下滋肠腑，”则胃失和降，腑气不通，证见呕吐酸痰，大便秘结。李时珍用牵牛末、皂荚膏丸治之，即便通利，“气顺则痰饮消，上下通快矣。”（卷十八上·牵牛子）
胃中水谷精微变生营卫清气，由上中二焦摄取上输于肺，其糟粕浊气由下焦别回肠出于二便。然而三焦升降周流，通利畅达又赖脾气舒和，因脾居中州，斡旋上下，灌溉四旁，为升降之枢纽。故李时珍明确指出：“脾气舒则三焦通利而正气和。”若脾气健运，则“能消能磨，流行三焦，营卫一转，诸症自平。”（卷十四·白豆蔻）故脾病又能影响三焦正常升降，亦从而病焉。
能健理脾胃之药，亦能通利三焦之气。如蒸饼为小麦面通过酵糟发成单面所造，功能“消食养脾胃，温中化滞，益气和血，止汗，利三焦，通水道。”（卷二十五·蒸饼）又如白扁豆，“其气腥香，其性温平，得乎中和，脾之谷也。入太阴气分，通利三焦。能化清降浊，故专治中宫之病，消暑除湿而解毒也。”（卷二十四·白扁豆）诸凡蒸饼、白扁豆等虽入足太阴脾，而能通三焦，利水道，此无它，乃脾气舒则三焦通利故也。
中焦分治之部在脘腹，脾胃位居于中，故中焦病多由脾胃表现于外。中焦与脾胃亦表现为整体与分部的关系。若中焦为整体，则脾胃为其分部。因而李时珍言脾胃常称中焦脾胃。如少阳证兼心烦喜呕，默默不欲饮食，李时珍说是“兼脾胃中焦之证”，即中焦之脾胃证。此说亦为温病家中焦脾胃说之滥觞。而此中焦乃三焦在中州分治之部，非实体之中焦也。
三焦与其他脏腑
李时珍赞同《难经》三焦为命门元气别使之说。同时，他还指出：“命门既通，则三焦利。”即命火充实，则三焦温化正常，导引命门元气上达心肺，而无喘嗽之患；中达脾胃而饮食自健；下通肝肾无腰脚虚痛之疾，肠腑润而血脉通（卷三十·胡桃）。由于命门与三焦存在着原与委的密切关系，故李时珍常二者并称。如谓“淫羊藿……三焦命门药也，真阳不足者宜之。”（卷十二下·淫羊藿）“益智大辛，行阳退阴之药也，三焦命门气弱者宜之”（卷十四·益智）等。命火强则三焦壮，补体即所以强用也。李时珍认为，命门相火“游行三焦，寄位肝胆。”（卷六·阳火阴火）肝胆相表里，三焦胆腑少阳同气，故肝木脏气与少阳三焦关系密切。肝气条达，有助三焦气机运行，则营卫通畅，水道通调。李时珍说：“肝郁散，则营卫流行而病邪解”，泽兰辛香温散，入厥阴，“走血分故能治水肿”（卷十四·泽兰）。这便是和血疏肝而助三焦运行的作用。
三焦膀胱同属水腑，膀胱泄浊赖三焦气化则能出。《素问·灵兰秘典论》说：“三焦者，决渎之官，水道出焉。”实指下焦别回肠，注入膀胱渗透水液之功。故《灵枢·本输》说：“三焦者……入络膀胱，约下焦，实则癃闭，虚则遗溺”。决渎失司，水道不利，证见“腹气满，小腹尤坚，不得小便，窘急，溢则水，留即为胀”（《灵枢·邪气脏腑病邪》），是三焦病而及膀胱水府。李时珍以葫“捣膏敷脐，能达下焦，消水，利大小便。”（卷二十六·葫）三焦温运正常，水道即通，此实为三焦本腑之证治。
下焦分治之部在脐下，肝、肾、膀胱、大小肠位属于下，故皆属之。李时珍还指出：“三焦即命门之用，与任脉相通，”（《奇经八脉考》）任主胞胎，故女子胞胎、男子精室亦与三焦相关。能强相火之用，便能强精壮胞。如谓“蛇床乃右肾命门少阳三焦气分之药……不独补助男子，而又有益妇人。”（卷十四·蛇床子）能泻相火之过亢，便能清血室之热。如谓茈胡（柴胡）“治阳气下泄，平肝胆三焦包络相火”，治“妇人热入血室，经水不调。”（卷十三·茈胡）至于“牵年能走气分，通三焦”，若“湿热之邪在精遂，壅胀隧路，病在二阴之间”，发生“下极胀痛，二便不通”，二阴之间者，任脉也。李时珍倍用牵年配槟榔、枳实、茴香、穿山甲治之，甚效，因牵牛治“下焦郁遏……卓有殊功。”（卷十三·牵牛）明指二阴之间亦为下焦分治之部。是以能理下焦之气亦便能理诸脏腑及奇恒之腑之气。又如“木香乃三焦气分之药，能升降诸气……大肠气滞则后重，膀胱气不化则癃淋，肝气郁则为痛，故下焦气滞者宜之，乃塞者通之也。”（卷十四·木香）下焦分治之部的病变，常常由此诸脏腑表现证候于外。下焦与此诸脏腑亦表现为整体与部分的关系。若下焦为整体，则肝肾膀胱大小肠精室女子胞皆为其部分。因而李时珍亦称下焦命门、下焦膀胱等。如说：“阳起石右肾命门气分药也，下焦虚寒者，宜用之”（卷十·阳起石）；“乌附天雄皆是补下焦命门阳虚之药”（卷十七上·天雄）等等，所谓下焦虚寒下焦阳虚，实即命门阳虚。又如“禹余粮……主下焦前后诸病”（卷十·禹余粮），意即禹余粮治大小肠前后二阴之病。此说亦为后世温病家下焦肝肾说之滥觞。而此下焦为三焦在脐以下分治之部，非实体之下焦也甚明。
三焦与三部分治的诸脏腑之间的辩证关系说符合形式逻辑的类似分解方法。三焦实体与分治之部在生理、病理上互相关联、互相影响，治疗用药亦当辨证而施之。此说一明，实可平历代关于三焦形名之聚讼。
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