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中科院高能所|稳态磁场对血流、骨骼和疼痛的影响


摘要 将磁场作为一种干预手段应用于医疗健康领域 ， 俗称“磁疗” ， 在过去的几千年人类历史中曾有过多次的争论与起伏 。 由于结果不一和机制不清等多方面原因 ， “磁疗”目前作为一个整体还未被广泛接受 。 然而 ， 近年来不仅有利用脉冲磁场的经颅磁刺激被批准应用于临床 ， 并且有越来越多的实验证据显示 ， 基于稳态磁场的健康干预也有着良好的应用前景 。 文章主要围绕稳态磁场对血流、骨骼和疼痛三方面的影响 ， 总结其研究现状并分析其局限与困境 ， 期待不同学科背景的研究者能够涉足此领域 ， 进行更规范化、系统化的深入研究 ， 在明确其机制的前提下对磁场参数进行优化 ， 从而可以早日科学地、有效地将稳态磁场作为一种干预或辅助手段应用于医疗健康领域 。
关键词 稳态磁场 ， 磁疗 ， 血流 ， 骨骼 ， 疼痛
稳态磁场也称静磁场或稳恒磁场 ， 指的是强度和方向不随时间而变化的磁场 。 尽管关于磁场的强度划分在不同的学科领域有所不同 ， 也会随着磁性材料和超导等技术的进一步发展而有所变化 ， 但是目前在生命健康领域 ， 人们一般把低于1 mT 的磁场称为弱磁场 ， 1 mT—1 T 为中等磁场 ， 1 T以上为强磁场 ， 5 T或者20 T以上称为超强磁场 。 例如 ， 对于一般常见的非特殊拼接的磁铁 ， 其表磁强度都在中等磁场范围内 。 而在医疗领域广为应用的磁共振成像(MRI)中的主体部分就是一个强稳态磁场 ， 目前大多数医院里所用的MRI 为0.5—3 T 。 由于场强的升高直接有助于提高成像分辨率 ， 近年来7 T 的MRI 已批准应用于临床 ， 9.4 T的MRI也进行了一些前期的人体临床试验 。
除了利用磁场进行MRI检测以外 ， 近年来随着物理、工程、生命和医学各领域技术的发展 ， 人们开始利用各种不同的技术手段从多个角度来研究磁场对于生物体的作用 ， 不仅对磁场作用于人体的效应有了一定的了解 ， 也初步开发了磁场在促进人类健康中的应用 。 例如 ， 经颅磁刺激(TMS) ， 即利用脉冲磁场靶向性无创作用于中枢神经 ， 已被FDA批准用于治疗多种疾病 ， 包括抑郁症、偏头痛、脑或脊髓损伤引起的中枢性疼痛、疱疹后神经痛、纤维肌痛和面神经性疼痛等[1—3] 。 在我国 ， 2009 年武汉依瑞德公司生产的TMS设备获得了SFDA 注册证 。 2012 年 ， 中国医学科学院生物医学工程研究所殷涛团队联合制定了《磁刺激设备》国家医药行业标准 。 此外 ， 磁外科 ， 即将磁场应用于多种外科手术 ， 例如利用磁体间的吸力来进行组织挤压 ， 从而无需缝线 ， 避免了“针孔效应”带来的吻合口漏以及吻合口水肿、愈合缓慢等不良反应 。 在西安交通大学第一附属医院吕毅团队为代表的医生们的共同努力下 ， 在肝移植、肠道修复等多种手术中显示出了明显的优势[4]相比之下 ， 关于将稳态磁场作为一种干预手段来应用于医疗健康领域 ， 即某种意义上的“磁疗” ， 虽然有着悠久的历史 ， 但一直存在着争议 。 在过去的几十年间也有为数不少的相关研究[5 ， 6] ， 但由于结果不一和机制不明等原因 ， 导致其目前还没有被主流医学所广泛认可 。 之前在本刊 ， 我们介绍了稳态磁场对肿瘤影响的研究进展[7] 。 在本文中 ， 我选取了到目前为止稳态磁场在生命健康领域实验证据相对较多的三个方面进行总结和展望 ， 即血流、骨骼和疼痛 ， 也是未来将稳态磁场推向医疗健康领域极有潜力的三个方面 。 01稳态磁场与血流血液流动涉及到氧和营养物质的供应以及机体代谢 ， 与人体的多种生理病理状态密切相关 。 磁场与血液流动的关系也是人们密切关注的焦点 。 事实上 ， 经过文献查找 ， 我们发现了至少有39 篇关于稳态磁场与血流的研究报道 。 然而 ， 它们的结果并不一致 ， 甚至存在一些看似矛盾的结果 ， 这与2007 年的一篇综述结论类似[8] 。 但是 ， 我们发现一个有趣的现象 ， 就是在这39 篇稳态磁场与血流相关文献中 ， 有15 篇(38.5%)报道了稳态磁场可以增加血流(其中大部分都是麻醉/镇静动物模型 ， 只有4 篇为非麻醉/镇静状态) ， 有7 篇(17.9%)报道了稳态磁场可以降低血流(1 篇是麻醉/镇静动物模型 ， 6 篇为非麻醉/镇静状态 ， 而且降低的大多是疾病状态血流 ， 例如肿瘤中的血流) ， 11 篇(28.2%)显示稳态磁场对血流无影响 ， 还有6篇(15.4%)显示稳态磁场对血流的影响呈现双向性 。 而对于正常(非疾病或者药物诱导状态)的人和动物研究共有25 篇 ， 其中15 篇(60%)升血流(其中大部分都是麻醉/镇静动物模型 ， 只有4 篇为非麻醉/镇静状态)；3 篇(12%)降血流(1 篇是麻醉/镇静动物模型 ，2 篇为非麻醉/镇静状态)；7 篇(28%)无影响 。 对于疾病、药物诱导或其他非正常状态的人和动物研究共有14 篇：其中6 篇(42.9%)显示双向调节性；4 篇(28.6%)降血流(1 篇是麻醉/镇静动物模型 ， 2 篇为非麻醉/镇静状态)；4 篇(28.6%)无影响 。 而对于14 篇麻醉/镇静状态下的动物研究发现 ， 11 篇都显示了增快血流的效果 ， 其余3 篇分别显示降低血流、双向调节或是无影响(图1) 。


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