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1、磁场生物效应及其研究进展摘要摘要：磁场作用于生物体后，在生物体内引起一系列的生物学效应。磁场对人类健康可能的影响日益引起人们的关注，磁场生物效应的研究得到全世界的广泛研究，近年来又取 得新的进展。为了促进磁疗应用的发展与促进磁场生物学效应的研究，本文介绍了磁场在 神经系统、组织愈合、血液循环、肿瘤细胞、某些酶和自由基等方面的生物效应的研究进 展。关键字关键字：磁场生物效应，磁场，研究进展引言引言：磁场可分为稳恒磁场和变磁场，稳恒和变化的属性除了与磁场源有关外，还和磁体与机体的相对运动密切相关。磁场生物学效应是磁场和生物体两者共同作用的结果，是 与两者的参数密切相连的。磁生物学正是研究不同性质的
2、外加磁场对不同种类和不同层次 生物结构单元的生物学效应及其作用机制的科学。磁场的生物学效应即磁场对生物体的作 用，是磁生物学的重要组成部分。近些年来，由于宇宙生物学及生物物理学的成就以及核 磁共振成像技术的发展，磁场作用机制和生物效应的研究在全世界迅速发展起来，并积累 了大量有用资料，使这一门学科充满活力。一 磁场对神经系统的影响神经系统的活动与带电粒子的运动密切相关，容易受到磁场的影响。研究磁场对神经 系统的影响可以以体外培养的神经细胞为模型，研究电磁活动对其生理活动的影响；也可 利用流行病学调查找出外界磁场和疾病的关联性。Blackman 的研究发现暴露在磁场中培养 的脑组织的表面电位和电
3、场均有变化。IEEE 学会对工频磁场的生物学效应进行了评估：当 强度小于 5mT 时没有明显的生物学效应；当场强在 5-50mT 之间时短时间的暴露在磁场中 对人的健康有小的影响；当场强大于 50mT 时，因为这一磁场强度已经大于人体正常细胞 的兴奋作用水平，所以对人造成不利的影响。李昌敏的研究证明，工频磁场可抑制细胞间 缝隙连接的生理活动，进而抑制中枢神经系统作用。 神经系统是机体内起主导作用的系统，由神经细胞和神经胶质组成，神经递质是神经 元间的传递物质。研究结果显示，通过磁刺激调节这些神经递质水平，可以达到睡眠的目 的；脉冲磁场通过改变大鼠不同脑区神经递质的含量来影响其学习能力；在磁场作
4、用后神 经系统可释放出具有镇痛效果的一些物质，从而起镇痛作用。有实验结果显示，无论交变 磁场或恒定磁场都显著地使大鼠体内 -内啡肽样免疫活性物质（ir-Ep）和精氨酸加压 素样免疫活性物质（ir-AVP）含量升高。-Ep 和 AVP 是体内作用广泛的两种神经肽。目前 认为两者都参与了体内的镇痛过程。无论是外周，还是中枢给予这两种神经肽都能使基础 痛阈升高，出现镇痛效应。二 磁场对组织愈合的影响有实验通过对 25 例慢性小腿溃疡组织病理学与治疗效果的观察，表明静磁场有加速创 面愈合作用。磁疗组贴敷直径 50mm，磁感应强度 0.060.08T 的磁片，N 极对准创面，磁 疗组治疗 15 天时，即
5、出现小血管和毛细血管显著增生，血管扩张、充血和内皮细胞肿胀， 但对照组 35 天才出现近似现象。磁疗组 35 天时，溃疡边缘表皮增生，与皮面平行，而对 照组表皮增生不明显，说明静磁场有促进小血管与毛细血管增生，加速表皮生长，从而促 进溃疡愈合，时间比一般疗法缩短三分之一以上。在家兔臀部造成人工切口模型，应用磁感应强度 100mT 的旋磁场作用于切口部位，每日 1 次，15 分钟，共 15 次，并与超短波治 疗进行比较，结果切口愈合时间不同，磁疗组治疗侧切口愈合时间平均 6.2 天，超短波组 切口愈合时间 9.1 天，而磁疗同体组对照侧与对照组切口愈合时间 14.7 天，说明磁场有促 进创口愈合
6、作用，加速组织的愈合。 为了观察磁场对骨折愈合的影响，续力民等进行了体内磁场促进骨折愈合的研究，将 磁感应强度 012T 的磁片置入家兔骨折部位，并与未置磁片侧骨折比较。实验证明，磁场 有促进骨折愈合作用。加磁侧在第 6 周时已完成骨折愈合过程，而未置磁片侧的对照侧在 第 8 周才基本完成骨折愈合过程。由于体内恒定磁场可以促进血肿机化，纤维骨痂形成无 机盐沉着，加快纤维和软骨骨痂的骨化过程，因而缩短愈合时间。王万春等报告，将磁性 接骨板置于家兔骨折部位，与 2，4，6，8，10 周分别处死动物，观察对骨折愈合的影响， 将磁感应强度 90mT 的磁片置于接骨板上，通过 X 线片、组织切片、生物力
7、学测试及骨密 度等测定，判断磁场对骨折愈合的影响，磁性接骨板对骨折愈合期与用普通方法固定进行 比较，骨折部位血种机化吸收快，膜内化骨及软骨内化骨出现早，进展快，说明磁场加快 了骨折的愈合，可能与磁场作用改善了局部的血液循环有关。 磁场不仅对软组织的损伤可以加快其愈合，而且对硬质组织的骨折也可以促进其愈合。三 磁场对血液循环的影响磁场对血液循环的影响的研究已进行了很多年，并日益引起人们的关注。有巨宏博等 人曾做过脉冲电场和磁场对小白鼠血细胞影响的比较研究实验，得到结论：脉冲磁场对血 细胞的影响发生在辐照后一周左右，白细胞总数呈下降趋势，但白细胞分类无差异。而且 两周左右白细胞计数便可恢复。杨春智
8、等人27做了低频脉冲磁场对小白鼠白细胞影响的 实验，观察了低频脉冲磁场辐照小白鼠使其白细胞变化的规律，实验结果表明，辐照次数 少时，即辐照时间短，脉冲磁场促使小白鼠白细胞增加（P0.05） ；而辐照次数多时，即辐 照时间长，则引起白细胞数目减少（P0.01） ，从白细胞上升到下降，存在一段不增不减的 过程，说明了弱作用引起刺激效应，强作用引起抑制效应。说明磁场对血液微循环的改变 在时间和强度上存在“窗口”效应。 恒定磁场和旋转磁场可改变血液流变特性，降低血液黏度、促进血液循环。在磁场作 用下，血液中的带电粒子荷电能力增强，红细胞表面负电荷密度增大，由于同号电荷间的 静电斥力增加，促进红细胞聚集
9、性减弱，从而降低血液黏度；血液中其他荷电离子，如钾、 钙、钠、氯等，在磁场作用下，荷电能力增强，从而影响离子移动速度，促进血液循环。四 磁场对某些酶和自由基的影响刘焕珠等报告，应用磁感应强度为 170，200，250mT 的恒定磁场作用于离体小肠，通 过翻转小肠袋法，经过恒定磁场作用 24 小时，使小肠上皮细胞 ATP 酶活性升高，使小肠 葡萄糖转运电位显著升高，可以促进小肠对葡萄糖的吸收作用。阎秀英等报告，旋磁场对 大鼠血清超氧化物歧化酶活性的影响，应用旋转时磁感应强度为 40mT 的旋磁场作用于大 鼠整体与体外血清 30 分钟后，观察血清超氧化物歧化酶活性与铜锌超氧化物歧化酶活性变 化情况
10、，结果表明，上述超氧化物歧化酶的活性均明显增加，并且整体作用与体外实验中 超氧化物歧化酶活性的增加幅度近似。 关于磁场对自由基的影响，国内的研究结果表明，磁场具有清除自由基的作用。杨修 益等报告，应用旋转时磁感应强度为 183mT 的旋磁场作用于离体血 30 分钟，结果超氧化 物歧化酶活性明显升高，而过氧化脂质明显降低，又用磁头作用于人体右上腹部 30 分钟后， 超氧化物歧化酶、总抗氧化能力、谷光甘肽等明显升高，而过氧化脂质则明显下降，说明磁场具有抑制自由基，增强抗氧化能力。关于磁场对自由基的清除作用，郭佑民等报告， 恒定均匀强磁场对小鼠超氧化物歧化酶的影响，以磁感应强度为 0.35T 的恒定
11、均匀磁场作 用于小鼠，每天 2 小时，共 7 天，但实验组与对照组超氧化物歧化酶水平的变化，差异无 显著性，说明在该实验条件下，对超氧化物歧化酶水平无影响。五 磁场对肿瘤的作用磁场对肿瘤的作用包括其致癌作用和抗癌效应。Brigitte 等统计了肿瘤在铁路工人中的 发生率时发现:接触强电磁场的人群中白血病的比例偏高。利用磁场治疗癌症的方法有很多 包括：极低频交变磁场，强脉冲磁场，稳恒磁场，磁场控制带有药物的磁性微球对肿瘤组 织给药。Raylman 发现强稳恒磁场对体外培养的肿瘤细胞生长有抑制作用。张小云不仅证 实了强稳恒磁场对细胞生长有抑制作用，还证实了稳恒磁场对细胞由 S 期进入 G2 期起了
12、 延缓作用。 一些研究表明，磁场对肿瘤生长有抑制作用，能延长荷瘤鼠的存活时间。磁场对动物 接种瘤及瘤细胞的影响研究结果都表明恒磁场和脉冲磁场对癌瘤细胞有抑制或破坏作用。 方法之一是将磁性颗粒注入肿瘤组织内或注入供给肿瘤血液的动脉内，外加磁场作用，使 动脉发生栓塞，造成肿瘤缺血而坏死，用高频电磁场诱导加热，使肿瘤产生凝固性坏死。前景展望前景展望磁场对生物体的各种研究虽然已有很多，但对人的影响到底有多大并没有定论，都还 处于实验阶段。而且在研究中人们大多采用统计学的方法从生物整体和器官的水平上进行 研究，难免会受环境和其它因素的影响。在以后的研究中我们可以在细胞和分子水平上进 行研究。 关于磁场与细胞作用的机制，目前趋向认为电磁场与细胞作用的初始位点是细胞膜， 随后触发的一切反应都是细胞膜介导的，电磁场使细胞表面蛋白分子产生电泳作用，改变 了细胞膜的电荷分布，从而调节受配体结合信号转导系统，最终导致细胞的生物学行为改 变。通过对上述大量的实验结果分析，发现磁场对细胞的作用不是一种线性关系，存在着 频率、场强及脉宽的窗口效应，我们可以从这方面着手研究，也许会有新的发现。另外磁 场是通过何种途径实现其生物效应的，这种作用与化学物的作用有何异同都将成为有待解 决的问题。
