采用低頻旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)治療高原紅細(xì)胞增多癥的可行性研究

郭大龍 楊 軍 羅永昌 俞 潔 羅陳宇 曹征濤#*

1(中國人民解放軍空軍航空醫(yī)學(xué)研究所，北京 100142)2(軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院衛(wèi)生裝備研究所，天津 300161)3(北京航空航天大學(xué)生物與醫(yī)學(xué)工程學(xué)院，北京 100083)

采用低頻旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)治療高原紅細(xì)胞增多癥的可行性研究

郭大龍1楊 軍1羅永昌1俞 潔2羅陳宇3曹征濤1#*

1(中國人民解放軍空軍航空醫(yī)學(xué)研究所，北京 100142)2(軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院衛(wèi)生裝備研究所，天津 300161)3(北京航空航天大學(xué)生物與醫(yī)學(xué)工程學(xué)院，北京 100083)

高原紅細(xì)胞增多癥(HAPC)是最典型、最具有代表性的慢性高原病，發(fā)病率高、危害嚴(yán)重，且常成為其它慢性高原病的初始肇因。HAPC的治療屬于世界性難題，目前有物理治療和藥物治療。前者以放血療法或血液稀釋療法為代表，雖有一定效果但不是病因治療，復(fù)發(fā)率高；后者近年來取得一定進(jìn)展，但有效性和安全性均有待進(jìn)一步驗(yàn)證。大量文獻(xiàn)表明：旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)可改善紅細(xì)胞血液流變學(xué)特性，可促進(jìn)微循環(huán)?；诖?，通過研究觀察低頻旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)對(duì)紅細(xì)胞增生的作用，以探索治療高原紅細(xì)胞增多癥的新方法。使用低頻旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)系統(tǒng)對(duì)6名志愿者進(jìn)行治療，從紅細(xì)胞計(jì)數(shù)、紅細(xì)胞壓積、血紅蛋白濃度、血尿酸等4個(gè)方面對(duì)治療效果進(jìn)行評(píng)估。經(jīng)過低頻旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)治療14 d后(60 min/d)，患者的紅細(xì)胞計(jì)數(shù)、紅細(xì)胞壓積、血尿酸平均值分別降低7.87%、9.67%、31.59%，而血紅蛋白濃度則較為穩(wěn)定(僅降低3.61%)。初步的試驗(yàn)顯示，低頻旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)對(duì)治療紅細(xì)胞增生有一定的效果，有望被用于輔助治療高原紅細(xì)胞增多癥，但其作用機(jī)理和臨床效果還需要進(jìn)一步的研究。

低頻旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)；高原紅細(xì)胞增多癥；紅細(xì)胞計(jì)數(shù)；血尿酸

引言

近年來隨著我國對(duì)高原地區(qū)的開發(fā)力度增強(qiáng)，使得移居高原人口顯著增多，但高原低壓低氧的自然環(huán)境，使得大量高原移居人員出現(xiàn)不同程度的紅細(xì)胞增生，如不及時(shí)治療可能加重為高原紅細(xì)胞增多癥(high altitude polycythemia，HAPC)。

據(jù)研究報(bào)道，HAPC患者的紅細(xì)胞計(jì)數(shù)(red blood cell，RBC)、紅細(xì)胞壓積(hematocrit，HCT)、血紅蛋白濃度(hemoglobin，HB)和血尿酸(uric acid，UA)顯著增高，并出現(xiàn)頭昏、頭痛、意識(shí)模糊、失眠、骨疼痛等癥狀[1]。對(duì)西藏地區(qū)的流行病學(xué)調(diào)查顯示，短期內(nèi)遷入高原的漢族人群患病率高達(dá)5.5%[2]。同時(shí)我國西部高原地區(qū)有著眾多海拔在3 000 m以上的重要飛機(jī)場(chǎng)站和軍營哨所，擔(dān)負(fù)著繁重艱巨的軍事任務(wù)，但HAPC嚴(yán)重威脅著長(zhǎng)期在高原駐防的各級(jí)指戰(zhàn)員的身體健康，煩躁不安、體力下降、頭痛頭暈、睡眠障礙等癥狀也很大程度上降低了訓(xùn)練質(zhì)量，在戰(zhàn)時(shí)甚至?xí)?dǎo)致非戰(zhàn)斗減員。因此HAPC的研究和防治還有著重要的政治意義和戰(zhàn)略意義[3-5]。

目前國內(nèi)外對(duì)于HAPC的治療一般采用間斷吸氧改善缺氧狀態(tài)或采用高壓氧艙緩解，但單純吸氧療效有限，高壓氧治療雖可有效提升肺泡氧分壓和血氧分壓，但出艙后癥狀易復(fù)發(fā)，療效需進(jìn)一步觀察。另一重要措施是適當(dāng)?shù)臏p少紅細(xì)胞數(shù)量來緩解HAPC的癥狀，主要有放血療法或血液稀釋療法[6]。但是單純放血可導(dǎo)致血球壓積和粘滯度下降緩慢[7]，放血后有引起紅細(xì)胞反跳性增加可能，反復(fù)放血?jiǎng)荼貙?dǎo)致機(jī)體失血量增加，有加重缺鐵傾向，對(duì)于老年患者，放血又可能引起血栓等并發(fā)癥。血液稀釋療法可以一定程度上控制血液粘滯度，改善血氧飽和度、肺部通氣血流比，但目前尚無高質(zhì)量的隨機(jī)對(duì)照實(shí)驗(yàn)對(duì)血液稀釋療法的效果進(jìn)行驗(yàn)證[8]。近年來，丹參、大黃、沙棘、紅景天、黃芪等中藥和藏藥對(duì)HAPC防治顯示有一定的作用，但其有效成分還有待進(jìn)一步證實(shí)[9]。因此，目前尚缺乏系統(tǒng)、安全、針對(duì)HAPC中紅細(xì)胞特征性改變發(fā)揮作用的治療方案。

旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)穿透生物體細(xì)胞時(shí)產(chǎn)生切割磁力線運(yùn)動(dòng)，從而產(chǎn)生感應(yīng)電流，可促進(jìn)細(xì)胞內(nèi)多種因子的合成與分泌[10]。目前已有大量研究顯示旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)對(duì)生命體存在顯著地生物效應(yīng)。張小云研究小組發(fā)現(xiàn)，低頻旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)(low frequency rotating magnetic field, LFRMF)能明顯提高化療損傷小鼠的存活率和存活期，促進(jìn)化療損傷后造血細(xì)胞和造血微環(huán)境的修復(fù)[11]；陳金榮等觀察旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)對(duì)燙傷大白鼠血液流變學(xué)及創(chuàng)面愈合的影響，發(fā)現(xiàn)全血粘度、血漿粘度、紅細(xì)胞壓積均明顯降低[12]；梁路光等采用旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)和恒定磁場(chǎng)對(duì)大鼠進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，認(rèn)為紅細(xì)胞在非均勻變化的磁場(chǎng)下會(huì)被磁化，繼而其表面電荷、聚集性、變形能力等也會(huì)受到影響，結(jié)果導(dǎo)致紅細(xì)胞沿血管的運(yùn)動(dòng)加快，表現(xiàn)為旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)促進(jìn)血液循環(huán)[13]；周萬松等對(duì)不同類型磁場(chǎng)對(duì)微循環(huán)的影響進(jìn)行研究后認(rèn)為，磁場(chǎng)可以改善血管舒縮機(jī)能，加快血液流動(dòng)速度[14]。

LFRMF既可以對(duì)含有Fe、Mn、Co、Cu、Mo等金屬離子的酶類和蛋白質(zhì)中的這些順磁性離子產(chǎn)生直接影響[15]，又可影響細(xì)胞之間的信號(hào)傳遞物質(zhì)，如遞質(zhì)、激素、神經(jīng)肽等[16]。尤其是發(fā)現(xiàn)在LFRMF作用下可以使紅細(xì)胞聚集解聚、變形能力增強(qiáng)，從而降低血液粘度，改變血液的流變性，改善血供，這說明LFRMF具有應(yīng)用于改善HAPC癥狀的潛在可能[17]。

1 試驗(yàn)對(duì)象和方法

1.1 被試對(duì)象

由于目前HAPC的治療仍是世界難題，短時(shí)間內(nèi)難以有顯著改變，因此本試驗(yàn)選擇病情較輕(HB范圍：180～220 g/L)，出現(xiàn)紅細(xì)胞增生的男性成年人6名(年齡：(46.5±5.6)歲；體重(77.1±10.7)kg)，均為平原移居高原人員(移居3年以上)，以探索LFRMF治療HAPC的可行性。試驗(yàn)房間的溫度控制在(25±1)℃，濕度55%±5%。受試者保持平臥姿勢(shì)，所有的受試者均簽署了知情同意書。

1.2 測(cè)量設(shè)備

采用由山東超瑞施醫(yī)療科技有限公司生產(chǎn)的ZCX型LFRMF系統(tǒng)進(jìn)行治療。該系統(tǒng)屬于混合磁極雙磁頭同步旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)由上、下兩個(gè)混合磁極磁頭構(gòu)成，所形成的磁場(chǎng)是非均勻永磁場(chǎng)。使用天恒測(cè)控生產(chǎn)的TD8620特斯拉計(jì)測(cè)量磁場(chǎng)強(qiáng)度，發(fā)現(xiàn)受試者位置的磁場(chǎng)強(qiáng)度在0.35～0.45 T之間。另外，磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)頻率為6～20 Hz，工作噪聲不大于70 dB，轉(zhuǎn)速為0～600 r/min連續(xù)可調(diào)。該系統(tǒng)如圖1所示。

圖1 ZCX型LFRMF系統(tǒng)Fig.1 ZCX LFRMF system

全部受檢對(duì)象均于清晨空腹采集靜脈血，采用Sysmex 5000血球儀和日立7020型全自動(dòng)生化分析儀(尿酸酶法)。檢測(cè)過程嚴(yán)格按照醫(yī)學(xué)檢測(cè)規(guī)范，并提前進(jìn)行校準(zhǔn)，檢測(cè)所有項(xiàng)目均由同一名醫(yī)師在同一實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行操作。

1.3 測(cè)量指標(biāo)

血常規(guī)檢查是識(shí)別許多全身性疾病的重要檢測(cè)手段，血常規(guī)檢測(cè)中的RBC、HCT、HB指標(biāo)是判定HAPC的重要依據(jù)，HCT更是影響血液黏度的重要因素，血液黏度會(huì)隨HCT的增加而迅速增高。

HAPC患者的UA普遍偏高，這一方面是由于高原缺氧環(huán)境對(duì)腎小球和腎小管超微結(jié)構(gòu)造成不良影響，從而使得腎功能受損，進(jìn)而影響UA的濾過；另一方面是由于隨著紅細(xì)胞的增多，紅細(xì)胞破壞產(chǎn)生的嘌呤代謝產(chǎn)物也持續(xù)增多，造成UA含量增高[18-20]，因此UA含量能反映人體自組織對(duì)高原低氧環(huán)境的適應(yīng)能力。

綜上，選擇RBC、HCT、HB、UA 4個(gè)指標(biāo)，對(duì)LFRMF系統(tǒng)治療HAPC的臨床效果進(jìn)行評(píng)估。

2 結(jié)果

對(duì)所有6名受試者在試驗(yàn)前進(jìn)行血常規(guī)檢測(cè)，得到每個(gè)人的RBC、HCT、HB和UA含量。再分別采用LFRMF系統(tǒng)進(jìn)行治療，治療過程中，受試者平臥于磁頭下，保持平靜狀態(tài)。對(duì)每名受試者胸腹部進(jìn)行治療，曝磁時(shí)間為60 min/d，連續(xù)曝磁14 d。試驗(yàn)進(jìn)行過程中所有志愿者均未出現(xiàn)不良反應(yīng)，試驗(yàn)條件控制良好。

試驗(yàn)結(jié)果如圖2所示，經(jīng)過LFRMF治療14 d后，患者的RBC、HCT、UA平均值已降到正常水平內(nèi)。其中RBC降低了7.87%(由5.97×1012/L降低到5.12×1012/L)，HCT降低了9.67%(由55.85%降低到50.45%)，UA的平均值降低的比例最大，降低了31.59%(由516.50 μmol/L降低到392.50 μmol/L)。而HB降低幅度最小僅有3.61%(由201.00 g/L降低到194.00 g/L)，且依然遠(yuǎn)高于正常范圍。

圖2 治療前后患者RBC、HCT、HB、UA的變化。(a) RBC；(b) HCT；(c) HB；(d) UAFig.2 The changes of RBC, HCT, HB, UA before and after treatment. (a) RBC；(b) HCT；(c) HB；(d) UA

3 討論與結(jié)論

在本研究中，采用LFRMF對(duì)HAPC患者進(jìn)行治療。經(jīng)過14 d的連續(xù)曝磁，發(fā)現(xiàn)6名患者的頭暈、乏力等癥狀均有了一定程度改善。對(duì)試驗(yàn)指標(biāo)檢測(cè)后發(fā)現(xiàn)RBC、HCT以及UA已達(dá)到或接近正常范圍，尤其是UA有了較大幅度的降低，但是HB變化幅度較小。

RBC、HCT降低，而HB較為穩(wěn)定，說明旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在降低紅細(xì)胞數(shù)量的同時(shí)，保持了血紅蛋白的相對(duì)穩(wěn)定，也就是使單個(gè)紅細(xì)胞所攜帶的血紅蛋白數(shù)量增多，保證了人體供氧。

經(jīng)過曝磁之后，患者的UA有了較大幅度的降低。這在宏觀上反映了LFRMF具有激發(fā)人體自組織適應(yīng)低氧環(huán)境能力的潛能；在微觀上，則可能一方面是LFRMF改善了腎臟的缺血缺氧狀態(tài)，有利于尿素的清除，另一方面紅細(xì)胞數(shù)量的減少使得紅細(xì)胞的細(xì)胞核分解所產(chǎn)生的UA量也得到控制。

本研究的局限性在于，由于LFRMF設(shè)備龐大、不便運(yùn)輸且單次治療時(shí)間過長(zhǎng)，使得本研究的試驗(yàn)例數(shù)較少，有待于進(jìn)一步擴(kuò)大試驗(yàn)人數(shù)以驗(yàn)證LFRMF治療HAPC的臨床效果；本試驗(yàn)的研究對(duì)象是出現(xiàn)紅細(xì)胞增生的高原移居人員，病情均較為輕微，應(yīng)進(jìn)一步研究符合HAPC診斷標(biāo)準(zhǔn)患者的治療效果；現(xiàn)有的研究證明體力勞動(dòng)的強(qiáng)度與HAPC的發(fā)生有著明顯的關(guān)系[21]，本試驗(yàn)沒有排除靜臥對(duì)HAPC患者的影響，在以后的研究中應(yīng)設(shè)計(jì)靜臥對(duì)照組。

綜上，LFRMF具有促進(jìn)血液循環(huán)，改善紅細(xì)胞增生患者血液“黏滯”狀態(tài)的效果。雖然目前LFRMF的作用機(jī)制尚不完全明確，治療方案和臨床效果也有待進(jìn)一步的優(yōu)化和證實(shí)，但它為治療HAPC提供了一種新方法，有望被用于輔助治療HAPC。

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A Feasibility Study of Low Frequency Rotating Magnetic Field in the Treatment of High Altitude Polycythemia

Guo Dalong1Yang Jun1Luo Yongchang1Yu Jie2Luo Chenyu3Cao Zhengtao1#*

1(InstituteofAviationMedicine,AirForce,Beijing100142,China)2(InstituteofMedicalEquipment,AcademyofMilitaryMedicalSciences,Tianjin300161,China)3(SchoolofBiologicalScienceandMedicalEngineering,BeihangUniversity,Beijing100083,China)

low frequency rotating magnetic field; high altitude polycythemia; red blood cell(RBC); uric acid(UA)

10.3969/j.issn.0258-8021. 2016. 01.016

2015-09-14， 錄用日期:2015-11-14

國家科技支撐計(jì)劃(2012BAI25B01)

R318

D

0258-8021(2016) 01-0124-04

# 中國生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)會(huì)會(huì)員(Member, Chinese Society of Biomedical Engineering)

*通信作者(Corresponding author)， E-mail:czhengtao@126.com