高能磁场刺激对蟾蜍心脏搏动影响的生物学研究

研究报告

生命科学仪器２００７第５卷／８月甲

高能磁场刺激对蟾蜍心脏搏动影响的生物学研究

雷红玮，王旭

东北大学信息科学与工程学院生物医学工程研究所

１１０００６

摘要本实验采用低频高能磁场对蟾蜍的暴露心脏给予刺激，实验结果表明一定强度的磁场刺激可使衰弱的蟾蜍心

脏搏动有明显增强，表现为心肌收缩力度增强，心搏收缩ｆ｝｝【线由衰弱时的单渡ｆ｝ｌｌ线恢复为体现心房收缩和心室收缩的

双渡曲线。但心脏收缩周期不变。关键宇磁场，生物效应，心脏

所有生物体都具有磁场，在生物体周围的环境中也常常存在着很多形式的磁场，这些磁场对生物体的组织结构和生理活动都会产生～定影响。这些磁场对生物体的影响效应一方面和磁场本身的特征相关，剐一方面也和生物的种类和磁场的作用部位有关。

研究实验表明在一定的强度范围骨磁场刺激可以有效抑制小鼠肿瘤的生长…，对离体癌细胞也有抑制作用，甚至会诱导鼠癌细胞凋亡，效果显著¨Ｊ。３０ｍＴ磁场可使大鼠肝组织、肾组织Ｎｏ含量增高ｈ】。磁场还可以提高生物体内抗氧化酶的活性，促进神经组织的再生“１。特定强度的磁场作用一定时间后会对组织细胞的增殖产生促进作用，对骨折愈合作用，疤痕修复都的增殖产生促进作用，对骨折愈合作用，疤痕修复都有显著治疗作用－“。研究表明恒磁场环境对人和鼠的血液流变学及血细胞数有较明显的影响”１，可使血液粘度降低－“。

心脏是生物体最重要的器官，昼夜不停进行规律性搏动，心脏一旦停止跳动就会危及生物体的生命。临床资料已表明当心脏发生搏动停止或心跳节律发生紊乱时及时采用电击方法可以有效的使心脏除颤和复律。那么基于电磁理沦，对生物体采取相应的磁刺激也应该产生于电刺激相同的生物效应。

我们以蟾蜍为实验对象，用本实验室研发的磁场刺激器对蟾蜍进行磁场刺激，用电脑记录实验结果，并进行分析。

号检测软件（本实验室研发）；③张力换能器；④任氏液；⑤蛙类手术器械；⑥蛙心夹；⑦棉线；⑧滴管。

１．２实验动物：

蟾蜍。

１．３方法：

１１３．１破坏蟾蜍脑和脊髓：

将探针在蟾蜍枕骨大孔处垂直刺人椎管，然后

向上刺入颅腔彻底毁损脑组织再将探针退回进针处，

向下刺人椎管内，捣毁脊髓。观察到蟾蜍四肢松软．表明脑和脊髓己完全破坏。１．３。２记录蟾蜍心搏活动：

将蟾蜍仰卧位置于磁场刺激器线圈上，蟾蜍心脏位于线圈中央，从而使磁场方向垂直向上穿过蟾蜍心脏。用镊子提起蟾蜍腹部皮肤，成倒三角形剪开，再提起胸骨柄，沿胸骨正中剪开胸骨，打开蟾蜍胸腔，小心剪开心包膜暴露出心脏。用蛙心央夹住蟾蜍心尖部分少许，将蛙心夹上的棉线与张力换能器相连，不使心脏离开胸腔，避免将心室吊起而影响记录结果。

Ｉ．３．３将张力换能器与计算机相连，启动心搏信号检测软件，记录下没有给予磁场刺激时蟾蜍心脏的心搏活动曲线。

１‘３－４

３分钟后蟾蜍心脏搏动减弱，记录此时的心搏

活动曲线。

１１３．５为将磁场强度设定为１０Ｔ，充电ｌｏ秒，磁场能量达到，给予蟾蜍心脏一次磁场刺激，记录此后蟾蜍的心搏活动曲线。，丝里‘龋禾

１材料与方法

１。１

①磁场刺激器（本实验室研发，磁场强度８一

１０ｒｒ，脉冲宽度１５０。ｓ，最大刺激频率５Ｈｚ）；②心搏信

作者简介：雷红玮，女，３２岁，东Ｊ匕大学信息Ｔ程与科学学院，讲师，存职博｛二生，研究方向．生物信息检测。

本论文受国家自然科学基金资助（项目名称：基于磁场刺激的心脏起搏器的研究，编号：５９９７７０２４）

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本实验对六只蟾蜍进行ｒ实验和记录，均为暴幅值建立直方罔。再将六只经过磁场刺激的蟾蜍的

露蟾蜍心脏３分钟后，蟾蜍心搏曲线呈现单波状态，且单波幅值为ｏ．９５时，给予蟾蜍一次强磁场刺激，记录刺激后蟾蜍的心搏喵线，并对心房收缩波的幅值和

表３．１，“ＴｏａｄＯ”为刚暴露心脏未接受磁场刺激的蟾蜍

“Ｔｏａｄ１”一“Ｔｏａｄ

６”为接受磁场刺激的蟾蜍；

“Ｔｏａｄ

７”为心脏跳动微弱但还未接受磁场刺激的蟾蜍。

心房收缩波幅值

心室收缩波幅值

ＴｂａｄＯ２．２７５２－３４Ｔｂａｄｌ

１．１４０】．１７０Ｔｏａｄ２１．１２０

１．１２９图３２为第一只经磁场刺激后的蟾蜍的心搏幅值和心跳

Ｔｂａｄ３

１．１６５

ｌ１８减弱但未受到磁场刺激的蟾蜍的心搏幅值的直方图。

Ｔ０ａｄ４１．１２０１．１２８“Ｔｏａｄ

１”为第一只经磁场刺激后的蟾蜍。“Ｔｏａｄ

７ｒｏａｄ５

１．２１４１．２３０７”为心跳减弱但未经磁场刺激的蟾蜍。

Ｔｏａｄ６

１．１５１

１．１６９

心室收缩波的幅值进行统计分析，结果如下：

“Ｔｏａｄ

０”是刚刚暴露了心脏还没有接受磁场

刺激的蟾蜍，“Ｔｏａｄ７”是心脏跳动已经非常虚弱但还没有接受磁场刺激的蟾蜍。对蟾蜍暴露心脏后马上进行心搏情况记录。心脏暴露一定时间后，蟾心脏一次磁场刺激，记录刺激结束后的蟾蜍心跳情况。由数据看到，经过磁场刺激后，蟾蜍的心房波和心室波的幅值都高于心跳为单峰波时的幅值，

图３３为第二只经磁场刺激后的蟾蜍的心搏幅值和心

跳减弱但未受到磁场刺激的蟾蜍的心搏幅值的直方

图。“Ｔｏａｄ

２”为第二只经磁场刺激后的蟾蜍。

“Ｔｏａｄ

７”为心跳减弱但未经磁场刺激的蟾蜍。

图３．１．为刚暴露心脏的蟾蜍和磁场刺激后的蟾蜍以爰心跳减弱但还没有进行磁场刺激的蟾蜍的心搏曲线幅值的首方图。“Ｔｏａｄ

Ｏ”为刚暴露心脏的蟾蜍：“Ｔｏａｄ

１”为磁场刺激的第一只蟾蜍；“Ｔｏａｄ７”心跳减

弱但还没有进行磁场刺激的蟾蜍。

图３４为第三只经磁场刺激后的蟾蜍的心搏幅值和心跳减弱但未受到磁场刺激的蟾蜍的心搏幅值的直方

图。“Ｔｏａｄ

３”为第三只经磁场刺激后的蟾蜍。

将磁场刺激后的每只蟾蜍的心跳幅值和单峰波的

“Ｔｏａｄ

７”为心跳减弱但未经磁场刺激的蟾蟓。

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蜍心跳明显减弱，这时再进行记录。然后给予蟾蜍但仍然要比刚刚暴露心脏时蟾蜍的心跳幅值要低。

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图３５为第四只经磁场刺激后的蟾蛛的心搏幅值和心跳减弱图３８．为六只经磁场刺激后的蟾蜍的心搏幅值的直方图。

但未受到磁场刺激的蟾蜍的心搏幅值的直方图。“Ｔｏａｄ

４”为第四只经磁场刺激后的蟾蜍。“Ｔｏａｄ７”为心跳减

弱但未经磁场刺激的蟾蜍。

图３９为六只经磁场刺激后的蟾蜍的心搏幅值和心跳减弱但

未受到磁场刺激的蟾蜍的心搏幅值的直方图。

与未经磁场刺激时衰弱的心跳幅值相比并不明显。

图３．６为第五只经磁场刺激后的螗蜍的心搏幅值和心跳减弱但未受到磁场刺激的蟾蜍的心摊幅值的直方囤。“Ｔｏａｄ５”为第五只经磁场刺激后的蟾蜍。“Ｔｏａｄ７”为心跳减

弱但未经磁场刺激的蟾蜍。

４讨论

将蟾蜍的心搏曲线与其心电图进行对照町发现，心电图上代表心房收缩的Ｐ波在发生时间卜早于心房收缩渡，代表心室收缩的０Ｒｓ渡群早于心室收缩波。这是因为心脏的收缩活动是与心肌的生物电变化密切联系的。在心脏收缩之前必须在肌细胞膜上发生一个可传导的动作电位，然后通过兴奋一收缩耦联才会引起肌细胞的收缩反应。心屯图的Ｐ波和ＯＲｓ波群分别反映心房和心室去极化过程中的电变化，心房收缩波和心室收缩波分别反映心房和心室收缩的机械活动．而机械活动正是由电活动所引发，所以Ｐ波早于心房收缩波，ＯＲｓ波群早于心室收缩

渡。８］，

图３．７．为第六只经磁场刺激后的蟾蜍的心搏幅值和心跳减弱

但未受到磁场刺激的蟾蜍的心搏幅值的直方图。“Ｔｏａｄ６”为第六只经磁场刺激后的蟾蜍。“Ｔｏａｄ７”为心跳减

心脏足生物体最重要的器官，昼夜不停进行规律性搏动，心脏一旦停止跳动就会危及生物体的生命。临床资料已表明当心脏发生搏动停止或心跳节律发生紊乱时及时采用电击力‘法町以有效的使心脏除颤和复律。那么基于电磁理论，对生物体采取相应的磁刺激也应该产生于电刺激相同的生物效应。

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弱但未经磁场刺激的蟾蜍。

心跳幅值建立直方罔，并进行比较。

经过磁场刺激的六只蟾蜍的心搏恢复程度存在差异，这种差异和被实验动物的状态有关。这种差异