采用低频旋转磁场治疗高原红细胞增多症的可行性研究

郭大龙 杨 军 罗永昌 俞 洁 罗陈宇 曹征涛#*

1(中国人民解放军空军航空医学研究所，北京 100142)2(军事医学科学院卫生装备研究所，天津 300161)3(北京航空航天大学生物与医学工程学院，北京 100083)

采用低频旋转磁场治疗高原红细胞增多症的可行性研究

郭大龙1杨 军1罗永昌1俞 洁2罗陈宇3曹征涛1#*

1(中国人民解放军空军航空医学研究所，北京 100142)2(军事医学科学院卫生装备研究所，天津 300161)3(北京航空航天大学生物与医学工程学院，北京 100083)

高原红细胞增多症(HAPC)是最典型、最具有代表性的慢性高原病，发病率高、危害严重，且常成为其它慢性高原病的初始肇因。HAPC的治疗属于世界性难题，目前有物理治疗和药物治疗。前者以放血疗法或血液稀释疗法为代表，虽有一定效果但不是病因治疗，复发率高；后者近年来取得一定进展，但有效性和安全性均有待进一步验证。大量文献表明：旋转磁场可改善红细胞血液流变学特性，可促进微循环。基于此，通过研究观察低频旋转磁场对红细胞增生的作用，以探索治疗高原红细胞增多症的新方法。使用低频旋转磁场系统对6名志愿者进行治疗，从红细胞计数、红细胞压积、血红蛋白浓度、血尿酸等4个方面对治疗效果进行评估。经过低频旋转磁场治疗14 d后(60 min/d)，患者的红细胞计数、红细胞压积、血尿酸平均值分别降低7.87%、9.67%、31.59%，而血红蛋白浓度则较为稳定(仅降低3.61%)。初步的试验显示，低频旋转磁场对治疗红细胞增生有一定的效果，有望被用于辅助治疗高原红细胞增多症，但其作用机理和临床效果还需要进一步的研究。

低频旋转磁场；高原红细胞增多症；红细胞计数；血尿酸

引言

近年来随着我国对高原地区的开发力度增强，使得移居高原人口显著增多，但高原低压低氧的自然环境，使得大量高原移居人员出现不同程度的红细胞增生，如不及时治疗可能加重为高原红细胞增多症(high altitude polycythemia，HAPC)。

据研究报道，HAPC患者的红细胞计数(red blood cell，RBC)、红细胞压积(hematocrit，HCT)、血红蛋白浓度(hemoglobin，HB)和血尿酸(uric acid，UA)显著增高，并出现头昏、头痛、意识模糊、失眠、骨疼痛等症状[1]。对西藏地区的流行病学调查显示，短期内迁入高原的汉族人群患病率高达5.5%[2]。同时我国西部高原地区有着众多海拔在3 000 m以上的重要飞机场站和军营哨所，担负着繁重艰巨的军事任务，但HAPC严重威胁着长期在高原驻防的各级指战员的身体健康，烦躁不安、体力下降、头痛头晕、睡眠障碍等症状也很大程度上降低了训练质量，在战时甚至会导致非战斗减员。因此HAPC的研究和防治还有着重要的政治意义和战略意义[3-5]。

目前国内外对于HAPC的治疗一般采用间断吸氧改善缺氧状态或采用高压氧舱缓解，但单纯吸氧疗效有限，高压氧治疗虽可有效提升肺泡氧分压和血氧分压，但出舱后症状易复发，疗效需进一步观察。另一重要措施是适当的减少红细胞数量来缓解HAPC的症状，主要有放血疗法或血液稀释疗法[6]。但是单纯放血可导致血球压积和粘滞度下降缓慢[7]，放血后有引起红细胞反跳性增加可能，反复放血势必导致机体失血量增加，有加重缺铁倾向，对于老年患者，放血又可能引起血栓等并发症。血液稀释疗法可以一定程度上控制血液粘滞度，改善血氧饱和度、肺部通气血流比，但目前尚无高质量的随机对照实验对血液稀释疗法的效果进行验证[8]。近年来，丹参、大黄、沙棘、红景天、黄芪等中药和藏药对HAPC防治显示有一定的作用，但其有效成分还有待进一步证实[9]。因此，目前尚缺乏系统、安全、针对HAPC中红细胞特征性改变发挥作用的治疗方案。

旋转的磁场穿透生物体细胞时产生切割磁力线运动，从而产生感应电流，可促进细胞内多种因子的合成与分泌[10]。目前已有大量研究显示旋转磁场对生命体存在显著地生物效应。张小云研究小组发现，低频旋转磁场(low frequency rotating magnetic field, LFRMF)能明显提高化疗损伤小鼠的存活率和存活期，促进化疗损伤后造血细胞和造血微环境的修复[11]；陈金荣等观察旋转磁场对烫伤大白鼠血液流变学及创面愈合的影响，发现全血粘度、血浆粘度、红细胞压积均明显降低[12]；梁路光等采用旋转磁场和恒定磁场对大鼠进行了实验，认为红细胞在非均匀变化的磁场下会被磁化，继而其表面电荷、聚集性、变形能力等也会受到影响，结果导致红细胞沿血管的运动加快，表现为旋转磁场促进血液循环[13]；周万松等对不同类型磁场对微循环的影响进行研究后认为，磁场可以改善血管舒缩机能，加快血液流动速度[14]。

LFRMF既可以对含有Fe、Mn、Co、Cu、Mo等金属离子的酶类和蛋白质中的这些顺磁性离子产生直接影响[15]，又可影响细胞之间的信号传递物质，如递质、激素、神经肽等[16]。尤其是发现在LFRMF作用下可以使红细胞聚集解聚、变形能力增强，从而降低血液粘度，改变血液的流变性，改善血供，这说明LFRMF具有应用于改善HAPC症状的潜在可能[17]。

1 试验对象和方法

1.1 被试对象

由于目前HAPC的治疗仍是世界难题，短时间内难以有显著改变，因此本试验选择病情较轻(HB范围：180～220 g/L)，出现红细胞增生的男性成年人6名(年龄：(46.5±5.6)岁；体重(77.1±10.7)kg)，均为平原移居高原人员(移居3年以上)，以探索LFRMF治疗HAPC的可行性。试验房间的温度控制在(25±1)℃，湿度55%±5%。受试者保持平卧姿势，所有的受试者均签署了知情同意书。

1.2 测量设备

采用由山东超瑞施医疗科技有限公司生产的ZCX型LFRMF系统进行治疗。该系统属于混合磁极双磁头同步旋转磁场，磁场由上、下两个混合磁极磁头构成，所形成的磁场是非均匀永磁场。使用天恒测控生产的TD8620特斯拉计测量磁场强度，发现受试者位置的磁场强度在0.35～0.45 T之间。另外，磁场旋转频率为6～20 Hz，工作噪声不大于70 dB，转速为0～600 r/min连续可调。该系统如图1所示。

图1 ZCX型LFRMF系统Fig.1 ZCX LFRMF system

全部受检对象均于清晨空腹采集静脉血，采用Sysmex 5000血球仪和日立7020型全自动生化分析仪(尿酸酶法)。检测过程严格按照医学检测规范，并提前进行校准，检测所有项目均由同一名医师在同一实验室进行操作。

1.3 测量指标

血常规检查是识别许多全身性疾病的重要检测手段，血常规检测中的RBC、HCT、HB指标是判定HAPC的重要依据，HCT更是影响血液黏度的重要因素，血液黏度会随HCT的增加而迅速增高。

HAPC患者的UA普遍偏高，这一方面是由于高原缺氧环境对肾小球和肾小管超微结构造成不良影响，从而使得肾功能受损，进而影响UA的滤过；另一方面是由于随着红细胞的增多，红细胞破坏产生的嘌呤代谢产物也持续增多，造成UA含量增高[18-20]，因此UA含量能反映人体自组织对高原低氧环境的适应能力。

综上，选择RBC、HCT、HB、UA 4个指标，对LFRMF系统治疗HAPC的临床效果进行评估。

2 结果

对所有6名受试者在试验前进行血常规检测，得到每个人的RBC、HCT、HB和UA含量。再分别采用LFRMF系统进行治疗，治疗过程中，受试者平卧于磁头下，保持平静状态。对每名受试者胸腹部进行治疗，曝磁时间为60 min/d，连续曝磁14 d。试验进行过程中所有志愿者均未出现不良反应，试验条件控制良好。

试验结果如图2所示，经过LFRMF治疗14 d后，患者的RBC、HCT、UA平均值已降到正常水平内。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降低幅度最小仅有3.61%(由201.00 g/L降低到194.00 g/L)，且依然远高于正常范围。

图2 治疗前后患者RBC、HCT、HB、UA的变化。(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 讨论与结论

在本研究中，采用LFRMF对HAPC患者进行治疗。经过14 d的连续曝磁，发现6名患者的头晕、乏力等症状均有了一定程度改善。对试验指标检测后发现RBC、HCT以及UA已达到或接近正常范围，尤其是UA有了较大幅度的降低，但是HB变化幅度较小。

RBC、HCT降低，而HB较为稳定，说明旋转磁场在降低红细胞数量的同时，保持了血红蛋白的相对稳定，也就是使单个红细胞所携带的血红蛋白数量增多，保证了人体供氧。

经过曝磁之后，患者的UA有了较大幅度的降低。这在宏观上反映了LFRMF具有激发人体自组织适应低氧环境能力的潜能；在微观上，则可能一方面是LFRMF改善了肾脏的缺血缺氧状态，有利于尿素的清除，另一方面红细胞数量的减少使得红细胞的细胞核分解所产生的UA量也得到控制。

本研究的局限性在于，由于LFRMF设备庞大、不便运输且单次治疗时间过长，使得本研究的试验例数较少，有待于进一步扩大试验人数以验证LFRMF治疗HAPC的临床效果；本试验的研究对象是出现红细胞增生的高原移居人员，病情均较为轻微，应进一步研究符合HAPC诊断标准患者的治疗效果；现有的研究证明体力劳动的强度与HAPC的发生有着明显的关系[21]，本试验没有排除静卧对HAPC患者的影响，在以后的研究中应设计静卧对照组。

综上，LFRMF具有促进血液循环，改善红细胞增生患者血液“黏滞”状态的效果。虽然目前LFRMF的作用机制尚不完全明确，治疗方案和临床效果也有待进一步的优化和证实，但它为治疗HAPC提供了一种新方法，有望被用于辅助治疗HAPC。

[1] Windsor JS, Rodway GW. Heights and haematology: the story of haemoglobin at altitude[J]. Postgrad Med J, 2007,83(977):148-151.

[2] Wu TY. Chronic mountain sickness on the Qinghai-Tibetan plateau[J]. Chin Med J (Engl), 2005,118(2):161-168.

[3] 牛文忠, 况允. 急性高原病对高原军事行动的影响与对策[J]. 西南国防医药, 1996,6(05):309-311.

[4] 吴天一. 我国青藏高原慢性高原病研究的最新进展[J]. 中国实用内科杂志, 2012,32(05):321-323.

[5] 金玉华, 陈占梅, 郭冬黎, 等. 驻青藏高原男性官兵高原红细胞增生的特征[J]. 临床荟萃, 2011,26(19):1691-1693.

[6] Villafuerte FC, Cardenas R, Monge CC. Optimal hemoglobin concentration and high altitude: a theoretical approach for Andean men at rest[J]. J Appl Physiol (1985), 2004,96(5):1581-1588.

[7] 常宏, 加永泽培, 四郎扎巴. 高原病的诊治进展[J]. 西藏医药杂志, 2009,30(01):1-3.

[8] 邹山敏, 王齐. 血液稀释治疗高原性红细胞增多症的临床疗效观察[J]. 实用心脑肺血管病杂志, 2012,20(4):662.

[9] 沈永勤. 中药防治高原红细胞增多症用药规律分析[J]. 时珍国医国药, 2010,21(5):1206-1207.

[10] 季百苗, 宋国丽, 张小云. 旋转磁场对放射损伤小鼠造血保护作用的研究[J]. 中华物理医学与康复杂志, 2006,28(7):446-449.

[11] 宋国丽, 季百苗, 张小云. 旋转恒定磁场对化疗损伤小鼠造血功能保护作用的研究[J]. 中国康复理论与实践, 2006,12(3):213-216.

[12] 陈金荣, 亢国英, 王宝娃, 等. 旋转磁场对烫伤大白鼠血液流变学及创面愈合的影响[J]. 中国微循环, 1998,2(3):148-150.

[13] 梁路光, 吕遐令, 赵大源, 等. 磁场对大鼠血液流变学的影响[J]. 中华理疗杂志, 1995,18(1):22-23.

[14] 周万松. 磁场对微循环影响的国内研究概况[J]. 中华理疗杂志, 1994,17(3):167-169.

[15] 韦淑贞, 谢学军, 郭国祯. 旋转磁场对放射损伤小鼠血清自由基的影响[J]. 中国组织工程研究与临床康复, 2008,12(22):4279-4282.

[16] 张小云, 罗振国, 何晓阳, 等. 从分子水平探索旋转恒定磁场对机体作用之机理[J]. 中国科学C辑, 2001,31(3):275-282.

[17] 韩丽莎, 王维, 王芳. 旋磁场对脑缺血再灌注损伤大鼠血液流变学的影响[J]. 中国理疗杂志, 2000,23(3):155.

[18] 邬云红, 刘琳, 潘柏莉, 等. 地处平原的高原世居藏族人群血尿酸与血红蛋白水平的相关性研究[J]. 中国全科医学, 2015,18(7):792-796.

[19] 王胜玉, 娄晓敏, 李明义, 等. 高海拔地区男性尿酸血症危险因素的分析[J]. 高原医学杂志, 2014,24(4):32-34.

[20] 雷应权, 方海晏, 刘炜, 等. 高原红细胞增多症患者血清尿酸水平分析[J]. 临床军医杂志, 2006,34(5):546-547.

[21] 张朝霞, 赵兰君, 王东林, 等. 青海海西地区高原红细胞增多症调查分析[J]. 现代预防医学, 2010,37(11):2021-2022.

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， 录用日期:2015-11-14

国家科技支撑计划(2012BAI25B01)

R318

D

0258-8021(2016) 01-0124-04

# 中国生物医学工程学会会员(Member, Chinese Society of Biomedical Engineering)

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