磁场在癫痫诊断和治疗中的应用研究-磁生活
癫痫(Epilepsy)是一组由大脑神经元异常放电引起的短暂中枢神经系统功能失常为特征的慢性脑部疾病。全球总共大约有3000万癫痫患者,中国则有大约650万癫痫患者,癫痫的突然发生和反复发作给患者、患者家属和社会带来了巨大的负担。
20世纪对神经电生理方面取得了巨大的进步,使人们对癫痫的诊断和预后持越来越乐观的态度。探索除药物治疗以外的抗痫方法也是研究的重点之一显乳族。
“电”与“磁”是自然界两种密不可分的能量存在形式,也是人体生命现象的一个主要的基本表现。早在19世纪初期丹麦物理学家Hans Christian Oersted就发现了电流和磁场的关系。大脑皮质神经元的过度放电和异常扩布是癫痫的病理基础。脑部的生物磁场的变化也反映了神经元的电生理过程。本文就磁场在癫痫诊断和治疗研究中的一些进展进行综述。
一、磁场在癫痫与诊断中的应用——脑磁图
大脑生物电活动总伴随着生物磁场的变化,磁信号穿越颅骨等介质时几乎没有畸变和衰减,通过对大脑磁信号的记录可以准确地反映神经元电活动的情况兽血天龙。自1968年Cohen首次测得脑磁场到1992年第一台完整的脑磁图(Magnetoencephalography,MEG)检测系统建立以后,作为无创地探测大脑生物磁场的脑磁图得到了不断的发展和完善张家骏,可以精确反映5 mm范围内脑功能的活动,其时间分辨率可以达1.0 ms,其探测深度可达头皮下5 cm。
MEG对发作性异常波的阳性率要比脑电图(EEG)高的多,并可对异常波的发生源进行精确的定位,对癫痫的准确诊断有着重要的意义。
Lin等对46例颞叶癫痫患者进行MEG和脑电图(EEG)检测,在30~40 min的检测中MEG发现在36例患者中发现了棘波,在这些棘波中有68.3%同时在EEG上发现,22.1%仅在MEG上显示,另有9.7%仅表现在EEG上。研究显示MEG能较准确地发现出颞叶局灶的异常电活动。Park等研究也显示与EEG相比(42.3%±34.2%)文烈宏,MEG能发现86.1%±16.5%的棘波。
Morioka等使用MEG对5例EEG正常的具有癫痫表现的脑血管畸形的患者进行检测,均发现了局灶的高频磁活动(HFMA),提示MEG对评估颅内的阵发异常电磁活动有重要意义。
对癫痫灶进行精确的定位,明确其与相邻的重要功能区的位置关系,对癫痫的手术极其重要。Leahy等在MEG对偶极子的定位研究中发现,与EEG(7~8 mm)的准确度相比MEG能准确定位到3 mm。同时MEG测得的EP样放电发生源的位置与我们以往使用的硬膜下电极记录的位置具有很好的相关性。Kirchberger等用MEG、EEG、MRI、SPECT和神经生理测试对EP手术后仍有发作的患者重新定位发现,只有MEG定位较为确切。在发达国家,有用MEG代替硬膜下电极记录的倾向。Stefan等运用MEG与MRI结合的MSI(magnetic source imaging)对455例癫痫患者进行了测评,MEG的敏感性是70%,而MSI有89%的敏感性,对一些EEG很难发现的局部病灶也有很高的发现率。
虽然MEG与EEG相比有分辨率高、受介质影响小,不需直接接触头皮等优点,但是其昂贵的价格、对检查环境的苛刻要求影响了它的推广应用。
二、磁场对癫痫治疗的研究
人类脑组织生物磁活动与生物电活动密切相关,当脑电图出现最高振幅的电活动时,脑磁图也有最高振幅的相应变化。有人测出了人脑在突然放电时的神经磁场分布卢小娟。癫痫发作时,病灶区脑细胞过度放电产生迅速变化的电场。由楞次定律可知,如果在此部位加一适当的磁场,必然对此电场产生明显的抑制作用。人们开始着手研究磁场对癫痫的治疗作用。
Ossenkopp等研究显示,60 Hz低强度磁场对电刺激点燃癫痫大鼠模型有抑制作用黄褐斑的图片。大鼠在电刺激前1 h暴露1高斯、60 Hz磁场,能减轻EEG改变与发作的严重情况。
Akamatsu等研究发现0.5 Hz频率经颅重复磁刺激(rTMS)下可以有效地延长戊四氮唑致痫大鼠发作的潜伏期,并减少持续发作的次数和时间。
张颖等在颅内注射硫酸亚铁致痫的家兔头皮下埋一直径10 mm,厚2mm的稀土永磁片(表面磁场强度60 mT),观察一周发现加磁治疗组与对照组相比24h后发作频率减少,间歇期延长,此时脑电图也较稳定。80%的动物2~3 d后发作次数明显减少,症状明显减轻,一般在5~7 d内停止发作;与对照组相比(83%)治疗组死亡率(20.8%)明显下降。说明适当强度的恒磁场对癫痫有治疗作用。
殷克敬等用磁极针治疗马桑内酯肌注大鼠癫痫模型的研究中发现,磁极针与普通针相比疗效显著,能有效降低发作次数和严重程度。
董献珍等对22例癫痫患者采用磁发带或磁帽(0.15 T),lO例患者皮下埋直径8 mm,厚1 mm的磁片(0.1 T),观察3~12个月发现EEG慢波指数下降。波幅减小,棘波或棘慢波消失。近期磁疗有效率65.6%,远期为66.7%。说明头部给予0.1~0.15 T的恒磁场对癫痫有一定的治疗作用金美儿图片 。
孙国安应用头皮下植入磁体加电脉冲方法治疗380例强直阵挛性癫痫患者,其中68.4%完全停止发作,18.9%显效,9.8%有效,经过12~26个月的随访观察,疗效持久,复发率低,无明显副作用。
上述研究发现,磁场无论是对癫痫的实验动物模型,还是运用在临床实践中,均有一定的疗效裴素恩。根据电磁学理论,在头颅这个容积导体上施加一个磁场,当电压较高的异常电流出现时,必然通过这个磁场,受到洛仑兹力的作用,运行方向发生改变,传导阻力增加,传导减弱农家园林师,电压减低,达不到原先癫痫发作的电阈值,所以癫痫就不能发作。此外如果外加一频率于神经细胞固有频率相同的电磁场,而且波幅较强进行刺激诱导,可使神经细胞电活动随着外加电磁场的变化而变化,出现节律同步化,从而消除异常电活动。
三、磁场对脑电活动的影响研究
磁场对癫痫的治疗作用的发现使人们开始研究在磁场环境中,生物脑电的变化,试图揭开磁场治疗癫痫的奥秘。
李振杰等将兔暴露于10 mT、0.1 Hz的磁场环境中,每天12 h,每周5 d,连续4周。观察脑电活动的变化,发现两周时磁场组脑电脉冲响应函数(IRF)明显延长,其他时间有延长的趋势。说明极低频磁场对脑电有一定的抑制作用。
Rosen等在用10~12 mT恒磁场对猫视觉皮质兴奋性影响的研究中发现,磁场作用使皮质兴奋性延长30~40 S王欧蕾。
潘松青等研究了工频磁场对家兔脑电活动的影响,发现17~45 mT的工频磁场使家兔θ波和δ波增多以及波幅增加,但仍以β波为主要节律。说明工频强磁场长期(1000~2000 h)连续暴露可导致家兔EEG慢波增多。
郭青等研究低频脉冲磁场(50 Gs、4 Hz/8 Hz)对人的睡眠节律电活动影响中发现,当外加磁场耦合如脑,其在脑内形成的感生电流作用于脑内广泛部位,从而触发了主动睡眠中枢,使其于外界磁场同步谐振,此谐振的能量使神经元兴奋性降低,加速了入睡的进程。
胡祁生等采用脉冲经颅磁刺激(1 T、10 Hz杨雅晴,TIMS)作用于青霉素致痫大鼠大脑皮质和小脑蚓部30 min,发现TIMS作用5 min后大脑皮质痫样放电(CED)频率降低了36.24%±7.87%,15 min后CED仍降低12.54%±5.23%,说明TIMS对大脑皮质的痫样放电有抑制作用。Macdonell RA等也发现经颅磁刺激产生皮质静息期(cortical silem period,CSP),从而对癫痫发作有治疗作用。
目前大多数研究均提示恒磁场、脉冲磁场对脑电活动存在着一定的抑制作用,这与其对癫痫的治疗作用的研究结果是一致的。
1989年开始对经颅重复磁刺激(rTMS)的研究不断深入,发现其对皮质的兴奋性也有一定的影响,其作用结果取决于刺激的强度和频率。Akamatsu等研究发现0.5 Hz频率对大鼠皮质的兴奋性有抑制作用,Chen R等也发现0.9Hz刺激能降低运动皮质的兴奋性。也有研究显示高频刺激能提高皮质的兴奋性。
四、磁场治疗癫痫的作用机制探讨
癫痫的发病机制牵涉到神经系统的内在性质、兴奋与抑制的平衡失调,发作的起点、神经冲动的同步化、发作的传播与终止等诸多方面。
通过对磁场生物效应的研究,提示磁场可能从以下几个方面来发挥抑制过度兴奋的脑电活动、治疗癫痫的作用。
1.对离子和生物膜的影响:生物离子及其跨膜转运是生物电流的基础,在癫痫发作时,细胞膜的功能常常发生异常,异常的离子流的出现导致了神经元的过度兴奋与扩步。
江长云等研究了稳态磁场对小鼠脑突触小体膜的影响。发现1.4T以下的稳态磁场可以改变小鼠脑突触小体膜膜脂热致相变行为,相变温度升高,膜脂流动性降低,分子排列产生改变。严国龙等研究发现磁场作用下离子与周围分子粒子之间建立新的共振关系和热力平衡,这种变化足以发生量子态甚至结构态的变化。
癫痫发作前或发作时,细胞外离子浓度变化最明显的是Ca2+。Sandyk研究推测EMF(electromagneticfield)通过影响Ca2+的流出,继而改变细胞膜的静息电位和神经递质的释放。Ca2+的释放受低频磁场调控。Blackman等报道,16 Hz的正弦电磁场作用于鸟的脑组织20 min能增加Ca2+的流出量,而作用后的温度至关重要,不同的温度下会出现不同的结果。1975年Bawin等曾用不同频率的调制射频电磁波(0.5~35.0 Hz)作用于新生雏鸡的离体脑组织,同时用同位素45Ca2+示踪Ca2+流出量的变化,结果也提示:0.5~3.0 Hz的调制波不引起Ca2+流出量的显著变化;当由6 Hz增加到16 Hz时谢贤打曾江,逐渐引起有统计学意义的增加青竹梦,再由16 Hz增加到35 Hz时,Ca2+流出量又逐渐减少。磁场可能通过对异常离子流的抑制及生物膜稳态的作用发挥抗癫痫作用。
2.对神经递质的影响:神经递质是脑内重要的化学信使物长江长多少米,对癫痫有着重要的意义,一般认为抑制癫痫发作的神经递质有多巴胺、去甲肾上腺素、5-羟色胺、γ-氨基丁酸、甘氨酸等;促进发作的有乙酰胆、谷氨酸、天门冬氨酸、牛磺酸等。王翊丹
郭明霞等研究发现脉冲磁场能增加大鼠海马5-羟色胺的含量,减少乙酰胆碱的含量。殷克敬等用磁极针治疗马桑内酯肌注大鼠癫痫模型的研究中发现,磁极针增加了脑内5-羟色胺和γ-氨基丁酸的含量,降低谷氨酸、增强胆碱酯酶的活性来增加乙酰胆碱的水解。磁场可能是通过影响神经递质的释放或降解发挥治疗癫痫的作用。
3.对微量元素的影响:目前认为体内锌的缺乏也是癫痫难以控制的原因之一。董献珍等将80~100mT的钕铁硼恒磁片(直径8 mm,厚1 mm)埋入34例癫痫患者左侧风池穴,6、12、36个月分别测定患者头发中的锌、铜、铁等微量元素的变化,发现埋磁后锌含量明显高于埋磁前。说明磁场能提高癫痫患者体内锌的含量,有助于控制癫痫的发作。
五、结语
健康的生命体内存在着一种正常的电子流动状态和分布形式,处与平衡的状态。如果受到某种内在的或外界的影响伊芙莲嘉,打破了这种平衡就会影响正常的生理功能,乃至疾病的发生。所以对这一体内异常生物电活动的检测或干预有助于发现病理状态并使之恢复平衡,这些生物电所产生的磁场就给我们带了这一机会,特别是对以异常电活动为主要变化的癫痫患者。
磁场无论是从诊断还是治疗等方面都给癫痫患者带来了福音2588港币,相信随着研究的不断深入与细化,磁场将越来越为我们带来无穷的收益。