传感针的医学前景分析

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1经络和腧穴的研究

祖国传统医学认为:经络是人体运行气血、联络脏腑、沟通内外、贯穿上下的路径,腧穴是脏腑经络之气输注交会于体表的部位。它们在生理、病理和治疗方面有重要的意义。经络实质的研究是现代生命科学的前沿课题,而探测发生在穴位内和经络通道中的分子事件,识别针刺位置的组织结构,是阐明经络实质的关键之一。传感器技术是合适的选择。国内在这方面已开展了一系列工作[2~4]。福建中医学院许小洋利用氧分压传感针观测了加压阻滞时,经络循行路线深部组织中氧分压的变化情况,发现加压阻滞对针刺时大肠经经线组织中的氧分压下降率有显著影响。压迫经线外侧的非经对照点对经线深部组织中氧分压的变化无明显影响,说明针刺时“外周”可能存在某种“循经行进的实质性过程”,为经络阻滞现象机理研究中的“外周阻断”观点提供了证据。

谢远军用同样的传感针观测了手阳明大肠经和手厥阴心包经循经上组织的氧分压,发现在生理状态下,经络循行线上深部组织的氧分压显著高于其左右旁开的对照线,具有循经的特性。如喻凤兰等[5]应用温度传感针刺入穴位和非穴位进行对比,发现81•6%的穴位温度高于非穴位,提示了穴位的特异性。郭义等[6]人研制成功了离子选择性“针灸电极”,可以探测Ca2+、Na+、K+、H+等离子的动态变化。用于经络研究,他们发现家兔经穴处Ca2+浓度明显高于非经穴处,在针刺状态下Ca2+有沿相关经络重新分布的趋势,而脏腑发生病变时,其相应经穴上存在Ca2+浓度的变化。更值得注意的是,当用结合剂去掉“内关”穴的Ca2+时,针刺治疗家兔实验性心律失常的效应不复存在,提示Ca2+可能是针效产生的关键因素之一。他们还发现,穴位处的K+浓度高于非经穴处,Na+浓度低于非经非穴处,针刺本经穴位可使本经其他穴位的Na+、K+浓度升高。

成柏华等[7]人也发现,针刺穴位后可使穴位处的K+浓度降低,Na+浓度升高,或K+浓度升高,Na+浓度降低的负相关现象,提示针刺后可促进和加强细胞膜上“钠泵”的后效应。匈牙利Eory博士利用CO2传感装置[8],发现人体穴位的CO2呼出量高于非穴位,沈安华[9]等用氧分压传感针对经络与非经络组织中氧分压进行了测试,发现了它们之间的差异规律,并以氧分压传感针作为探测器,用“三点对比法”测定经络宽度,厚度和深度。武汉市针灸医院,利用pH传感针对经穴与非经穴的pH进行了检测,也得到了许多有意义的结果[10]。以上的一些研究说明:传感针在经络研究中具有许多其它传感器无法比拟的优势,它的特点在于能刺入所需观察的经络和腧穴中,直接提取信息,减少干扰信号的影响。

2针刺手法及治疗方法的研究

针刺手法是产生针刺疗效的关键,江琦等用pH传感针观测了在针刺时,患者穴位中pH值发生了变化,变化幅度达0•2pH。在用电针治疗过程中,pH值有随施加刺激电流强度增大而增大的趋势,并测量出每到一个电脉冲过程中引起穴位中pH值的有序变化,曲池、昆仑可达5mV。喻凤兰等人[10]用同样的传感器对针刺治疗时患者穴位与非穴位pH值进行了观测,观测结果,如曲池、足三里、阳陵泉及承山等穴位,其穴位pH值低于非穴位者为72%,穴位高于非穴位者28%,对穴位进行运针、提插捻转治疗后,发现运针后其穴位pH值明显升高,并和运针前比较有显著性差异。此结果提示针刺前穴位有代谢产物,如乳酸等酸性产物积累,反映出pH值较低。经过运针治疗后,穴位受到刺激,局部血液循环改善,经络疏通,代谢增强,酸性代谢产物排除加速,pH值迅速升高,使原来不利的影响经针刺治疗后形成良性循环,从而达到减轻疼痛,恢复功能的治疗目的。朱达义等用温度传感针观测了用不同的方法,如梅花针、温针治疗炎症病人时,从患侧穴位的温度及症状改善状况来看,发现梅花针比温针治疗效果要好些。从而提示对同一患者应考虑选用不同的治疗手法,以达到最佳的治疗效果。

3运动生理学的研究

体内氧分压的传输、消耗、代偿是运动生理学中的一个极为重要的研究课题。沈安华[9]等用氧分压传感针对中长跑运动员在脚踏式测功计上模拟运动的过程中进行了氧分压变化的在体监测,获得了运动部位肌肉组织中氧分压变化的信息。还同步监测了远离运动部位的组织中的相关氧分压信息,测得了运动员安静状态———准备运动———逐级加载———运动停止后过量氧耗发生———恢复的全过程中氧分压的变化曲线,从不同运动员的氧分压———T曲线可以准确地分析出运动员竞赛成绩的优劣及体能素质的差距。用pH传感针对女子举重运动员进行运动中在体监测,针刺部位左股四头肌,举重过程中pH值明显下降,幅度最大可达0•4pH。停止运动后,pH值恢复到原来水平,但恢复时间与训练方法很有关系,高强度少次数举重恢复很快,低强度多次数重复之后恢复较慢,原地高抬腿跑30s,pH值下降约0•36pH,2min后还未恢复到初始水平,以上结果提示我们氧分压和pH参数可作为教练确定科学训练方案的依据,以便运动员尽可能快的提高运动成绩。

4在现代医学科研和临床工作的应用

用氧分压传感针对小白鼠左腋下接种腹水癌细胞制作癌肿模型,一周后与自体左腋组织对照作氧分压测试,发现癌组织的氧分压数值仅为非癌组织的36%,说明癌组织中的氧代谢存在差异,对照作pH测试发现患侧pH值比正常一侧偏高约0•4pH,这些结果与其它方法测得的结果一致。用大白鼠的窒息实验观察窒息对组织中氧分压的影响,发现大白鼠大腿肌中氧分压可降为窒息前的10%以下,在解除压迫后,大鼠复苏,3•5min后能完全恢复到窒息前的氧分压水平。用氧分压传感针在连续监测Co60照射过程中小白鼠心骨骨髓中氧分压变化,随着照射剂量的增加而下降,每只小鼠照射剂量由0Gy增加到8Gy,下降幅度为50%左右。用温度传感针对门诊患者在针刺治疗时,对穴位温度进行观测,发现疗效与穴位温度改变成正相关[11]。

5传感针的发展及展望

目前已制成的有温度传感针、氧分压和pH传感针以及Ca2+传感针和多巴胺传感针等。但是,传感针还有许多困难和问题需要解决。如温度传感针在柔韧性方面要使得它更接近针灸针。对由于是手工制作氧分压和pH传感针,目前在相同时间内的稳定性、重复性以及漂移的大小还不能严格控制,从而影响了合格率。传感针的敏感性及使用寿命还必须提高。尽管目前大规模的应用以及商品化还不可能,但在传感针制作的有关技术推动和进一步发展、完善下,一定会有更为广阔的应用前景。它能为中医的临床诊断提供客观指标,按照中医的理论,经络腧穴是人体气血灌注之处,脏腑病象必然要反映到腧穴经络上来,传感针在腧穴经络上的测试参数可望作为脏腑病象的客观指标。传感针的初步临床应用已提示了一些迹象,在此基础上还可望建立中医诊断的客观标准,将中医的望、闻、问、切四诊发展成为望、闻、问、切、传的五诊。医学正在进入分子时代,中西医学都要向分子层次深入,中医传感针所揭示的是发生在腧穴经络中的分子事件,而此分子事件必然与西医学中的生理病理现象联系在一起,这样便有利于促进中西医结合的新医学的发展,尤其适合于在体监测。若还能进一步微型化,还可用于细胞内环境的监测。也还将研制离子生物传感针,如K+、Na+等以及中枢神经递质传感针,酶传感针,抗体传感针,受体传感针,激素传感针,DNA、RNA传感针,并进而研制多参数、微型化与智能化的传感针。相信传感技术将在祖国医学的研究整理中发挥其独特的作用。