脉冲电磁场对高胆固醇饮食兔左室功能的影响

作者：张钰，罗二平，申广浩，谢康宁，吴小明

【关键词】 ,脉冲电磁场

Effects of pulsed electromagnetic fields on left ventricular function in rabbits fed on a highcholesterol diet

【Abstract】 AIM: To investigate the effects of lowintensity pulsed electromagnetic fields (PEMFs) on left ventricular function in rabbits fed on a highcholesterol diet. METHODS: Thirty female New Zealand rabbits were randomly divided into 3 groups (n=10 per group): control, hyperlipid and magnetic groups. The control group was fed on a normal diet and other groups were fed on a highcholesterol diet. The magnetic group was exposed to 15 Hz PEMFs （4×10-4 T and 10 h/d）. After 8 weeks, the parameters of left ventricular function were detected, and the changes were compared with each other. RESULTS: Compared with the control group, the parameters of hyperlipid group showed statistically significant differences (P<0.01), but the values of left ventricular ejection time (LVET）, preejection period (PEP）, isovolumic contraction time, (ICT）, PEP/LVET and ICT/LVET in the magnetic group didnt show any differences (P>0.01). Compared with the hyperlipid group, the parameters of magnetic group showed statistically significant differences: LVET was prolonged, PEP and ICT were shortened, PEP/LVET and ICT/LVET were decreased (P<0.01). CONCLUSION: Lowintensity PEMFs are effective in improving the cardiac function.

【Keywords】 PEMFs; left ventricular function; rabbit

【摘要】 目的： 探讨低强度脉冲电磁场对长期进食高胆固醇饲料兔心功能的影响. 方法： 将30只雌性5 mo龄新西兰大耳白兔随机分为3组（n=10）： 对照组、高脂组、磁场组. 对照组用常规饲料喂养，高脂组和磁场组用高胆固醇饲料饲养. 磁场组暴露于强度为4 Gs的脉冲电磁场环境中(f=15 Hz)，暴磁时间为10 h/d；饲养8 wk后测定左室功能指标. 结果： 与对照组比较，高脂组左室射血时间显著缩短，射血前期和等容收缩期明显延长，PEP/LVET和ICT/LVET均显著增加（P<0.01），而磁场组的差异没有统计学意义（P>0.01）；与高脂组比较，磁场组左心室射血时间延长（P<0.01）、射血前期及等容收缩期缩短（P<0.01）、PEP/LVET及ICT/LVET比值显著降低（P<0.01）. 结论： 低强度脉冲电磁场能够显著改善左室功能.

【关键词】 脉冲电磁场；左室功能；兔

0引言

近年来，随着生物医学工程学的快速发展，磁场作为一种可施加于人体的外来物理因子，对心、脑血管系统的热及非热生物效应已成为国内外生物工程学界的研究热点，脉冲电磁场(pulsed electromagnetic fields, PEMFs)的生物效应和对心血管疾病的预防与治疗已得到证实［1-4］. 我们采用低频、低强度的PEMFs对长期进食高胆固醇饲料兔的左室功能进行了研究，检测了其左室射血时间（left ventricular ejection time, LVET）、射血前期（preejection period, PEP）、等容收缩期（isovolumic contraction time, ICT）和PEP/LVET和ICT/LVET等指标，以期对电磁场生物效应机制的研究提供线索.

1材料和方法

1.1材料选用健康5 mo龄雌性新西兰大耳白兔30只，第四军医大学实验动物中心提供，体质量（2.1±0.4） kg. Mingograf800型多导生理记录仪由西门子公司生产. PEMFs发生仪（GHYⅡ型）由第四军医大学生物医学工程系研制（专利号：ZL02224739.4），匀强场的输出采用三个半径均为R的线圈来实现,线圈半径均为R=400 mm，间距，线圈匝数a=300 mm，线圈匝数N1,3=500, N2=266，均采用0.8 mm漆包铜线绕制（图1）.

图1仪器输出三线圈系统（略）

1.2动物分组与处理采用随机数字表法将动物等分为三组：对照组、高脂组和磁场组. 对照组用正常饲料饲养，高脂组、磁场组用高胆固醇饲料饲养（正常饲料加10 g/kg胆固醇，用20 g/kg蛋黄、50 g/kg猪油充分乳化）［5］. 其中磁场组饲养于磁场环境中，暴磁时间为10 h/d（8：00～18：00），所采用激励磁场的强度为4×10-4 T、频率为15 Hz. 饲养8 wk（每只兔子饲料量150 g/d，8:30与17:30喂养2次，兔子可自由活动、饮水），实验的全过程在第四军医大学实验动物中心完成.1.3指标测定耳缘静脉注射30 g/L戊巴比妥钠麻醉（25 mg/kg），仰卧位固定，开胸术暴露心脏，分离冠脉前降支的一小分支，结扎远端，近端用充满肝素液的聚乙烯管逆行插入冠脉小分支，并接mingograf800型多导生理记录仪，同步记录ECG和PCG.

统计学处理： 数据以x±s表示，全部数据经SPSS 10.0软件进行统计学分析，采用KruskalWallis H（多个独立样本检验）和MannWhitney U（两两比较）进行非参数秩和检验，以P<0.01为有统计学差异.

2结果

高脂组经8 wk高胆固醇饮食后与对照组比较，左室射血时间显著缩短，射血前期和等容收缩期明显延长，PEP/LVET和ICT/LVET均显著增加（P<0.01）. 磁场组与对照组比较，各项指标的差异没有统计学意义（P>0.01）；但与高脂组比较时各项指标差异均有统计学意义： 左心室射血时间延长（P<0.01）、射血前期及等容收缩期缩短（P<0.01）、PEP/LVET及ICT/LVET比值显著降低（P<0.01，表1）.

表1电磁场暴露对兔心功能的影响（略）

bP<0.01 vs对照组; dP<0.01 vs高脂组. LVET: 左室射血时间; PEP: 射血前期; ICT: 等容收缩期.

3讨论

心功能检测时常用心电图结合心音图的方法, 对心脏病的早期诊断具有重要意义. LVET表示从左室开始射血起至射血终止（主动脉开放至主动脉关闭）这段时间，包括快速射血期与缓慢射血期. 左室射血时间的长短，取决于心肌纤维的缩短程度和缩短速率. 当心肌收缩力减弱时，PEP, ICT延长，LVET缩短. PEP/LVET和ICT/LVET不受心率的影响，与心搏量和心肌收缩力密切相关，是评定左心收缩功能最可靠、最敏感的指标［6］，当左心收缩功能减退时，其比值增大，反之，比值减小. 有研究表明长期高胆固醇饮食极易诱发高胆固醇血症，导致高血黏、高血脂、高血压与冠状动脉粥样硬化等症状，这将使心脏收缩期负荷增加，促使心室肥厚，进而引起心律失常、冠状动脉狭窄程度加重及左室功能不全［7］.

实验结果显示高脂组PEP, ICT延长，LVET缩短，致PEP/LVET和ICT/LVET比值增大，表明左室功能受损严重.相比对照组而言，磁场组经过8 wk高胆固醇饮食后左室功能的改变并不明显（P>0.01），提示低强度低频PEMFs能保护心肌，增强左室收缩功能，改善心功能. 罗二平等［8］在研究脉冲磁场对心血管系统的影响时指出低强度PEMFs能显著改善血液流变学特性，降低血黏、血脂，延缓动脉粥样硬化病变的进展，改善心功能，这和本次实验结果相一致.

就其机制而言，由于低频PEMFs对有机体的作用是一个非线性、瞬态的过程，其生物效应主要集中在生物膜上. 低频、低强度PEMFs可能使细胞膜电位发生变化，影响膜内外的钠、钾、钙等离子的转运［9］，从而导致一系列生物效应的产生. 但PEMFs(脉冲磁场、瞬态电磁波) 的理论分析及其设计远比连续波复杂，而脉冲磁生物学效应的研究则是一个难度更大的新领域，尚需要系统实验研究和理论分析的积累.

【参考文献】

［1］ 罗二平，申广浩，王跃民，等. 低强度脉冲电磁场暴露对兔血液流变学及血脂水平的影响［J］. 第四军医大学学报,2002,23(11):994-996.

［2］ Greenough CG. The effects of pulsed electromagnetic fields on blood vessel growth in the rabbit ear chamber ［J］. J Orthop Res,1992,10:256-262.

［3］ Chang K, Chang WH. Pulsed electromagnetic fields prevent osteoporosis in an ovariectomized female rat model: A prostaglandin E2associated process ［J］. Bioelectromagnetics, 2003,24(3):189-198.

［4］ 文峻，杨继庆，巨宏博，等. 低频脉冲强磁场发生仪及其生物学效应研究［J］. 中国临床康复,2004,8(10):1986-1987.

［5］ 申广浩,罗二平,路丽华,等. 低强度电磁场对高胆固醇饮食兔血脂水平的影响［J］. 中国医学物理学杂志, 2004,21(4):244-245.

［6］ 夏宏器,刘国全. 实用心功能学［M］. 北京： 中国医学科技出版社,1993:429-436.

［7］ Shahar E, Chambless LE, Rosamond WD, et a1. Plasma lipid profile and incident ischemic stroke: The Atherosclerosis Risk in Communities(ARIC)study ［J］. Stroke, 2003,34:623-631.

［8］ 罗二平,焦李成,申广浩,等. 低强度脉冲电磁场对心血管系统的影响［J］. 第四军医大学学报,2005,26(6):557-561.

［9］ 李伯勤,张鸿日,张向红,等. 弱脉冲低频磁场对大鼠记忆、脑电及脑组织形态学的影响［J］. 电子显微学报,2005,24(4):418.