远红外辐射陶瓷纤维—X1对人体血液流变学和血液动力学影响…

3 一 生物医学工程 1996年第 15卷第 2期 ·93· 远红外辐射陶瓷纤维一 X 对人体血液流变 学和血液动力学影响的研究 R弓 S．e／ 北京心肺血管研究中心血液流变学研究室 黄 e- , 益 - ,- - 民 _ 虞 欣 赵 辉 钟 伟 北京体育大学运动生理教研室 王小 英 L兆伟 内容提要 我们的前期研究发现 ，健康人穿着含有具有远 红外线辐射功能的陶瓷纤维一X 的 衣袖后 +其穿着部位 皮肤傲循环血流量 明显增加 ：为进一步研究此材料对人体循环系统的影响+本 文通过取盲序贯实验观察 了穿着 古有 国产软性陶瓷纤维一x-的衣物 3O分钟对其血 液流变学及血 液动力学的作 用 发现无论 先后穿着含有 X 的衣物 ，均未引起相应参数明显改变 。说明 X 辐射的 远红外线只有促进浅表组织微循环的作用 ，而对血液 流变性及血液动力学不产生明显影响。 关键词 陶瓷纤维 远红外福射 血液流变学 血液动力学 — — 一 f_— — — 一 r — — — 一 ，_ — — ～ 众所周知，除神经体液调节外，高血液粘度、低红细胞变形性、低心排和低血压等血液流变 学及血液动力学的改变也将 明显影响微循环的灌注量 ，从而干扰正常的组织代谢 。 我们的前期研究发现，中国建筑材料研究院一陶瓷研究所研制的陶瓷纤维一x 除反射部分 人体放射出的红外线外，还可受人体红外线的激发而辐射 出远红外线作用于人体 ；此类远红外 线不仅通过引起组织细胞内的水分子共振而产生热能使皮肤温度升高 (O．4℃)，同时还有促进 皮肤毛细血管血流量明显增加的效应。尽管 日本的某些工业机构对具有远红外辐射功能的陶 瓷纤维的生物学效应开展了初步研究 ，并认为这些陶瓷纤维在人体发射出的红外线的激发 下辐射出能被人体吸收的远红外 电磁波 ，是通过使人体产生共振热效应 ，进而促进了血管扩 张 ，最终导致皮肤温度和血流量的增加 ；但有关的研究报道甚步，因此 目前此类 陶瓷材料对人 体微循环作用的机理并不清楚。 本研究旨在通过双盲序贯实验 ，进一步观察人体着用含 x 衣物后其血液流变性和血液动 力学的变化规律，探明此陶瓷纤维对人体循环系统的确切作用。 材料和方法 1．实验对象的选择和分组 自北京体育大学基础系的在校二年级大学生中抽选健康男、女生各十名 (1 9．71o．8岁)； 平均身高 1．69_4-0．09米 (男 1．76±O．04米 ，女 1．63iO．08米)；平均体重 59．44-_8．5kg(男 65 士4．6kg，女 52．9±5．99kg)。 2．实验用陶瓷纤维及纺织物 由北京纺织研究所将中国建筑材料研究院陶瓷研 究所提供的具有远红外辐射功能的软性 · 本课题为国家体委“健力宝运动医学青年科学基盒资助 项 目 7 维普资讯 http://www.cqvip.com ·94· 生物医学工程 19g6年第 15卷第 2期 陶瓷纤维 x 浸染于棉毛衫内面上，分别制成含 X (20g／m )、及只含浸染胶合剂的衣物一并分 别将其编号 。 3．双盲序贯实验 · 受试者于实验前 ，室温条件下(24℃)静息 30分钟。待基础条件下的血液流变学和血液动 力学参数测定后，令其穿着以上两种实验用衣物之一 ，并使作用面直接与皮肤接触。第 30分钟 时测定血液流变学及动力学参数并更换非实验用衣物静息 30分钟。到血液动力学指标恢复到 基础值 时，再令其着用另一种实验用衣物 30分钟，于实验结束前再次测定其血液流变学和动 力学参数。无论测试或受试者均不知各编号的衣物所含成分 。本实验中男女各 5人先穿着含 陶瓷纤维衣物、后穿着对照衣物 ，其他 5人相反。 4．血液流变学测定 室温条件下，分别于穿着实验衣物前、穿着第一种和第二种实验衣物后 30分钟时，于受试 者肘静脉取血 ，分别用肝素(终浓度 15u／m]血液)、3．8 拘橼酸钠 (1：9v／~)抗凝，取血后 1 小时内测定 25℃时肝素抗凝血 的四个切变率时 (23Os一、11 5s 、46s_。、23s )全血粘度 BV、 细胞压积 Hct；经离心制备肝素抗凝血血浆，则定 25℃条件下切变率 230s 时的血浆粘度；测 定 37~C时 Ristocetin(Sigma公司)诱导的拘橼酸钠抗凝血 中血小板 的聚集斜率、最大聚集率 ， 采用荧光酶法测定血小板的ATP释放功能。 5．红细胞流变学测定 采用微吸管法。 各肝素抗凝血样红细胞经等渗磷酸缓冲液清洗三遍后 ，于 25c时由内径 1．2微米的微吸管在 0．981kPa(10cmI-I o)的负压吸引下随机吸取 8～l2个红细胞 ，并由图象 系统根据下式计算细胞膜剪切弹性模量 ，细胞表面指数 si等红细胞流变性指标(图 1)： — K ．△P．Rp／(L／Rp—K2／K,) K 一2．45，K 2—0．63， Si= (D +2RpL)／4．836 (D。／6+Rp 0L)3 Rp为微吸管 内半径、L为被吸入微管内的 红细胞部分 的长度 、D为未被吸入微管 的红细 胞部分的直径 。 6．血液动力学测定 用 MHS无创多功能心血管血液动力学检 测仪 ，在室温条件下分别对受试者穿着实验衣 物前、和穿着两种实验衣物后第 30分钟时的以 圉 l 用赦嗳曾{击测定红细胞流变学参数示意固 下血液动力学指标进行测定：收缩压Ps、舒张压Pd，平均动脉压 Pm、脉压差ep、脉率 Hr、收缩 期间期 EST、舒张期间期 EDT、心脏活力比EVR、最大血压梯度 MPG、平均主动脉血流量 Qm、峰值主动脉血流量 Qp、心输出量CO、心脏指数 cI、每搏输出量 SV、每搏指数sI、外周阻 力 TPR、主动脉顺应性 c、主动脉弹性模量 E、心脏射血分数 EF、心脏运动功 SKE等。 7．结果分析 用 486电子计算机及 Foxbass和 EPI统计学软件，分别将穿着两种实验用衣物后的血液 流变学及血液动力学参数与穿着前 的相应参数进行统计学 比较(t检验)，设定 P<0．05时有 显著性差异。 结 ． 果 表 1所示为男女混合组分别着用两种实验衣物 30分钟时的血液流变学结果。 维普资讯 http://www.cqvip.com 北京生物医学工程 1996年第 15卷第 2期 ·95· 表 1 含远红外辐射功能陶瓷纤维 x_衣物对男女混合组中受试者血液流变学指标的影响 * < 0．01 ⋯ P< 0．005 表 2 远红外辐射功能陶瓷纤维一x 衣物对男女混合组中受试者血液动力学指标的影响 维普资讯 http://www.cqvip.com ·96 · 京生物医学工程 I996年第 15卷第 2期 着用对照衣物(无陶瓷纤维 x )后 3o分钟，受试者的血液粘度 降低．其中 I15s一、46s_。和 23s 三个切变率的粘度变化有显著性；同时血小板聚集斜率和最大聚集率也明显下降。与之 相反，穿着含 x 的衣物 30分钟并未引起任何血液流变学指标的改变。 表 2所示为男女混合组穿着两钟实验用衣物 3o分钟时血液动力学参数的结果 。除穿对照 衣物后心率有所减慢外 ，无论何种实验用衣均未引起血液动力学指标 明显变化。 为了观察以上变化的性别差异及进一步证实 X 对不同性别的可能作用，再次分别对男女 组穿着两种实验用衣物 3O分钟后的血液流变学及血液动力学参数进行统计学分析 。发现穿着 对照衣物后男组的四个切变率的全血粘度和血浆粘度明显降低，女组除血小板聚集斜率、最大 聚集率及心率显著下降外 ，其舒张期间期 EDT则有所增加(表 3)。而无论男女 ，穿着含 x 实 验用衣物后均未引起各血液流变学和血液动力学指标 明显改变 。证实本研究中所用具有远红 外辐射功能的陶瓷纤维一x 确对健康人体血液流变性及血液动力学不产生影响。 表 3 穿着两种实验用衣物对男女备组的血液流变学及血 液动力学的影响 讨 论 在运动损伤治疗中许多设备将电能或其他能量转换为红外电磁渡作用于人体，从而达到 活血化瘀、促进创伤部位康复的目的。’”。而本文所涉及的软性陶瓷纤维除可反射部分人体放 出的红外线外 ，更重要的是它在人体 自身放射出的红外线激发下 ，所辐射出红外线再作用于人 体，产生相应的医学效果 因此具有节省能源、造价低廉、使用方便、无毒副作用等特点．适用于 运动刨伤的康复治疗过程。尽管前期日本的某些工业产业界对此类具有远红外辐射功能的陶 瓷纤维的保温性和辐射出的远红外的一些医学效应进行 了初步探讨 ，但至今有关 的医学研究 报道甚少。 远红外波段是从几十微米至短毫米的波段 ：。 目前 日本研究的具有远红外辐射功能的软 性陶瓷纤维有 O 系列、AI o 系列和 ziO 系列等。它们在激发波长 7．8～20／zm的范围内放 射性很强。人体放射出的红外线波长为 0．8~201zm“ ，峰值波长为9．61zm“ 。一般来说，比较理 想的红外线辐射效果是受辐射物的吸收波长与放射波长同步“ 。对生物体来说，是以水、蛋自 质、碳水化合物的吸收波长为主体，当陶瓷纤维的辐射波长与人体中的水、蛋白和碳水化合物 的吸收波长同步时，便引起这些分子 的原子发生共振 ，从而产生热效应或其他生物学效应。国 维普资讯 http://www.cqvip.com 生物医学工程 1996年第 15卷第 2 ·97· 产远红外辐射软性陶瓷纤维一x。正是基于以上原理及要求而研制的。 日本学者 s一和我们的前期研究都发现，穿着含有远红外辐射功能陶瓷纤维的衣物后 ，很短 时间内皮肤毛细血管血流量明显增加 ，增加幅度分别与穿着时间和陶瓷含量成正 比，说明此类 陶瓷纤维有明显促进微循环血流量的功效。 除神经体液因素的调节 ，血液流变性及血液动力学特性也是影响微循环的主要因素 。血液 粘度增高将通过提高循环阻力而降低毛细血管灌注量 ，红细胞流变性 下降(硬度增 加、变形性 降低)将直接使其通过直径小于 自身的滋养毛细血管时受阻 ，从而导致滋养毛细血管血流减少 或断流 ，血小板聚集形成的血小板血栓阻塞毛细血管也将严重扰乱正常的微循环 。低心脏输出 量、低血压和低血管顺应性等可通过降低微循环压而减少毛细血管血流。 由于至今未见有关远红外辐射陶瓷材料对血液流变学和血液动力学影响的研 究报道 ，因 此这类陶瓷材料促进微循环血流量的确切机理并不清楚。本文中无论男女穿着含远红外辐射 功能陶瓷纤维一x 衣物 3o分钟并未引起血液流变学和血液动力学的变化 ，证明在人体红外线 激发下 x 辐射 出的远红外线对人体的血液流态及循环动力系统不产生急性影响 ，进而说明了 我们前期研 究发现的x 促进人体微循环效应并非是 X。引起其血液流变性及血液动力学改变 的结果。尽管本文中对照衣物引起 了男性血液粘度和女性血小板聚集性降低，但其与 x-无关 。 本文中的血液粘度结果普遍偏高除主要与细胞压积偏高有关外可能还与测定过程中血液的二 次流有关。 当远红外线连续或脉冲作用于人体时 ，人体组织在微波场的作用下产生射频磁场和 电流， 从而在组织 中产生热效应或非热效应。这主要根据红外线的照射能 ，照射能大于 lOmW／cm 时主要为热效应 ，1～lOmW／cm 时为弱热效应 ，低于 lmW／cm 时主要为非热效应 。我们前 期的研究已发现 X。引起的皮温升幅低于皮肤血流量的增幅(皮温只增加了 0．4℃，而皮肤血 流量提高了 35 )，并且皮温与皮肤血流量间无相关性 ，推测皮温升高与皮肤血流量增加是 x 的两个相对独立的效应 ，即 x。辐射的远红外电磁渡除导致人体产生共振热效应外 ，还可直接 作用于毛细血管 ，促其扩张从而导致血流量增加“ ，当属弱热和非热效应 。红外线透入组织的 深度取决于组织的介电常数和导 电性能 ，皮肤、皮下组织 、肌 肉等含水量高的组织吸收 的能量 较多 ，红外透入深度较浅 ，因此对深层组织及全身影响不大 ，这是本文中 x-未 引起受试者血液 流变学和血液动力学变化的主要原因。 综上所述，我们认为具有远红外辐射功能的陶瓷纤维一x。的促进人体体表微循环的生理 效应的确切机理是 ，在人体红外线的激发下其辐射出的远红外线不仅通过水分子共振产生弱 热效应 ，同时起到了触发人体 自身提供引起组织兴奋所需能量的非热效应作用 ，弱热效应和非 热效应共同导致了皮肤毛细血管扩张 、微循环血流量增加 。因此国产软性陶瓷纤维 x-在运动 医学中的软组织慢性创伤及劳损的治疗、康复医学 、健康保健等领域有着广泛的应用前景。 参考文献 1_Paulitschke M ，et a1．Micropipette methods for analysing blood cell rheology and their application to clinical research．Clin．Hemorheol 1993}13：407 2．肖文华 ，等．远红外照射对外周神经损伤的治疗作用．基础 医学与临床 1991：11(6)：30 3．张长 民，等．红外线磁疗综台治疗器的研 制及应用．中华理疗杂 志 l 992；1：47 4．龚雅谦 ，等．描述远红外直接探测器性能的参数研 究．红外研究 1987；1：51 5．胡俊德 ，等．红外热图术诊断偏头痛 的研究 中华物理 医疗杂志 1992；11(2)：103 维普资讯 http://www.cqvip.com · 98· 北京生物医学工程 1996年第 15卷第 2期 6．佟俐 ，等．负压远红外线治疗仪的初步疗效观察．白求恩 医科大学学报 1991；17(2)：21 0 7．袁友萍，等．特定电磁波辐射器对人体 甲皱微循环 的影响．哈尔滨医科大学学报 1992；26(1)：56 8．杉谷寿 一 ，等 ．干于 三一y 加工．加工技术 1987；22(11)：696 9．Kitchen SS，el a1．A review of microwave diathermy．Physi0therapy 1 991；77(9)：647 1o．周万松 ，等．磁场对微循环影响的国内研究概况．中华理疗杂 志 1994；17(3)：167 (1996 04 15收稿) Effect of Far—Infrared Radiation from Porcelain Fibre—x1 on Hum an Hemorheology and Hem odynamics Huang Yim in，Yu Xin，Zhao Hui，Zhong W e1，W ang Xiaoying ，Kong Zhaowei (Department of Hemorheology B g Heart Lung Blood Vessel Medical Research Center，Beijing 100029) (*De partment of P siology，University of Beijing P sical Education，Beijing 100084) Abstract In a previous study，we found that volunteers wearing clothes containing the special porcelain fibre x1，which has far—infrared readiation funcation，the blond flow of skin m icro circulation was improved significantly at the parts covered by the clothes．Possible effects of x-on volunteers hemorheology and hemodynamic were investigated by doubleblind sequential experiments．The purpose is to clarify effects of this material on circulation system of human body．Results showed that，after wearing the clothes containing x1=20g／m。for 30 minutes， neither for males nor for femals，the hemorheological and hemodynamical parameters had no change in compared with parameters before wearing．It shows far infrared radiation can pro— mote the circulation of surperficial tissue only，and has no apperent influence to hemorheolo— gY and hemnd ynam ics of huma n body． Key words：Porcelain fibre；Hemorheolgy；Hemodynamics；Far—infrared radiation 维普资讯 http://www.cqvip.com