强静磁场到底安全吗?来看看国际知名期刊怎么说

强静磁场到底安全吗?来看看国际知名期刊怎么说

    强静磁场到底安全吗?来看看国际知名期刊怎么说。

    近日,商澎教授课题组与和也共同在《European Radiology》发表了题为“Safety of exposure to high magnetic fields (2 T-12 T): a study on mice”的实验性文章,主要介绍了长期暴露于强静磁场对小鼠的生理指标没有显着影响。

静磁场研究现状

    静磁场是指磁感应强度和磁场方向不随时间变化的磁场,按照强度可以分为亚磁场(<5 μT)、弱磁场(5 μT-1 mT)、中强磁场(1 mT-1T)和强磁场(>1 T)。随着工业与生物医疗等科学技术的快速发展,使得人类有更多的机会接触到更强的静磁场,最常见的强静磁场就是医院中常用的核磁共振成像扫描仪(MRI)。国际非电离辐射防护委员会发布的2009年度指南(ICNIRP 2009)上指出,没有迹象表明8 T稳态强静磁场在短期内会对静止的人体健康造成严重影响,但人们可能会有眩晕感之类的不适症状[1]。对于强静磁场的生物学效应,目前只有一些短期曝磁的实验研究报道,但是都集中在脑、心脏及血液等方面, 关于强静磁场长期连续暴露的研究甚少[2]。

实验仪器及方法

    本研究采用的强静磁场由英国牛津仪器制造的可产生最大12 T磁场强度的超导磁体提供(图1 A)。该磁体腔室直径达15 cm,基于此直径及磁体的高度,我们设计了一款用于小鼠饲养的不锈钢笼具(图1 B)。根据磁体的磁场强度分布,将饲养的小鼠分为三种强度区间:2-4 T、6-8 T与10-12 T,每个区间各有小鼠两笼。每只笼子饲养小鼠3只。

    研究结果表明,强静磁场对小鼠体重没有显着影响。在实验过程中,每组的体重呈上升趋势。有趣的是,三个强磁组的体重在第三天显示停滞,并在之后逐渐恢复。(图 2)

    研究结果表明,在强静磁场下暴露28天后,大多数与血液细胞相关的指标,如白细胞数(WBC),红细胞数(RBC),平均红细胞积压(MCV),血小板(PLT),都没有显着变化。与对照组相比,2-4 T 组的平均血红蛋白含量(MCH)显着增加。这可能是由于其强静磁场对MCH的阈值影响。许多研究表明,磁场的生物效应与磁场方向有关[3,5]。在该研究中,2-4 T组中两个不同笼子(磁场朝上和朝下)的小鼠之间的WBC和MCV存在显着差异。然而,这种现象在6-8 T和10-12 T组中没有发生,其机制需要进一步研究。(表1)

    血液生化分析表明,在强磁场暴露后,除尿酸(UA)外,其他参数均无显着变化。这表明长期全身强静磁场暴露不影响小鼠肝脏,肾脏或脂质代谢的功能。同时,与对照组相比,强静磁场组血清白蛋白(ALB),总胆固醇(CHOL)和甲状腺球蛋白(TG)值无显着差异,这也反映了强静磁场对小鼠甲状腺功能和营养摄取没有影响。(表2) 

    除此之外,与对照组相比,强静磁场暴露组的心脏,脑,肝,脾,肾,肺,睾丸和股骨未显示明显的组织形态学变化或病理损伤。(图3-5)

实验结论

   总之,由于MRI在临床中应用的快速发展,科学界需要更深入地了解强静磁场的生物效应和物理特性,最终对患者的安全性有所评估。我们的数据显示,长期暴露于强静磁场对小鼠的生理指标没有显着影响,这为未来强静磁场在生物医学中的应用提供一些理论依据和研究思路。

参考文献

1. Ziegelberger, G. (2009) Guidelines on Limits of Exposure to Static Magnetic Fields. Health Physics 96(4): 204-514

2. Chakeres DW, Kangarlu A, Boudoulas H, Young DC (2003) Effect of static magnetic field exposure of up to 8 Tesla on sequential human vital sign measurements. J Magn Reson Imaging 18(3):346-352.

3. Milovanovich ID, Cirkovic S, De Luka SR, et al (2016) Homogeneous static magnetic field of different orientation induces biological changes in subacutely exposed mice. Environ Sci Pollut R 23(2):1584-1597.

4. Tian X, Wang D, Zha M, et al (2018) Magnetic field direction differentially impacts the growth of different cell types. Electromagnetic biology and medicine 37(2):114-125.

5. Kangarlu A, Robitaille PML (2015) Biological effects and health implications in magnetic resonance imaging. Concepts in Magnetic Resonance Part A 12(5):321-359.

专家简介:

商澎:教授,博士生导师。曾任西北工业大学生命学院院长,国防科工委“空间生物实验模拟技术国防重点学科实验室”主任,西北工业大学特殊环境生物物理学研究所所长。曾获国家科技进步二等奖、军队科技进步二等奖。

本稿内容转载自公众号“铁骨磁心”所发表文章

《暴露于强静磁场(2 T-12 T)小鼠的安全性研究》

本版编辑:大面

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