血管在脉冲磁场作用下的受力分析

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1、血管在脉冲磁场作用下的受力分析作者：罗二平　张峰　申广浩　张志远　徐巧玲　邹慧玲【关键词】脉冲磁场　　关键词:脉冲磁场;血管;受力分析　　摘要:根据电磁场理论，提出了大、中动脉在脉冲电磁场作用下受力振荡的假说，并结合心血管病理，讨论了这一假说对防治动脉粥样硬化的意义;还对脉冲信号进行了傅里叶分析，指出应注意谐波振幅与生物效应强弱的关系.　　Keywords:pulsedmagneticfields;bloodvessel;stressed　　Abstract:Ahypothesisofarterystressedvibrationontheef-fectsofpulsedmag

2、neticfields，basedonthetheoryofelec-tromagneticfieldsispresentedanditssignificanceonpreven-tionagainstatherosclerosisisdiscussed.ByusingFFTtech-nology，toanalysepulsedsignal，therelationshipbetweenamplitudeofharmonicwavesandstrengthofbioeffectsispresented.　　0引言5　　人类的血液由血浆和悬浮于血浆中的血细胞组成.正常生理状态下，1

3、L血浆中含有900～910g水，65～85g蛋白质和20g低分子物质.低分子物质中有多种电解质和小分子有机化合物，如代谢产物和某些其他激素等.这些物质均带有一定量的电荷.因此血管内的血液是一种导电体，其电阻率只有150Ω・cm左右［1］.当血液在血管内流动时，若受到磁场的作用，就会发生某些电磁学现象.但血液对外加电磁场的反应是敏感而又复杂的，场型、强度或频率的不同均会对效应结果产生影响.因此从这一领域的研究现状来看，大多仍处于定性的现象观察阶段，定量研究仍存在大量困难.我们拟从外加磁场对电流的作用力分析入手，定量分析血管―血液器官在磁场作用下可能发生的受力振荡问题

4、.　　1基本原理　　脉冲电磁场（pulsedelectrimagneticfields，PEMFs）的基本物理原理［2］，在于可变电磁场能诱发导体中的电压和电流，金属和组织都是电的导体，某些方面甚至较其他物质更好，同样，血液相对比它周围的组织电阻小.当一移动的导体在穿经静止磁场时（即该场处于永久性磁铁的南北极之间），将在导体中诱发一电流;反之，当一活动磁场穿经静止的导体时，将在导体中产生电流，同时导体受到力的作用，即血管受到力的作用，大小和方向与磁感应强度有关.以上分析可用于血管在脉冲磁场作用下受力振荡的研究.5　　2脉冲磁场分析　　磁场对于引入其中的运动电荷有力相作用，这一点

5、往往被用来研究磁场的特性.带电量为q的电荷以速度v在磁场中运动，则它所受磁场对它作用的洛仑兹力为f=q［v×B］在大小为f的安培力作用下，导线Idl将沿着垂直于自身及磁场B的方向移动.当前的电磁技术多以电流产生磁场;f的量值为　f=∫l0Idlμ0IR22（R2+χ2）3/2sin（Idl，B）由上式可看出，f的量值与I成平方关系;若I以某种规律变化，则f将以与I成平方关系变化.目前，国际上所采用的电磁刺激形式主要有恒定直流电（constantdirectcurrent，CDC），脉冲直流电（pulsedirectcurrent，PDC），脉冲电磁场.脉冲电磁场可激发出相应频率

6、的感生电场，作用于生物组织.而脉冲磁场是由脉冲电流激发出的，后者以矩形脉冲形式变化.因此，在矩形脉冲的上升沿及下降沿，电流的幅值变化相当大，所用时间却相当短，形成一个冲击量δ.f的变化将更为剧烈，作用于生物组织后，会产生较为显著的生物效应.脉冲磁场可由脉冲电流激发产生.周期性矩形脉冲电流信号在一个周期内的表示式为Ι（t）=A当-τ2（Ω=2π/T）　因此，振幅数值与τΤ5之比有关.而且随着n值的增大，An值减小.与该次谐波对应的磁场对血管的效应是否也相应减弱，或者说低次谐波的生物效应由于振幅An数值较大而高于高次谐波，目前尚无定论［3］.而且，脉冲电磁场的频谱很宽，大约从直流延

7、伸到数千兆赫，是一个超宽频带系统［4］.在这么宽的频带里，如何确定其对生物系统的最适频率.这些都需要进一步在理论和实验两方面深入研究.　　3讨论　　在大动脉和中动脉中，血管内径比血细胞的直径大许多，可将血液作为均质流体，应用连续介质的理论来描述.同时，将血流比作电流的工程近似也是合理的.如果将大动脉和中动脉置于磁场的作用之下，则血管将受到安培力的作用.而且，如果磁场为时变电流产生的时变磁场，则时变电流以一定规律随时间变化，血管所受到的安培力将以与时变电流成平方关系变化.在一定情况下，这种变化