Исследование меридианных ответных токов при электрическом импульсном акупунктуре: физика-ориентированное исследование

Аннотация

Акупунктура и ее меридианы являются важными компонентами традиционной китайской медицины, и ранее выражалось множество мнений относительно этих меридианов. Цель данного исследования — изучить феномен меридианов с точки зрения электронной физики, исследуя меридианы на предмет ответного тока, влияемого электрическим импульсом и акупунктурой. В этом исследовании использовалась акупунктура с применением электрического импульса для изучения физических свойств меридианов. Различные виды импульсов применялись к человеческому телу для реализации аномальных электрических сигналов. Сравнивая результаты этих электрических измерений с теорией изотермического переходного ионного тока (ITIC), мы обнаружили, что передача меридианных сообщений может быть связана с ионной проводимостью. Движение ионов, индуцируемое акупунктурой и электрической стимуляцией, может приводить к дрейфовым и диффузионным токам через меридианы. Гипотеза ионной проводимости меридианов подтверждается тем, что вещества, транспортируемые меридианами, на самом деле являются ионами.

Введение

Акупунктура используется более трех тысяч лет. Сейчас она известна не только как важный инструмент лечения заболеваний опорно-двигательного аппарата, но и широко применяется для лечения внутренних болезней [1–4]. Хотя акупунктура широко используется для лечения заболеваний человеческого тела, необходима более ясная картина состава меридианов и их фундаментальной теории [5–7].

Теория меридианов является основным компонентом и фундаментом акупунктуры и массажа туй-на. Существует множество различных гипотез о природе меридианов [8]. Их можно разделить на четыре теоретических части: теория нервной проводимости [9, 10], теория циркуляции телесных жидкостей [11, 12], доктрина структуры фасций и соединительной ткани [13, 14] и доктрина биологического поля (или энергии) [15, 16]. Каждая гипотеза интерпретирует сущность меридианов китайской медицины с разных точек зрения, и эти различные гипотезы пытаются исследовать сущность меридиана с индивидуальных разумных позиций. Однако каждая гипотеза может объяснить только часть сущности меридиана и не может дать всеобъемлющую интерпретацию системы меридианов. Данное исследование направлено на изучение феномена меридианов с точки зрения электронной физики путем сравнения различных видов импульсов для объяснения аномального тока, доказывая, что движущееся вещество — это ионы.

Электроакупунктура предполагает введение игл в акупунктурные точки и подачу электрического тока через эту иглу, таким образом комбинируя электричество и иглу для усиления стимуляции и эффектов акупунктуры. При выборе двух или более меридианов для электроакупунктуры акупунктурная точка и мериديان действуют как электроды и токопроводящий канал, так что ток проходит через меридианы. Подавая прямые и переменные импульсы в точки хэгу и цюйчи в данной работе, можно измерить осциллографический сигнал и ответный ток. Это очень похоже на теорию ITIC. Для ионов, которые являются очень малыми частицами, движущимися для формирования тока [17–20]. Кроме того, многие наноматериалы и устройства использовали эту теорию для объяснения своих моделей [21–24]. Важно реализовать механизм транспорта в теории ITIC. Кроме того, вводя модель ионного тока и сравнивая разницу в ответном токе от прямых и переменных импульсов, физические характеристики меридианов могут быть понятны более четко.

Экспериментальные методы

Отбор участников

Это клиническое испытание было одобрено Комитетом по этике Chang Gung Medical Foundation (разрешение IRB № 201800392A3). Письменное информированное согласие получено от всех участников до зачисления. После определенных первоначальных оценок были набраны 30 волонтеров, отвечавших критериям включения, упомянутым ниже; они включали 15 мужчин и 15 женщин в возрасте от 20 до 30 лет. Все они были хорошо информированы об этом проекте и подписали согласие перед экспериментом. Мы выбрали здоровых волонтеров в качестве субъектов в этом исследовании и поэтому не нацеливались на какую-либо конкретную акупунктурную точку. Позиции вместо этого выбирались для их общего использования и удобного расположения, чтобы наблюдать феномен ионного транспорта в меридианах.

Критерии включения и исключения

Согласно проспективному обзору, несмотря на свою пользу, акупунктура также может приводить к некоторым побочным эффектам [25]. Как инвазивное лечение, она иногда может вызывать либо локальные, либо системные неблагоприятные реакции [25–27]. Более того, систематический обзор показывает, что события, угрожающие жизни, также могут развиваться, хотя и редко. В результате критерии исключения были очень строгими. Кровотечения и гематомы — наиболее частые неблагоприятные реакции. Волонтеры со склонностью к кровотечениям (количество тромбоцитов менее 20 000 и/или тромбоцитопенический пурпура) были исключены. Волонтеры с хроническими заболеваниями, которым назначались антикоагулянты, также были исключены. Кроме того, были исключены беременные женщины и волонтеры с кардиостимуляторами.

Акупунктурные иглы

Акупунктурные иглы, использованные в этом эксперименте, были произведены в одних и тех же условиях, на одном заводе (Dong Bang Acupuncture Inc.) и в один и тот же день, чтобы минимизировать экспериментальную погрешность.

Процесс эксперимента

В этом эксперименте полупроводниковый анализатор измерений Agilent B1500A использовался для ввода волновых форм человеческих меридианов, а направления потока электрических сигналов определялись как удаленная электроакупунктура и ближняя электроакупунктура соответственно, как показано на Рис. 1a. Удаленная электроакупунктура означает, что электрические сигналы идут от конечностей к телу, а ближняя электроакупунктура означает, что электрические сигналы идут от тела к конечностям. Китайская медицина при лечении электроакупунктурой обычно использует прямоугольную волновую форму. Именно поэтому мы решили использовать прямоугольные волновые формы вместо треугольных. Кроме того, при приложении напряжения задаются две различные волновые формы переменным током (AC) и импульсом, как показано на Рис. 1b. AC — это непрерывная прямоугольная волна, идущая взад и вперед между 0,5 и −0,5 В, а импульс — это непрерывная прямоугольная волна, начинающаяся от 0 до 0,5 В. Далее, эксперимент использует AC и импульсы четырех частот (2, 4, 6 и 8 Гц). Все оценки данных в этом исследовании повторялись трижды, что представлено как среднее ± стандартное отклонение.

a Схема режима измерения. Приложение напряжения в удаленной точке определяется как удаленная электроакупунктура, а другое, приложение напряжения в ближней точке определяется как ближняя электроакупунктура. Схема типов импульсов b импульс и c AC.

Результаты и обсуждение

Сначала мы выбрали мериديان LI с удаленной и ближней электроакупунктурой между точками хэгу и цюйчи для начала эксперимента и измерили ответный ток. Для AC, когда напряжение было 0,5 В, ответный ток составлял 13 мкА, а ток был 26 мкА при 0,5 В, как показано на Рис. 2a. В противовес, ток импульсной волновой формы также считывался как 10 мкА, когда напряжение было 0,5 В. Однако был аномальный обратный ток около 8 мкА при напряжении 0 В, как видно на Рис. 2b.

Измерение времени в зависимости от напряжения и тока для a импульса и b AC, с обозначением I₁ и I₂ в обоих случаях.

Для анализа этого аномального тока начальное значение тока определялось как I₁, а аномальный обратный ток определялся как I₂. Мы делим I₂ на I₁, чтобы найти разницу между импульсом и AC. Отношение импульса было близко к 1, что указывает на то, что ток отрицателен при отрицательном напряжении, но обращается обратно в том же количестве без приложенного напряжения. Однако в отношении AC значение было близко к 2. Это указывает на прямой ток при отрицательном напряжении, но когда приложено обратное напряжение, ток не только течет обратно, но и увеличивается с ответным током. Поэтому отношение AC становится больше отношения импульса, как показано на Рис. 3a. Аналогично, мы меняем различные частоты и строим отношение I₂/I₁ против частоты. В экспериментах с импульсами мы обнаружили, что более высокая частота показывала меньшее отношение, потому что не было достаточно времени для компенсационного тока в импульсе более высокой частоты (более короткого периода), как показано на Рис. 3b. Кроме того, эксперименты AC с разными частотами демонстрируют ту же тенденцию, как показано на Рис. 3c. Отношение уменьшалось по мере увеличения частоты в экспериментах как с импульсами, так и с AC.

a Сравнение отношения I₂/I₁ для импульса и AC. Отношение в AC больше, чем в импульсе. Отношение I₂/I₁ для b импульса и c AC уменьшается с увеличением частоты.

Кривая I-V использовалась для анализа механизма внутри меридианов человеческого тела. В начале ток резко возрастает и постепенно уменьшается и насыщается после превышения пикового максимального значения. Мы обнаружили, что это похоже на механизм изотермического переходного ионного тока (ITIC) [28–33]. В теории ITIC анионы и катионы движутся под действием электрического поля к двум сторонам канала, что приводит к увеличению тока [34]. Когда ионы накапливаются по обе стороны, ток постепенно уменьшается из-за барьера от пространственного заряда. Следовательно, способ проведения электричества в человеческом теле в основном осуществляется через ионы.

Из теории ITIC следует, что передача электрических сигналов в меридианах очень похожа на ионный ток. В результате, согласно результатам измерений и теории ITIC, при приложенном напряжении 0,5 В в начальный момент ионы будут двигаться под действием электрического поля, образуя дрейфовый ток, и накапливаться в двух местах, как показано на Рис. 4a. Однако когда напряжение не приложено, аномальный ток считывался диффузионным током различной концентрации ионов. Поэтому направление тока было противоположным дрейфовому току, как показано на Рис. 4b. Аналогично, в условиях AC-импульса приложенное 0,5 В приводило к дрейфовому току на Рис. 4c. Однако когда напряжение менялось от 0,5 до −0,5 В, образовывались и диффузионный ток, и дрейфовый ток с противоположным электрическим полем, что приводило к току в два раза большим, чем измеренное в начальный момент, как показано на Рис. 4d.

Модель для объяснения феномена импульсной электрической характеристики a дрейфовый ток, вызванный напряжением и b диффузионный ток, вызванный градиентом концентрации. Для электрической характеристики AC c дрейфовый ток, вызванный напряжением; d обратное напряжение генерирует больший ток, чем диффузионный ток импульса.

Согласно этим результатам, те же эксперименты проводились в 12 меридианах. В Таблице 1 отношение I₂/I₁ все показывают один и тот же результат. Импульс имел аномальный ответный ток, и отношение было близко к 1, в то время как отношение в AC было около 2.

Наши выводы похожи на теорию циркуляции телесных жидкостей. Акупунктура на меридианной акупунктурной точке может индуцировать пассивную диффузию ионов. В теории циркуляции телесных жидкостей меридианы состоят из ионов и нейромедиаторов, потому что человеческая ткань является сложным электролитическим проводником, составленным из влаги, неорганических солей и заряженных биоколлоидов. Когда импульс приложен к человеческому телу, ионы будут двигаться направленно, устраняя поляризацию клеточной мембраны. Следовательно, ионная концентрация и распределение показывают значительную вариативность, влияя на функцию человеческих тканей. Это также базовый электрофизиологический элемент.

Одно ограничение этого исследования заключается в том, что болезни могут негативно влиять на передачу сигналов меридиана. Мы зачислили 30 волонтеров, но не пациентов, для участия в этом исследовании. Электронная сигнальная реакция в акупунктурных меридианах пациентов, страдающих конкретным заболеванием, требует будущего изучения.

Заключение

В этом исследовании использовались различные виды импульсов (импульс и AC) для реализации аномального ответного тока обратным напряжением. Этот аномальный ток может быть объяснен через теорию ITIC, демонстрируя, что движение ионов приводит к дрейфовым и диффузионным токам. Следовательно, ионы могут быть подтверждены как вещество, переносимое меридианами.

Доступность данных и материалов

Все данные полностью доступны без ограничений.

Аббревиатуры

ITIC:

Изотермический переходный ионный ток (Isothermal transient ionic current)

AC:

Переменный ток (Alternating current)

LI:

Мериديان толстой кишки Янмин на руке (Yangming large intestine meridian in hand)

SI:

Меридий тонкой кишки Тайян на руке (Taiyang small intestine meridian in hand)

SJ:

Меридий Саньцзяо Шаоян на руке (Shaoyang Sanjiao meridian in hand)

HT:

Меридий сердца Шаоинь на руке (Shaoyin heart meridian in hand)

LU:

Меридий легких Тайинь на руке (Taiyin lung meridian in hand)

PC:

Меридий перепонника Жуэйнь на руке (Jueyin pericardium meridian in hand)

BL:

Меридий мочевого пузыря Тайян на ноге (Taiyang bladder meridian in foot)

GB:

Меридий желчного пузыря Шаоян на ноге (Shaoyang gallbladder meridian in foot)

ST:

Меридий желудка Янмин на ноге (Yangming stomach meridian in foot)

KI:

Меридий почки Шаоинь на ноге (Shaoyin kidney meridian in foot)

LR:

Меридий печени Жуэйнь на ноге (Jueyin liver meridian in foot)

SP:

Меридий селезенки Тайинь на ноге (Taiyin spleen meridian in foot)