生物医学电磁学——非热效应现象与机理

电磁场与生物体的相互作用，除了生物热效应外，还有生物电磁的非热效应。本文着重讨论了生物医学电磁学中的非热效应及其机理。由于生物电磁的非热效应通常是发生在分子及细胞一级的水平上，因此对其机制的研究涉及到物理学、化学和生物学的许多相关理论。本文论述了在分子一级的回旋加速器共振、参量共振、核磁共振等物理效应，讨论了细胞对电磁场反应的放大作用、跨膜信息发放的生物物理模型。生物电磁学的非热效应现象及其机理的研究起步比较晚，理论和实践均有相当的困难，但随着研究的深入，电磁场与生命物质相互作用的奥秘必将揭开，生物电磁学也将有更为广阔的实用前景。     

电磁场在生物医学中的应用

１引言近百年来,人们对随时间作简谐变化的电磁场即连续波电磁场对生物体的各种影响进行了较充分的研究,其在生物医学中的应用也取得了重大进展,形成了一门较为完整的生物电磁学分支,它经历了从热效应到非热效应,从动物活体到细胞及生物大分子,从生物效应到临床应用...     

极低频磁场对基因转录影响的研究

电磁场对生物体的非热效应及其机制研究是生物电磁学的前沿课题。由于电磁场诱导细胞功能改变必然涉及到基因转录的改变，因此从研究电磁场对基因转录影响来探究其机制是近几年该领域的重点。本文就国际上有关极低频磁场对基因转录的重要研究及发展状况，尤其对电磁波辐射源的信号特征（频率、波形、强度）及其它关键参数对基因转录的关系作了评述，并展望该领域的研究前景。     

极低频磁场对基因转录影响的研究

电磁场对生物体的非热效应及其机制研究是生物电磁学的前沿课题。由于电磁场诱导细胞功能改变必然涉及到基因转录的改变，因此从研究电磁场对基因转录影响来探究其机制是近几年该领域的重点。本文就国际上有关极低频磁场对基因转录的重要研究及发展状况，尤其对电磁波辐射源的信号特征（频率、波形、强度）及其它关键参数对基因转录影响的关系作了评述，并展望该领域的研究前景     

从电磁学观点探讨生命现象

目前在国际上开始重视生物机体的物理调节。本文从生物分子水平、细胞水平和器官水平介绍了生物体中存在着不同层次的电磁场，介绍了自然界电磁场和各种电磁波治疗仪的医学生物学效应以及弱电磁场引起生物效应的可能机制和有关理论。最后从电磁学观点对某些气功现象进行了分析。     

弱电磁场与生命系统相互作用的动力学基础——生物代谢动态过程中的电磁干扰

近年来弱电磁场引起的非热生物效应又引起了人们的极大关注，关于非热生物效应的争论也很多。本文将生命系统看作一个由许多非平衡子系统构成的一个复杂系统，从电磁场对生物大分子和化学键的影响论述了电磁场对新陈代谢的干扰，提出了这种干扰导致生物能量贮存的释放的变化，从而产生非热效应的概念。文中的许多假设有待深入的理论研究和实验证实。     

论生物电磁学和激光医学研究的学科发展战略

1学科的范围和意义通常所称的电磁波和激光辐射均属非电离电磁辐射。电磁波与生物体相互作用的研究,具有多学科交叉性质,生物电磁学作为一门新的边缘学科已经形成。它以研究电磁波(场)与生物体的相互作用为中心,主要包括生物组织的介电特性、各层次的生物学效应及其作用机理、生物电磁剂量、容许暴露限值、生物医学中的应用及用于生物和医疗的辐射系统等。通过这些研究,在深化对电磁场与生命物质相互作用认识的基础上,开拓和发展人类利用     

电磁波对细胞内外离子浓度影响的基本理论

磁波生物学非热效应的一个代表性事例是对离子 ,比如Ca2 穿越细胞膜的影响 ,从而导致细胞内外离子浓度比值发生变化。阐述电磁波对细胞离子浓度影响这一生物学非热效应的基本理论 ,以此为电磁波生物学非热效应机理研究提供理论基础。该基本理论基于两个角度 :一是物理学角度 ,即视生物组织和细胞膜为一般的电磁媒质 ,由物理学角度分析可看出 ,一定参数的电磁波可使细胞内外二价离子浓度的比值发生 10 -6量级的变化 ,这相当于正常细胞内外钙离子浓度在固有比值 10 -4 的基础上发生了 1%的变化 ,与细胞产生动作电位时需要细胞内外电荷密度的比值在固有的 10 -4 基础上发生 1%的变化比较 ,可知基于物理学角度 ,电磁波在引起生物学非热效应方面是有意义的 ;二是生物学角度 ,即视生物组织和细胞膜为特殊的生命物质 ,由生物学角度分析可看出 ,一定参数的电磁波可导致在 1秒钟内有 10 6量级的二价离子穿过细胞膜 ,与用趋化 (趋药 )性试验证明了的要使白细胞的生活状态发生有意义变化需要额外有 10 3 量级的分子通过细胞膜比较 ,可知基于生物学角度 ,电磁波在引起生物学非热效应方面也是有意义的 ,因为无论是细胞内外离子浓度的变化 ,还是电荷穿越细胞膜迁移所携带的信息都会改变细胞自身的生理和生化状态。     

利用电磁治疗肿瘤方法的比较

比较了利用电磁手段治疗肿瘤的不同方法,其中包括利用电磁场的生物学效应和非电离电磁波的热效应来治疗肿瘤.结合国内外的相关实验和设备进展,对不同方法的优缺点作了详细阐述.有利于在临床上根据实际情况选择合适的治疗方法.最后对肿瘤的电磁治疗前景进行了展望.     

磁共振成像的电磁安全与限值标准

磁共振成像(MRI)是一种将外源电磁能量输入人体后产生物理效应并转换为医学图像信息的技术,包括静磁场、射频场、梯度场共3种电磁场。这3种电磁场均对生物体产生效应,并且在足够的强度下会对人体产生健康危险,如梯度场的神经刺激、射频场(RF)的热效应等电磁危险性。近10年来,美国食品药品监督管理局(FDA)发出MRI检查导致带动脉夹患者死亡的警告、MRI对带植入性神经刺激器患者伤害的通告、MRI对带金属背衬经皮给药帖片患者带来灼伤的通告。然而,当电磁场强度被限制在一定范围内时,MRI仍然是安全的。分析这3种电磁场主要的生物效应和健康危险,讨论国内外有关MRI电磁安全的限值标准。     

电磁场生物效应的细胞膜及蛋白激酶信号转导机制研究

环境中低强度的电磁场通常通过细胞膜将物理信号转化成生物信号，进而经细胞内信号转导途径，尤其是蛋白激酶相关途径进行传递，最终产生生物效应的模式是可能的作用机制，也是目前生物电磁学研究的热点之一。本就电磁场与细胞膜及蛋白激酶相关的信号转导的研究作了综述。     

微波及高强电磁脉冲灭菌的机理分析

采用连续微波与瞬态电磁脉冲对食用酱油和中草药丸进行灭菌实验研究,从微生物细胞的介电特性、膜离子通透率和外电场引起的膜电压变化进行了生物热效应和非热效应分析.微波连续波的灭菌主要是基于生物的热效应.而瞬态电磁脉冲灭菌则是基于生物的非热效应.在外电场作用下,细胞的跨膜电位增加,导致钾离子通道开启,细胞的钾离子流向膜外.膜电压的改变使得电压依赖性的钙离子通道开启.膜外浓度较大的Ca2 顺电位梯度进入细胞内,导致细胞消亡,细胞的跨膜电压变化越大,引起的细胞死亡率就越高.     

生物医学领域中随机共振的理论及应用研究

随机共振是非线性动力系统中的普遍现象，它向人们展示了噪声在非线性体系中的积极作用。除了经典的随机共振理论外，还讨论了其他类型的随机共振，诸如非周期、超阈值和耦合随机共振等等；讲述了随机共振的基本机理及表征方法；介绍了随机共振在生物和医学领域中的应用及最新研究进展，并对随机共振的发展前景做了展望。     

激光与生物组织光热作用的研究

激光与生物组织的光热效应是激光在医学上应用的重要方面之一。生物组织吸收激光能量后将产生光凝固、汽化和碳化等热效应，临床应用需要对光传播与热传输两个方面展开深入研究，本讨论了光热相互作用的理论和实验方法，明确提出并分析了光热效应研究的正、逆问题及其相互关系。     

力传导中亚细胞水平的分子FRET成像

体内细胞受到含有化学和力学因素的生理和病理生理的刺激,故研究这些因素在细胞和器官水平如何调节功能就尤为重要。有关细胞和器官对化学因素的反应已开展诸多研究,而力学因素的影响却鲜有报道。近年来,荧光蛋白和显微镜技术的发展已成为阐明力传导过程的有用工具,先进的信号活细胞成像技术促进了力学生物学中分子机制的时空因素研究。本文综述荧光蛋白的基本知识以及其在生物学研究中的应用,特别讨论了以荧光共振能量迁移(fluorescence proteins and microscopy,FRET)技术为基础的生物传感器的发展和特征。基因编码的FRET生物传感器能够实现分子时空活动的成像和定量,使得活细胞中生物化学信号在力学刺激下的反应和传导可视化。同时,本文重点阐述分子水平力学刺激下的活细胞信号传导。     

力传导中亚细胞水平的分子FRET成像（英文）

体内细胞受到含有化学和力学因素的生理和病理生理的刺激,故研究这些因素在细胞和器官水平如何调节功能就尤为重要。有关细胞和器官对化学因素的反应已开展诸多研究,而力学因素的影响却鲜有报道。近年来,荧光蛋白和显微镜技术的发展已成为阐明力传导过程的有用工具,先进的信号活细胞成像技术促进了力学生物学中分子机制的时空因素研究。本文综述荧光蛋白的基本知识以及其在生物学研究中的应用,特别讨论了以荧光共振能量迁移(fluorescence proteins and microscopy,FRET)技术为基础的生物传感器的发展和特征。基因编码的FRET生物传感器能够实现分子时空活动的成像和定量,使得活细胞中生物化学信号在力学刺激下的反应和传导可视化。同时,本文重点阐述分子水平力学刺激下的活细胞信号传导。     

低强度极低频电磁场生物效应及特点

低强度极低频电磁场生物效应及特点陈国璋，姜槐（浙江医科大学微波研究室杭州３１０００６）高强度电磁场对生物体的热效应和激发的神经细胞兴奋的作用是众所周知的，但近十多年来大量的实验研究和流行病学调查证明低强度极低频电磁场也有生物学作用。这里低强度是指不使...     

脑磁图研究的若干理论问题（上）——基本电磁学方程及？…

本概述了脑磁技术的发展历程，现状及潜在的临床价值。详细阐述了脑磁研究中使用的基本电磁学理论，包括描述电磁规律最基本的麦克斯韦方程组，生物电磁研究中麦氏方程的准静态近似条件，介质分区域均匀时计算电场、磁场的Ｇｅｓｅｌｏｗｉｔｚ公式。在准静态近似条件下，讨论了原在电流密度与磁外磁场的线性关系。阐述了脑磁正问题中常用的球对称导体模型解及基于真实头模型的边界元方法解。     

弱电磁场与生命系统相互作用的动力学基础—生物代谢动态…

近年来弱电磁场引起的非热性物效应又引起了人们的极大关注，关于非热性生物效应的争论也很多，本文将生命系统看作一个由许多非平衡子系统构成的一个复杂系统，从电磁场对生物大分子和化学键的影响论述了电磁场对新陈代谢的干扰，提出了这种干扰导致生物能量贮存的释放的变化，从而产生非热效庆的概念，文中的许多假设有待深入的理论研究和实验证实。     

电磁场生物效应的细胞膜及蛋白激酶信号转导机制研究

环境中低强度的电磁场通常通过细胞膜将物理信号转化成生物信号,进而经细胞内信号 转导途径,尤其是蛋白激酶相关途径进行传递,最终产生生物效应的模式是可能的作用机制,也是目前 生物电磁学研究的热点之一。本文就电磁场与细胞膜及蛋白激酶相关的信号转导的研究作了综述。