地磁場環(huán)境變化與滲出性胸腔積液發(fā)生的相關性研究

劉凌，張劍青，董亮，李雪松，楊龍，張寰波.昆明醫(yī)科大學第一附屬醫(yī)院呼吸內二科，云南昆明　65003；.中國科學院云南天文臺，云南昆明　6500

?

地磁場環(huán)境變化與滲出性胸腔積液發(fā)生的相關性研究

劉凌1，張劍青1，董亮2，李雪松1，楊龍1，張寰波1
1.昆明醫(yī)科大學第一附屬醫(yī)院呼吸內二科，云南昆明650032；2.中國科學院云南天文臺，云南昆明650011

[摘要]目的考證在地磁環(huán)境變化時胸膜的通透性變化。方法首先遴選第24太陽活動周期內（2009年1月—2014年1月期間）五個不同年同月的時間段，統(tǒng)計該時間段內地磁指數Dst變化的總量，同時統(tǒng)計此段時間內的滲出性胸腔積液確診人數及其所占總入院收治人數的百分比。將總地磁變化量的絕對值分別與胸腔積液確診人數及其所占總入院收治人數的百分比數進行相關統(tǒng)計。結果研究分析了每年2.10-3.10，3.15-4.10，5.1-6.14，9.1-9.25以及11.1-12.5 共5個時間段內地磁場環(huán)境的年變化與滲出性胸腔積液確診人數及其所占總入院收治人數的百分比數之間的相關度，發(fā)現不同年同一時期內的地磁指數變化與滲出性胸腔積液發(fā)病率呈較好的正相關性，rs分別達可達1.000（P＜0.001），0.900（P＜0.05），0.6000，0.738和1.000(P＜0.001)（Dst–收治確診人數相關度）和0.667，0.900（P＜0.05），0.700，1.000(P＜0.001)和1.000(P＜0.001)（Dst–胸腔積液收治百分比相關度）。結論通過此項研究初步驗證了太陽活動引起的地磁變化對生物膜透過率的影響，為下一步通過有效的太陽物理觀測提出合理的預警、預防該類疾病提出了理論依據。

[關鍵詞]太陽活動；低頻射電觀測；生物膜透過率；胸腔積液

從80年前開始科學界和醫(yī)學界就開始了關于人體韻律甚至時鐘生物學的研究，多數學者認為氣候、季節(jié)、天文現象以及多種自然因素的周期性變化，甚至一周的工作時間和休假時間的周期性出現，都會對人體健康產生重要的影響。其中天文活動引起的周期性變化是其中重要的一個因素。

太陽是距離地球最近的恒星，其活動是對地球及人類生產生活最直接的天文活動，其通過微波輻射、紅外線、可見光照射、紫外線、以及高能粒子等不同方式源源不斷的向地球輸送能量，為此不同波段的變化勢必會對人類活動產生不同的影響。

從上世紀60年代開始人類就開始注意到宇宙活動特別是太陽活動對人類的健康有重要影響，Friedman等人發(fā)表的幾篇文章中初步探討了人體健康情況和地磁活動參數之間的關系[1,2]，這是人類早期從一個系統(tǒng)的領域高度注意到空間災害性天氣對人類的生產生活的影響。從那時起到本世紀初，科學界在太陽活動的各個波段做過與人類相關疾病的關聯(lián)性研究。

1.1太陽活動對生物膜透過率的影響機制

在太陽劇烈活動時期，西日面具有南向磁場的耀斑產生日冕物質拋射（CME）達到地球時會引起地磁場變化[3],即磁暴，國際上采用Dst指數來描述磁暴。在強的交變電磁場作用下多種生理指標將受到影響，國外研究表明分別在變電站、工業(yè)區(qū)以及高壓輸電線附近的居民在心血管疾病、精神類疾病方面會有明顯增高的表現。其內在機理，科學界目前認為是人體內離子例如Ca2+，K+，Na2+，OH-在低頻交變電磁場情況下會產生諧振或者磁力矩變化情況，這會使得人體內激素分泌水平，生物膜透過水平等發(fā)生變化[4,5]。

2012年V.S.Martynyuk等人總結到[6]：在低頻交變電磁場作用下首先將引起離子形成共振和極化變化，然后影響親水-疏水基團的平衡性 （hydrophobic-hydrophilic balance），然后將改變生物膜和雙向脂類透過膜的表面物理動態(tài)活性，進而影響生物膜滲透率以及膜蛋白的活性，見圖1。同時他們認為有兩種途徑可以闡釋生物膜在磁場的變化：第一，正如他們所做的試驗：在實驗室內的動物檢測；但此法僅能在動物身上看到相關現象，對推廣到臨床驗證；第二，利用大規(guī)模的宇宙—地球物理現象，直接統(tǒng)計多年的相關疾病，以期發(fā)現有效的內在規(guī)律。

但V.S.Martynyuk等人尚未在臨床中實際觀測到在空間天氣變化期間相關生物膜病變情況，主要由于國外醫(yī)院相對規(guī)模較小，且生物膜相關疾病不屬于急性疾病，為此很難以他們傳統(tǒng)的統(tǒng)計急診數據的辦法得到。

本項研究收集了昆明醫(yī)科大學第一附屬醫(yī)院呼吸科2009年1月—2014年1月間因為胸腔積液原因待查而入院或者在住院期間發(fā)生胸腔積液的患者，納入經胸腔穿刺或胸腔閉式引流術取得胸水行常規(guī)檢查，符合Light標準診斷為滲出性胸腔積液的患者，排外漏出性胸腔積液或因胸水量少而未能明確胸水性質的患者。由于自胸水的產生并增多到出現明顯的臨床表現有一段時間，且存在部分患者未及時就診或輾轉于多家醫(yī)院等因素，分析太陽活動對胸膜通透性的影響應該統(tǒng)計一段時間內滲出性胸腔積液的發(fā)病情況。

（1）首先比較自2009年—2014年間，昆明醫(yī)科大學第一附屬醫(yī)院呼吸科的每月出院人數及住院患者疾病病種的構成無明顯差別。可以認為病人來呼吸科住院是隨機的，符合統(tǒng)計意義。入選患者的年齡，性別，發(fā)生滲出行胸腔積液的病因構成，以及是否生活在變電站、高壓輸電線附近和工業(yè)區(qū)等的生活環(huán)境調查無明顯差異。

（2）我們選取了每年2.10-3.10，3.15-4.10，5.1-6.14，9.1-9.25以及11.1-12.5共5個時間段，將2009年1月-2014年1月?五個時間段內收治住院的全部滲出性胸腔積液患者數進行了統(tǒng)計，同時歸納整理了多年同期內觀測到的地磁指數變化情況。

（3）選擇研究時間段的主要選擇依據：①多年來某一段固定時間段內存在不同的地磁活動程度情況；②同時遴選的時間段第一天和最后一天的前5天不能有地磁爆發(fā)，否則會引起數據不準確；③選擇的固定時間段盡量避開重大節(jié)假日，盡量避免入院我科病人總數據嚴重變化的情況；（數據來源：國家空間天氣監(jiān)測預警中心http://www. nsmc.cma.gov.cn/NewSite/NSMC/Channels/100009.html）。

2.4統(tǒng)計方法

不同時間段的地磁指數（DST）、收治病人數和胸水占總收治人數百分比的統(tǒng)計描述采用均數、標準差、中位數和四分位數、最小值和最大值描述。由于地磁指數為

1.2滲出性胸腔積液的發(fā)生率變化

胸膜作為人體內面積較大的生物膜，其滲透性和多種因素相關。若胸膜的滲透性增加將產生滲出性胸腔積液且相對易于發(fā)現。滲出性胸腔積液的產生主要和胸膜滲透性增加有關，其病因包括：結核性、繼發(fā)于肺炎、癌性胸膜轉移等等。臨床上我們注意到一段時間內胸腔積液的患者數較多，即其發(fā)生率會明顯增多，甚至入院時不存在胸水，而后出現并需要行胸腔穿刺或胸腔閉式引流術者。

我們推斷胸膜的面積較大，其滲透性的變化如果在原有疾病的基礎上和太陽活動引起的地磁變化相關，受影響的程度可能較為明顯，而胸水的產生及增多易于觀察。故我們進行了滲出性胸腔積液的發(fā)生和空間天氣事件中的地磁活動變化的相關性研究。

2　病例收集和數據分析

非正態(tài)分布，地磁指數和收治病人數、地磁指數和胸水占總收治人數百分比的相關性分析采用Spearman秩相關分析。

2.5不同時間段地磁指數、收治病人數和胸水占總收治人數百分比的統(tǒng)計描述

2.5.1時間段1每年2月10日—3月10日

表1　2009年—2013年每年2月10日-3月10日同期的地磁指數、收治情況

2009年—2013年每年2月10日-3月10日期間的地磁指數變化情況如下圖所示

2009年—2013年每年2.10-3.10的收治數情況如下圖所示

2.5.2時間段2每年3月15日—4月10日

表2　2009年—2013年每年3月15日-4月10日同期的地磁指數、收治病人情況

2009年—2013年每年3月15日—4月10日期間的地磁指數變化情況如下圖所示

2009年—2013年每年3.15—4.10的收治數情況如下圖所示

2.5.3時間段3每年5月1日—6月14日

表3　2009年-2013年每年5月1日-6月14日同期的地磁指數、收治情況

2009年—2013年每年5.1—6.14的地磁指數變化情況如下圖所示

2009年—2013年每年5.1-6.14的收治數情況如下圖所示

2.5.4時間段4每年9月1日—9月25日

表4　2009年—2013年每年9月1日—9月25日同期的地磁指數、收治情況

2009年—2013年每年9.1-9.25的地磁指數變化情況如下圖所示

2.5.5時間段5每年11月1日—12月5日

2009年—2013年每年9.1—9.25的收治數情況如下圖所示

表5　2009年—2013年每年11月1日—12月5日同期的地磁指數、收治情況

表6　不同時間段地磁指數與收治病人數和胸腔積液收治百分比Spearm an秩相關系數（rs）

2009年—2013年每年11.1-12.5的地磁指數變化情況如下圖所示

2009年-2012年每年11.1-12.5的收治數情況如下圖所示

C H I NA HE A LTH I NDUS TR Y

3　結果

研究分析了2009年1月—2014年1月的2.10-3.10，3.15-4.10，5.1-6.14，9.1-9.25以及11.1-12.5共5個時間段內地磁場環(huán)境的年變化與滲出性胸腔積液收治確診人數及其所占總入院收治人數的百分比數之間的相關度，發(fā)現不同年同一時期內的地磁指數變化與滲出性胸腔積液發(fā)生率呈較好的正相關性。我們從上表可以看出在一段時間內的滲出性胸腔積液收治確診人數及其所占總入院收治人數的百分比數與該段時間內的地磁強度變化總數呈較強的正相關性，大部分的數據P均小于0.05，表示有統(tǒng)計學意義。rs分別達可達1.000（P＜0.001），0.900（P＜0.05），0.6000，0.738和1.000(P＜0.001) （DST-收治確診人數相關度）和0.667，0.900（P＜0.05），0.700，1.000(P＜0.001)和1.000(P＜0.001)（DST-胸腔積液收治百分比相關度）。

4　討論

昆明醫(yī)科大學第一附屬醫(yī)院是昆明最大的一家三甲醫(yī)院，收治患者數居云南省首位。昆明的空氣環(huán)境優(yōu)于中國的許多省會城市，均有利于我們的調查。通過對2009年1月—2014年1月五個時間段地磁指數Dst變化—胸水發(fā)病率的相關性分析，發(fā)現不論是胸水收治人數還是胸水收治數占總收治數的百分比都與地磁指數變化呈較高的正相關性。可以得出初步結論，在一段時間內的地磁場總變化情況將影響到胸膜的透過性。

本項研究首次在臨床上驗證了在地磁活動期間生物膜的通透性變化，經過多個長時間段的相關檢測，均是正相關性，大部分的數據P均小于0.05，表示有統(tǒng)計學意義，合乎在實驗室內的實驗驗證結果。

但是，本研究僅納入一家醫(yī)院，結論可能偏頗，我們將進一步擴大調查范圍來證實。以此工作為基礎，由于在地磁暴之前可以通過太陽射電等途徑進行觀測和有效的預警，為此昆明醫(yī)科大學第一附屬醫(yī)院將進一步聯(lián)合中國科學院云南天文臺在有效的干預、預防方面進行深入研究。

[參考文獻]

[1]Friedman H,Becker RO,Bachman CH,et al.Geomagnetic ParametersandPsychiatricHospitalAdmissions.Natur，1963，200(4907):626-628.

[2]Friedman H,Becker RO,Bachman CH,etal.Effect ofmagnetic fields on reaction time performance.Nature，1967，213(5079): 949-950.

[3]VenclovieneJ,BabarskieneR,Slapikas R,et al.The association between phenomena on the Sun,geomagnetic activity,meteorologicalvariables,andcardiovascular characteristic of patients with myocardial infarction.Int J Biometeorol，201357(5):797-804.

[4]Akopian SN,A rapetian SN.A study of specific electrical conductivity of water by the action of constant magnetic field,electromagnetic field,and low-frequency mechanical vibrations.Biofizika，2005，50(2):265-270.

[5]Dorman L.I.,Iucci N.,Ptitsyna N.G,.et al.Cosmic rays as indicator of space weather influence on frequency of infarct myocardial,brainstrokes,carandtrainaccidents”. International Cosmic Ray Conference of International Cosmic Ray Conference2011（9）:3511-3514.

[6]MartynyukV.S.,Yu.V.Tseyslyer,N.A.Temuryants. Temuryants.Interference of the Mechanisms of Influence ThatWeak Extremely Low Frequency Electromagnetic Fields Have on the Human Body and Animals.Atmospheric and Oceanic Physics，2012，48(8):832-846.

[中圖分類號]R7

[文獻標識碼]A

[文章編號]1672-5654（2015）10（b）-0078-04

DOI：10.16659/j.cnki.1672-5654.2015.29.078

收稿日期：（2015-07-12）

[基金項目]云南省衛(wèi)生科技計劃項目，項目編號：2014NS166。

[作者簡介]劉凌（1970.9-），女，云南省人，碩士生，醫(yī)師，副教授，研究方向：胸膜疾病。

Correlation analysis between the exudative p leural effusion occurrences and geom agnetic fields variations

LIU Ling1，ZHANG Jian-qin1，DONG Liang2，LIXue-song1,YANG Long1,ZHANG Huan-bo1
1.First affiliated hospital of Kunmingmedical university,650032 China;2.Yunnan observatory of Chinese academy of science 650011 China

[Abstract]Ob jective To clarify the permeability changes in the pleura during the geomagnetic field variation periods. Methods At firstwe select five typical geomagnetic storm periods from Jan-2009 to Jan-2014 in 24th solar cycle and static the variations of Dst index values,the numbers and percentages of exudative pleural effusion patients in these five periods. And then we did some correlative analysis between the total variations of the Dst absolution values and the percentages of exudative pleural effusion patients in same period.Resu lts Our research analyzed correlations between the total variations of the Dst absolution values,the numbers and the percentages of exudative pleural effusion patients in five periods every year from 2009-2014,respectively 2.10-3.10，3.15-4.10，5.1-6.14，9.1-9.25 and 11.1-12.5.And then we found that there existed high correlation between variations of Dst value and exudative pleural effusion morbidities—the total number and percentage,the correlative index rs can respectively reach 1.000(P＜0.001),0.900(P＜0.05),0.6000,0.738,1.000(P＜0.001), and the correlation between Dst and total number of the exudative pleural effusion morbidities,0.667,0.900(P＜0.05),1.000 (P＜0.001),1.000(P＜0.001)--the correlation between Dst and percentages of the exudative pleural effusionmorbidities.Conclusions From this research,we preliminarily verified the influences of the permeability of biologicalmembranes leading by the geomagnetic storms inducing by solar activities.And it provides theoretical basis for giving effectively pre-alarm information by solar observation data for preventing these illnesses.

[Key words]Solar activities;Low frequency solar radio observation；Permeability of biological membranes；Exudative pleural effusion