基于物理学研究电脉冲针刺下的经络响应电流

摘要

针灸及其经络是中医重要组成部分，此前对经络本质有诸多见解。本研究旨在从电子物理学角度探索经络现象，通过研究电脉冲针刺下的经络响应电流。实验中采用施加电脉冲的针灸研究经络物理特性，向人体施加不同脉冲以实现异常电信号。将电测量结果与等温瞬态离子电流（ITIC）理论对比，发现经络信息传递可能与离子传导有关。针刺和电刺激诱导的离子运动可在经络中产生漂移电流和扩散电流。经络离子传导假说得到证实：经络传递的物质实为离子。

引言

针灸应用已逾三千年。如今不仅是肌骨疾病重要治疗手段，也广泛用于治疗内科疾病[1-4]。尽管针灸广泛用于人体疾病治疗，但对经络组成及其基础理论仍需更清晰认识[5-7]。

经络理论是针灸和推拿按摩的核心组成部分和基础。关于经络本质有多种假说[8]，可分为四类：神经传导理论[9,10]、体液循环理论[11,12]、筋膜结缔组织结构学说[13,14]、生物场（或能量）学说[15,16]。每种假说从不同视角阐释中医经络本质，试图从各自合理观点探索经络本质。但每种假说仅能解释经络本质一部分，无法提供经络系统的全面解释。本研究旨在从电子物理学角度探索经络现象，通过对比不同脉冲解释异常电流，证明运动物质为离子。

电针涉及将针刺入穴位并通过针引入电流，结合电和针增强刺激和针灸效果。选择两条或更多经络进行电针时，穴位和经络如同电极和电流通道，电流通过经络。本研究向合谷和曲池穴施加直流和交流脉冲，测量示波器信号和响应电流。这与ITIC理论非常相似。对离子而言，极微小物质运动形成电流[17-20]。此外，许多纳米材料和器件用此理论解释模型[21-24]。理解ITIC理论中的传输机制很重要。此外，引入离子电流模型并对比直流和交流脉冲响应电流差异，可更清晰理解经络物理特性。

实验方法

受试者选择

本临床试验经长庚医学基金会机构审查委员会批准（IRB许可号：201800392A3）。入组前获得所有参与者书面知情同意。初步评估后，招募30名符合纳入标准的志愿者，含15男15女，年龄20-30岁。均充分知情并签署同意书。本研究选健康志愿者为受试者，故不针对特定穴位，选择常用且位置便利的穴位以观察经络离子传输现象。

纳入与排除标准

前瞻性调查显示，针虽有益但也可能导致副作用[25]。作为有创治疗，有时可诱发局部或全身不良反应[25-27]。系统评价显示罕见危及生命事件也可能发生。因此排除标准极严格。出血和血肿为最常见不良反应。有出血倾向志愿者（血小板计数<20,000和/或血小板减少性紫癜）排除。服用抗凝剂的慢性病志愿者排除。此外，孕妇和安装起搏器志愿者排除。

针灸针

实验用针灸针在同一条件、同一工厂（东邦针灸公司）、同一天生产，以最小化实验误差。

实验过程

实验使用半导体测量分析仪Agilent B1500A输入人体经络波形，定义电信号流向为远端电针和近端电针（图1a）。远端电针指电信号从肢体流向躯干，近端电针指从躯干流向肢体。中医电针治疗通常用方波，故选用方波而非三角波。施加电压时给予交流（AC）和脉冲两种波形（图1b）。AC为0.5 V至-0.5 V连续方波，脉冲为0至0.5 V连续方波。实验用2、4、6、8 Hz四种频率的AC和脉冲。所有数据评估重复三次，呈现为均值±标准差。

a 测量模式示意图。远端施加电压定义为远端电针，近端施加电压定义为近端电针。b 脉冲和c AC波形示意图

结果与讨论

首先选手阳明大肠经（LI）远端和近端电针在合谷和曲池穴间实验，测量响应电流。AC下电压0.5 V时响应电流13 μA，0.5 V时电流26 μA（图2a）。相反，脉冲波形电压0.5 V时电流读数10 μA。但电压0 V时出现约8 μA异常反向电流（图2b）。

a 脉冲和b AC的时间-电压-电流测量，标示I₁和I₂

为分析异常电流，定义初始电流值为I₁，异常反向电流为I₂。用I₂除以I₁求脉冲和AC差异。脉冲比值接近1，表明电流在负电压为负，但无电压时同量反向回流。AC比值接近2，表明负电压下有正向电流，施加反向电压时电流不仅回流还随响应电流增加。因此AC比值大于脉冲比值（图3a）。同样改变频率绘制I₂/I₁比值随频率变化。脉冲实验中，高频显示较小比值，因高频（周期短）脉冲补偿电流时间不足（图3b）。不同频率AC实验显示相同趋势（图3c）。脉冲和AC实验比值均随频率增加而减小。

a 脉冲和AC的I₂/I₁比值对比。AC比值大于脉冲。b 脉冲和c AC的I₂/I₁比值随频率增加而减小

用I-V曲线分析人体经络内部机制。初始电流急剧增加，超过峰值后逐渐减小饱和。发现这与等温瞬态离子电流（ITIC）机制相似[28-33]。ITIC理论中，阴阳离子在电场作用下移至通道两侧，导致电流增加[34]。离子在两侧积累时，因空间电荷势垒电流逐渐减小。因此人体导电方式主要通过离子。

依ITIC理论，经络电信号传递与离子电流非常相似。据测量结果和ITIC理论，初始施加0.5 V电压时，离子在电场作用下移动产生漂移电流，在两侧积累（图4a）。但未施加电压时，读取异常电流为不同浓度离子扩散电流，电流方向与漂移电流相反（图4b）。类似地，AC脉冲条件下施加0.5 V产生漂移电流（图4c）。但电压从0.5 V变为-0.5 V时，同时形成扩散电流和相反电场漂移电流，导致电流比初始测量值大一倍（图4d）。

脉冲电特性模型解释：a 电压引起的漂移电流；b 浓度梯度引起的扩散电流。AC电特性：c 电压引起的漂移电流；d 反向电压产生比脉冲扩散电流更大的电流

据此结果，在12条经络进行相同实验。表1显示I₂/I₁比值均呈现相同结果。脉冲有异常响应电流，比值接近1；AC比值约2。

研究发现与体液循环理论相似。经络穴位针刺可诱导离子被动扩散。体液循环理论中，经络由离子和神经递质组成，因人体组织是由水分、无机盐、带电生物胶体组成的复杂电解质导体。脉冲施加人体时，离子定向移动，消除细胞膜极化。离子浓度分布显著变化，影响人体组织功能，也是基础电生理元素。

本研究局限：疾病可能负面影响经络信号传递。入组30名志愿者而非患者。特定疾病患者针灸经络电子信号响应需未来研究。