微波急性辐照对兔组织生物力学特性的影响
作者：陈 浩 黎晓云 张富鑫 于秀云 廖小丽
单位：电子科技大学 高能电子学研究所，成都 610054
关键词：微波；血液；骨；力学特性
生物医学工程学杂志990211 摘要 采用2.45GHz连续微波对大白兔进行全身大剂量急性辐照，对辐照前和辐照后的血液粘度、粘弹性、血小板聚集性、红细胞脆性、红细胞聚集性和变形性、骨压缩力学特性、骨弯曲力学特性等进行了对比实验，实验结果表明：微波辐照后血液的粘度和粘弹性值降低，红细胞聚集性和变形性降低，红细胞脆性增大，血小板聚集功能降低，2相聚集的解聚率增大，骨力学特性无显著变化。
Effects of Microwave Acute Irradiation on Biomechanic
Properties of Rabbit Tissues
, http://www.100md.com
Chen Hao Li Xiaoyun Zhang Fuxing Yu Xiuyun Liao Xiaoli
University of Electronic Science and Technology,Chengdu 610054
Abstract The rabbit body was irradiated acutely by 2.45GHz continuous microwave. After irradiation, the values of blood viscosity, blood viscoelasticity, platelet aggregation,erythrocyte fragility, erythrocyte deformation, erythrocyte aggregation, the compressive mechanic property and flexible property of bones were tested. The data of irradiated group and unirradiated group were compared. The results showed:after microwave irradiation, the rabbit blood viscosity and viscoelasticity decreased; the rabbit platelet aggregation rate decreased and the disaggregation rate increased; the erythrocyte fragility increased; the biomechanic properties of bones did not change considerably.
, 百拇医药
Key words Microwave Blood Bone Biomechanic property
1 概 述
微波与生物系统相互作用可导致一系列有害或有益的生物效应。一般来说，微波与生物系统相互作用可导致热效应和非热效应。高功率微波对生物体的作用主要是热效应，其作用结果表现为对机体的破坏杀伤。近年来美国和俄罗斯等军事大国十分重视高功率微波的研究，并拟将其作为一种新型的微波能武器，在战时一方面用于干扰或“致盲”敌方电子设备，如民用目标的广播电台、通信系统、电力系统、工业控制系统，军事目标的导弹、卫星、飞机、雷达和通信指挥系统等，另一方面也在积极探索将高功率微波作为一种直接生物杀伤武器[1]。微波对生物体的破坏主要在于加热机体组织，烧伤和破坏机体与神经细胞，使人昏迷，神经混乱，眼睛失明，甚至死亡。据报道，1000 MW的功率可杀死1 km远处的山羊，使2 km处的山羊神经错乱。对老鼠进行辐照，脑温度变化几度就会引起痉挛，丧失记忆或失去知觉。长期接触微波的人员，血相变坏，且引发失眠，烦燥等神经衰弱症候群[2～6]。我们通过2.45 GHz连续微波对兔全身急性大剂量辐照，对辐照后的血液粘度，粘弹性，红细胞聚集性和血小板聚集性，兔骨骼力学特性等进行了实验，用生物力学方法对微波的破坏杀伤效应进行了研究。
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2 材料与方法
2.1 材料
实验动物：新西兰大白兔40只，由华西医科大学动物房提供，体重(2.44±0.21) kg，不分雌雄，随机分为对照组和辐照组各20只。辐射系统：由磁控管、辐射腔和控制电路等组成，微波频率2.45 GHz，连续波，功率输出10～800 W，连续可调，功率大小按国家QB1198-91标准标定，输出时间控制在秒级。测试仪器：Low Shear 30流变仪(瑞士Contraves公司)，智能血液凝集仪(TYXN-91，上海)，721分光光度计(上海)，多功能力学实验台等。
2.2 实验内容
(1)血液粘度、粘弹性；(2)红细胞脆性、聚集性、变形性；(3)血小板聚集性；(4)骨压缩极限强度、压缩弹性模量；(5)骨弯曲极限强度等。
, 百拇医药 2.3 方法
将兔放入微波辐照腔内，调节微波的输出功率和时间，开启电源，对辐照组大白兔进行全身辐照，辐照距离10～20 cm，辐照时间6～15 min，微波发射强度51.3 W。辐照完毕由兔的颈静脉抽取血液9 ml，其中4 ml血液用3.8%枸橼酸钠抗凝，比例为9∶1，供血小板聚集测试用：4 ml血液用EDTA抗凝，供血液粘度和粘弹性测试用，另外1 ml用肝素抗凝，供红细胞脆性实验用。对照组的实验条件除微波辐射装置不输出微波功率外其它与实验组相同。各项流变学测试均在4 h之内完成。
血液粘度和粘弹性测量：将全血和离心分离后的血浆在37 ℃的温浴槽内预热15 min，然后抽取1 ml注入Low Shear 30流变仪中分别测量粘度和粘弹性，并按照Dintenfass的方法计算出红细胞聚集指数A.I.和变形指数Tk[11]。
血小板聚集功能测定：在100 g条件下离心血液15 min，取上层富含血小板血浆(PRP)待测，剩余血液再在2000 g条件下离心15 min，取上清液(PPP)对血液凝集仪进行标定，然后放入PRP，加入不同浓度(分别为2μM和6μM)的二磷酸腺苷(ADP)，测量5 min内血小板的聚集过程，实验温度为37 ℃。
, 百拇医药
红细胞脆性实验按文献[7]的方法进行，通过分光光度计测定不同低渗盐水中游离血红蛋白量，用溶血率50%的氯化钠浓度表示脆性大小。
骨试件制备：将兔处死，取其前肢和后肢的肱骨、尺骨、桡骨、股骨和胫骨等，剔除骨上的肌肉，放入生理盐水中保存备用。
骨压缩测量：将尺骨、桡骨的骨干截为长4 mm的试件，胫骨骨干截为长8 mm的试件， 将试件安装在实验台的夹具上，两端施加压缩载荷P，测量P与压缩变形Δλ的变化过程，骨刚好压断裂时的载荷为最大极限载荷Pmax，最大变形为Δλmax。
骨变曲测量：将骨的两端固定于实验台的夹具上(L＝20 mm)，在其中部施加一横向载荷N，测量载荷N与桡度Δl的变化过程，当骨刚好变曲断裂时的载荷为最大极限载荷Nmax，最大桡度为Δlmax。
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由固体力学理论，单轴压缩状态下应力σ与应变ε的关系为
σ＝Eε
可知压缩弹性模量为E＝σ/ε
将长骨简化为具有一定厚度的空心圆管，在弯曲状态下骨横切面上的最大正应力为
其中：b为骨外径；a为骨内径；Nmax最大载荷；L为两固定点间距离。
图1 兔血液粘度η随切变率的变化
Fig 1 The changes of rabbit blood viscosity η with shear rale
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骨圆环上最大切应力为
最大正应力与最大切应力之比为
一般L>>b，所以σ′max>>τmax，因此τmax可忽略不计。
3 结 果
(1)微波辐照对血液粘度的影响(见图1)。
(2)微波辐照前和辐照后血液的粘弹性值(η′，η″)，红细胞聚集指数(A.I.)，红细胞变形指数(TK)和血浆粘度(ηp)列在表1中。与辐照前比较P<0.05。
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表1 红细胞变形、红细胞聚集、血液粘弹性实验结果
Tabel 1 The experimental results of erythrocyte deformation, erythrocyte aggregation and blood viscoelasticity(=125s-1) Group
Radiative
power
(W)
Erythrocyte
deformation
(Tk)
Erythrocyte
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aggregation
(A.I.)
Plasma
viscosity
ηp/mPa.s
Viscoelasticity
η′/mPa.s
η″/mPa.s
Control(n=20)
0
0.92±0.13
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3.54±0.99
1.24±0.05
9.13±1.53
1.64±0.41
Irradiation(n=20)
51.33±4.78
0.90±0.18
3.05±0.51
1.22±0.06
7.98±2.04
1.40±0.31
, 百拇医药 (3)微波辐照对兔血小板聚集率的影响(见图2)。
由图2可见，微波辐照后血小板的聚集率明显降低。I为未辐照血小板，Ⅱ为2 μmADP诱导剂浓度，Ⅲ为6 μmADP诱导剂浓度。
图2 血小板聚集率A随时间t的变化
Fig 2 The changes of rabbit platelet aggregation A with time t
(4)微波辐射红细胞脆性实验结果列于表2中，用每升盐水中NaCl含量多少来表示脆性的大小。
表2 红细胞脆性实验结果
Table 2 The results of erythrocyte fragility experiment Group
, 百拇医药
Radiative
power(W)
Radiative
time(s)
NaCl
concentration
(g/L)
Control(n=20)
0
0
5.22±0.40
Irradiationl(n=20)
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51.33±4.78
360
5.83±0.38
Irradiation2(n=19)
51.33±4.78
780
6.10±0.34
Compared with control group P<0.01
(5)兔骨压缩实验结果(见表3)。
(6)兔骨弯曲实验结果(见表4)。
4 分析和讨论
, 百拇医药
生物组织是由细胞组成的，细胞又是由蛋白质，核酸等生物大分子构成的。微波和毫米波
表3 兔骨压缩极限强度σmax与弹性模量E
Table 3 The maximum compressive stress σmax and elastic modulus E Group
Radiative
time(s)
Radiative
power(w)
Ulna
Tibia
, 百拇医药
Radius
σmax(MPa)
E(GPa)
σmax(MPa)
E(GPa)
σmax(MPa)
E(GPa)
Control(n=20)
0
0
106.11±14.22
, 百拇医药
1.41±0.24
109.05±18.04
3.06±0.61
102.46±14.71
1.25±0.29
Irradiation
(n=20)
900
51.33±4.78
103.27±14.42
1.37±0.23
105.18±11.89
, 百拇医药
2.96±0.49
100.62±13.34
1.22±0.28
t test P>0.05表4 兔骨弯曲极限强度σmax和最大切应力τmax
Table 4 The flexible maximum stress σmax and maximum shear stress τmax Group
Radiative
time(s)
Radiative
, 百拇医药 power(W)
Humerus
Femur
Ulna
Radius
σ′max(MPa)
τmax
σ′max(MPa)
τmax
σ′max(MPa)
τmax
, 百拇医药
σ′max(MPa)
τmax
Control
(n=20)
0
0
185.12±38.47
40.3±8.37
127.94±18.5
34.76±5.03
187.96±41.61
, 百拇医药 29.29±6.47
190.35±63.56
31.41±9.47
Iarradiation
(n=20)
900
51.33±4.78
194.41±40.12
42.33±8.73
128.43±17.87
34.89±4.85
197.28±60.54
, 百拇医药
30.72±8.42
196.26±64.38
32.38±8.94
t test P>0.05
的量子能量相对较弱，是一种非电离辐射，它不足以改变分子的共价键结构，但是微波和毫米波有可能对生物分子的氢键，疏水键和范德瓦尔斯键产生作用，从而改变蛋白质等生物大分子的构象与活性。细胞的物理特性受细胞膜功能结构，细胞几何形态和细胞内容物质的制约和影响，若细胞膜上蛋白质的功能和结构发生变化，则细胞的聚集和变形等也要发生变化[8，9]。
实验结果表明，微波辐照后兔血液的粘度和粘弹性降低。这种降低很大程度上是由于红细胞聚集能力的改变引起的，因为低切变率下血液的粘度和粘弹性与红细胞的聚集行为密切相关[10]，而本实验是在较低的切变率下进行的(0.512<
<128.5s-1)。红细胞的聚集行为除与细胞膜的功能结构有关，还与血浆中的纤维蛋白原、球蛋白、高分子葡聚糖、羟基纤维等大分子有关[11，12]。已有的研究发现，大强度微波辐照使血浆中的酶活性显著降低[13]，因此，辐照后红细胞聚集性的改变可能是由于细胞膜的功能结构和血浆中的蛋白质受到微波损伤所致。
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血小板的聚集性是它的一个主要功能。血小板内蛋白组成的微管和微丝为血小板的收缩，伪足的突出和内容物释放提供收缩力[14]。微波照射后，血小板的聚集功能下降，这主要表现在：未被辐照的血小板在2 μmol/L的ADP作用下，产生较高幅值的1相和2相聚集；而辐照后的血小板1相聚集降低，2相聚集也显著降低，并且解聚率随辐照强度的增加而增加。即使在6 μmol/L ADP的强作用下，照射后的血小板仍不能产生很好的聚集，而2相聚集中的解聚行为更加突出。这反映出血小板的释放功能受到抑制，使聚集的稳定性受到影响。
微波辐照后细胞对低渗盐水的抵抗能力降低，红细胞的脆性增加。
骨力学实验表明，不同的骨压缩极限强度差异不大，均在100～110 MPa之间，但弹性模量有较大的差异(如胫骨E=3，尺骨E=1.41)。骨在较低的压缩载荷下主应力-应变关系呈线性，在较高的载荷下呈非线性。在弯曲变形下，直径较小的骨能够承受较大的弯曲，而直径较大的骨能够承受较大的载荷。在较低载荷作用下，载荷与桡度呈线性。微波急性辐照对骨骼的力学特性影响不显著，因为从所有的实验数据来看，辐照组对照组的统计差别不明显(P>0.05)。这可能与骨的构成成分有关，骨的主
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要成分为羟基磷灰石和胶原，说明微波对羟基磷灰石和胶原的破坏作用不强烈。因此，微波对生物体的破坏更多地表现在其它组织和器官之上。
综上所述，血液在大功率微波急性照射后，其粘度和粘弹性在低切变率下降低，红细胞聚集能力和变形能力降低，红细胞脆性增大，血小板聚集功能降低，兔骨骼的力学特性无显著变化。
注释：国家863计划激光青年基金资助项目(JG01261)
参考文献
1 刘盛纲，蒙 林，熊采东等.电子科技大学学报，1993；22(增刊)∶11
2 Johson CC,Guy AW. Proc. IEEE,1972;60∶692
3 Kraszewdki A,Hartsgrove GW. Journal of Microwave Power,1986;21∶96
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4 Frohlich H. IEEE Trans MTT,1978;MTT-26∶613
5 李维信.生殖与避孕，1986;6∶22
6 张万杭.微波学报，1988；2∶56
7 邓家栋.血液病实验诊断，天津：天津科学技术出版社，1985∶298
8 Gu J. Microwave Immunocytochemistry. Plenum Press, New York, 1994∶67-80
9 Adey WR.Proc IEEE,1980；68∶119
10 翁维良，廖福龙，吴云鹏等.血液流变学研究方法及其应用.北京：科学出版社，1987∶79-120
11 L.丁坦法思.血液流变学在诊断及预防医学中的应用.北京：科学出版社，1981∶333-359
12 冈小天.生物流变学.北京：科学出版社，1988∶65
13 李昌吉.詹承烈，龙云芳等.成都：第一届全国微波生物医学学术会议论文摘要集，1994∶39
14 阮长耿.血小板-基础与临床.上海：上海科学技术出版社，1987∶40
收稿：1997-10-26, http://www.100md.com
单位：电子科技大学 高能电子学研究所，成都 610054
关键词：微波；血液；骨；力学特性
生物医学工程学杂志990211 摘要 采用2.45GHz连续微波对大白兔进行全身大剂量急性辐照，对辐照前和辐照后的血液粘度、粘弹性、血小板聚集性、红细胞脆性、红细胞聚集性和变形性、骨压缩力学特性、骨弯曲力学特性等进行了对比实验，实验结果表明：微波辐照后血液的粘度和粘弹性值降低，红细胞聚集性和变形性降低，红细胞脆性增大，血小板聚集功能降低，2相聚集的解聚率增大，骨力学特性无显著变化。
Effects of Microwave Acute Irradiation on Biomechanic
Properties of Rabbit Tissues
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Chen Hao Li Xiaoyun Zhang Fuxing Yu Xiuyun Liao Xiaoli
University of Electronic Science and Technology,Chengdu 610054
Abstract The rabbit body was irradiated acutely by 2.45GHz continuous microwave. After irradiation, the values of blood viscosity, blood viscoelasticity, platelet aggregation,erythrocyte fragility, erythrocyte deformation, erythrocyte aggregation, the compressive mechanic property and flexible property of bones were tested. The data of irradiated group and unirradiated group were compared. The results showed:after microwave irradiation, the rabbit blood viscosity and viscoelasticity decreased; the rabbit platelet aggregation rate decreased and the disaggregation rate increased; the erythrocyte fragility increased; the biomechanic properties of bones did not change considerably.
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Key words Microwave Blood Bone Biomechanic property
1 概 述
微波与生物系统相互作用可导致一系列有害或有益的生物效应。一般来说，微波与生物系统相互作用可导致热效应和非热效应。高功率微波对生物体的作用主要是热效应，其作用结果表现为对机体的破坏杀伤。近年来美国和俄罗斯等军事大国十分重视高功率微波的研究，并拟将其作为一种新型的微波能武器，在战时一方面用于干扰或“致盲”敌方电子设备，如民用目标的广播电台、通信系统、电力系统、工业控制系统，军事目标的导弹、卫星、飞机、雷达和通信指挥系统等，另一方面也在积极探索将高功率微波作为一种直接生物杀伤武器[1]。微波对生物体的破坏主要在于加热机体组织，烧伤和破坏机体与神经细胞，使人昏迷，神经混乱，眼睛失明，甚至死亡。据报道，1000 MW的功率可杀死1 km远处的山羊，使2 km处的山羊神经错乱。对老鼠进行辐照，脑温度变化几度就会引起痉挛，丧失记忆或失去知觉。长期接触微波的人员，血相变坏，且引发失眠，烦燥等神经衰弱症候群[2～6]。我们通过2.45 GHz连续微波对兔全身急性大剂量辐照，对辐照后的血液粘度，粘弹性，红细胞聚集性和血小板聚集性，兔骨骼力学特性等进行了实验，用生物力学方法对微波的破坏杀伤效应进行了研究。
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2 材料与方法
2.1 材料
实验动物：新西兰大白兔40只，由华西医科大学动物房提供，体重(2.44±0.21) kg，不分雌雄，随机分为对照组和辐照组各20只。辐射系统：由磁控管、辐射腔和控制电路等组成，微波频率2.45 GHz，连续波，功率输出10～800 W，连续可调，功率大小按国家QB1198-91标准标定，输出时间控制在秒级。测试仪器：Low Shear 30流变仪(瑞士Contraves公司)，智能血液凝集仪(TYXN-91，上海)，721分光光度计(上海)，多功能力学实验台等。
2.2 实验内容
(1)血液粘度、粘弹性；(2)红细胞脆性、聚集性、变形性；(3)血小板聚集性；(4)骨压缩极限强度、压缩弹性模量；(5)骨弯曲极限强度等。
, 百拇医药 2.3 方法
将兔放入微波辐照腔内，调节微波的输出功率和时间，开启电源，对辐照组大白兔进行全身辐照，辐照距离10～20 cm，辐照时间6～15 min，微波发射强度51.3 W。辐照完毕由兔的颈静脉抽取血液9 ml，其中4 ml血液用3.8%枸橼酸钠抗凝，比例为9∶1，供血小板聚集测试用：4 ml血液用EDTA抗凝，供血液粘度和粘弹性测试用，另外1 ml用肝素抗凝，供红细胞脆性实验用。对照组的实验条件除微波辐射装置不输出微波功率外其它与实验组相同。各项流变学测试均在4 h之内完成。
血液粘度和粘弹性测量：将全血和离心分离后的血浆在37 ℃的温浴槽内预热15 min，然后抽取1 ml注入Low Shear 30流变仪中分别测量粘度和粘弹性，并按照Dintenfass的方法计算出红细胞聚集指数A.I.和变形指数Tk[11]。
血小板聚集功能测定：在100 g条件下离心血液15 min，取上层富含血小板血浆(PRP)待测，剩余血液再在2000 g条件下离心15 min，取上清液(PPP)对血液凝集仪进行标定，然后放入PRP，加入不同浓度(分别为2μM和6μM)的二磷酸腺苷(ADP)，测量5 min内血小板的聚集过程，实验温度为37 ℃。
, 百拇医药
红细胞脆性实验按文献[7]的方法进行，通过分光光度计测定不同低渗盐水中游离血红蛋白量，用溶血率50%的氯化钠浓度表示脆性大小。
骨试件制备：将兔处死，取其前肢和后肢的肱骨、尺骨、桡骨、股骨和胫骨等，剔除骨上的肌肉，放入生理盐水中保存备用。
骨压缩测量：将尺骨、桡骨的骨干截为长4 mm的试件，胫骨骨干截为长8 mm的试件， 将试件安装在实验台的夹具上，两端施加压缩载荷P，测量P与压缩变形Δλ的变化过程，骨刚好压断裂时的载荷为最大极限载荷Pmax，最大变形为Δλmax。
骨变曲测量：将骨的两端固定于实验台的夹具上(L＝20 mm)，在其中部施加一横向载荷N，测量载荷N与桡度Δl的变化过程，当骨刚好变曲断裂时的载荷为最大极限载荷Nmax，最大桡度为Δlmax。
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由固体力学理论，单轴压缩状态下应力σ与应变ε的关系为
σ＝Eε
可知压缩弹性模量为E＝σ/ε
将长骨简化为具有一定厚度的空心圆管，在弯曲状态下骨横切面上的最大正应力为
其中：b为骨外径；a为骨内径；Nmax最大载荷；L为两固定点间距离。
图1 兔血液粘度η随切变率的变化
Fig 1 The changes of rabbit blood viscosity η with shear rale
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骨圆环上最大切应力为
最大正应力与最大切应力之比为
一般L>>b，所以σ′max>>τmax，因此τmax可忽略不计。
3 结 果
(1)微波辐照对血液粘度的影响(见图1)。
(2)微波辐照前和辐照后血液的粘弹性值(η′，η″)，红细胞聚集指数(A.I.)，红细胞变形指数(TK)和血浆粘度(ηp)列在表1中。与辐照前比较P<0.05。
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表1 红细胞变形、红细胞聚集、血液粘弹性实验结果
Tabel 1 The experimental results of erythrocyte deformation, erythrocyte aggregation and blood viscoelasticity(=125s-1) Group
Radiative
power
(W)
Erythrocyte
deformation
(Tk)
Erythrocyte
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aggregation
(A.I.)
Plasma
viscosity
ηp/mPa.s
Viscoelasticity
η′/mPa.s
η″/mPa.s
Control(n=20)
0
0.92±0.13
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3.54±0.99
1.24±0.05
9.13±1.53
1.64±0.41
Irradiation(n=20)
51.33±4.78
0.90±0.18
3.05±0.51
1.22±0.06
7.98±2.04
1.40±0.31
, 百拇医药 (3)微波辐照对兔血小板聚集率的影响(见图2)。
由图2可见，微波辐照后血小板的聚集率明显降低。I为未辐照血小板，Ⅱ为2 μmADP诱导剂浓度，Ⅲ为6 μmADP诱导剂浓度。
图2 血小板聚集率A随时间t的变化
Fig 2 The changes of rabbit platelet aggregation A with time t
(4)微波辐射红细胞脆性实验结果列于表2中，用每升盐水中NaCl含量多少来表示脆性的大小。
表2 红细胞脆性实验结果
Table 2 The results of erythrocyte fragility experiment Group
, 百拇医药
Radiative
power(W)
Radiative
time(s)
NaCl
concentration
(g/L)
Control(n=20)
0
0
5.22±0.40
Irradiationl(n=20)
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51.33±4.78
360
5.83±0.38
Irradiation2(n=19)
51.33±4.78
780
6.10±0.34
Compared with control group P<0.01
(5)兔骨压缩实验结果(见表3)。
(6)兔骨弯曲实验结果(见表4)。
4 分析和讨论
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生物组织是由细胞组成的，细胞又是由蛋白质，核酸等生物大分子构成的。微波和毫米波
表3 兔骨压缩极限强度σmax与弹性模量E
Table 3 The maximum compressive stress σmax and elastic modulus E Group
Radiative
time(s)
Radiative
power(w)
Ulna
Tibia
, 百拇医药
Radius
σmax(MPa)
E(GPa)
σmax(MPa)
E(GPa)
σmax(MPa)
E(GPa)
Control(n=20)
0
0
106.11±14.22
, 百拇医药
1.41±0.24
109.05±18.04
3.06±0.61
102.46±14.71
1.25±0.29
Irradiation
(n=20)
900
51.33±4.78
103.27±14.42
1.37±0.23
105.18±11.89
, 百拇医药
2.96±0.49
100.62±13.34
1.22±0.28
t test P>0.05表4 兔骨弯曲极限强度σmax和最大切应力τmax
Table 4 The flexible maximum stress σmax and maximum shear stress τmax Group
Radiative
time(s)
Radiative
, 百拇医药 power(W)
Humerus
Femur
Ulna
Radius
σ′max(MPa)
τmax
σ′max(MPa)
τmax
σ′max(MPa)
τmax
, 百拇医药
σ′max(MPa)
τmax
Control
(n=20)
0
0
185.12±38.47
40.3±8.37
127.94±18.5
34.76±5.03
187.96±41.61
, 百拇医药 29.29±6.47
190.35±63.56
31.41±9.47
Iarradiation
(n=20)
900
51.33±4.78
194.41±40.12
42.33±8.73
128.43±17.87
34.89±4.85
197.28±60.54
, 百拇医药
30.72±8.42
196.26±64.38
32.38±8.94
t test P>0.05
的量子能量相对较弱，是一种非电离辐射，它不足以改变分子的共价键结构，但是微波和毫米波有可能对生物分子的氢键，疏水键和范德瓦尔斯键产生作用，从而改变蛋白质等生物大分子的构象与活性。细胞的物理特性受细胞膜功能结构，细胞几何形态和细胞内容物质的制约和影响，若细胞膜上蛋白质的功能和结构发生变化，则细胞的聚集和变形等也要发生变化[8，9]。
实验结果表明，微波辐照后兔血液的粘度和粘弹性降低。这种降低很大程度上是由于红细胞聚集能力的改变引起的，因为低切变率下血液的粘度和粘弹性与红细胞的聚集行为密切相关[10]，而本实验是在较低的切变率下进行的(0.512<
<128.5s-1)。红细胞的聚集行为除与细胞膜的功能结构有关，还与血浆中的纤维蛋白原、球蛋白、高分子葡聚糖、羟基纤维等大分子有关[11，12]。已有的研究发现，大强度微波辐照使血浆中的酶活性显著降低[13]，因此，辐照后红细胞聚集性的改变可能是由于细胞膜的功能结构和血浆中的蛋白质受到微波损伤所致。, http://www.100md.com
血小板的聚集性是它的一个主要功能。血小板内蛋白组成的微管和微丝为血小板的收缩，伪足的突出和内容物释放提供收缩力[14]。微波照射后，血小板的聚集功能下降，这主要表现在：未被辐照的血小板在2 μmol/L的ADP作用下，产生较高幅值的1相和2相聚集；而辐照后的血小板1相聚集降低，2相聚集也显著降低，并且解聚率随辐照强度的增加而增加。即使在6 μmol/L ADP的强作用下，照射后的血小板仍不能产生很好的聚集，而2相聚集中的解聚行为更加突出。这反映出血小板的释放功能受到抑制，使聚集的稳定性受到影响。
微波辐照后细胞对低渗盐水的抵抗能力降低，红细胞的脆性增加。
骨力学实验表明，不同的骨压缩极限强度差异不大，均在100～110 MPa之间，但弹性模量有较大的差异(如胫骨E=3，尺骨E=1.41)。骨在较低的压缩载荷下主应力-应变关系呈线性，在较高的载荷下呈非线性。在弯曲变形下，直径较小的骨能够承受较大的弯曲，而直径较大的骨能够承受较大的载荷。在较低载荷作用下，载荷与桡度呈线性。微波急性辐照对骨骼的力学特性影响不显著，因为从所有的实验数据来看，辐照组对照组的统计差别不明显(P>0.05)。这可能与骨的构成成分有关，骨的主
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要成分为羟基磷灰石和胶原，说明微波对羟基磷灰石和胶原的破坏作用不强烈。因此，微波对生物体的破坏更多地表现在其它组织和器官之上。
综上所述，血液在大功率微波急性照射后，其粘度和粘弹性在低切变率下降低，红细胞聚集能力和变形能力降低，红细胞脆性增大，血小板聚集功能降低，兔骨骼的力学特性无显著变化。
注释：国家863计划激光青年基金资助项目(JG01261)
参考文献
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收稿：1997-10-26, http://www.100md.com