[论文解读] The working principle of magnetic resonance therapy

Larissa Brizhik, Barbara Zavan+1 more|arXiv (Cornell University)|Sep 15, 2015

Laser Applications in Dentistry and Medicine参考文献 42被引用 6

一句话总结

本文提出，磁共振治疗（TMR治疗）通过利用非热性、共振的磁场效应作用于生物氧化还原过程，可加速伤口愈合，尤其是糖尿病足溃疡的愈合。其关键机制在于生物分子中的孤子介导电荷传输，磁场可提高电子转移效率，从而随时间推移产生协同性的生理改善。

ABSTRACT

In this paper we describe briefly the basic aspects of magnetic resonance therapy, registered as TMR therapy. Clinical studies have shown that application of this therapy significantly accelerates wound healing and, in particular, healing of the diabetic foot disease. To understand the working principle of this therapy, we analyze relevant to it biological effects produced by magnetic fields. Based on these data, we show that there is a hierarchy of the possible physical mechanisms, which can produce such effects. The mutual interplay between the mechanisms can lead to a synergetic outcome delayed in time, which can affect the physiological state of the organism. In particular, we show that soliton mediated charge transport during the redox processes in living organisms is sensitive to magnetic fields, so that such fields can facilitate redox processes in particular, and can stimulate the healing effect of the organism in general. This and other non-thermal resonant mechanisms of the biological effects of magnetic fields are summarized as the working principle of the magnetic resonance therapy. We support our approach by some biological and histological data (both in vitro and in vivo) and, finally, by some clinical data.

研究动机与目标

• 阐明磁共振治疗（TMR治疗）在促进组织修复过程中所涉及的物理机制。
• 识别并分析磁场与生物系统在分子水平上的非热性、共振相互作用。
• 将观察到的临床伤口愈合改善与特定生物物理过程（如氧化还原反应和电荷传输）联系起来。
• 提供一个将电磁效应与生物体细胞及生理反应整合的理论框架。
• 利用体外、体内及临床数据验证所提出的机制在伤口愈合结果中的有效性。

提出的方法

• 分析体外和体内研究中的现有生物学和组织学数据，以识别对磁场敏感的生物过程。
• 研究孤子介导电荷传输在氧化还原反应中的作用，特别是在蛋白质和细胞膜中的作用。
• 应用软凝聚态物理和生物物理的原理，对磁场与生物分子系统之间的相互作用进行建模。
• 评估影响生物效应的物理机制层级，强调共振的非热性相互作用。
• 整合TMR治疗试验的临床数据，将磁场暴露与愈合速度的加快相关联。
• 使用理论建模证明，多种物理机制之间的相互作用可产生具有时间延迟的协同效应。

实验结果

研究问题

• RQ1 磁场通过何种主要物理机制影响活体系统中的生物过程？
• RQ2 磁场如何通过孤子介导电荷传输特异性地增强细胞中的氧化还原过程？
• RQ3 非热性、共振效应在介导磁共振治疗治疗效果中起什么作用？
• RQ4 多种生物物理机制之间的相互作用如何导致延迟但显著的生理改善？
• RQ5 临床观察到的伤口愈合加速在多大程度上可由所提出的物理机制加以解释？

主要发现

• 磁场可通过调节生物分子中孤子介导的电荷传输，增强生物系统中的氧化还原过程。
• 临床数据显示，该疗法在加速糖尿病足溃疡愈合方面具有显著疗效，体组织学和体内研究数据支持此结论。
• 非热性、共振磁场效应被确定为主要机制，热效应可忽略不计。
• 多种物理机制之间的相互作用产生协同性、时间延迟的响应，从而增强治疗效果。
• 理论建模表明，磁场可选择性影响蛋白质和膜中的电子转移，促进修复过程。
• 临床数据表明，TMR治疗后伤口愈合速度有可测量的改善，与所提出的生物物理机制一致。