迎接生命科学第三次革命nbsp微能量

近年来，以能量为标记的机械生物力学对生命现象的影响受到世界科学界的广泛重视，尤其是来自美国麻省理工学院以PhillipASharp为首的一批科学家强力倡导，推动该领域的发展。年1月4日召开的年美国科学促进会年会，明确该领域的发展将成为生命科学的第三次革命，并发表了一份白皮书，提出生命科学、物理学、工程学的融合将会改变我们的世界。微能量体外冲击波作为机械生物力学的一个成功案例，自20世纪90年代初在临床上应用，已取得很大进展，但是关于该技术的诸多基础理论并没有完全探明，使其临床应用受到一定限制。

众所周知，爱因斯坦的质能方程式E=mc2(其中:E表示能量，m代表质量，而c则表示光速常量)揭示了物质就是能量，能量就是波动，因此，不能简单地将生命体以“物”视之，而应该从“能量”的角度出发，检测、采集生命体信息，进而诊断，加以调理施治、预防保健，这便是能量医学。能量医学是未来大健康产业发展的必然趋势，因为生命体是由最基本的细胞构成，能量强则细胞活跃，生命体自然充满活力;能量低则细胞活力衰减，发病概率增加，因此，能量医学的主要任务就是如何快速启动人体的细胞活力，从而达到健康的目的，其运用高科技的尖端技术使这种高效自然能量服务于人类的生命健康，不但能摒除药物日积月累的副作用，更能迅速与生命体本身的生物能相呼应，提高生命体的免疫力和自愈力。相比于普通医学只能在症状出现后才能诊断，微能量医学只要捕捉到人体内能量磁场的微弱变化，就能够在症状出现之前，超早期发现人体异常状况，并且微能量医学在诊断和治疗的过程中，将其对人体的损害降低到最小。利用微能量医学治疗必将是继药物治疗和手术治疗后的另一类治疗领域，不仅可治疗明确的疾病，还可能与基因组结合做疾病的预测，将治疗前移，做到疾病预防和进行亚健康治疗，这将是健康事业的革命性进展。而且随着新医学理念的确立，医学必将由“治疗医学”、“预防医学”、“康复医学”向强化人体免疫系统的“微能量医学”演进。很明显，微能量医学深化了人们对自然和人身的认识，深化了人们对于疾病和治疗手段的认识，方兴未艾，其越来越广泛的应用必将引领现代医学蓬勃发展至一个全新的科技时代，也必将成为大健康产业发展的主轴。

生命科学的发展，总是伴随着工程学的发展。一方面，随着对生命科学的深入探索，我们需要更加优良的工程学设备，就像对基因组大数据的分析，需要运算更快的计算机;另一方面，工程学的发展也需要更加先进的生命科学知识，就像医疗器械的开发，总是要发挥最大的治疗效果，而尽量避免对正常人体组织的损伤。多学科的发展交融总是会对人类科学的发展产生巨大的推动力，而融合医学也是未来医学发展的方向之一。

微能量医学是利用体外设备产生机械波或电磁波对疾病或亚健康状态进行预防和治疗的医学。该学科融合了生命科学、医学、物理学、计算机科学和工程学，具有重大的转化医学价值。近年来随着相关学科的发展，微能量医学在临床的应用更加广泛，包括治疗对某些传统治疗方法效果不佳的疾病，对微能量医学相关的机制研究也更加的深入。微能量医学常用的能量介质包括超声波、冲击波和磁场。

超声波

超声波是指频率在2×~2×Hz的机械振动在弹性介质中的连续性横向或纵向传播，它具有方向性好穿透能力强易于获得能量集中的优点。超声波既是一种波动形式又是一种能量形式(声能)。作为波动，它可以探测负载信号;作为能量，它可以改变媒介的结构和性状。超声医学研究超声对人体的作用和反作用，通常包括超声诊断学超声治疗学和生物医学超生工程。超声波作为医学诊断工具已有50多年的历史。现在，越来越多的实验表明超声波可以作为一种极具潜力的高效能非创伤性治疗工具，而作为治疗的超声波主要依靠其热力学效应、机械效应和空化效应。有课题组曾对糖尿病勃起功能障碍大鼠动物模型进行研究，发现其经声波固有频率1.7MHz脉冲频率1KHz和输出间歇比为1:4的低能量脉冲超声波治疗后，糖尿病大鼠阴茎海绵体内的压力和阴茎海绵体组织病理变化明显改善，阴茎海绵体内纤维化相关信号通路转化生长因子β/Smad蛋白下调、内皮型一氧化氮合酶和神经元型一氧化氮合酶表达明显升高，这些结果提示低能量脉冲超声波治疗也有望成为治疗糖尿病勃起功能障碍的一种新方法。

在美国，超声波被用于治疗皮肤创伤和静脉性溃疡等多种软组织损伤已有70余年的历史。通常临床上将频率小于1MHz的超声称为低频率超声，将频率大于1MHz的超声称为高频率超声。用于肿瘤灭活的高强度聚集性超声波采用的频率就是0.5~5MHz。按照声波能量密度的不同，用于临床治疗的超声波可分为两组:能量密度小于3W/cm2的低强度超声波和能量密度大于3W/cm2的高强度超声波。当然超声波也被用来研究或治疗多种其他疾病，包括骨关节炎症、疼痛、肥胖等。

冲击波

冲击波是自然界一种常见的能量传递方式，其产生和传递都需要特定的介质。这种超音速的空气动力学的扰动通常被认为是独立于波幅的能量传递方式，并且其传播速度通常快于普通的机械波。一个典型的冲击波循环包括一个短时间极高的正向波幅(10ns，50~MPa)和紧随其后的较长时间的低幅度负向波幅，但总时间通常小于10μs，这是冲击波不同于超声波的主要声波学特征。冲击波拥有更广泛的频率界限，通常包含从16Hz到20MHz的范围。在自然界，当较大的能量需要在非常短的时间内释放时，就会产生冲击波，包括地震、爆炸和火山爆发等，可谓杀人武器。生物医学所使用的冲击波通常由特定的气体、激光或高电压产生，能量大大弱于前者，可变成为人类健康服务的工具。当冲击波在介质(包括气体液体固体)传播时，可以瞬间提高介质内的静态压力或温度。冲击波通常包含两种类型:聚焦和非聚焦。前者将能量输出到较小的区域(聚焦点)，后者能量输出较为分散，临床所使用的冲击波通常是聚焦的。

冲击波最早在临床上是用较高能量的冲击波来碎石。目前对于大多数肾结石患者来说，冲击波碎石均会被作为一种常规的治疗方式，这种微创伤性的治疗方式被认为对98%的肾结石均有效。在过去20年，冲击波治疗被引用到更广阔的医学领域。在年，Rompe等率先使用能流密度来对冲击波的治疗能量进行分级。按照EFD，较高能量输出的冲击波(大于0.6mJ/mm2)往往用于结石的治疗，而中低能量输出(低于0.1mJ/mm2)的冲击波往往用于骨骼肌肉软组织系统疾病的治疗。冲击波目前已被用于医学相关的多个领域，包括泌尿系统结石、疫苗接种、非创性促血管生成、组织再生、阴茎硬结症和骨骼肌肉系统疾病等。

磁疗

磁疗也是一种常见的非创伤性辅助治疗方法。对磁疗最早的使用可能源自古代希腊、中国和日本的医师，而磁疗最早的记载源自WilliamGilbert于年所著的DeMagnete。当时这种治疗形式已经被用于治疗普通英国民众以及英国女王的众多疾病。现代磁疗的临床应用源于二次大战后的日本，之后迅速被传到欧洲国家。年，第一本关于磁疗的系统性著作在保加利亚发表，书中记载了使用磁疗治疗例不同疾病的临床经验。在20世纪80年代，美国食品药品监督管理局批准将间断性磁疗用于治疗表浅软组织的疼痛和水肿。磁疗现在已经被细分为多个门类的治疗形式，最常见的是低频脉冲电磁场/脉冲射频能量。目前这种治疗方法操作比较简单，患者可以在家中使用便携式设备自行对目标区域进行治疗。

磁疗，已被证明可以调节局部的疼痛介质和炎症介质，改善局部血液循环，调节免疫和内分泌系统。磁疗目前已被用于试验或治疗疼痛、骨关节炎、多发性硬化症和帕金森病、皮肤创伤和软组织损伤、乳腺癌、心肌梗死以及良性前列腺增生。