地磁场环境变化与渗出性胸腔积液发生的相关性研究

刘凌，张剑青，董亮，李雪松，杨龙，张寰波.昆明医科大学第一附属医院呼吸内二科，云南昆明　65003；.中国科学院云南天文台，云南昆明　6500



地磁场环境变化与渗出性胸腔积液发生的相关性研究

刘凌1，张剑青1，董亮2，李雪松1，杨龙1，张寰波1
1.昆明医科大学第一附属医院呼吸内二科，云南昆明650032；2.中国科学院云南天文台，云南昆明650011

[摘要]目的考证在地磁环境变化时胸膜的通透性变化。方法首先遴选第24太阳活动周期内（2009年1月—2014年1月期间）五个不同年同月的时间段，统计该时间段内地磁指数Dst变化的总量，同时统计此段时间内的渗出性胸腔积液确诊人数及其所占总入院收治人数的百分比。将总地磁变化量的绝对值分别与胸腔积液确诊人数及其所占总入院收治人数的百分比数进行相关统计。结果研究分析了每年2.10-3.10，3.15-4.10，5.1-6.14，9.1-9.25以及11.1-12.5 共5个时间段内地磁场环境的年变化与渗出性胸腔积液确诊人数及其所占总入院收治人数的百分比数之间的相关度，发现不同年同一时期内的地磁指数变化与渗出性胸腔积液发病率呈较好的正相关性，rs分别达可达1.000（P＜0.001），0.900（P＜0.05），0.6000，0.738和1.000(P＜0.001)（Dst–收治确诊人数相关度）和0.667，0.900（P＜0.05），0.700，1.000(P＜0.001)和1.000(P＜0.001)（Dst–胸腔积液收治百分比相关度）。结论通过此项研究初步验证了太阳活动引起的地磁变化对生物膜透过率的影响，为下一步通过有效的太阳物理观测提出合理的预警、预防该类疾病提出了理论依据。

[关键词]太阳活动；低频射电观测；生物膜透过率；胸腔积液

从80年前开始科学界和医学界就开始了关于人体韵律甚至时钟生物学的研究，多数学者认为气候、季节、天文现象以及多种自然因素的周期性变化，甚至一周的工作时间和休假时间的周期性出现，都会对人体健康产生重要的影响。其中天文活动引起的周期性变化是其中重要的一个因素。

太阳是距离地球最近的恒星，其活动是对地球及人类生产生活最直接的天文活动，其通过微波辐射、红外线、可见光照射、紫外线、以及高能粒子等不同方式源源不断的向地球输送能量，为此不同波段的变化势必会对人类活动产生不同的影响。

从上世纪60年代开始人类就开始注意到宇宙活动特别是太阳活动对人类的健康有重要影响，Friedman等人发表的几篇文章中初步探讨了人体健康情况和地磁活动参数之间的关系[1,2]，这是人类早期从一个系统的领域高度注意到空间灾害性天气对人类的生产生活的影响。从那时起到本世纪初，科学界在太阳活动的各个波段做过与人类相关疾病的关联性研究。

1.1太阳活动对生物膜透过率的影响机制

在太阳剧烈活动时期，西日面具有南向磁场的耀斑产生日冕物质抛射（CME）达到地球时会引起地磁场变化[3],即磁暴，国际上采用Dst指数来描述磁暴。在强的交变电磁场作用下多种生理指标将受到影响，国外研究表明分别在变电站、工业区以及高压输电线附近的居民在心血管疾病、精神类疾病方面会有明显增高的表现。其内在机理，科学界目前认为是人体内离子例如Ca2+，K+，Na2+，OH-在低频交变电磁场情况下会产生谐振或者磁力矩变化情况，这会使得人体内激素分泌水平，生物膜透过水平等发生变化[4,5]。

2012年V.S.Martynyuk等人总结到[6]：在低频交变电磁场作用下首先将引起离子形成共振和极化变化，然后影响亲水-疏水基团的平衡性 （hydrophobic-hydrophilic balance），然后将改变生物膜和双向脂类透过膜的表面物理动态活性，进而影响生物膜渗透率以及膜蛋白的活性，见图1。同时他们认为有两种途径可以阐释生物膜在磁场的变化：第一，正如他们所做的试验：在实验室内的动物检测；但此法仅能在动物身上看到相关现象，对推广到临床验证；第二，利用大规模的宇宙—地球物理现象，直接统计多年的相关疾病，以期发现有效的内在规律。

但V.S.Martynyuk等人尚未在临床中实际观测到在空间天气变化期间相关生物膜病变情况，主要由于国外医院相对规模较小，且生物膜相关疾病不属于急性疾病，为此很难以他们传统的统计急诊数据的办法得到。

本项研究收集了昆明医科大学第一附属医院呼吸科2009年1月—2014年1月间因为胸腔积液原因待查而入院或者在住院期间发生胸腔积液的患者，纳入经胸腔穿刺或胸腔闭式引流术取得胸水行常规检查，符合Light标准诊断为渗出性胸腔积液的患者，排外漏出性胸腔积液或因胸水量少而未能明确胸水性质的患者。由于自胸水的产生并增多到出现明显的临床表现有一段时间，且存在部分患者未及时就诊或辗转于多家医院等因素，分析太阳活动对胸膜通透性的影响应该统计一段时间内渗出性胸腔积液的发病情况。

（1）首先比较自2009年—2014年间，昆明医科大学第一附属医院呼吸科的每月出院人数及住院患者疾病病种的构成无明显差别。可以认为病人来呼吸科住院是随机的，符合统计意义。入选患者的年龄，性别，发生渗出行胸腔积液的病因构成，以及是否生活在变电站、高压输电线附近和工业区等的生活环境调查无明显差异。

（2）我们选取了每年2.10-3.10，3.15-4.10，5.1-6.14，9.1-9.25以及11.1-12.5共5个时间段，将2009年1月-2014年1月?五个时间段内收治住院的全部渗出性胸腔积液患者数进行了统计，同时归纳整理了多年同期内观测到的地磁指数变化情况。

（3）选择研究时间段的主要选择依据：①多年来某一段固定时间段内存在不同的地磁活动程度情况；②同时遴选的时间段第一天和最后一天的前5天不能有地磁爆发，否则会引起数据不准确；③选择的固定时间段尽量避开重大节假日，尽量避免入院我科病人总数据严重变化的情况；（数据来源：国家空间天气监测预警中心http://www. nsmc.cma.gov.cn/NewSite/NSMC/Channels/100009.html）。

2.4统计方法

不同时间段的地磁指数（DST）、收治病人数和胸水占总收治人数百分比的统计描述采用均数、标准差、中位数和四分位数、最小值和最大值描述。由于地磁指数为

1.2渗出性胸腔积液的发生率变化

胸膜作为人体内面积较大的生物膜，其渗透性和多种因素相关。若胸膜的渗透性增加将产生渗出性胸腔积液且相对易于发现。渗出性胸腔积液的产生主要和胸膜渗透性增加有关，其病因包括：结核性、继发于肺炎、癌性胸膜转移等等。临床上我们注意到一段时间内胸腔积液的患者数较多，即其发生率会明显增多，甚至入院时不存在胸水，而后出现并需要行胸腔穿刺或胸腔闭式引流术者。

我们推断胸膜的面积较大，其渗透性的变化如果在原有疾病的基础上和太阳活动引起的地磁变化相关，受影响的程度可能较为明显，而胸水的产生及增多易于观察。故我们进行了渗出性胸腔积液的发生和空间天气事件中的地磁活动变化的相关性研究。

2　病例收集和数据分析

非正态分布，地磁指数和收治病人数、地磁指数和胸水占总收治人数百分比的相关性分析采用Spearman秩相关分析。

2.5不同时间段地磁指数、收治病人数和胸水占总收治人数百分比的统计描述

2.5.1时间段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日同期的地磁指数、收治情况

2009年—2013年每年2月10日-3月10日期间的地磁指数变化情况如下图所示

2009年—2013年每年2.10-3.10的收治数情况如下图所示

2.5.2时间段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日同期的地磁指数、收治病人情况

2009年—2013年每年3月15日—4月10日期间的地磁指数变化情况如下图所示

2009年—2013年每年3.15—4.10的收治数情况如下图所示

2.5.3时间段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日同期的地磁指数、收治情况

2009年—2013年每年5.1—6.14的地磁指数变化情况如下图所示

2009年—2013年每年5.1-6.14的收治数情况如下图所示

2.5.4时间段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日同期的地磁指数、收治情况

2009年—2013年每年9.1-9.25的地磁指数变化情况如下图所示

2.5.5时间段5每年11月1日—12月5日

2009年—2013年每年9.1—9.25的收治数情况如下图所示

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

表6　不同时间段地磁指数与收治病人数和胸腔积液收治百分比Spearm an秩相关系数（rs）

2009年—2013年每年11.1-12.5的地磁指数变化情况如下图所示

2009年-2012年每年11.1-12.5的收治数情况如下图所示

C H I NA HE A LTH I NDUS TR Y

3　结果

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个时间段内地磁场环境的年变化与渗出性胸腔积液收治确诊人数及其所占总入院收治人数的百分比数之间的相关度，发现不同年同一时期内的地磁指数变化与渗出性胸腔积液发生率呈较好的正相关性。我们从上表可以看出在一段时间内的渗出性胸腔积液收治确诊人数及其所占总入院收治人数的百分比数与该段时间内的地磁强度变化总数呈较强的正相关性，大部分的数据P均小于0.05，表示有统计学意义。rs分别达可达1.000（P＜0.001），0.900（P＜0.05），0.6000，0.738和1.000(P＜0.001) （DST-收治确诊人数相关度）和0.667，0.900（P＜0.05），0.700，1.000(P＜0.001)和1.000(P＜0.001)（DST-胸腔积液收治百分比相关度）。

4　讨论

昆明医科大学第一附属医院是昆明最大的一家三甲医院，收治患者数居云南省首位。昆明的空气环境优于中国的许多省会城市，均有利于我们的调查。通过对2009年1月—2014年1月五个时间段地磁指数Dst变化—胸水发病率的相关性分析，发现不论是胸水收治人数还是胸水收治数占总收治数的百分比都与地磁指数变化呈较高的正相关性。可以得出初步结论，在一段时间内的地磁场总变化情况将影响到胸膜的透过性。

本项研究首次在临床上验证了在地磁活动期间生物膜的通透性变化，经过多个长时间段的相关检测，均是正相关性，大部分的数据P均小于0.05，表示有统计学意义，合乎在实验室内的实验验证结果。

但是，本研究仅纳入一家医院，结论可能偏颇，我们将进一步扩大调查范围来证实。以此工作为基础，由于在地磁暴之前可以通过太阳射电等途径进行观测和有效的预警，为此昆明医科大学第一附属医院将进一步联合中国科学院云南天文台在有效的干预、预防方面进行深入研究。

[参考文献]

[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.

[中图分类号]R7

[文献标识码]A

[文章编号]1672-5654（2015）10（b）-0078-04

DOI：10.16659/j.cnki.1672-5654.2015.29.078

收稿日期：（2015-07-12）

[基金项目]云南省卫生科技计划项目，项目编号：2014NS166。

[作者简介]刘凌（1970.9-），女，云南省人，硕士生，医师，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