Untersuchung der Meridian-Antwortströme bei elektrischer Pulsakupunktur: Eine physikbasierte Studie

Zusammenfassung

Akupunktur und ihre Meridiane sind zentrale Bestandteile der traditionellen chinesischen Medizin; es gibt zahlreiche Hypothesen zu ihrer Natur. Diese Studie untersucht das Phänomen der Meridiane aus der Perspektive der Elektronenphysik, indem die Antwortströme auf elektrische Pulsakupunktur analysiert werden. Verschiedene Pulstypen wurden am menschlichen Körper angewendet, um abnorme elektrische Signale zu detektieren. Der Vergleich der Messergebnisse mit der Theorie des isothermen transienten Ionenstroms (ITIC) zeigt, dass die Signalübertragung in Meridianen mit Ionenleitung zusammenhängen könnte. Die durch Akupunktur und elektrische Stimulation induzierte Ionenbewegung führt zu Drift- und Diffusionsströmen entlang der Meridiane. Die Hypothese der ionischen Leitung in Meridianen wird bestätigt: Die von Meridianen transportierten Substanzen sind Ionen.

Einleitung

Akupunktur wird seit über dreitausend Jahren angewendet. Heute ist sie nicht nur ein wichtiges therapeutisches Instrument bei muskuloskelettalen Erkrankungen, sondern auch weit verbreitet in der Behandlung internistischer Krankheiten [1-4]. Trotz breiter Anwendung bedarf es größerer Klarheit über die Zusammensetzung der Meridiane und ihre fundamentale Theorie [5-7].

Die Meridiantheorie ist Kernkomponente und Grundlage von Akupunktur und Tuina-Massage. Es existieren viele Hypothesen zur Natur der Meridiane [8], unterteilbar in vier theoretische Bereiche: Nervenleitungstheorie [9, 10], Körperflüssigkeitszirkulationstheorie [11, 12], Faszien- und Bindegewebsstruktur-Doktrin [13, 14] sowie biologisches Feld (Energie) [15, 16]. Jede Hypothese interpretiert die Meridianessenz aus einer anderen Perspektive, doch keine kann das Meridiansystem umfassend erklären. Diese Studie erforscht das Meridianphänomen aus elektronisch-physikalischer Sicht, indem verschiedene Pulstypen verglichen werden, um einen anomalen Strom zu erklären und zu beweisen, dass das transportierte Substrat Ionen sind.

Bei Elektroakupunktur werden Nadeln in Akupunkturpunkte eingeführt und ein elektrischer Strom durch die Nadel geleitet, was Elektrizität und Nadel kombiniert, um die Stimulation und Wirkung zu verstärken. Werden zwei oder mehr Meridiane für Elektroakupunktur genutzt, wirken Akupunktpunkt und Meridian wie Elektroden und Stromkanal, sodass der Strom durch die Meridiane fließt. Durch Anlegen von Gleich- und Wechselpulsen an die Punkte Hegu und Quchi in dieser Arbeit können Oszilloskop-Signale und Antwortströme gemessen werden. Dies ähnelt stark der ITIC-Theorie. Ionen sind sehr kleine Teilchen, deren Bewegung Strom erzeugt [17-20]. Viele Nanomaterialien und -geräte nutzen diese Theorie zur Modellierung [21-24]. Das Verständnis des Transportmechanismus in der ITIC-Theorie ist entscheidend. Durch Einführung des Ionenstrommodells und Vergleich der Antwortströme bei Gleich- und Wechselpulsen können die physikalischen Eigenschaften der Meridiane klarer verstanden werden.

Experimentelle Methoden

Teilnehmerauswahl

Diese klinische Studie wurde vom Institutional Review Board der Chang Gung Medical Foundation genehmigt (IRB-Nr. 201800392A3). Vor der Rekrutierung wurde von allen Teilnehmern schriftliche Einwilligung eingeholt. Nach Voruntersuchungen wurden 30 Freiwillige (15 Männer, 15 Frauen, 20–30 Jahre) eingeschlossen, die die Einschlusskriterien erfüllten. Alle waren über das Projekt informiert und unterschrieben die Einwilligung. Gesunde Freiwillige wurden als Probanden gewählt, daher wurde kein spezifischer Akupunktpunkt gezielt; die Positionen wurden aufgrund ihrer häufigen Verwendung und günstigen Lage gewählt, um das Phänomen des Ionentransports in Meridianen zu beobachten.

Ein- und Ausschlusskriterien

Laut prospektiver Umfrage kann Akupunktur trotz Nutzen Nebenwirkungen haben [25]. Als invasive Behandlung kann sie lokale oder systemische Nebenwirkungen hervorrufen [25-27]; lebensbedrohliche Ereignisse sind selten, aber möglich. Daher waren die Ausschlusskriterien streng. Blutungen und Hämatome sind die häufigsten Nebenwirkungen. Freiwillige mit Blutungsneigung (Thrombozyten < 20.000 und/oder thrombozytopenische Purpura) wurden ausgeschlossen. Ebenso Personen mit chronischen Erkrankungen unter Antikoagulanzien, Schwangere und Träger von Herzschrittmachern.

Akupunkturnadeln

Die verwendeten Akupunkturnadeln wurden unter identischen Bedingungen, im selben Werk (Dong Bang Acupuncture Inc.) und am selben Tag produziert, um experimentelle Fehler zu minimieren.

Versuchsablauf

In diesem Experiment wird der Halbleiter-Messanalysator Agilent B1500A verwendet, um die Meridian-Wellenformen des menschlichen Körpers einzuspeisen. Die Flussrichtungen der elektrischen Signale werden als ferne und nahe Elektroakupunktur definiert (Abb. 1a). Ferne Elektroakupunktur bedeutet, dass die Signale von den Gliedmaßen zum Körper fließen; nahe Elektroakupunktur bedeutet Fluss vom Körper zu den Gliedmaßen. Die chinesische Medizin nutzt üblicherweise eine Rechteckwelle; daher wurden Rechteckwellen statt Dreieckswellen gewählt. Beim Anlegen der Spannung werden zwei verschiedene Wellenformen durch Wechselstrom (AC) und Puls erzeugt (Abb. 1b, c). AC ist eine kontinuierliche Rechteckwelle zwischen +0,5 und −0,5 V; Puls ist eine kontinuierliche Rechteckwelle von 0 auf +0,5 V. Weiterhin werden AC und Pulse mit vier Frequenzen (2, 4, 6, 8 Hz) verwendet. Alle Datenerhebungen wurden dreifach wiederholt und als Mittelwert ± Standardabweichung dargestellt.

a Schematische Darstellung des Messmodus. Anlegen der Spannung am fernen Punkt = ferne Elektroakupunktur; am nahen Punkt = nahe Elektroakupunktur. Schematische Pulstypen: b Puls und c AC.

Ergebnisse und Diskussion

Zunächst wurde der LI-Meridian (Großdarm-Meridian der Hand) mit ferner und naher Elektroakupunktur zwischen Hegu und Quchi untersucht und der Antwortstrom gemessen. Bei AC betrug der Antwortstrom bei 0,5 V 13 μA, bei 0,5 V 26 μA (Abb. 2a). Im Gegensatz dazu zeigte der Puls bei 0,5 V einen Strom von 10 μA, jedoch einen anomalen Rückstrom von ~8 μA bei 0 V (Abb. 2b).

Messung von Zeit vs. Spannung und Strom für a Puls und b AC, mit I₁ und I₂ gekennzeichnet.

Zur Analyse des anomalen Stroms wurde der Anfangsstrom als I₁, der anomale Rückstrom als I₂ definiert. Das Verhältnis I₂/I₁ wurde für Puls und AC verglichen. Beim Puls war das Verhältnis nahe 1, was bedeutet, dass der Strom bei negativer Spannung negativ ist, aber bei 0 V in gleicher Menge umgekehrt wird. Beim AC war das Verhältnis nahe 2, was einen Vorwärtsstrom bei negativer Spannung anzeigt, der bei umgekehrter Spannung nicht nur zurückfließt, sondern mit dem Antwortstrom zunimmt. Daher ist das AC-Verhältnis größer als das Puls-Verhältnis (Abb. 3a). Ähnlich wurden verschiedene Frequenzen variiert und das Verhältnis I₂/I₁ gegen die Frequenz aufgetragen. Bei Pulsversuchen zeigte höhere Frequenz ein kleineres Verhältnis, da bei kürzerer Periodendauer nicht genug Zeit für den Kompensationsstrom bleibt (Abb. 3b). AC-Versuche zeigten den gleichen Trend (Abb. 3c). Das Verhältnis nahm mit steigender Frequenz in beiden Fällen ab.

a Vergleich des I₂/I₁-Verhältnisses für Puls und AC. AC-Verhältnis größer als Puls-Verhältnis. b Puls- und c AC-Verhältnis nehmen mit Frequenz ab.

Die I-V-Kurve wurde zur Analyse des Mechanismus in den Meridianen herangezogen. Anfangs steigt der Strom steil an, nimmt dann allmählich ab und sättigt nach Überschreiten des Maximums. Dies ähnelt dem isothermen transienten Ionenstrom (ITIC) [28-33]. In der ITIC-Theorie bewegen sich Anionen und Kationen im elektrischen Feld zu den beiden Seiten des Kanals, was den Strom ansteigen lässt [34]. Wenn sich Ionen an den beiden Seiten ansammeln, nimmt der Strom aufgrund der Raumladungsbarriere allmählich ab. Daher erfolgt die elektrische Leitung im menschlichen Körper hauptsächlich über Ionen.

Aus der ITIC-Theorie folgt, dass die elektrische Signalübertragung in Meridianen dem Ionenstrom sehr ähnlich ist. Basierend auf den Messergebnissen und der ITIC-Theorie: Bei angelegter Spannung von 0,5 V bewegen sich Ionen im elektrischen Feld, was Driftstrom erzeugt, und akkumulieren an zwei Stellen (Abb. 4a). Wird keine Spannung angelegt, wird der anomale Strom durch den Diffusionsstrom aufgrund des Ionenkonzentrationsgradienten gemessen; die Stromrichtung ist dem Driftstrom entgegengesetzt (Abb. 4b). Bei AC-Puls-Bedingungen führt 0,5 V zu Driftstrom (Abb. 4c). Ändert sich die Spannung von +0,5 auf −0,5 V, entstehen sowohl Diffusionsstrom als auch Driftstrom mit entgegengesetztem Feld, was zu einem doppelt so großen Strom führt wie beim initialen Driftstrom (Abb. 4d).

Modell zur Erklärung des Puls-Elektrischen Merkmals: a Driftstrom durch Spannung, b Diffusionsstrom durch Konzentrationsgradient. Für AC-Elektrisches Merkmal: c Driftstrom durch Spannung; d umgekehrte Spannung erzeugt größeren Strom als Diffusionsstrom beim Puls.

Diese Experimente wurden an 12 Meridianen wiederholt. In Tabelle 1 zeigen alle das gleiche Ergebnis: Puls hatte anomalen Antwortstrom mit Verhältnis ~1, AC-Verhältnis ~2.

Die Ergebnisse stimmen mit der Körperflüssigkeitszirkulationstheorie überein. Akupunktur an Meridianpunkten kann passive Ionen-Diffusion induzieren. In der Körperflüssigkeitstheorie bestehen Meridiane aus Ionen und Neurotransmittern, da menschliches Gewebe ein komplexer elektrolytischer Leiter aus Wasser, anorganischen Salzen und geladenen Biokolloiden ist. Wird ein Puls angelegt, bewegen sich Ionen gerichtet, was die Polarisierung der Zellmembran aufhebt. Dadurch ändern sich Ionenkonzentration und -verteilung signifikant, was die Gewebefunktion beeinflusst – ein grundlegendes elektrophysiologisches Element.

Eine Limitation: Krankheiten könnten die Signalübertragung der Meridiane beeinträchtigen. Es wurden 30 gesunde Freiwillige, keine Patienten, untersucht. Die elektronische Signalantwort in Akupunktur-Meridianen von Patienten mit spezifischen Erkrankungen bedarf weiterer Studien.

Schlussfolgerung

Diese Studie nutzte verschiedene Pulstypen (Puls und AC), um durch umgekehrte Spannung anomale Antwortströme zu realisieren. Dieser anomale Strom lässt sich durch die ITIC-Theorie erklären, was zeigt, dass Ionenbewegung zu Drift- und Diffusionsströmen führt. Daher können Ionen als die von Meridianen transportierte Substanz bestätigt werden.

Verfügbarkeit von Daten und Materialien

Alle Daten sind uneingeschränkt verfügbar.

Abkürzungen

ITIC:

Isothermer transitorischer Ionenstrom

AC:

Wechselstrom

LI:

Yangming-Großdarm-Meridian der Hand

SI:

Taiyang-Dünndarm-Meridian der Hand

SJ:

Shaoyang-Sanjiao-Meridian der Hand

HT:

Shaoyin-Herz-Meridian der Hand

LU:

Taiyin-Lungen-Meridian der Hand

PC:

Jueyin-Perikard-Meridian der Hand

BL:

Taiyang-Blasen-Meridian des Fußes

GB:

Shaoyang-Gallenblasen-Meridian des Fußes

ST:

Yangming-Magen-Meridian des Fußes

KI:

Shaoyin-Nieren-Meridian des Fußes

LR:

Jueyin-Leber-Meridian des Fußes

SP:

Taiyin-Milz-Meridian des Fußes