Використання неодимових магнітів у охороні здоров’я та їх вплив на здоров’я
Дженгіз Юксель
1 Відділ фізіології, Інститут наук про здоров'я, Університет Дудже, Дудже, Туреччина
Сейїт Анкаралі
2 Кафедра фізіології, Стамбульський медичний факультет університету Меднієт, Стамбул, Туреччина
Нехір Аслан Юксель
1 Кафедра фізіології, Інститут наук про здоров'я, Університет Дудже, Дуче, Туреччина
Анотація
Сильні властивості магнітного поля магнітів призвели до їх використання в багатьох сучасних технологіях, а також у галузі медицини та стоматології. Неодимові магніти - це потужний тип магнітів, який був предметом останніх досліджень. Цей огляд дає коротке пояснення визначення, історії та характеристик рідкісноземельних магнітів. Крім того, надається широкий огляд результатів, проведених на сьогоднішній день щодо впливу магнітів і, зокрема, неодимових магнітів, на системи організму, тканини, органи, захворювання та лікування. Незважаючи на те, що вони використовуються в галузі охорони здоров'я в різних діагностичних приладах та як терапевтичні засоби, існує певний ризик шкідливих наслідків, а також ризик нещасних випадків. Досліджень все ще недостатньо; однак неодимові магніти, схоже, мають великі перспективи як для діагностики, так і для терапевтичних цілей.
Неодим - хімічний елемент, який був відкритий в 1885 р. Цей елемент (атомний номер 60) має сріблясто-білий металевий колір і належить до групи лантанідів, яка є підгрупою рідкісноземельних елементів (атомні номери 57–71) в таблиця Менделєєва і швидко окислюється на повітрі. Лантаніди відіграють важливу роль у нових технологічних розробках, таких як вітрогенератори, електронні гібридні транспортні засоби та в оборонній промисловості.
У природі неодим не існує у металевих або змішаних формах з іншими лантанідами, але доопрацьований для загального використання і видобувається в США, Бразилії, Індії, Австралії, Шрі-Ланці та переважно в Китаї.
Неодимово-залізо-борні магніти були розроблені General Motors та Hitachi у 1980-х. Оскільки він забезпечує високу магнітну силу навіть у менших кількостях, йому все більше відводиться все більш помітна роль у виробництві міцних постійних магнітів, що складаються з рідкісноземельних елементів. У галузі інформаційних технологій неодимові магніти особливо використовуються в жорстких дисках, мобільних телефонах, відео- та аудіосистемах телебачення [1].
Неодимові магніти також широко використовуються в магнітних сепараторах, фільтрах, іонізаторах, у виробництві кнопок увімкнення та вимкнення, секторі безпеки та системах безпеки. Виробники жирових фільтрів використовують неодимові магніти в металевих сепараторах для більш ефективної фільтрації порошку заліза в олії. Крім того, вони корисні для покриття верстатів, автомобілів з тентом та виробництва магнітних ременів для інструментів. Вони також використовуються в ювелірних затискачах, ідентифікаційних значках та у виробництві дитячих колясок, які кріпляться на підставках за допомогою магнітів.
Сектор охорони здоров’я - це ще одна сфера, де неодимові магніти вбудовані в медичні вироби, наприклад, в прилади магнітно-резонансної томографії для діагностики та лікування хронічного больового синдрому, артриту, загоєння ран, безсоння, головного болю та ряду інших захворювань завдяки їх здатності генерувати статичний магнітне поле. Зростання їх використання спостерігається протягом останнього десятиліття [2]. Вважається, що ці магніти мають лікувальний ефект, і тому їх іноді називають "магічними магнітами".
NASA використовує неодимові магніти для підтримки м’язового тонусу космонавтів під час космічних польотів [2].
Неодимові магніти мають сили виштовхування і використовувались як пристрій, що генерує рух, в ортодонтичних процедурах; молярна дистиляція та піднебінне розширення [3, 4].
Повідомляється, що статичне магнітне поле стимулює утворення кісток за допомогою остеобластичної диференціації або активації [5, 6].
Кількість неодимових магнітів, що використовуються у всіх цих районах, зросла з 1 т до 60 000 т між 1983 і 2007 рр. З 1990 р. Китай переважає у видобутку рідкісноземельних елементів. Видобуток рідкісних елементів має різний вплив на навколишнє середовище через низьку концентрацію цих речовин; тому багато країн припинили видобуток рідкісних елементів, і майже всі країни залежать від імпорту з Китаю [1].
Вплив неодимових магнітів на здоров'я та медичне використання
Серцево-судинна система
У дослідженні, проведеному в 2004 р., Повідомлялося, що лазерний допплер значно зменшує кровотік і перфузію шкіри на шкірі (SBF) на 2-му і 4-му пальцях домінантних рук обох полюсів неодимового магніту [7].
Інше дослідження показало, що неодимові магнітні поля збільшують мікроциркуляцію нігтьового ложа, хоча це дослідження суперечило іншим дослідженням [8].
Повідомляється, що потік еритроцитів у капілярах скелетних м’язів, що зазнають дії сильних статичних магнітних полів, зменшується [9]. Внутрішньопухлинна мікроциркуляція характеризується звивистими мікросудинами з хаотичною структурою та нестабільним нерегулярним кровотоком. Дослідження повідомляло про зменшення кровотоку та щільності кровоносних судин у пухлинах, які лікували за допомогою статичних магнітних полів. У тому ж дослідженні було показано, що в непухлинних скелетних м’язах, що зазнають дії статичних магнітних полів, активація та адгезія тромбоцитів зростають [9]. Вважається, що магнітне поле, генероване неодимовими магнітами, збільшує мікроциркуляцію, але вплив на нього невідомо чітко відомий.
В ході дослідження спеціальний пристрій хірургічно помістили на спини лабораторних мишей. До однієї групи до пристрою прикріплювали неодимові магніти, а до іншої - немагнітні, рівновеликі та однакові ваги. Було продемонстровано, що діаметр артеріол і венул мишей, що зазнали дії статичного магнітного поля, генерованого неодимовими магнітами, значно зменшений [10].
В іншому дослідженні, проведеному в 2015 році, коли ворітні вени собак були перерізані та реконструйовані, анастомоз в одній групі проводили за допомогою традиційних ручних швів, а в іншій групі - покривали його кільцями, що складаються з неодимових магнітів. В останньому відновлення тривало значно короткий час, а інтима була більш плавною та регулярно формуваною, ніж у першій [11].
Біполярні абляційні катетери, однополюсні абляційні катетери та біполярні катетери з прикріпленими до них магнітами були випробувані в товстих і щільних тканинах, де важко створити ураження повної товщини, як у стінці лівого шлуночка. Встановлено, що як трансмуральний прохід, так і товщина ураження, утвореного намагніченим біполярним катетером, вищі за інші [12].
Нервова система
Магніти можна використовувати для генерування магнітних полів при дослідженні нейронної електричної активності. Вплив магнітних полів, створених за допомогою неодимових магнітів, на нервові пошкодження було вивчено в ході дослідження, де їх застосовували на 17 здорових добровольцях протягом 2 годин. Вивчали нейроноспецифічну енолазу, яка є визначальним фактором ураження нейронів та рівня крові S100, тест, проведений для вимірювання розумових здібностей, показав, що параметри, перевірені на 17 добровольцях, не впливають на магнітні поля, і генерується магнітне поле за допомогою неодимових магнітів щоб бути безпечним за цими параметрами [13].
Повторна транскраніальна магнітна стимуляція (rTMS) є затвердженим та ефективним методом лікування великої депресії. Синхронізований TMS (sTMS), який є модифікованою формою rTMS, також був випробуваний для лікування того самого. Дослідження, проведене в 2014 році, показало, що, хоча рівень захворюваності пацієнтів, які страждали на велику депресію та лікувались sTMS, знизився на 48%, у контрольній групі - на 19%, і ця різниця була статистично значущою. Неодимові магніти використовуються в TMS для генерування магнітних полів. На відміну від електросудомного лікування великої депресії, TMS не потребує анестезії [14]. Крім того, ще одне дослідження, проведене в 2015 році, показало використання sTMS як ефективного при лікуванні великої депресії [15].