模拟人体频谱治疗仪照射杀菌抗感染实验研究
中国医学科学院基础医学研究所
王显辉 林孟珍 单惠敏 杨子彬
中国医学科学院基础医学研究所生物医学工程研究室受云南生物医学工程研究所的委托，对WS型频谱仪的杀菌效应及抗细菌感染的治疗效果进行了实验研究，并与yz型紫外线杀菌灯相对照，以判明应用这种新仪器进行杀菌抗感染治疗的可能性及临床应用价值，为频谱仪照射治疗感染性疾病提出实验依据。
一、 物理特性实验：
我们首先对在不同条件下，频谱仪的照射剂量、距离以及实验动物的体表温度等方面进行了观察研究。
实验方法和结果：
选用健康杂种雄兔，将其双侧季肋部脱毛后缚在实验台上，用可调式支架将WS型频谱仪挂起，接通电源预热5分钟，然后将温度计量于被试家兔的季肋部脱毛区皮肤表面进行测量，其结果如表1表2所示。
从以上实验结果中发现：当照射距离调至45－50cm/HIGH、30－50cm/LOW时，照射的时间对体表温度变化影响不明显、皮温趋于稳定。当照射距离在40－20cm/HIGH、25-20cm/LOW时，体表温度迅速升高，并且距离越近皮表温度越高，动物出现呼吸加快高达120－145次／分、烦燥、燥动、吼叫直至皮肤烧伤。
当照射距离调至45 cm/HIGH、30 cm/LOW，照射时间30分钟、皮肤温度稳定在40℃±较为合适。动物表现安静，无不良反应。我们把这一照射条件作为本实验的基本参数。
一、 杀菌实验：
为了判明WS型频谱仪照射有无直接杀菌作用，我们做了如下实验观察：取24只血液琼脂培养皿，将其分成4组，每组分成A、B两区，即每组6只培养皿12区。实验室经紫外线空间消毒后，将从病人伤口分离出来的菌株绿脓杆菌、大肠杆菌和金黄色葡萄球菌三种细菌分别接种在培养皿上，即每组两只培养皿接种一种细菌。细菌浓度为109ml-0.01ml。再制做6个半园形遮盖，将每个培养皿遮上一半盖光以作为对照。然后进行直接照射。A区用WS型频谱仪照射，照射的时间与距离为：15′／20cm、15′／35cm、20′／15cm和30′／45cm。B区用yz型紫外线照射，照射的时间分别为15″、30″、60″、90″照射的距离均为1cm照射后立即进行细菌培养。
以上四组血液琼脂培养皿杀菌实验表明：
（此处有表1和表2，P13）
实验结果：
表3 频谱仪照射杀菌实验结果
照射方法 照射时间 照射距离 细菌浓度 大肠杆菌 金黄色葡萄球菌 绿脓杆菌
第 p-WS 15′ 35cm 109/ml + + +
一 uV 15″ 1cm ″ - - -
组 对照 未做任何处理直接培养 ″ + + +
第 p-WS 15′ 20cm ″ + + +
二 uV 30″ 1cm ″ - - -
组 对照 未做任何处理直接培养 ″ + + +
第 p-WS 20′ 25cm 105/ml + + +
三 uV 60″ 1cm ″ - - -
组 对照 未做任何处理直接培养 ″ + + +
第 p-WS 30′ 45cm 103/ml + + +
105/ml
四 uV 90″ 1cm 103/ml - - -
105/ml
组 对照 103/ml + + +
未做任何处理直接培养 105/ml
经WS型频谱仪照射后的大肠杆菌、绿脓杆菌和金黄色葡萄球菌培养24小时后，三起细菌均生长良好、没有显示频谱仪有直接杀菌作用。
二、 抗感染动物实验：
实验方法与结果：
为了观察研究WS型频谱仪照射有无抗感染作用。我们首先制造动物感染模型。选用健康杂种兔10只，性别不限，将其分成A、B、C、D、四组，每组3只，D组为对照组1只，分别于家兔双侧季肋部备皮（剃毛），用碘酒酒精消毒后，将其绿脓杆菌、大肠杆菌和金黄色葡萄菌球分别注入每组的三只家兔的双侧季肋部皮下，细菌浓度为20亿／ml，每侧注射接种剂量分别为：A组0.4ml、B组1ml、C组1ml、D组不接种作对照。在注射细菌制成动物感染模型的当天及第三天开始用WS型频谱仪照射治疗，并以yz型紫外张灯照射进行对照。
A组（20cm/HIGH照射）：左侧用频谱仪照射，距离20cm/HIGH，每次照射时间为30分钟，频谱仪照射3－5分钟家兔即出现呼吸加快高达120－145次／分，10分钟左右出现烦燥不安，约15－20分钟出现燥动，吼叫，此刻体表温度已超过60℃，照射部位出现红肿、瘀血，局部感染包块迅速扩大。经2－3次照射后本组的三只家兔均出现大面积烧伤、感染扩散、组织坏死、表皮形成大块干痂附于表面。4号兔最重，面积达9cm2，痂下充血肿胀形成脓腔约12×7.5×6.2cm大小，经频谱仪照31次（天）未能控制感染而死亡。3号兔黑色坏死干痂43.4 cm2，其下方也形成脓肿。这厚厚的坏死干痂使感染得不到控制，一直到照射28次（天）时，干痂自行脱掉，使脓腔得到了充分的引流，第30次（天）照射时创面即干净、干燥且有新鲜肉芽组织生长。创面亦逐日缩小，照射到第49次（天）痊愈。1号兔黑色坏死干痂6.4 cm2，在照射第20次（天）时干痂脱掉，得到引流，照射第21次（天）时创面干净有肉芽组织生长，照射到27次（天）时。本组家兔右侧（对照侧）经紫外线照射控制了感染无烧伤现象。
B组（45cm/HIGH）：本组试验家兔P7、P8、P9号是在接种三种细菌后的第三天，局部皮肤红肿形成人工感染灶尚无破溃的情况下，用WS型频谱仪照射治疗的。照射距离为45cm/HIGH照射时间为30分钟，家兔表现一般情况好，呼吸平稳，心率不快。除照射后局部稍红，约1－2小时消失外未见不良反应。接种金黄色葡萄球菌的P9号家兔照射12次（天）即痊愈。接种大肠杆菌和绿脓杆菌的P7、P8号家兔也在照射17－19次（天）时痊愈，与紫外线治疗侧愈期相似。 （此处有图，P15）
C组：本组实验家兔P3、P4、P5号，在接种细菌形成感染后立即左侧用WS型频谱仪照射，照射距离为45cm/HIGH，照射时间为30分钟。右侧接种细菌后不做任何处理做为对照。我们发现，接种绿脓杆菌和大肠杆菌的P3、P4号家兔两周后因感染而死亡；而接种金黄色葡萄球菌的P5号家兔经WS型频谱仪照射治疗感染发病轻，感染面积4.84cm2，较对照侧（右侧）感染面积32.4cm2有明显差异，且疗程短，9天即痊愈，见表7所示：
表6 B组感染灶的面积（cm2）及治疗情况
照射次数 p－WS
P7 P8 P9 P7 P8 P9 1 16.92 8.74 1.40 12.60 6.00 2.25 3 18.55 8.91 0.88 12.80 4.20 9.00 5 8.40 3.22 0.25 10.20 1.44 5.60 7 6.00 1.69 0.25 8.40 1.00 1.80 9 4.50 0.91 0.25 6.25 1.00 0.25 11 2.55 0.70 0.09 2.40 0.64 0.09 13 1.20 0.25 (－) 1.44 0.25 (－) 15 0.16 0.15 0.25 （－） 19 （－） （－） （－）
（此处有图，P16）
表8 C组家兔感染面积（cm2）及治疗情况
1 3 5 7 10 15 备注
P3 p－WS 22.40 35.20 32.50 21.20 21.20 16.00 照射第17次时高热死亡
对照 20.90 36.00 17.50 8.70 4.50 4.50
P4 p－WS 14.40 25.00 18.00 10.20 7.50 5.00 照射第21次时腹泻死亡
对照 10.30 14.80 17.50 10.50 6.25 4.00
P5 p－WS 4.00 4.48 2.25 0.25 (－)
对照 32.40 20.00 7.50 2.25 （－）
D组：实验家兔P10，双侧季肋部只剃毛不接种任何细菌。左侧用WS型频谱仪照射，照射距离为45cm/HIGH、时间30分钟，右侧用yz型紫外线照射，照射距离为1cm，时间5分钟。两周后我们发现左侧经频谱仪照射部位除稍红，1－2小时消失外无变化，右侧用yz型紫外线光照射部们出现暂时性红斑与A、B、C组基本相同，未见不良反应。
四、讨论
通过上述实验观察研究，我们认为：
１． 用WS型频谱仪照射治疗时，应有剂量概念，特别是用HIGH照射时，距离不能小于40cm、否则照射野皮肤表面温度可高达60℃以上造成烫伤。动物实验表明：照射距离以40－45cm/HIGH、30cm/LOW、照射时间20－30分钟为宜。
２． 通过杀菌实验表明：用WS型频谱仪照射治疗无直接杀菌作用。
３． 经动物实验证明：用WS型频谱仪照射治疗虽无直接杀菌作用，但对家兔细菌感染引起的化脓性病变，皮肤溃疡的治疗是有效的。对家兔G＋细菌（金黄色葡萄球菌）感染较G－细菌（大肠秆菌和绿脓秆菌）引起的化脓性病变疗效显著。经频谱仪照射后见到病变肿胀消退，伤口化脓减轻，分泌物减少，有收敛促进伤口愈合的作用。
４． 用WS频谱仪照射治疗家兔，只要剂量合适，未见不良反应。
