復(fù)合振動(dòng)儀防治骨質(zhì)疏松的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、研究背景： 骨質(zhì)疏松癥是中老年人群的常見病，以骨量減少，骨微結(jié)構(gòu)破壞，骨強(qiáng)度下降，骨脆性增加，骨折風(fēng)險(xiǎn)增大為特點(diǎn)。據(jù)估計(jì)目前全球骨質(zhì)疏松癥患者總?cè)藬?shù)超過2億人，僅我國(guó)罹患人口就高達(dá)8400萬(wàn)以上。骨質(zhì)疏松癥最主要的風(fēng)險(xiǎn)來自骨質(zhì)疏松性骨折，其中以髖部骨折危害最大，不僅髖部活動(dòng)功能損傷明顯，而且死亡率高。隨著人口老齡化和人均壽命的延長(zhǎng)，骨質(zhì)疏松性骨折發(fā)生率全球每年平均以大于1％的速度遞增，因此更多有效、簡(jiǎn)便的非藥物的輔助手段以滿足不

2、同人群對(duì)骨質(zhì)疏松預(yù)防和治療的需要是目前研究的重點(diǎn)內(nèi)容之一。 降低骨質(zhì)疏松性骨折發(fā)生率是骨質(zhì)疏松癥預(yù)防和治療的核心任務(wù)。骨質(zhì)疏松性骨折發(fā)生率取決于骨質(zhì)量和非暴力跌倒幾率。振動(dòng)作為一種特殊的力學(xué)刺激近年來在骨質(zhì)疏松防治領(lǐng)域內(nèi)被廣泛研究。眾多研究已經(jīng)證實(shí)，高頻(≥30Hz)、低強(qiáng)度(<1g，1g=9.8m/s2)和短時(shí)(<30分鐘)的振動(dòng)可以調(diào)節(jié)骨代謝，抑制骨吸收和促進(jìn)骨形成。同時(shí)一定的振動(dòng)刺激還可以增加肌量，預(yù)防或改善肌萎縮，增強(qiáng)肌

3、力，改善機(jī)體平衡能力。但目前研究大多仍處于實(shí)驗(yàn)階段，而且許多研究所使用的頻率及強(qiáng)度并不適合人體長(zhǎng)期使用。存在的主要問題是振動(dòng)強(qiáng)度大多相對(duì)較大，人體的不適感較強(qiáng)，一定程度上影響了振動(dòng)的臨床應(yīng)用。 復(fù)合振動(dòng)儀防治骨質(zhì)疏松相關(guān)研究由廣東省自然科學(xué)基金資助，課題組擁有復(fù)合振動(dòng)和復(fù)合振動(dòng)儀知識(shí)產(chǎn)權(quán)。復(fù)合振動(dòng)是在全身垂直振動(dòng)的基礎(chǔ)上復(fù)合一定平衡干擾振動(dòng)而成，希翼在保留垂直振動(dòng)成骨作用的同時(shí)，強(qiáng)化肌肉功能和平衡控制能力，通過對(duì)骨質(zhì)量和平衡能力

4、的改善以達(dá)到預(yù)防和治療骨質(zhì)疏松的作用。 目的： 1.評(píng)估高頻低強(qiáng)度復(fù)合振動(dòng)預(yù)防卵巢切除大鼠骨質(zhì)疏松的作用； 2.評(píng)估高頻低強(qiáng)度復(fù)合振動(dòng)治療不同年齡卵巢切除骨質(zhì)疏松大鼠的作用； 3.綜合評(píng)價(jià)復(fù)合振動(dòng)儀對(duì)骨質(zhì)疏松預(yù)防和治療的作用，為后期研究提供一定的基礎(chǔ)。 方法： 1.骨質(zhì)疏松預(yù)防實(shí)驗(yàn)： 48只4月齡雌性未育大鼠隨機(jī)分為正常對(duì)照組(NC)、預(yù)防對(duì)照組(PC)以及4振動(dòng)干預(yù)組(VP1、V

5、P2、VP3、VP4)。NC組為假手術(shù)組，其余組均切除雙側(cè)卵巢。切口愈合后開始振動(dòng)干預(yù)，兩對(duì)照組不振動(dòng)。4個(gè)振動(dòng)組分別接受相應(yīng)4種不同振動(dòng)(振動(dòng)Ⅰ：頻率35Hz-45Hz，加速度0.05g-0.1g；振動(dòng)Ⅱ：頻率35Hz-45Hz，加速度0.12g-0.21g；振動(dòng)Ⅲ：頻率45Hz-55Hz，加速度0.05g-0.1g；振動(dòng)Ⅳ：頻率45Hz-55Hz，加速度0.12g-0.21g)，干預(yù)時(shí)間13周。比較骨密度(bonemineralde

6、nsity，BMD)、血清骨轉(zhuǎn)換標(biāo)志物、骨生物力學(xué)性能、骨微結(jié)構(gòu)、強(qiáng)制游泳時(shí)間以及腓腸肌相對(duì)重量、各型肌纖維比例、肌纖維橫截面積、運(yùn)動(dòng)終板光密度(opticaldensity，OD)及積分光密度(integratedopticaldensity，IOD)等。 2.骨質(zhì)疏松治療實(shí)驗(yàn)： 24只4.5月齡雌性未育大鼠隨機(jī)分為青年對(duì)照組(YC)和兩振動(dòng)組(YT1、YT2)；16只13月齡經(jīng)產(chǎn)大鼠隨機(jī)分成老年對(duì)照組(OC)和老年振

7、動(dòng)組(OT)，所有組大鼠均切除雙側(cè)卵巢骨質(zhì)疏松造模。術(shù)后3月骨密度檢測(cè)證實(shí)骨質(zhì)疏松造模成功后開始振動(dòng)干預(yù)。YT1、YT2兩組選用預(yù)防實(shí)驗(yàn)中效果較好的兩組振動(dòng)，OT組選用預(yù)防實(shí)驗(yàn)中效果最好的一組振動(dòng)，干預(yù)方法和測(cè)試比較內(nèi)容同前。 結(jié)果： 1.骨質(zhì)疏松預(yù)防實(shí)驗(yàn) 大鼠切除卵巢后體重增加顯著(P=0.000)，腰椎BMD顯著下降(P=0.000)，骨微結(jié)構(gòu)破壞，腰椎骨強(qiáng)度極限顯著下降(P=0.008).腓腸肌肌重比(肌重

8、/體重)顯著下降(P=0.000)，Ⅰ型肌纖維比例顯著下降(P=0.000)且橫截面積顯著減小(P=0.001)，Ⅱa型(P=0.033)和Ⅱb型(P=0.000)肌纖維比例顯著上升以及Ⅱb型纖維橫截面積顯著減小(P=0.001)，游泳時(shí)間顯著縮短(P=0.047)，運(yùn)動(dòng)終板OD值(P=0.001)及IOD值(P=0.014)顯著下降。 經(jīng)不同復(fù)合振動(dòng)干預(yù)后與PC組對(duì)比，VP4組體重顯著增加(P=0.017)，骨結(jié)構(gòu)有一定程度改

9、善；VP3、VP4兩組腰椎BMD顯著增加(P=0.012，0.002)，腰椎垂直壓縮強(qiáng)度極限顯著增加(P=0.032，0.008)；VP2、VP3、VP4組腓腸肌肌重比顯著增加(P=0.0024，0.014，0.000)，VP3、VP4組Ⅰ型肌纖維比例顯著改善(P=0.022，0.002)；所有振動(dòng)組I型纖維橫截面積顯著增加(P=0.025，0.002，0.000，0.000)，VP2、VP3、VP4組Ⅱb型纖維橫截面積顯著增加(P=0

10、.030，0.004，0.000)且這3組強(qiáng)制游泳時(shí)間(P=0.042，0.000，0.007)和運(yùn)動(dòng)終板OD值(P=0.037，0.014，0.000)也顯著增加。 2.骨質(zhì)疏松治療實(shí)驗(yàn) 青年組振動(dòng)分別選用振動(dòng)Ⅲ和振動(dòng)Ⅳ，老年組選用振動(dòng)Ⅳ。青年組大鼠腰椎骨質(zhì)疏松造模成功，老年組大鼠腰椎、股骨造模均成功。振動(dòng)干預(yù)3月后與對(duì)照組比較，青年組中兩振動(dòng)組腰椎BMD顯著增加(P=0.022，0.001)；YT2組股骨BMD增加顯

11、著(P=0.007)，骨結(jié)構(gòu)一定程度改善，腰椎、股骨強(qiáng)度極限顯著增強(qiáng)(P=0.020，0.023)。兩振動(dòng)組均可顯著增加Ⅰ型纖維比例(P=0.015，0.000)和Ⅱa型肌纖維橫截面積(P=0.030，0.001)，運(yùn)動(dòng)終板染色OD值(P=0.014，0.003)及IOD值(P=0.003，0.001)均有顯著增加；但僅YT2組腓腸肌肌重比顯著上升(P=0.021)，Ⅱa(P=0.013)和Ⅱb(P=0.048)型肌纖維比例顯著下降，顯

12、著增大了Ⅰ型纖維橫截面積(P=0.003)，顯著延長(zhǎng)了強(qiáng)制游泳時(shí)間(P=0.025)；OT組體重也有顯著增加(P=0.039)，腰椎、股骨BMD顯著增加(P=0.000，0.004)，相應(yīng)腰椎、股骨強(qiáng)度極限也顯著增加(P=0.038，0.014)，骨結(jié)構(gòu)略有改善；肌重比顯著增加(P=0.036)，Ⅰ、Ⅱa型肌纖維比例顯著改善(P=0.001，0.012)及橫截面積顯著增加(P=0.047，0.033)，強(qiáng)制游泳時(shí)間顯著增加(P=0.00

13、0)，運(yùn)動(dòng)終板染色OD值顯著增加(P=0.012)。 預(yù)防試驗(yàn)中腰椎、股骨BMD與腓腸肌肌纖維比例存在緊密相關(guān)，腰椎BMD還和Ⅱa型纖維橫截面積緊密相關(guān)。治療試驗(yàn)中腰椎BMD以及腰椎、股骨強(qiáng)度極限與腓腸肌肌重比、Ⅱb型纖維橫截面積、運(yùn)動(dòng)終板OD值存在緊密相關(guān)，股骨強(qiáng)度極限還與肌纖維比例存在緊密相關(guān)。 結(jié)論： 一定的復(fù)合振動(dòng)可以在更低強(qiáng)度下增加不同階段卵巢切除大鼠BMD、改善骨微結(jié)構(gòu)、提高骨強(qiáng)度。在改善骨質(zhì)量的同時(shí)