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1研究背景骨质疏松症是中老年人群的常见病,以骨量减少,骨微结构破坏,骨强度下降,骨脆性增加,骨折风险增大为特点。据估计目前全球骨质疏松症患者总人数超过2亿人,仅我国罹患人口就高达8400万以上。骨质疏松症最主要的风险来自骨质疏松性骨折,其中以髋部骨折危害最大,不仅髋部活动功能损伤明显,而且死亡率高。随着人口老龄化和人均寿命的延长,骨质疏松性骨折发生率全球每年平均以大于1%的速度递增,因此更多有效、简便的非药物的辅助手段以满足不同人群对骨质疏松预防和治疗的需要是目前研究的重点内容之一。降低骨质疏松性骨折发生率是骨质疏松症预防和治疗的核心任务。骨质疏松性骨折发生率取决于骨质量和非暴力跌倒几率。振动作为一种特殊的力学刺激近年来在骨质疏松防治领域内被广泛研究。众多研究已经证实,高频(≥30Hz)、低强度(＜1g,1g=9.8m/s~2)和短时(＜30分钟)的振动可以调节骨代谢,抑制骨吸收和促进骨形成。同时一定的振动刺激还可以增加肌量,预防或改善肌萎缩,增强肌力,改善机体平衡能力。但目前研究大多仍处于实验阶段,而且许多研究所使用的频率及强度并不适合人体长期使用。存在的主要问题是振动强度大多相对较大,人体的不适感较强,一定程度上影响了振动的临床应用。复合振动仪防治骨质疏松相关研究由广东省自然科学基金资助,课题组拥有复合振动和复合振动仪知识产权。复合振动是在全身垂直振动的基础上复合一定平衡干扰振动而成,希翼在保留垂直振动成骨作用的同时,强化肌肉功能和平衡控制能力,通过对骨质量和平衡能力的改善以达到预防和治疗骨质疏松的作用。2目的2.1评估高频低强度复合振动预防卵巢切除大鼠骨质疏松的作用;2.2评估高频低强度复合振动治疗不同年龄卵巢切除骨质疏松大鼠的作用;2.3综合评价复合振动仪对骨质疏松预防和治疗的作用,为后期研究提供一定的基础。3方法3.1骨质疏松预防实验:48只4月龄雌性未育大鼠随机分为正常对照组(NC)、预防对照组(PC)以及4振动干预组(VP1、VP2、VP3、VP4)。NC组为假手术组,其余组均切除双侧卵巢。切口愈合后开始振动干预,两对照组不振动。4个振动组分别接受相应4种不同振动(振动Ⅰ:频率35Hz-45Hz,加速度0.05g-0.1g;振动Ⅱ:频率35Hz-45Hz,加速度0.12g-0.21g;振动Ⅲ:频率45Hz-55Hz,加速度0.05g-0.1g;振动Ⅳ:频率45Hz-55Hz,加速度0.12g-0.21g),干预时间13周。比较骨密度(bonemineral density,BMD)、血清骨转换标志物、骨生物力学性能、骨微结构、强制游泳时间以及腓肠肌相对重量、各型肌纤维比例、肌纤维横截面积、运动终板光密度(optical density,OD)及积分光密度(integrated optical densit5 IOD)等。3.2骨质疏松治疗实验:24只4.5月龄雌性未育大鼠随机分为青年对照组(YC)和两振动组(YT1、YT2);16只13月龄经产大鼠随机分成老年对照组(OC)和老年振动组(OT),所有组大鼠均切除双侧卵巢骨质疏松造模。术后3月骨密度检测证实骨质疏松造模成功后开始振动干预。YT1、YT2两组选用预防实验中效果较好的两组振动,OT组选用预防实验中效果最好的一组振动,干预方法和测试比较内容同前。4结果4.1骨质疏松预防实验大鼠切除卵巢后体重增加显著(P=0.000),腰椎BMD显著下降(P=0.000),骨微结构破坏,腰椎骨强度极限显著下降(P=0.008)。腓肠肌肌重比(肌重/体重)显著下降(P=0.000),Ⅰ型肌纤维比例显著下降(P=0.000)且横截面积显著减小(P=0.001),Ⅱa型(P=0.033)和Ⅱb型(P=0.000)肌纤维比例显著上升以及Ⅱb型纤维横截面积显著减小(P=0.001),游泳时间显著缩短(P=0.047),运动终板OD值(P=0.001)及IOD值(P=0.014)显著下降。经不同复合振动干预后与PC组对比,VP4组体重显著增加(P=0.017),骨结构有一定程度改善;VP3、VP4两组腰椎BMD显著增加(P=0.012,0.002),腰椎垂直压缩强度极限显著增加(P=0.032,0.008);VP2、VP3、VP4组腓肠肌肌重比显著增加(P=0.024,0.014,0.000),VP3、VP4组Ⅰ型肌纤维比例显著改善(P=0.022,0.002);所有振动组Ⅰ型纤维横截面积显著增加(P=0.025,0.002,0.000,0000),VP2、VP3、VP4组Ⅱb型纤维横截面积显著增加(P=0.030,0.004,0.000)且这3组强制游泳时间(P=0.042,0.000,0.007)和运动终板OD值(P=0.037,0.014,0.000)也显著增加。4.2骨质疏松治疗实验青年组振动分别选用振动Ⅲ和振动Ⅳ,老年组选用振动Ⅳ。青年组大鼠腰椎骨质疏松造模成功,老年组大鼠腰椎、股骨造模均成功。振动干预3月后与对照组比较,青年组中两振动组腰椎BMD显著增加(P=0.022,0.001);YT2组股骨BMD增加显著(P=0.007),骨结构一定程度改善,腰椎、股骨强度极限显著增强(P=0.020,0.023)。两振动组均可显著增加Ⅰ型纤维比例(P=0.015,0.000)和Ⅱa型肌纤维横截面积(P=0.030,0.001),运动终板染色OD值(P=0.014,0.003)及IOD值(P=0.003,0.001)均有显著增加;但仅YT2组腓肠肌肌重比显著上升(P=0.021),Ⅱa(P=0.013)和Ⅱb(P=0.048)型肌纤维比例显著下降,显著增大了Ⅰ型纤维横截面积(P=0.003),显著延长了强制游泳时间(P=0.025);OT组体重也有显著增加(P=0.039),腰椎、股骨BMD显著增加(P=0.000,0.004),相应腰椎、股骨强度极限也显著增加(P=0.038,0.014),骨结构略有改善;肌重比显著增加(P=0.036),Ⅰ、Ⅱa型肌纤维比例显著改善(P=0.001,0.012)及横截面积显著增加(P=0.047,0.033),强制游泳时间显著增加(P=0.000),运动终板染色OD值显著增加(P=0.012)。预防试验中腰椎、股骨BMD与腓肠肌肌纤维比例存在紧密相关,腰椎BMD还和Ⅱa型纤维横截面积紧密相关。治疗试验中腰椎BMD以及腰椎、股骨强度极限与腓肠肌肌重比、Ⅱb型纤维横截面积、运动终板OD值存在紧密相关,股骨强度极限还与肌纤维比例存在紧密相关。5结论一定的复合振动可以在更低强度下增加不同阶段卵巢切除大鼠BMD、改善骨微结构、提高骨强度。在改善骨质量的同时还可在一定程度上预防或改善肌萎缩,维持或增强肌力,减轻或改善外周末梢神经神经功能退变,可能有助于改善或增强平衡能力。对骨骼肌的有益刺激也可能有助于骨质量的改善或提高。复合振动仪可提高卵巢切除大鼠骨质量、增强肌力以及可能增强平衡能力,如临床也能证实上述作用,则将具有预防和治疗骨质疏松的较好前景,值得进一步研究。