失重导致骨丢失对抗措施的研究进展

概述了失重引起骨丢失的原因及各种对抗骨丢失的措施,评价了各种措施的优缺点,分析了对抗措施的新的研究方向-振动刺激,并简单论证了这种新措施的可行性.     

低强度全身振动与绝经后骨质疏松症

绝经后骨质疏松症是体内雌激素降低而导致的一类高骨转换型骨质疏松症,是以骨量减少、骨折风险性增加为特征的一种全身性骨骼疾病。近年来,低强度全身振动,即加速度小于1 g(g=9.81 m/s~2)的全身振动,作为一种非药理性防治骨质疏松症的方式,因其副作用小、操作简单且相对安全而受到广泛关注。研究表明,低强度全身振动可以改善骨强度,增加骨体积和骨密度。但大量的研究结果发现,针对动物模型或人类患者,由于年龄和激素水平不同,低强度全身振动的治疗效果也不尽相同。迄今尚未有明确的低强度全身振动治疗方案适用于不同的治疗对象。整体和细胞水平的研究亦表明,低强度全身振动刺激很可能与改变机体激素水平和干细胞的定向分化有关。本文分析了近年来相关文献,从振动参数、振动效果以及作用机制三方面进行综述,以期为低强度全身振动用于绝经后骨质疏松症的治疗提供科学依据和临床指导。     

垂直振动和摇摆振动在人体下肢传递的研究

目的 研究在膝关节锁定、膝关节固定角度以及膝关节自然状态的站立条件下相同振动频率不同形式的振动在人体下肢内的传递情况.方法 以摇摆振动和垂直振动作为激励施加与受试者足底,进行三种站立条件下人体跟骨、外踝、胫骨外髁以及股骨外侧髁等处的振动测试,并运用转子动力学全相位能量补偿法进行人体下肢的振动传递分析,得到了摇摆振动和垂直振动过程中,三种不同的站立条件下人体跟骨、外踝、胫骨外髁以及股骨外侧髁等处的振动传递及振动加速度的分布.结果 在相同频率条件下,与摇摆振动激励方式相比,垂直振动激励下人体下肢标记点加速度明显减小,振动传递比较大;对同一个受试者垂,直振动在人体下肢的传递要比摇摆振动的传递稳定.此结果对于深入了解全身振动对人体骨骼及肌肉的锻炼及骨科疾病的防护有一定的借鉴作用.     

局部低频振动刺激对手部运动功能的瞬时影响

目的 探讨局部低频振动刺激对手部控制能力、柔韧性、握力及肌肉兴奋程度的瞬时影响。方法 10位受试者以最大等长收缩握住手部振动器20 s,在此过程中随机给予12.5 Hz振动频率(振动组)或无振动刺激(对照组)。在介入前后分别进行手部控制能力、柔韧性、握力及手部肌肉兴奋程度等测验,并采用配对t检验比较前后测试的差异和各组变化率。结果 组内比较发现振动组在控制能力与柔韧性表现上进步显著(P＜0.05),对照组在握力与肌肉活化上出现显著下降(P＜0.05);组间变化率比较结果显示振动组在握力与肌肉兴奋程度变化率皆显著大于对照组(P＜0.05)。结论 局部低频振动刺激可瞬时提升手部控制能力与柔韧性表现,未来可运用于各种需要手部执行工作的相关人员。     

基于三维有限元仿真的卧床和空间失重下人体股骨重建分析

进行长期空间飞行的航天员处于失重环境,所受力学激励小于正常值,会面临骨密度减小和骨丢失的问题。为了探究失重环境下股骨密度和质量的变化趋势,本文建立了人体股骨的三维模型,进行了卧床条件下基于有限元的人体股骨重建的仿真分析。通过对比卧床实验数据与仿真数据,验证了人体股骨有限元模型与重建参数的有效性。继而进行人体股骨在空间失重条件下的重建仿真,建立关于时间的骨重建速率函数。增大载荷大小和增加载荷循环都能减少骨丢失,仿真结果表明增大载荷大小更能有效减少骨丢失。对股骨骨量恢复的重建速率作出讨论,结果表明骨量恢复的重建速率小于骨丢失的重建速率。本文为航天员阻力锻炼方法及后期恢复训练提供了理论依据,航天员在空间飞行期间可以通过增大阻力锻炼强度减少骨量丢失。     

振动与电刺激恢复模式对投篮运动者延迟性肌肉酸痛的影响

文题释义： 全身振动：主要是利用机械式振荡引起肌肉微小的快速收缩,达到刺激神经肌肉系统功能的效果,全身振动的生理机制与增强式训练中拉长-缩短循环(stretch shortening cycle,SSC)相似。依据刺激的方式可分为直接与间接刺激法,直接刺激是将振动器直接放置肌肉上,而间接刺激法则是将振动仪放置于肌群的远端,振动便借身体传递到达欲训练之肌群上。延迟性肌肉酸痛(delayed onset muscle soreness,DOMS)：常发生于不熟悉的运动形态,如下坡跑步或运动强度超出平时的训练,特别是肌肉在从事反复离心收缩的运动过程中,会促使骨骼肌引起很明显的伤害。一般肌肉损伤症状有肌肉酸痛加剧、关节活动范围变窄、最大自主等长肌力下降等现象;其中肌肉酸痛程度通常在运动后的1-3 d最为明显,在4-6 d达到峰值,在5-7 d后才能逐渐缓解并恢复。 背景：全身振动与肌肉电刺激常被作为离心运动前后热身或恢复活动的主要手段,但2种被动恢复方式对提升受试者爆发力、关节活动范围及促进代谢废物移除的正向效益熟优熟劣目前并不十分清楚。 目的：利用全身振动与肌肉电刺激2种刺激恢复方式作用于肩关节,揭示其对缓解篮球投手投球后肌肉损伤水平效益,为篮球运动员及教练员进行科学训练及避免因投球动作改变而引起运动伤害提供重要参考。 方法：试验方案经西南医科大学伦理委员会批准,并经受试者及家属知情并同意。12名大学男子篮球队运动员志愿参与测试。采用重复测量、平衡次序设计分为3次试验,每次间隔时间7 d。第1次试验投篮后采用全身振动恢复处理(全身振动组);第2次试验投篮后采用肌肉电刺激恢复处理(肌肉电刺激组);第3次试验投篮后不做任何处理(对照组)。每次试验投篮5局,25球/局,每局投球完毕后投手即刻接受6 min的恢复。于试验开始前、投球结束后24,48与72 h对受试者进行自觉肌肉酸痛指数、关节活动度、血清肌酸激酶与肌红蛋白浓度测试。 结果与结论：①全身振动与肌肉电刺激两种被动恢复模式对缓解篮球投手的自觉肌肉酸痛指数、血清肌酸肌酶及血清中肌红蛋白有显著的正向效益,但两种模式对自觉肌肉酸痛指数、肌酸肌酶及肌红蛋白的缓解效果并无显著差异;②全身振动被动恢复模式对于恢复肩关节活动度有显著正向效益,但肌肉电刺激对肩外转及肩内旋关节活动度的恢复无明显效果;③全身振动与肌肉电刺激两种被动恢复模式对于恢复肘关节屈、伸关节活动度无明显效果;④结果说明,全身振动与肌肉电刺激立即性被动恢复在篮球投球训练中,作为局间的恢复处理皆可以显著降低投手投球后肌肉损伤相关指标的水平,但仅全身振动处理显著改善关节活动度。ORCID: 0000-0001-6111-6072 (肖凯骏) 中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建;骨细胞;软骨细胞;细胞培养;成纤维细胞;血管内皮细胞;骨质疏松;组织工程     

全身振动训练对老年人下肢功能和慢性疾病影响的研究与进展北大核心

背景:近些年关于全身振动训练的研究在逐年增多,全身振动仪器也开始逐渐流行,全身振动训练的价值正在逐渐被挖掘,特别是不便于参加常规锻炼的体质弱势人群被认为能够在全身振动训练中受益,其中老年人占了较大比重。目的:阐述全身振动训练在下肢功能和慢性疾病两个方面对老年人产生的影响并对相应机制进行探讨,为其他全身振动训练研究提供参考。方法:由第一作者以"whole body vibration"为主题词在Web of Science核心合集数据库和PubMed数据库检索1998年至2015年的全身振动训练文献,然后以"older adult"、"elderly"、"seniors"和"aging"为关键词进行筛选;中文数据库选择中国知网(CNKI),以"振动训练"、"老年"、"高龄"为主题词进行检索,其中振动之于肺部疾病的研究除外。文献筛选时以60岁为标准来界定老年人群,下肢功能方面选择与老年人跌倒相关且易在全身振振动训练中产生效果的"神经肌肉功能"、"平衡功能"和"步行功能",慢性疾病方面选择与全身振动训练作用机制联系紧密的神经肌肉系统类和心血管系统类疾病,包括脑卒中、Ⅱ型糖尿病、高血压和帕金森病。结果与结论:老年人在全身振动训练中的下肢肌力增强效果显著,平衡和步行功能都得到了不同程度的提高。在慢性疾病(脑卒中、2型糖尿病、高血压及帕金森病)方面,全身振动训练的效用主要表现在神经-肌肉系统功能上,如肌力增强、肌肉僵硬和震颤程度减轻等,全身振动训练对老年人慢性疾病的部分指标也存在着改善效应。全身振动训练是一种安全、有效的训练方法,在肌肉力量、平衡和步行功能方面有提升需求的老年人可以使用此训练方法。老年人在选择全身振动训练时要衡量其投入-产出比,不能因其耽误常规治疗,关于全身振动训练未来还需要大量深度研究来明确已有效益及发现更多适用领域。     

血管内皮生长因子对尾吊大鼠后肢胫骨骨丢失的影响

目的探究血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)对废用性骨丢失的影响。方法建立尾吊大鼠的动物模型,并随机平均分为尾吊盐水组、尾吊VEGF组、对照盐水组、对照VEGF组。实验过程中,每周两次对大鼠右腓肠肌注射VEGF或者等量的生理盐水,4周后通过micro-CT对大鼠胫骨近端进行扫描,以松质骨和皮质骨骨密度(bone mineral density,BMD)、骨体积分数(BV/TV)、骨小梁数量(Tb.N)、骨小梁间距(Tb.Sp)和结构模型指数(SMI)等松质骨微结构参数以及皮质骨厚度作为评价指标,探讨VEGF对尾吊大鼠后肢胫骨骨丢失的影响。结果与对照组大鼠相比,尾吊组大鼠松质骨表观BMD、BV/TV、Tb.N以及皮质骨厚度均显著降低,Tb.Sp与SMI显著升高,尾吊会造成大鼠的骨丢失,而注射VEGF能够缓解尾吊大鼠松质骨的骨丢失。结论血供的改变可能与骨重建之间存在着一定的联系,改善血供有助于对抗废用性的骨丢失。     

骨髓腔注射骨髓间充质干细胞防治模拟失重大鼠的骨质疏松

背景：模拟失重条件下自身骨髓间充质干细胞的增殖受到抑制,并且向成骨细胞分化的能力减弱,造成骨量减少与骨微结构的破坏,最终导致骨质疏松。 目的：观察同种异体骨髓间充质干细胞骨髓腔注射对模拟失重大鼠胫骨骨密度和骨组织微结构的影响。 方法：将雄性SD大鼠随机分为自由活动对照组、尾吊模拟失重组、细胞治疗组(尾吊模拟失重同时给予双侧胫骨骨髓腔注射成骨诱导的同种异体BMSCs细胞)。 结果与结论：与自由活动对照组相比,尾吊模拟失重组胫骨骨密度、骨小梁面积百分比、骨小梁数量和厚度均显著降低(P < 0.01),骨小梁分离度显著增加(P < 0.01)。与尾吊模拟失重组相比,细胞治疗组中胫骨骨密度、骨小梁面积百分比、骨小梁数量和厚度均显著增加(P < 0.01),骨小梁分离度显著降低(P < 0.01)。说明骨髓腔注射能够增加模拟失重大鼠骨密度,改善骨超微结构,减缓骨量丢失,有效防治骨质疏松。关键词：模拟失重;骨质疏松;骨髓间充质干细胞;骨密度;骨组织形态计量学 doi:10.3969/j.issn.1673-8225.2012.19.019     

振动应力下兔尺骨及骨痂的三维有限元应力与振动分析

为了综合评价振动庆力下骨痂的愈合质量,对兔尺骨及不同振动应力作用下的骨痂,建立计算机三维有限元振动力学模型。结果显示：低频（10-50Hz)应力下骨痂的频率响应,动态应力响应大于高频应力（60-100Hz)。频谱分析显示在不同激励频率下,振幅相同时,低频应力下的动态应力响应大于高频应力,与大量实验结果相一致,提示低频就历程作用下骨痂的频响性能、动态响应性能优于高频应力,与大量实验结果相一致,提示低频应力作用下骨痂的频响性能、动态响应性能优于高频应力,骨痂的结构特性与材料特性较好,这种结果为进一步临床应用提供帮助。