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2016科研工作进展-不同间歇方式的高频率低载荷机械振动对骨折愈合的影响

09月15日


骨质疏松性骨折是中老年群体的常见、多发病。非侵入、非药物的高频率低载荷全身振动(LMHFV)因其促成骨和促骨整合作用,引起了生物力学和医学领域的高度关注。由于骨细胞对于生物物理刺激存在敏感疲劳,间歇式振动给促骨折愈合提供了新思路。需要进一步阐明不同间歇方式的LMHFV对于骨折愈合的影响机制。

本实验室开展了动物实验研究,大鼠随机分为5组,持续振动组(DL组);持续分次振动组(DLR组);间歇7天振动组(VL7组);间歇7天分次振动组(VL7R组)和骨折对照组(FBC组)。采用多尺度方法,发现宏观力学性能上,无论是破坏载荷还是弹性模量,DL组和DLR组都显著高于FBC组;纳观层次力学性能上,DLR组在压痕模量和硬度上均体现了最大值,且显著高于FBC组。BMD分析显示,DLR组和VL7组体现了较高的骨密度值,显著高于FBC组。细观结构参数未发现各组间显著差异。AFM检测未观测到颗粒度的明显差异,而粗糙度DLR组最大,且显著高于FBC组。血清生化检测未发现各组间OG的显著差异,FBC组TRAP5b显著高于振动各组。

可见,间歇式LMHFV不仅在力学性能(宏观和纳观)体现了对骨折愈合进程的促进作用,同时显著影响了微观骨密度和骨材料纳米级别的空间排布(粗糙度),其中以持续并分次的振动方式对骨折愈合的促进作用最为明显。在这一模式下,振动对骨折愈合的促进效果既达到了成骨累积,又使骨细胞力学敏感性得到了充分的恢复,具备很大的临床应用潜力,为寻找促进骨折愈合的治疗方法提供了重要理论依据和思路。

   

间歇式高频率低载荷振动促进骨折愈合的多尺度动物实验


(审核:)
编辑:姚杰

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