骨质疏松症是一种全身性的骨骼系统疾病,主要特征是骨量减少及骨组织微观结构退化,从而导致骨强度下降、脆性增加、骨折危险性增高。现有的各种医学保障措施仅属于对“症”处理,并没有从根本上解决骨丢失问题。由于药物可能都有这样或那样的副作用,例如具有成骨效应的二磷酸盐类骨吸收抑制剂、雌激素、降钙素等。从而延误了骨质疏松骨折的治疗,导致术后再次骨折的发生。高频率低载荷的机械振动对于骨质疏松症有预防作用。大量研究研究表明,虽然载荷可以促使骨细胞生长,但长期的负荷状态可以使骨细胞发生适应性的调节,即所谓的现敏感疲劳现象,骨细胞对这种机械刺激不再产生应答。因此,我们针对这个问题分别通过动物实验和临床试验进行了研究。通过动物下肢悬吊模拟微重力环境,建立骨量骨质疏松模型,给予动物施加持续或带有间歇周期的低载荷机械振动,比较这些干预方案的治疗效果,力求发现一种全新的、能更好地促进骨细胞合成代谢的加载方式。同时,通过临床试验,验证低载荷机械振动在治疗骨质疏松方面的可行性,以求该法在临床的进一步应用。第一部分:间歇式高频率低载荷机械振动治疗骨质疏松的动物实验研究。本部分拟通过动物实验研究,探讨不同间歇方式的高频率低载荷机械振动对骨质疏松的治疗效果,为临床骨质疏松患者的康复治疗提供理论依据。首先将20只Wistar大鼠实施尾部悬吊4周,建立废用性骨质疏松模型,通过三点弯曲实验和Micro-CT扫描对建模效果进行评估。再次选取70只Wistar大鼠,通过尾部悬吊建立骨质疏松模型后,对骨质疏松大鼠施加间歇1天、3天、5天、7天和每日持续的高频率低载荷机械振动(35Hz,0.25g)。8周后处死大鼠,对大鼠股骨进行三点弯曲实验和Micro-CT扫描,评价股骨皮质骨力学性能(破坏载荷、弹性模量)和微观结构(股骨颈皮质骨厚度,股骨远端松质骨微观结构参数),同时对股骨皮质骨和远端松质骨力学属性分布进行研究,深入对振动促进骨形成的机理认识。结果表明:尾部悬吊4周后,大鼠骨力学性能和微观结构均发生了显著退化,提示尾部悬吊可以构建大鼠下肢废用性骨质疏松模型。建模成功后,对骨质疏松大鼠的后肢实施8周的高频率低载荷振动。结果表明,间歇振动7天组(V7)和持续振动组(VC)皮质骨破坏载荷和弹性模量显著提高;同时V7组股骨颈皮质骨厚度、股骨远端松质骨BMD,骨体积分数和骨小梁数量也均观测到明显增加;此外,通过对股骨皮质骨和远端松质骨力学属性分布对比可见,股骨皮质骨材料力学属性在14GPa和16GPa两次出现单元比例峰值,且在该2个点位上均观测到了V7组单元比例显著高于悬吊对照组;股骨远端松质骨力学属性分布对比可见,松质骨弹性模量单元比例峰值仅于10GPa点位出现一次,且在该点位上振动组单元比例均显著高于悬吊对照组。以上研究结果表明:不同间歇方式的高频率低载荷机械振动能够有效治疗废用诱发的骨质疏松,其在宏观力学性能、微观结构形态参数以及力学属性分布等方面均体现出一定优势。振动各组对比可见,间歇7天组在治疗废用性骨质疏松过程中效果最好,具备一定的临床应用潜力。第二部分:间歇式高频率低载荷机械振动治疗桡骨远端骨质疏松症的短期临床观察。在动物实验中,我们利用间歇式高频率低载荷机械振动治疗了大鼠的骨质疏松,其中有带有7天间歇期的振动效果最为优化。那么这种振动模式会对人体常见的骨质疏松部位腕关节有明显的改善吗?为了研究其效果,我们设计了一项临床研究。本临床试验共招募65岁以上女性受试者149人。根据其骨密度检测结果分为以下几组:基础对照组(BL组):正常女性;试验对照组(TC组):骨质疏松空白对照;持续振动组(DL组):骨质疏松症人群,每日接受全身机械振动;间歇1天组(I1组):骨质疏松症人群,每间隔1日接受全身机械振动;间歇7天组(I7组):骨质疏松症人群,振动7日,休息7日,循环进行。对所有患者按照既定方案,实施0.3g,30Hz的高频率低载荷机械全身振动,每次15min,测试持续8周。于试验开始初期及末期对患者的骨密度、T值、血常规、肝功能、肾功能、无机离子、血压及心电图进行观察。应用用SPSS19.0统计学分析软件,进行组间的样本独立性T检验分析,比较两组的BMD值及T值的差异性是否显著,p<0.05视为具有显著性差异。结果表明,每日持续的或带有间歇周期的高频率低载荷机械振动可以显著地提高骨质疏松患者的T值与骨密度值,以带有7天间歇周期的振动模式为最优化方案。无论是持续振动还是间歇式振动,均为发现这种治疗方式对机体没有明显的副损伤。