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復(fù)合振動(dòng)儀治療骨質(zhì)疏松對(duì)骨代謝影響的臨床觀察

文章來(lái)源:發(fā)布日期:2009-12-12瀏覽次數(shù):72589

作者:鄭錦暢 陳建庭 裴衛(wèi)衛(wèi)    作者單位:(南方醫(yī)科大學(xué)南方醫(yī)院脊柱骨病外科,廣東 廣州 510515)

【摘要】  目的 觀察復(fù)合振動(dòng)儀治療骨質(zhì)疏松(OP)對(duì)骨代謝的影響。方法 70例OP志愿者隨機(jī)分成復(fù)合振動(dòng)組和對(duì)照組,每組35例。復(fù)合振動(dòng)組采用自行研制的復(fù)合振動(dòng)儀進(jìn)行全身振動(dòng)治療,振動(dòng)頻率45~55 Hz,振動(dòng)強(qiáng)度0.5~0.8 g,1次/隔天,30 min/次,連續(xù)3個(gè)月,對(duì)照組不進(jìn)行任何干預(yù),于試驗(yàn)開(kāi)始前3天、試驗(yàn)后第1、3個(gè)月分別檢測(cè)各組堿性磷酸酶(ALP)、骨鈣素(OC)、抗酒石酸酸性磷酸酶(TRAP)、鈣磷乘積(〔Ca〕×〔P〕)的變化。結(jié)果 第3個(gè)月,復(fù)合振動(dòng)組的ALP、OC、TRAP、〔Ca〕×〔P〕分別比試驗(yàn)前增加了44.6%、-9.4%、1.7%、7.5%,對(duì)照組的相應(yīng)指標(biāo)分別比試驗(yàn)前增加了22.8%、-13.3%、3.6%、4.7%,P值分別為0.108、0.788、0.606、0.171。結(jié)論 復(fù)合振動(dòng)儀治療OP對(duì)骨代謝的影響無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,但骨代謝的值有變化。

【關(guān)鍵詞】  復(fù)合振動(dòng);骨質(zhì)疏松;堿性磷酸酶;骨鈣素;抗酒石酸酸性磷酸酶;鈣磷乘積

Clinical observation of bone me[x]tabolism in osteoporosis patients treated with compound vibration machine

  ZHENG JinChang, CHEN JianTing, PEI WeiWei.

  Department of Orthopaedic Surgery and Spine, Nanfang Hospital, Southern Medical University, Guangzhou 510515, Guangdong, China

  【Abstract】 ob[x]jective To observe the effect of bone me[x]tabolism in osteoporosis (OP) patients treated with compound vibration machine. Methods 70 OP volunteers were selected and were randomly divided into whole body compound vibration training group (WBCV, n=35) and control group (CON, n=35). The patients in WBCV group treated with 3month whole body compound vibration (30 min/d, 1 time/qd, oscillation frequency 45~55 Hz, intensity of vibration 0.5~0.8 g). The patients in CON group weren′t given any treatment, did not participate in any training, just keeping the normal life as before. Alkaline phosphatase (ALP), osteocalcin(OC), tartrateresistance acid phosphatase (TRAP) and calciumphosphorus product were measured on 3 days before experiment, 1 and 3 months after experiment. Results The level of ALP, OC, TRAP, 〔Ca〕×〔P〕 in WBCV group was increased by 44.6%, -9.4%, 1.7% and 7.5% respectively. However, it was increase by 22.8%, -13.3%, 3.6% and 4.7% respectively in CON group(P=0.108, 0.788, 0.606 and 0.171). Conclusions The whole body compound vibration training has no effect on bone me[x]tabolism in OP, while the absolute value of bone me[x]tabolism has been changed.

  【Key words】 Compound vibration; Osteoporosis; Alkaline phosphatase (ALP); Osteocalcin (OC); Tartrateresistance acid phosphatase (TRAP); Calciumphosphorus product(〔Ca〕×〔P〕)

 骨質(zhì)疏松(OP)及OP性骨折是危害中老年健康的常見(jiàn)病,尤以絕經(jīng)后婦女為甚。臨床上常采用藥物治療抑制骨吸收或者促進(jìn)骨形成,但藥物大多存在副作用。近年來(lái)物理療法(力學(xué)、電磁學(xué))防治OP的研究成為熱點(diǎn)〔1~4〕。低于引起骨組織損傷的機(jī)械振動(dòng)信號(hào)具有很強(qiáng)的成骨效應(yīng),是一種新型治療OP的模式,在防治老年性骨丟失中有廣闊的應(yīng)用前景〔5,6〕。本課題采用自行研制的復(fù)合振動(dòng)儀對(duì)OP志愿者進(jìn)行治療,觀察復(fù)合振動(dòng)對(duì)骨代謝的影響,探討復(fù)合振動(dòng)防治OP的機(jī)制。

  1 對(duì)象與方法

  1.1 研究對(duì)象 2008年9月~2009年1月在養(yǎng)老院生活的70例OP志愿者。納入標(biāo)準(zhǔn):參照WHO診斷標(biāo)準(zhǔn),選取志愿者中骨密度 (BMD)低于年輕成人BMD峰值2.5個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差(SD),同時(shí)伴或者不伴OP臨床癥狀,精神狀態(tài)好,行動(dòng)靈活方便并可以堅(jiān)持完成整個(gè)試驗(yàn)的志愿者。排除標(biāo)準(zhǔn):①藥物控制下,血壓高于160/110 mmHg或收縮壓小于90 mmHg;②有心腦血管病、癲癇及腎結(jié)石;③血栓或過(guò)去6個(gè)月有血栓史;④體內(nèi)有植入物或者心臟支架;⑤腰椎間盤(pán)突出或滑脫、腰椎神經(jīng)管狹窄或壓迫;⑥各種手術(shù)未愈;⑦關(guān)節(jié)外傷、骨折、肌肉拉傷未愈;⑧體弱多病、嚴(yán)重平衡障礙或眩暈;⑨患有痛風(fēng)、類(lèi)風(fēng)濕、糖尿病血糖控制欠佳,或其他嚴(yán)重影響骨代謝的疾病;近1個(gè)月內(nèi)曾服用過(guò)治療OP藥物或其他影響骨代謝的藥物;復(fù)合振動(dòng)訓(xùn)練時(shí),如志愿者發(fā)現(xiàn)明顯不適立即終止試驗(yàn)。終納入志愿者有70例,女54例,男16例,女性年齡52~89歲,平均(71.5±11.0)歲,平均絕經(jīng)年齡(48.9±5.0)歲,平均身高(150.6±5.8) cm,平均體重(53.5±10.9 )kg;男性志愿者年齡51~93歲,平均年齡(72.4±14.4)歲,平均身高(163.7±5.5) cm,平均體重(60.8±8.7) kg。入選志愿者在觀察期間未接受其他針對(duì)OP和疼痛的理療或者藥物治療。將70例OP志愿者隨機(jī)分成復(fù)合振動(dòng)組和對(duì)照組(n=35)。兩組在年齡、身高、體重及體重指數(shù)方面均無(wú)顯著差異(P>0.05)(見(jiàn)表1)。

  1.2 儀器和試劑 復(fù)合振動(dòng)儀為自行研制(發(fā)明專(zhuān)利公開(kāi)號(hào)CN101224159),由垂直方向(Y軸)的振動(dòng)和振動(dòng)平臺(tái)為軸心的表1 兩組基本情況

  兩向(X、Z軸)振動(dòng)復(fù)合而成。垂直振動(dòng)采用掃頻方式(頻率精度為0.1 Hz);附加振動(dòng)為固定頻率0.4 Hz,每15 s更換1次振動(dòng)方向,平臺(tái)邊緣振幅為8 mm。復(fù)合振動(dòng)加速度以重力加速度g(1 g=9.8 m/s2)為單位(加速度為0.01 g)。Elecsys2010電化學(xué)發(fā)光分析儀(Roche),AU5400全自動(dòng)生化分析儀(Olympus),NMID骨鈣素(OC)試劑盒(Roche),堿性磷酸酶(ALP)診斷試劑盒(Olympus),抗酒石酸酸性磷酸酶(TRAP)測(cè)定試劑盒(humann),鈣(Ca)診斷試劑盒(Roche),磷試劑盒(Olympus)。

  1.3 方法 復(fù)合振動(dòng)組使用復(fù)合振動(dòng)儀連續(xù)進(jìn)行3個(gè)月的全身復(fù)合振動(dòng)治療,振動(dòng)頻率45~55 Hz,強(qiáng)度0.5~0.8 g,隔日1次,30 min/次。振動(dòng)頻率及強(qiáng)度分別以30 Hz、0.3 g起始,待志愿者適應(yīng)后逐步上調(diào)至試驗(yàn)振動(dòng)頻率和強(qiáng)度。對(duì)照組從觀察開(kāi)始到結(jié)束,維持原有的生活規(guī)律未作任何治療。

  1.4 骨代謝檢測(cè)指標(biāo) 于試驗(yàn)前3天、試驗(yàn)后第1、3個(gè)月采集上午7∶00~9∶00 時(shí)間段的空腹血標(biāo)本,靜置后低溫離心分離血清,OC檢測(cè)由Elecsys2010電化學(xué)發(fā)光分析儀進(jìn)行。ALP、TRAP、Ca和P測(cè)定由AU5400全自動(dòng)生化分析儀進(jìn)行。

  1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 采用SPSS13.0統(tǒng)計(jì)軟件包。計(jì)量數(shù)據(jù)以x±s表示。組間基本情況采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)分析,骨代謝指標(biāo)采用單個(gè)重復(fù)測(cè)量因素的方差分析。

  2 結(jié) 果

  兩組試驗(yàn)前ALP、TRAP、OC及〔Ca〕×〔P〕 的水平均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)(見(jiàn)表2)。復(fù)合振動(dòng)組在治療期間有1位志愿者在治療30 d后因內(nèi)科疾病住院放棄治療。第3個(gè)月,復(fù)合振動(dòng)組的ALP、OC、TRAP及〔Ca〕×〔P〕分別比試驗(yàn)前增加了44.6%、-9.4%、1.7%、7.5%,對(duì)照組的相應(yīng)指標(biāo)分別比試驗(yàn)前增加了22.8%、-13.3%、3.6%、4.7%,P值分別為0.108、0.788、0.606、0.171(見(jiàn)表2)。表2 兩組骨代謝指標(biāo)變化

  3 討 論

  OP是一種以低骨量、骨組織的微結(jié)構(gòu)破壞為特征,導(dǎo)致骨骼脆性增加和易骨折的全身性疾病。隨著世界老年人口的不斷增加,OP已成為一個(gè)世界范圍的、日漸嚴(yán)重的、影響健康的重要問(wèn)題。振動(dòng)不僅可防止骨丟失,還可以改善骨結(jié)構(gòu)和生物力學(xué)性能〔7,8〕。振動(dòng)應(yīng)力有利于骨的成熟與改進(jìn),而振動(dòng)頻率和強(qiáng)度影響了成骨的效果。本課題組先前已經(jīng)完成了細(xì)胞和動(dòng)物的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn),研究發(fā)現(xiàn),復(fù)合振動(dòng)促進(jìn)成骨細(xì)胞增殖和分化的佳頻率是15~45 Hz〔9〕,采取45~55 Hz,0.12~0.21 g的復(fù)合振動(dòng)能增加去卵巢SD大鼠腰椎、股骨的BMD,改善骨微機(jī)構(gòu)、提高骨強(qiáng)度〔3,10〕。目前,國(guó)外研究也都多采用30~50 Hz〔11〕,且在實(shí)驗(yàn)中尚未發(fā)現(xiàn)不良現(xiàn)象,提示這個(gè)頻率范圍對(duì)人體是安全的。因而,本試驗(yàn)采用了45~55 Hz的振動(dòng)頻率和0.5~0.8 g的振動(dòng)強(qiáng)度。振動(dòng)訓(xùn)練過(guò)程中,志愿者無(wú)不良反應(yīng)出現(xiàn),故本研究采用此振動(dòng)頻率和強(qiáng)度參數(shù)至試驗(yàn)結(jié)束。

  Robling等〔12〕發(fā)現(xiàn),分次給予刺激的效果顯著好于連續(xù)刺激。Rubin等〔13〕認(rèn)為骨細(xì)胞是力學(xué)刺激對(duì)骨作用的敏感和轉(zhuǎn)導(dǎo)細(xì)胞,其對(duì)機(jī)械刺激的敏感性程度決定機(jī)械振動(dòng)對(duì)骨量和骨強(qiáng)度的作用效果。連續(xù)刺激會(huì)產(chǎn)生骨適應(yīng)性反應(yīng)飽和現(xiàn)象,從而降低骨細(xì)胞的機(jī)械敏感性。本研究采取了隔日1次,30 min/次,連續(xù)振動(dòng)3個(gè)月,既有足夠的刺激時(shí)間,又能讓骨細(xì)胞每次有佳接受機(jī)械刺激的能力。

  本研究采用自行研制的復(fù)合振動(dòng)儀,其主要特點(diǎn)是在垂直正弦振動(dòng)基礎(chǔ)上增加了小幅隨機(jī)多軸運(yùn)動(dòng)裝置,使施加的振動(dòng)載荷為動(dòng)態(tài)的應(yīng)變而不是靜態(tài)的應(yīng)力,更有利于神經(jīng)肌肉系統(tǒng)的鍛煉,更有助于增強(qiáng)神經(jīng)肌肉系統(tǒng)的協(xié)調(diào)性和肌力的維持,更大程度上降低了OP的骨折風(fēng)險(xiǎn)。

  本研究發(fā)現(xiàn)復(fù)合振動(dòng)組的ALP比對(duì)照組有明顯的上升趨勢(shì)(分別是44.6%、22.8%),且復(fù)合振動(dòng)組比對(duì)照組值增加較多,但兩組上升無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。Pavlin等〔14〕發(fā)現(xiàn):機(jī)械載荷首先使骨細(xì)胞發(fā)生分化,進(jìn)而誘導(dǎo)骨基質(zhì)的沉積;ALP是機(jī)械載荷誘導(dǎo)成骨細(xì)胞分化的早期標(biāo)志。Genge等〔15〕通過(guò)體外實(shí)驗(yàn)證實(shí)沒(méi)有ALP的存在,骨組織鈣化就不會(huì)發(fā)生。查丁勝等〔9〕研究發(fā)現(xiàn)15~30 Hz和25~45 Hz能增強(qiáng)骨細(xì)胞ALP活性(P<0.01)。本研究復(fù)合振動(dòng)組的ALP明顯增加可能是復(fù)合振動(dòng)的結(jié)果,但由于試驗(yàn)時(shí)間較短,未得到統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。Iwamoto等〔16〕12個(gè)月振動(dòng)治療OP患者,ALP水平都有所下降,也無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,與本研究有差別,推測(cè)機(jī)械振動(dòng)促使ALP表達(dá)到一個(gè)高峰后有下降的趨勢(shì),這需要進(jìn)一步的研究證實(shí)。Torvinen等〔8〕在健康年輕人(21例男性,35例女性,年齡19~38歲)上作振動(dòng)實(shí)驗(yàn),結(jié)果發(fā)現(xiàn),受試者的ALP和BMD都沒(méi)有顯著性改變,這可能與該年齡段骨量處于峰值,振動(dòng)不能刺激骨轉(zhuǎn)換指標(biāo)和骨量明顯變化有關(guān)。

  OC水平存在晝夜節(jié)律變化,峰值與谷值之差為10%~30%。本研究在同一時(shí)間段采集血標(biāo)本,嚴(yán)格控制采樣條件,大程度排除非實(shí)驗(yàn)因素對(duì)OC的影響。Ivaska等〔17〕研究表明血循環(huán)中的OC濃度反映骨形成的速率。

  TRAP是酸性磷酸酶6種同功酶(0~5型)中的一種,血清中的TRAP主要來(lái)源于破骨細(xì)胞,破骨細(xì)胞活性增強(qiáng)時(shí),分泌TRAP增多,通過(guò)檢測(cè)TRAP水平即可反映破骨細(xì)胞活性,了解骨吸收情況。Andersson等〔18〕認(rèn)為,TRAP對(duì)骨吸收有促進(jìn)作用,具有潛在調(diào)節(jié)破骨細(xì)胞與骨結(jié)合的功能,所以破骨細(xì)胞的活性及骨吸收可通過(guò)測(cè)量血漿中的TRAP水平來(lái)反映。

  骨的生長(zhǎng)、更新和Ca、P代謝密切關(guān)系,血漿Ca、P之間處于相當(dāng)恒定狀態(tài),成人二者的乘積即〔Ca〕×〔P〕為30~40 mg2/dl2。當(dāng)(〔Ca〕×〔P〕)>40 mg2/dl2,則Ca和P以骨鹽形式沉積于骨組織;若(〔Ca〕×〔P〕)<35 mg2/dl2則妨礙骨的鈣化,甚至可使骨鹽溶解,影響成骨作用。

  本研究中發(fā)現(xiàn)OC和TRAP分別在復(fù)合振動(dòng)組和對(duì)照組增加了-9.4%、1.7%和-13.3%、3.6%,然而均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。在值上OC在復(fù)合振動(dòng)組比對(duì)照組增加了,而TRAP減少了,是否能一定程度說(shuō)明復(fù)合振動(dòng)使復(fù)合振動(dòng)組骨形成增加及骨吸收減少了,還不能確定。本研究樣本量少、時(shí)間短是一個(gè)影響因素。Verschueren等〔19〕研究發(fā)現(xiàn),25~45 Hz頻率,2.0~6.0 g振幅范圍的振動(dòng)能引起B(yǎng)MD增加和骨結(jié)構(gòu)等的改變,但不能引起絕經(jīng)后婦女的骨代謝指標(biāo)OC、Ⅰ型膠原C末端肽顯著性變化。Iwamoto等〔16〕將絕經(jīng)后OP患者分成為2組:阿倫膦酸鹽(ALN)組和ALN+振動(dòng)組,振動(dòng)組給予1次/w,4 min/次,連續(xù)12個(gè)月的20 Hz的振動(dòng)刺激,結(jié)果發(fā)現(xiàn),兩組尿中Ⅰ型膠原N末端肽(NTX)和ALP水平都有所下降,但兩組NTX和ALP下降幅度并沒(méi)有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。Verschueren等〔19〕推測(cè)振動(dòng)所至BMD的增加不是振動(dòng)干預(yù)抑制了骨吸收,而是振動(dòng)干預(yù)扭轉(zhuǎn)了骨鈣負(fù)平衡形成了正性平衡。本研究中〔Ca〕×〔P〕有增加的趨勢(shì),但在復(fù)合振動(dòng)組和對(duì)照組間無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.171),推測(cè)是受樣本量少、時(shí)間短的影響。

  目前對(duì)振動(dòng)的成骨作用機(jī)制并不是十分清楚。主要有肌動(dòng)力學(xué)說(shuō)、骨血灌注增加學(xué)說(shuō)。本研究及國(guó)內(nèi)外的研究都認(rèn)同振動(dòng)所至BMD的增加不是振動(dòng)干預(yù)抑制了骨吸收〔16,19〕,筆者認(rèn)為可能是振動(dòng)干預(yù)扭轉(zhuǎn)了骨鈣負(fù)平衡形成了正性平衡,振動(dòng)對(duì)BMD的正性作用也可能是局部作用的結(jié)果。

  綜上所述,復(fù)合振動(dòng)儀治療OP對(duì)ALP、OC、TRAP、〔Ca〕×〔P〕短期影響無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,但值有改變,長(zhǎng)時(shí)間治療是否對(duì)骨代謝有影響,需要進(jìn)一步進(jìn)行大樣本量、長(zhǎng)時(shí)間的臨床研究。此外,復(fù)合振動(dòng)對(duì)內(nèi)分泌系統(tǒng)的影響及其機(jī)制也是需要探索的問(wèn)題。復(fù)合振動(dòng)安全簡(jiǎn)便,有望成為治療OP的另一途徑,但如何根據(jù)不同人群的特點(diǎn)制定適宜的振動(dòng)頻率、振動(dòng)強(qiáng)度及時(shí)間參數(shù),仍需要進(jìn)一步研究探索。

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