体感振动音响技术的骨质疏松症治疗作用

添加时间:2019-10-08 12:03:05

来源:bencaoyinyue.com

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骨质疏松症概述

骨质疏松症(英文名称Osteloporosis,英文缩写为OP)是一种全球性、老年性、妇女多发性的代谢性骨病,多见于绝经期妇女。男性骨质疏松症的发生率仅为女性的1/6。骨胳是周而复始地在代谢着的,正常的骨胳代谢包括骨质吸收(破坏)和骨胳形成(重建)两个过程,骨胳破坏与重建的速度因年龄而有程度上的差别,幼年及青少年期,骨质破坏少于骨质生成,所以骨胳逐渐生长成熟,骨质含量逐渐增多。正常的女性35-38岁左右是骨量峰值期,40岁以后骨质破坏超过生长速度,骨量就开始逐渐地丢失,到了更年期以后,尤其绝经以后的1-3年之内,骨量丢失速度极快,可达10-15%之多,因此,进入中年以后的妇女,1/4的人患不同程度的骨质疏松症。这种症状虽然可以通过药物和锻炼来减缓,但是只能阻止进一步的骨质流失,并不能恢复骨质。并且,骨质疏松是不可逆的,也就是说一旦骨密度下降了,再想恢复或者提高骨密度,几乎是不可能的了。

近十年来,随着全球性的老龄化,OP患者数量在迅猛增加。目前,全世界有3.55亿人患有各种骨关节疾病,大约有2亿人患有骨质疏松,我国关节炎患者也有1亿人以上,60到69岁的老年妇女骨质疏松的发生率高达50-70%。我国也是骨质疏松症高发病国家,根据中国OP流行病调查所提供的有关老年人OP发病率的数据,我国60岁以上老年人患OP的男女比例为38.5%和73%。大城市尤为严重,根据2006年卫生部组织的重大研究课题《中国人峰值骨量和骨量变化趋势研究》,从9个省市20岁-102岁的人群中随机抽取的7,059个样本检测,我国50岁以上女性有31.5%患有不同程度的骨质疏松症,19.1%有椎体骨折风险,9.9%有股骨转子间骨折风险;而同年龄段男性的风险只有女性的一半左右。据上海市调查统计,老年人中有52.85%的男性、87%的女性患有OP症。我国的OP患者高达6,000-8,000万人之众。日本人口1.2亿中OP患者高达1,000万。

 

骨质疏松症的病因

人的骨量的增加大约在35岁左右达到极点。以后则吸收多于组成,呈所谓负平衡。骨质疏松症的病因有很多,主要是:

1. 骨合成减少:性激素(不论男女)都具有蛋白合成作用。性激素对骨合成起作用,而肾上腺皮质酮对骨的合成起着抵抗的作用,正常人的性激素肾上腺皮质酮分泌处于一种动态平衡之中。而停经后的女性性激素减少80%,但肾上腺皮质酮只减少10%,所以骨合成作用减少,分解增多。雌激素的减少,对破骨细胞的抑制作用减弱,破骨细胞相对加强,破骨与成骨明显失衡,出现骨的吸收增加,骨的形成减少,导致骨质逐渐丢失。正常情况下,当骨骼受到机械张力作用时,会有新的骨细胞产生,帮助承受负荷,保持骨骼强度。在女性体内,雌激素就是对于这个过程中的新的骨细胞产生起着重要作用。为什么会出现这种情况呢?更年期的女性的血管收缩功能首先发生变化,这会导致卵巢功能低下,而卵巢功能低下就引起雌激素的水平下降。可是,人体内很多器官都需要有雌激素。如大脑、心血管、血管壁上都有雌激素的受体,雌激素对心血管起着保护作用,因为雌激素可以增加高密度脂蛋白。骨骼里也有雌激素受体,所以生育期的妇女由于雌激素水平比较高,一般不会有骨质疏松这种现象

2. 钙代谢失调:我们日常饮食中的钙含量并不少。正常人每日食入的钙只有1/3被吸收,2/3都从粪便中排出了。

3. 废用性结果:因骨质骨病而需长期固定患肢者,可引起骨质疏松,因患病需长期卧床亦可引起骨质疏松,一般认为:肌肉活动减少,骨缺少肌肉刺激,结果骨母细胞活动减少引起骨质疏松。骨量的减少是从下肢肌肉力量减退开始的,因为下肢肌肉力量对骨量的保持有很重要的作用。一般说来,骨量的减少应该是从更年期开始的,但现在一些经常坐着而不走路运动的人士,往往从35岁就开始肌力减退,骨量也就随之开始减少。骨量减少的最终结果就是骨质疏松,骨质疏松会造成人易骨折。如何多做运动提高下肢肌力保护骨量,也摆在缺少运动的人士面前。

4. 此外,宇宙空间是无重力的,人体骨骼不能荷重,长期失重会引起人体的骨钙质代谢紊乱。人体失重后,作用于腿骨、脊椎骨等承重骨的压力骤减,同时,肌肉运动减少,对骨骼的刺激也相应减弱,骨骼血液供应相应减少,成骨细胞功能减弱,而破骨细胞功能增强,使得骨质大量脱钙,并经肾脏排出体外。宇航员在宇宙航行期间每个月骨质会失去2%!骨钙的丢失会造成两个后果:骨质疏松和增加发生肾结石的可能。失重所导致的骨丢失随飞行时间的延长而持续进行,而且这种骨质疏松一旦形成,回到地面重力环境下也难以逆转。目前这仍然是航天医学需要解决的难点问题。

 

骨质疏松症应如何治疗?

全世界的医药行业都在积极地进行OP防治手段的开发与研究。长期以来,人们在认识上有一个巨大的误区——认为骨质疏松症防治的关键是提高雌激素水平和保持有足够钙的摄入。但是,雌激素减少者早期尚可补充雌激素可防止骨钙脱失,过晚则不能阻止其发展。而且,激素只能制止钙的负平衡,并不能变成正平衡。长期服用还产生副作用,如子宫出血、增加乳腺癌的发生率等严重问题。还有盲目补充钙的。正常人每天需钙10mg/kg,骨疏松者每天需钙17mg/kg,以维持钙平衡。这些都可以从饮食中获得补充。过多服用钙片而没有类骨质的亲和,矿物质就不能沉积在骨骼中,转而在血液中存积,造成不良后果。比如说钙,健康人血液中钙的浓度为o.1%左右,超过这个限度会引起便秘、结石、血管硬化、血管栓塞等疾病。

 

所谓骨质疏松症振动疗法

对于骨质疏松症的治疗,传统的治疗方法一般是通过药物和锻炼来减缓症状,但是任何服用钙的治疗通常只能阻止进一步的骨质流失,并不能恢复骨质。近年来,西方的医学专家们日益倾向于用非药物的生物物理干预的方法治疗OP患者,生物物理的作用与生物化学的药物治疗形成鲜明的对比,生物物理干预可能提供一种安全、有效地抑制并逆转骨质疏松的方法,使骨量增加而不破坏骨的重建过程。骨生成的原则是:形成有效的骨骼结构以承受载荷,而非仅仅提高骨骼的密度。这意味着对OP患者来说,能促进成骨细胞生长的全身性的生物物理干预远比药物治疗更有意义。

骨头的生物原理很奇妙,早在50年代,日本的安田、福田、以及Bassett、Becker等科研人员就已经陆续发现并证实骨是具有压电效应的物质。当它受到机械压力后能将机械能转化为电能,产生应力电位。60年代初的研究发现负电能刺激新骨形成。60年代晚期,Freidenberg和Brighton等人发现正常有生命的骨骼具有特定的生物电,即稳态电位。这种电位有特定的分布模式,骨折后能立即改变,骨折端电势最低,这种负电环境十分有利于骨折的愈合。骨的这种生物电现象与细胞代谢有关,动物一旦死亡两小时后,骨生物电现象会迅速消失。

近年来,根据东京都立大学和琉子友男大学院副教授(MD)的研究也证实了人体骨骼具有压电效果。即,人体骨骼在受力状态下,骨骼内部发生负电位,外部为正电位。这时候,人体骨骼就吸附钙离子。因此,无论是跳跃运动强壮骨骼,还是锻炼可以作为治疗骨质疏松症的措施,都无外乎是对骨骼产生压力,导致其压电效应发生,使骨骼加速产生新的骨细胞而增加强度。所以,经常处于运动状态,骨骼受力的人的骨骼就比较强壮,现在流行的步行上下坡锻炼,都是有道理的。美国诺丁汉大学研究人员对绝经期的女性进行骨骼与运动关系的系统观察中也发现,每天坚持做上下跳跃的女性,一年后骨密度增加,最易发生骨折的髋部骨质密度增加30%。这是因为人体在强烈的运动时,它会通过生出新的骨细胞来应付这种压力。举重运动员的骨密度最高,也是这个道理。

可是,问题在于老年人没有体力进行剧烈运动、写字间的白领们没有时间进行体育锻炼、骨折患者必须卧床静养而不能活动,长时间生活在各种航空器、舰船、车辆中的特殊人群的骨密度重建除了药物还有没有别的办法?即,一种依靠被动运动来代替主动运动的物理生物疗法是否存在呢?

纽约州立大学石溪分校发表在2003年英国《自然》杂志上报告的一项研究证实了骨骼在受到压力时会制造出新的骨细胞来进行自我强化,他们让绵羊每天在一个轻微振动的平台上站20分钟,试验持续一年之后,他们发现这些绵羊的骨密度增加了34%。另外,因为宇航员受环境条件限制,缺少主动锻炼的机会,美国NASA研究,就是通过振动来解决宇航员的骨质疏松问题的,请参考美国NASA网站2001年11月发表的资料。研究表明,适当的振动则相当于被动锻炼。纽约州立大学的Clinton Rubin调侃地说,“现在每个人都想站在洗衣机上来对付骨质流失了。”依据这个理论,日本也开发了一种机械振动台来改善骨密度的健康器具。

此外,还有一个有趣的发现,美国北卡罗莱纳州区系动物沟通研究所所长马金瑟纳尔也发现,猫在休憩时,喉咙中常会发出呼噜呼噜的声音。过去都认为这是猫在打呼,其实,这是猫的一种自疗方式。研究发现,无论是家猫或野猫,在受伤后都会发出呼噜呼噜的声音。这种由喉头发出的呼噜声有助于它们疗治骨伤及器官损伤。研究人员发现,由于猫科动物可借自己发出的音波疗伤,因此“九命怪猫”的传说并非荒唐之说。猫科动物喉头发出的呼噜声,其疗伤的效用就如同人类置身于超音波下疗伤的效用。猫从高楼上坠下不死,且迅速复原的例子在世界上比比皆是。最近刊载于美洲动物医疗协会杂志中的一份研究报告即指出,在调查了132起猫自平均6层楼高的高度坠下的案例后发现,90%都存活下来。其中更有一例,猫自45层高楼坠下仍然存活。科学家在人体实验中也发现,将人类处于如同猫打呼声的20~50Hz的频率振动条件下也可以增强骨质并促进骨骼成长。

由此,美国北卡罗莱纳州研究人员目前正在探讨用振动波来治疗骨质疏松症及刺激停经妇女骨骼重生的可能性。北英格兰贺尔大学骨骼新陈代谢疾病科主任波尔迪表示,人类的骨骼需要刺激,否则钙质便将流失,使得骨骼变得脆弱。猫喉咙发出呼噜声可能就是猫刺激骨骼重生的方式。波尔迪还表示,针对患有骨质疏松症的老年人设计运动来防止骨质流失是十分困难的,但利用猫科动物打呼疗骨伤的原理,帮助老年人改善骨质却是可以实现的。

骨骼在受到外源性力的作用时会通过生出新的骨细胞来应付这种压力,因此锻炼可以作为治疗骨质疏松症的措施。而研究发现,适当频率的振动可以代替外源性力的作用,促使大腿骨以某种方式触动骨细胞的反应。英国约克大学骨细胞学家Timothy Skerry认为,既然在绵羊身上的试验获得了成功,就意味着这种治疗对于人类来说可能也有同样的治疗效果。尽管过了更年期的老年妇女并不能象绵羊那样有好的疗效,但是,对于更年期后的女性进行的临床实验结果还是令人“鼓舞人心的”。

我国的南京大学、南京市鼓楼医院、江苏省原子医学研究所就曾经作过《振动刺激促使骨重建的生物力学研究》,也证实了8Hz至650Hz频率范围内的适当的振动可以促进骨重建,缩短愈合期,提高骨组织密度。

我国的骨外科临床方面,也有用加低频振动方法治疗腰椎压缩性骨折的。

根据我国妇女骨质疏松问题研究的专家——北京协和医院妇科内分泌和妇女保健中心主任林守清教授的论文《骨质疏松病因分析》,“人日常活动中骨骼的应变一般保持在400με,引起骨量增加的微应力在 1000-3000με范围内”。如下表:

微应力范围με

人体骨骼变化

解说

0-100

骨量减少

长期躺卧

100-1,000

骨量保持

人日常活动骨骼应变一般保持在400με

1,000-3,000

骨量增加(发生塑性变形)

爬坡、登楼梯

3,000-25,000

骨微观损伤


>25,000

骨折


林守清教授在论文中还讲到,“骨对频率为15-30Hz的动态应变比较敏感。在此频率,很小的应变就可以产生较大地成骨反应。如果能够推广,则可以用这种小而且又具有成骨能力的应变来治疗骨质疏松”。




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