有氧锻炼联合低强度脉冲超声(LIPUS):骨折康复新希望 —— 来自大鼠胫骨骨折模型的多维度证据

【字体: 时间:2025年04月27日 来源:Bone 3.5

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  目前缺乏低强度脉冲超声(LIPUS)和中等有氧运动联合作用的研究。研究人员以 48 只雄性 Wistar 大鼠为对象,探究二者对骨折愈合的影响。结果显示联合干预可促进愈合,该研究为骨折康复提供新方向。

  骨折,在生活中并不罕见,交通事故、意外摔倒都可能导致它的出现。骨折不仅让患者承受身体上的痛苦,还会带来沉重的社会和经济负担。骨折后的骨再生过程极为复杂,要历经炎症反应、软骨痂形成、硬骨痂形成等多个相互重叠的阶段。一旦治疗不及时或方法不当,就可能引发各种并发症,比如骨头变脆弱、愈合畸形,甚至影响肢体正常功能 。
目前,在骨折治疗中,机械应力相关的治疗策略至关重要。其中,低强度脉冲超声(LIPUS)能正向调节成骨分化、骨矿化、血管生成等,是一种很有潜力的治疗手段;而适度的有氧运动也对骨骼发育和骨细胞代谢有积极作用。然而,令人遗憾的是,在骨折治疗领域,无论是实验研究还是临床实践,关于中等强度有氧运动和 LIPUS 单独使用或联合使用的效果,都缺乏足够的证据。

为了填补这一空白,来自南卡塔琳娜州立大学(Universidade do Extremo Sul Catarinense - UNESC)的研究人员开展了一项极具意义的研究。他们以 48 只两个月大、体重在 250 - 300g 的雄性 Wistar 大鼠为实验对象,构建了胫骨骨折模型。研究人员将这些大鼠分成四组,分别是单纯骨折组(Bone Fracture,BF)、骨折 + LIPUS 组(BF + LIPUS)、骨折 + 运动组(BF + Exercise,BF + Ex)、骨折 + 运动 + LIPUS 组(BF + Ex + LIPUS) 。在大鼠骨折后,通过克氏针固定,并开展为期 19 天、每周三次的治疗干预。其中,LIPUS 治疗每次持续 10 分钟(频率 1.5MHz,强度 0.4W/cm2,作用面积 3cm2),有氧运动则是每天进行 30 分钟,且速度逐渐增加。

研究人员运用了多种技术方法来深入探究治疗效果。影像学分析是其中的关键手段,在骨折后的第 1 天、12 天和 24 天,对大鼠骨折部位进行影像学检查,评估骨折愈合的情况。同时,还对大鼠体内的细胞因子水平、氧化应激相关指标以及骨组织的生物力学性能进行检测 。

在影像学分析方面,随着时间推移,各治疗组的影像学评分均有所提高。在治疗 12 天时,BF、BF + Ex 和 BF + LIPUS 组的评分相较于第 1 天显著增加,其中 BF + Ex 组的增加尤为显著(p < 0.001) 。到了 24 天,所有实验组与第 1 天相比,评分都有显著提升,BF + Ex + LIPUS 组的改善最为明显。这表明联合运动和 LIPUS 治疗能更有效地促进骨折部位的影像学愈合。

从细胞因子水平来看,研究发现治疗组中抗炎细胞因子 IL - 4、IL - 10 和 TGF - β 的水平显著升高,尤其是在联合干预组中更为突出。这说明 LIPUS 和有氧运动单独或联合使用,都能调节炎症反应,促进骨折愈合过程中的炎症消退,其中联合治疗在抗炎方面效果更佳。

氧化应激指标也呈现出积极的变化。各治疗组的亚硝酸盐水平降低,巯基氧化得到控制,超氧化物歧化酶(SOD)和谷胱甘肽(GSH)的活性增强。这意味着治疗干预能够减轻骨折部位的氧化应激损伤,联合治疗在减少氧化应激方面表现更为出色,有助于保护骨折部位的组织细胞,为骨愈合创造良好的微环境。

生物力学检测结果显示,联合治疗组的骨组织能够承受更高的负荷,在变形能力和组织弹性方面也表现更优。这充分表明有氧运动和 LIPUS 联合使用,可以显著改善骨折部位骨组织的力学性能,增强骨骼的强度和韧性,有利于骨折后的肢体恢复正常功能。

综合以上研究结果,该研究得出结论:有氧运动和 LIPUS 单独使用都对骨折愈合有一定的促进作用,但联合使用时效果更为显著。联合干预不仅在影像学愈合方面表现出色,能获得更高的评分;还能显著增加抗炎细胞因子的表达,有效降低活性氧(ROS)/ 活性氮(RNS)水平,更好地控制氧化损伤;在生物力学性能上,也使骨组织能更好地承受机械负荷。

这项研究成果发表在《Bone》杂志上,具有重要的意义。它为骨折康复治疗提供了新的理论依据和实践指导,提示在临床骨折治疗中,可以考虑将有氧运动和 LIPUS 联合应用,以提高骨折愈合的质量和速度,帮助患者更快地恢复肢体功能,减轻社会和经济负担,为骨折治疗领域开辟了新的研究方向。

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