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骨质疏松症的物理治疗研究进展

2017-01-14徐明义张平

中国骨质疏松杂志 2017年9期
关键词:高压氧成骨细胞冲击波

徐明义 张平

解放军第一四八医院骨科一区,山东 淄博 255300

随着人口老龄化社会的到来,骨质疏松症已经成为一个世界范围内越来越引起人们重视的健康问题,骨质疏松症的治疗包括药物治疗和物理治疗,药物治疗效果确切,但存在治疗周期长,患者依从性差、费用较高及药物不良反应等问题[1],长期服用雌激素可使子宫内膜癌发生率增高3~8倍,使乳腺癌发生率增高25%,并可产生乳房肿痛和性器官异常出血等。对于老年人,长期口服双膦酸盐治疗可能会导致上消化道溃疡,甚至增加患食管癌的风险;过多补钙可导致高尿钙症,并易引起肾结石。物理治疗相对安全,近来对于骨质疏松症的物理治疗研究与临床应用日趋增多,现综述如下。

1 脉冲电磁场

脉冲电磁场(pulsed electromagnetic fields, PEMFs)是近年发展起来的治疗骨质疏松的无创生物物理手段之一。属于生物物理干预的方法,可通过影响破骨细胞和成骨细胞的功能,影响软骨内成骨及影响骨局部调节因子的表达等作用机制减缓骨质疏松的发生。近年来基础研究已经证实,脉冲电磁场能够刺激成骨细胞的增殖和分化[2],沈伟伟等[3]发现PEMFs可以使骨质疏松大鼠骨密度增加,并且可以使建模后8周骨密度增加程度明显优于降钙素。尹晶等[4]研究表明低强度脉冲电磁场(20 Hz,20 mT)能明显抑制绝经后骨质疏松症患者骨吸收程度,提高骨密度,达到骨重建目的。吴刚等[5]采用HX2010脉冲电磁场对78例确诊原发性骨质疏松患者进行治疗,脉冲频率为8~10 Hz的变频,治疗时间0.5 h/d,治疗次数为60次,其治疗后的临床症状优良率高达82.0%。

低频脉冲电磁场因其操作方便,无不良反应,能抑制破骨作用,减少骨量丢失,快速缓解疼痛等显著优点在骨质疏松症的防治中受到重视。PEMFs治疗的重要参数包括磁场强度、频率、方向和作用时间,但是各学者报道的PEMF治疗参数差异较大。Gordon[6]认为,强度<30 Gs,频率<100 Hz的PEMF无明显副作用,且治疗效果更明显。低频脉冲电磁场与膦酸盐类药物联用,比如唑来膦酸、阿仑膦酸钠、伊班膦酸钠等,临床治疗效果会更好[7]。

2 高压氧治疗

高压氧疗法是将病人置于高压力氧环境中吸氧以治疗疾病的方法。近年来,有些学者发现高压氧对骨质疏松的骨密度提高有一定的作用,并在缓解骨质疏松症疼痛方面比单纯药物治疗效果更明显。Ueng等[8]发现高压氧疗可缓和吸烟所致的被延长胫骨骨愈合的副作用,有助于吸烟动物被延长胫骨获得迅速的骨愈合,并在该研究中发现高压氧能明显增加被延长胫骨的骨密度。结果说明高压氧可促进成骨,增加骨密度。陈大福等[9]采用3月龄Wistar雌性大鼠切除双侧卵巢并用低钙饲料喂养做动物模型,分别予以钙剂和高压氧治疗14周,结果表明高压氧组血TRAP、ALP下降、股骨的骨密度升高均显著,并在改善骨弹性载荷、弹性应力、弹性应变等力学性能效果较钙剂组好。刘敏等[10]将45例均有自发性疼痛的单纯钙剂治疗无效的老年性骨质疏松症患者,随机分两组,I组用钙剂治疗,Ⅱ组为钙剂加高压氧治疗组,结果表明高压氧治疗二个疗程(20次)后,高压氧组疼痛比对照组明显减轻(P<0.05),生存质量也相应地得到改善,同时无1例病人出现治疗副作用,该结果说明高压氧配合药物治疗在缓解骨质疏松症疼痛方面比单纯药物治疗具有更明显疗效。Mutluoqlu等[11]应用高压氧治疗髋关节骨质疏松症发现,高压氧治疗可以明显缓解髋部疼痛,增加髋关节活动度,高压氧治疗10周后髋部MRI检查T2高信号消失。

高压氧治疗缓解疼痛的机制可能是:①与高压氧能提高血氧张力,增加血氧水平,增加血氧弥散量和弥散率,增强组织内氧含量、氧储量,改善组织的缺氧状态,增强组织新陈代谢和弥散过程,加速酸性代谢产物及致痛物质的排除[12]有关。②与高压氧能对老年性骨质疏松的骨量丢失有一定抑制作用有关。确切机制有待进一步研究。

3 超声波治疗

超声波是一种机械能,属声波的一种,是一种能穿透皮肤并在人体中传播的高频率压力波,有良好的方向性、穿透性,较容易将能量集中。Claes等[13]经X线、定量显微CT及生物力学监测分析证实低强度脉冲超声波可增加新生骨痂内骨小梁数量,使新生骨结构在形态学上和生物力学上接近正常骨组织。Wang 等[14]认为低强度脉冲超声波通过机械效应刺激骨细胞增殖,增加成骨细胞数量和活性,增高ALP活性,抑制IL-6分泌,减少成骨细胞向破骨细胞转化,减少骨量丢失。Li等[15]对去势骨质疏松大鼠模型进行为期16周的低强度脉冲超声波照射实验,证实低强度脉冲超声波是以一种动态机械信号能减轻骨吸收、维持骨骼结构的完整性,在调节老年性及雌激素相关的骨质疏松症方面有一定的疗效。

超声波可对组织生产微机械应力和应变。在体外,超声波可以刺激细胞转化并促进整个骨形成过程。在体内研究中,超声波在促进骨折修复方面起到更加重要的作用,可促进软骨内成骨并加速该区域骨密度恢复。近年来的研究表明,超声波对骨质疏松具有治疗作用。低强度超声波不仅有改变骨量的潜能,还能通过骨组织对物理刺激的高度敏感性引起骨骼形态学上的改变。其对骨表面及骨小梁核心区域产生的机械压力能增加骨质区域骨密度指数。

4 电针治疗

电针疗法是应用中医理论,用电针刺激特定穴位,来达到治疗骨质疏松的目的。电针疗法可以促进人体对钙的吸收,提高机体对钙的利用率,促进骨的形成。对人体内分泌系统具有双向调节作用,电针疏密波能促进血液循环,改善组织营养,促进水肿吸收,以减轻病员疼痛。潘芳芳等[16]研究表明电针治疗可使去势SD雌性大鼠S-E2水平(P<0.01)提高,增加骨密度(P<0.05),且优于罗钙全治疗组。李军汉等[17]也采用大鼠去神经方法制造废用性骨质疏松的动物模型,探讨被动运动和电刺激治疗对大鼠去神所致废用性骨质疏松的预防作用。结果发现:被动运动和电刺激均能有效抑制大鼠去神经后的骨形成减少以及骨吸收增加,在一定程度上表明了被动运动和电刺激对去神经所致大鼠废用性骨质疏松的预防作用。鲍圣涌等[18]通过对去卵巢SD大鼠行电针治疗,结果证实:电针可提高去势大鼠血清雌二醇水平,可显著降低去势大鼠尿DPD/Cr、Ca/Cr比值及血清ALP、BGP的水平,可以降低血清TNF-α水平,使血清PICP水平显著升高(P<0.01),ICTP水平显著降低(P<0.01)。说明电针治疗可以抑制破骨细胞的骨吸收活性,抑制骨吸收,促进骨胶原的合成。这些结果为电针治疗预防骨质疏松的发生提供了参考。王娟等[19]采用低频脉冲磁疗结合电针冶疗骨质疏松症47人,证实电针治疗对骨质疏松疼痛症状有明显缓解作用。

5 体外冲击波治疗

体外冲击波是一种高能量高压力波,能使软组织修复和骨折愈合,能促进组织再生和骨痂成骨,并对人类骨膜细胞增殖、细胞存活量和钙沉积有长期促进作用[20]。Chen 等[21]研究也表明高能冲击波或体外冲击波能够刺激骨痂生长,诱导血管再生,促进骨形成和镇痛等多种生物学效应。Olav等[22]在活体鼠胫骨进行体外冲击波治疗对照实验,结果表明体外冲击波治疗能诱导健康骨的骨质形成,增加骨小梁体积.使去势3周后鼠胫骨骨小梁丢失减少,对骨质疏松有治疗作用。武政等[23]将60例骨质疏松椎体骨折患者随机分为对照组和观察组,对照组予以规范抗骨质疏松药物治疗,观察组给予高能冲击波治疗,治疗3个月后观察组疼痛VAS评分、Oswestry功能障碍指数均明显优于对照组,治疗后1年后股骨近端骨密度观察组明显高于对照组。

目前认为体外冲击波治疗骨质疏松的机理主要是:体外冲击波可使成骨细胞感受机械刺激,并将生物刺激转化为生化信号,进一步影响细胞基因表达[24],促进骨保护素(OPG)、骨形态发生蛋白(BMP)、血管内皮细胞生长因子(VEGF)、碱性成纤维细胞生长因子(BFGF)等各细胞生长因子的表达,活化骨髓基质干细胞,促进成骨细胞增殖,对骨再生起着重要的作用[25]。冲击波在人体内产生空化效应,可改善局部血液循环,对痛觉神经感受器有封闭作用,可以缓解骨质疏松的局部疼痛症状。体外冲击波在短期内可提高局部骨质的质量、强度,可作为预防骨质疏松骨折高发部位骨折发生的一种耗资少、安全有效、非侵袭的方法。但在临床应用之前还需对其安全性更进一步的研究。

6 振动疗法

振动疗法是以振动形式的机械刺激作用于人体骨骼骨细胞增长区,从而使骨细胞生长,骨量增加。它可细分为全身振动和局部振动,目前研究得较多的是全身振动,振动频率可分为高频和低频。陆铁等[26]等研究结果表明:全身振动疗法能够显著提高绝经后骨质疏松妇女的骨密度、改善骨痛,同时增加患者肌力、改善机体平衡能力,减少骨质疏松性骨折的发生。Reyes等[27]进行了一项前瞻、随机、双盲、安慰剂对照的临床试验评价高频、低强度共振在儿童废用性骨质疏松的治疗中,桡骨远端骨密度、上肢的握力、日常活动项目有明显的增加。Wang等[28]对由于低位卧床休息60 d造成全身多骨骼骨量减少的25~40岁男性进行研究发现,机械振动可以减轻髋关节和胫骨远端的骨量丢失。方斌等[29]对62~85岁男性骨质疏松症患者进行6个月的全身振动治疗得出.全身振动疗法可提高老年男性骨质疏松症患者腰椎和股骨颈的骨密度.并且在缓解疼痛、改善功能、提高生活质量方面有一定的效果。

机械振动作为一种低强度的力学刺激信号,以较高的频率作用于骨骼时,可通过拉伸应力和压缩应力的形式.转变为骨形成或骨吸收的生化信号并传递给效应细胞,刺激骨祖细胞——成骨细胞活性,抑制骨溶解过程;同时,振动刺激对局部软组织可起到按摩作用、改善局部血液循环,并将一定限度的振动沿肢体的纵轴传至骨折的断端,使其接触更加紧密。从而减少断端间血肿的形成,促进骨密度的增加和骨结构改善[30]。

7 运动疗法

运动疗法是指为了医疗和预防的目的,应用各种形式的主动和被动运动进行具体指导,以促进患者康复的一类疗法。运动疗法是预防和治疗骨质疏松症的一个重要方面。近期一系列研究证据表明机械负荷能够增加骨密度,降低骨量丢失率,降低骨折危险[31]。Nicolls等[32]研究证实,5个月的上肢负重训练能有效提高桡骨远端的骨密度含量。阮彩莲等[33]等研究表明,每周进行3~5次有氧运动,每次0.5~1 h,持续6月以上的有氧运动能有效提高女性骨质疏松症患者的雌激素水平与骨密度,对女性骨质疏松症的预防有明显的作用。

运动疗法预防和治疗骨质疏松症的机制主要是:应力能促进骨形成,抑制骨溶解;使骨内血流量增加和成骨细胞活性升高,能促进性激素分泌、血液循环和神经体液调节,促进钙、磷、锰等元素的吸收利用,利用血钙向骨内输送和破骨细胞向成骨细胞转变,使骨的物理强度和坚固性增加,对骨质疏松起到治疗作用[34]。

总之,物理治疗和预防骨质疏松症的方法很多,各有优缺点。脉冲电磁场、体外冲击波及超声波疗效不错,相对安全,但是价格相对较昂贵,临床应用最佳剂量还不十分清楚,具体机制还处于探索阶段,需要更进一步研究。临床医生应根据患者骨质疏松症严重程度,结合患者身体条件、经济状况等综合考虑,联合药物共同预防治疗骨质疏松症,减轻患者痛苦,减少和避免骨质疏松性骨折发生。

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