脉冲电磁场对骨质疏松的生物效应

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脉冲电磁场对骨质疏松的生物效应_关志成

脉冲电磁场对骨质疏松的生物效应_关志成
that the pulsed electromag netic fields are beneficial to the osteopo rosis treatment and can be applied in the near future. Key words:pulsed e lectro magnetic fields ;o steoporo sis ;mechanism ;ce llular ;animal model;clinical research
T he prev entive ex periments demonstrate that the co rrected bone mineral density is hig her than that o f O VX g roup (P <0. 05). I n the further studies, the serum bo ne marker and biomechanics pro per ties w ill be te sted. Based o n the efficacy of cellular level and animal mo del, the effects o f pulsed electro magnetic fields w ere inv estiga ted , the bone mineral density w as improved and the pain level was alleviated significantly after treatment. Consequently , it is concluded
松的防治中发挥重要作用 。
关键词 :脉冲电磁场 ;骨质疏松 ;机理 ;成骨细胞 ;动物模型 ;临床研究

脉冲电磁场治疗废用性骨质疏松作用机制的研究进展

脉冲电磁场治疗废用性骨质疏松作用机制的研究进展
Ab t a t I e e a s d m e tca n e na i sr c :n r c ntye r , o si nd i t r tona e e r he v h lr s a c s ha e s own t tpu s — ha l e e

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u e o t op r ss。ort s s e o o i f hepur os fd s us i he f nc ina e ha s on dsu eo t o— p eo ic sng t u to lm c nim i s s e p o i.I sc ncud d t tPEM FS m a ig e f c so hepr v n in a r at e f or ss ti o l e ha y brn fe t n t e e to nd t e m nto diu e ose po o i c u eofisi fue eon t t o ls ,he o tobls ,he c r ia e s s t o r ssbe a s t n l nc heos e ca t t s e a t t a tl g
李 军 汉 江 大 雷 周 进 。 黄 , , ,

LI u — a JANG —e , HOU i 。 HUANG i n h n ,I J Dali Z Jn , Le
摘 要 : 年 来 , 内外 研 究 显 示 脉 冲 电磁 场 ( E 近 国 P MF ) S 可安 全 、 效 防 治废 用 性 骨 质 疏 有
rng d s eos e o o i. hr ug l e a u e r viw , hi tc e m a e ls iia in f i ius t op r ss T o h i r t r e e t s aril k s a ca sfc to o t d s s s e po o i nd r viw st e e in n r a m e tf c i fPEM FS o i— i u e o t o r ssa e e hepr v nto a d te t n un ton o n d i g f c o n e e e p e so fb n n o e me a o im. o ma i t e r g lt a t r a d g n x r s i n o o e a d b n t b l o n s Ke I s Pu s lc r ma n tcf l P yWO" : le ee to g e i i d( EM FS ; s s s e p r ss F n t n l c a d e ) Diu eo t o o o l ; u c l a o me h —

低频脉冲电磁场治疗骨质疏松症患者的疗效观察

低频脉冲电磁场治疗骨质疏松症患者的疗效观察
痛的缓解情况、 血清骨钙素 、 一I型胶原羧基前肽水平、 8 骨密度变化情况。 结果 患者骨痛缓解率达到 5 . 治疗前后 血清 骨钙 77 %,
索 、 —I 胶 原 羧 基 前 肽 水平 、 密度 均 有 显 著性 差 异 。 论 低 频 脉 冲 电磁 场 能有 效 缓 解 骨质 疏 松 患 者 的 骨 痛症 状 , 高骨 密 B 型 骨 结 提 度 。 治 疗 原 发性 骨质 疏 松 症 的 有效 方法 之 一 。 是
两个 部位 , 每周 5次 , 每次 3 mn 1 0 i,0次为 一个 疗程 , 每位 患者接 受 3 疗 程 治疗 .每个 疗 程 之 间间 隔 1 个
个月。
1 . 3疗效 评估 1 . 痛 分级 : . 1疼 3 以腰 背 痛 为 主要 观 察 指标 , 疼痛 将 分 为 四级 : 为基本无 疼痛感 ; 级 为感 到疼 痛 , 0级 1 不 影 响 日常生 活和 工作 : 2级为 疼痛 程 度较 重 , 可忍 但 受, 尚能坚 持轻 工作 , 生活 自理 ; 为严 重疼 痛 , 3级 不 能 忍受 , 活 自理 困难 。 生 1. . 2骨代谢 指标 : 3 治疗 前 和治疗 3个疗 程后 分别 查 骨钙 素 和 1 3 一I型胶原 羧基前 肽 、 血钙 。
ePl oLeabharlann emi e ld n i .E si n f ee e t ew y ntet ame t fp mayo t p rss rA e b n n r e s yP MF so eo f c v a si e t n r r se ooi. _s a t h t i h r o i o
(usde c o ant ed。E s 骨 质 疏 松 上 p l l t m gei flsP MF) e er ci 在

脉冲电磁场与运动对骨质疏松大鼠骨密度的影响

脉冲电磁场与运动对骨质疏松大鼠骨密度的影响
M eho s 1 0 f m ae SD r t w e e a do l dvi d n o g o s ih r t i a h t d 0 e l as r r n m y i de i t 5 r up w t 20 a s n e c gr oup: PEM Fs r up, e r ie g o xe cs gr oup,
wih t e ose or i o t h top ossgr up, t BM D f t a s ofPEM Fs gr up, e r ie gr p, PEM Fs pl s x r ie gr p i niia ty i he o he r t o xe cs ou u e e cs ou sg fc n l n—
Ef e t f Pu sd e t o a n tc Fil nd Ex r ieon Bo e M i e a nst fR as wih to r ss LI ihao。CH EN fcs o le Elc r m g e i ed a e cs n n r lDe iy o t t Os e po o i U Zh — n—
PEM Fs p u xe cs r up, ose or s sgr p a e lhy c t o ou l s e r ie g o t op o i ou nd h a t on r lgr p. Ex e or t a t onto oup, t t op oss c ptf he he lhy c r lgr he os e or i
刘 志浩 , 陈文 华 , 波 , 奇 余 祁
[ 要 ] 目的 探 讨 脉 冲 电 磁 场 ( E s或 ( ) 动对 维 甲 酸形 成 的 骨 质 疏 松 模 型 大 鼠 的 面 积 骨 密 度 (B 摘 P MF ) 和 运 a MD) 体 积 骨 密 度 和 (B v MD) 的影 响 。方 法 将 1 (只 3月 龄 健 康 雌 性 S 大 鼠随 机 分 为 P MF 组 、 动 组 、 动 + P MF 组 、 质 疏 松 组 和 健 康 对 照 () ) D E s 运 运 E s 骨 组, 组 2 每 O只 。除 健 康 对 照 组 外 , 余 各 组 以 维 甲酸 灌 胃法 建 立 骨 质 疏 松 模 型 。造 模 成 功 后 按 不 同 方 案 对 各 组 大 鼠进 行 干 预 , 其 分 别 在 治 疗 第 4周 、 周 、 周 检测 相应 的指 标 。 结 果 与 骨 质 疏 松 组 相 比 , E F 组 、 动 组 、 动 + P MF 组 的骨 密 度 分 别 在 治 疗 6 8 P M s 运 运 E s 第 6周 、 4 、 4周 开 始 增 加 ( < O 0 ) 运 动 + P MF 组 第 6周 、 8 的 骨 密 度 与 P MF 组 和 运 动 组 相 比无 显 著 性 差 异 第 周 第 P .5 , E s 第 周 E s ( >00) 结论 P P .5。 EM F s和 运 动 均 能 有 效 增 加 骨 质 疏 松 大 鼠 的 骨密 度 , PEMF 但 s的起 效 时 间 晚 于 运 动 。 [ 键 词 ]脉 冲 电磁 场 ; 动 ; 质疏 松 ; 甲酸 ; 密 度 关 运 骨 维 骨

脉冲电磁场治疗骨质疏松症的研究

脉冲电磁场治疗骨质疏松症的研究
氨基酸 、甘露醇 、右旋糖酐等为 主。我 国医疗用 品
他途 径进 人人 体的大剂量注射药剂 。因此大输 液在 急救、临床治疗和全胃肠外营养等方 面均居 于十分 重要 的地位 。它 不仅 在手术前后进行输注 可以补 充
必要 的营养 、热能和水分 ,维持体 内水及电解质 平 衡 ,而且对于改善血液循环 、补充血容 量、防止 和
P F )治疗 骨质 疏松 症,并 研制成功 U i F S  ̄t n n一2O o OO 型骨质疏松治疗系统 。本文报告 了应用我们 自行 研
究的治 疗系统治疗骨质疏松症的结果 。
材 料 与 方 法
健康 。我国是骨质疏松高发病率 国家 ,每 年全国各
地 因骨质疏铪造成 的腰 背疼痛而就诊的病人数 目庞 大,而 4 岁 以上 中老 年人 骨折,如髋部 股骨颈 和 5
伴四肢放射痛或 四肢麻木等症状 ,个别 患者有驼背 体征。其中 2倒合并腰 椎压缩性 骨折 ,3例台并挠 骨下端骨折 ,2 倒合 并股骨颈骨折 。 ( )诊断 :根 2
肉体 和精 神上的痛苦 ,不仅降低 了生命 质量,也给
社会带来 了沉重 的负担。 目前 ,骨 质疏 松 的治疗 主 要还 是采用 药物 疗 法。应 用较多的是钙制剂 、雌激素和降钙素 三类 药
物。药物 疗法 的缺 点是 口服 时间 长,疗效 不甚理

据患 者 自述 的体症 ,经 双能 X线吸 收骨 密度仪 检
54 ・
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医学研究通讯 2 2 第3卷 第3 O年 O l 期
查,患者 骨密 度明显 低于 正常 值 ,确 诊为 骨质 疏
松。
・ 跖技7 忙・
疗程 :l 次 ,每隔 1天 1 ;第 3个疗程 :l 0 次 0次, 每 隔 2 1 。每次 治疗 时间为 4 钟。治疗 期 天 次 0分 间,患者服用钙制 剂 、维生 素 D作 为辅助治疗 。2 位重症患者治疗 计 划完成 后,主动要求 增加 1 次 0

脉冲磁的临床应用指南

脉冲磁的临床应用指南

脉冲电磁场临床推荐治疗方案脉冲电磁场(PEMFs)Plusing Electromagnetic fields是由电流通过赫尔姆兹线圈所产生的具有脉冲间歇的电磁效应,人体对一定低频率的脉冲电磁场高度敏感,可产生一系列生理作用。

20世纪60-70年代,科学家对磁场性质与细胞效应进行了大量深入研究。

1974年Bassett发表了关于PEMFs通过骨折部位可加速骨愈合的著名文章,后来更多的实验验证了这一治疗效果。

90年代,国内外报导PEMFs对骨质疏松效果明显,并广泛应用于临床。

脉冲电磁场的频谱一般覆盖1-100Hz,对骨代谢中成骨作用较有影响的频率为75Hz以下,而在磁场影响骨代谢的研究中发现当频率波动在15-35Hz范围内时所诱导的成骨效应最明显。

且低频低场强脉冲电磁场不会导致基因突变及染色体畸变,低频脉冲电磁场作用于骨组织,不产生热效应而产生类似于流体机械塑形的作用,并通过不对称的宽幅脉冲影响许多异常的生物过程,促进骨钙吸收,加速编织骨结构重建,增加骨小梁密度,进而帮助骨折愈合。

一、脉冲电磁场治疗机理脉冲电磁场PEMF S的作用机理主要有以下几点:1.脉冲电磁场刺激PEMF S促进人体钙磷代谢,加速骨矿化脉冲电磁场刺激PEMF S可促进人体的钙、磷代谢,抑制钙、磷的流失,对抗甲状旁腺素PTH(Parathyroid hormone)的骨吸收效应,促进软骨及骨细胞释放大量钙离子,使人体处于正钙平衡增。

增加骨组织对钙的摄取,加速骨钙化过程,促进骨组织矿化,加速骨痂的形成,缩短骨折愈合时间。

2.脉冲电磁场PEMF S激活骨细胞内的环磷酸腺苷 c AMP(Cyclic Adenosine mono phosphate ),活化酶系统脉冲电磁场PEMF S的生物效应主要发生在细胞膜上,生物体在PEMF的作用下使细胞膜在原有静电位的基础上,产生一个新的跨膜电位,这个值与膜的种类、形态和大小等参数有关。

跨膜电位的大小和持续时间会直接影响到细胞的酶活性。

低频脉冲电磁场治疗骨质疏松症骨痛症状疗效观察

低频脉冲电磁场治疗骨质疏松症骨痛症状疗效观察

低频脉冲电磁场治疗骨质疏松症骨痛症状疗效观察摘要目的:观察低频脉冲电磁场物理治疗对缓解原发性骨质疏松症患者骨痛的临床疗效。

方法:对306例原发性骨质疏松症患者进行低频脉冲电磁场治疗,每次30 min,每天1次,每周5次,连续4周共20次。

用WHO疼痛分级标准进行疼痛评估和治疗前后组间比较。

结果:治疗后按照疗效评定标准,治疗总有效率达85.95%;骨痛程度、时间、年龄与疗效之间呈负相关关系,差异有统计学意义(P<0.05)。

治疗过程中及治疗后无不良反应出现。

结论:低频脉冲电磁场能有效缓解骨质疏松症的骨痛症状,提高其生活质量,同时也提示我们在社区骨质疏松症早防早治的重要性。

ABSTRACT Objective: To investigate the clinical effects with low-frequency pulsed electromagnetic fields intervening in the ostealgia of the patients with primary osteoporosis. Method: A total 306 patients of primary osteoporosis were treated with low-frequency PEMFs intervening in 2 courses, and one course was 10 days and 30 min per day. Then we evaluated the remission of the ostealgia of the patients of primary osteoporosis. Results: After 2 courses of the treatment, the total effect was the 85.95%. The result indicated that there was a negative relation between the degree of ostealgia, time, age and therapeutic effect, and the difference had significance (P<0.05). Conclusion: The low-frequency PEMFs can cause effective remission of the ostealgia of patients with primary osteoporosis and improve their quality of life, which suggests the importance of the early prevention and treatment of osteoporosis in community.KEY WORDS low-frequency pulsed electromagnetic fields( PEMF);primary osteoporosis;ostealgia原发性骨质疏松症是一种全身代谢性疾病,其特点为渐进隐匿性,疼痛是骨质疏松征最常见、最主要的症状,已成为严重影响中老年患者生活质量的公共卫生问题。

脉冲电磁场治疗老年性骨质疏松症疗效观察

脉冲电磁场治疗老年性骨质疏松症疗效观察
・ 程 度 的提 高 。 定 治 疗 老 年 性 骨 质 疏 松 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 可 有 效 减 轻 自觉 症 状 , 患 者 骨 密 度 有 对
关 键 词 : 冲 电 磁 场 ; 年 性 骨 质 疏 松 症 ; 密 度 t 痛 脉 老 骨 疼 中 圉 分 类号 : 9 R5 2 文献 标 识 码 : ^ 文 章 编 号 :6 1—5 2 2 0 ) 3—0 8 — 2 17 9 6(0 2 0 37 0 l tr e t n ite t n tp le cr ma n t ed ( EM F 1o e l se p rss x ^ . WA G Xinpn . S N We ・ n e v nt a r ame to usd de to g ei f ls P o ci s n smi o to oo i i Nc O e N a -ig U n
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iia b bla ti b a r 0 2 V , . 中 目啦睐康复 2 0 0 2年 2 月 第6 卷 第 3期 c 1 h 苎 L d ClnclRe a ii f ̄ ,Fe ray 2 0 , oL6 No 3 唧


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f m q e t n ar i or f er ae t n o o ta e t e i . o em n rl e i ( MD a dl o a r t m a e nd g oe r u s o n i q J r h e t p i t f u t n sr c bn ie r t B o i e n yot l d a e pi v e admy ) n b rt y t db e i n sd a o, d h a
snl se p rsshv e tdb E s Duigt ame t n f r bev mpo e n o dt no be t esg n ec a g f e i oto oo aet ae yP MF rn e t n dat o s ret i rv me t n io f u jci i a dt hn eo e i r r a e e h e i s v n h
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脉冲电磁场对骨质疏松的生物效应关志成1,杨小卫1,2,王黎明1,张雅鸥3,刘瑛岩2(1.清华大学深圳研究生院能源电工实验室,深圳518055;2.清华大学电机系,北京100084;3.清华大学深圳研究生院生命学部,深圳518055)摘 要:电磁场作为非创伤性疗法在骨病治疗中已得到广泛的关注,故清华大学深圳研究生院以近10年的工作为基础,从细胞水平、动物模型和临床研究3个方面总结了脉冲电磁场应用于防治骨质疏松研究所取得的成果。

研究发现,电磁场能够促进DNA的合成和影响成骨细胞的增殖和分化,且其效果存在一定的窗口效应;骨质疏松动物模型研究显示,脉冲电磁场能够改善去势诱导骨质疏松模型骨密度;初步临床实验证实了细胞研究和动物模型研究的作用效果,并且能够有效改善骨质疏松病人的疼痛和改善骨密度水平。

因此认为脉冲电磁场将在骨质疏松的防治中发挥重要作用。

关键词:脉冲电磁场;骨质疏松;机理;成骨细胞;动物模型;临床研究中图分类号:R681文献标识码:A文章编号:100326520(2007)022*******Bio2effects of Pulsed Electromagnetic Fields on OsteoporosisGUAN Zhicheng1,YAN G Xiaowei1,2,WAN G Liming1,ZHAN G Yaou3,L IU Y ingyan2(boratory of Advanced Technology of Elect rical Engineering and Energy,Graduate Schoolat Shenzhen,Tsinghua University,Shenzhen518055,China;2.Depart ment of Elect rical Engineering, Tsinghua University,Beijing100084,China;3.Depart ment of Life Science,Graduate School at Shenzhen,Tsinghua U niversity,Shenzhen518055,China)Abstract:This paper reviewed the research progress in the effects of pulsed electromagnetic fields on osteoporosis by our team since1997.To establish the interaction between osteoporosis and pulsed electromagnetic fields,precise cellular response to the electromagnetic fields in vitro was measured.In a cellular level,the experimental results in2 dicate that DNA synthesis of UMR2106osteoblast2like cells is increased,the proliferation level is raised using M T T test and differentiation is affected by specific electromagnetic fields stimulation.In the research of the differentiation effects of pulsed electromagnetic fields on osteoblast cell2line(SaOS22),the alkaline phosphatase activity is im2 proved by156%compared with baseline and by53%with control group by15Hz,0.5~0.8m T pulsed electromag2 netic fields.The"window effects"of frequency,magnetic induction intensity and exposure time were observed.To verify the results in the cellular level,animal model was conducted to qualify and optimize the therapeutic regimen.The preventive experiments demonstrate that the corrected bone mineral density is higher than that of OVX group (P<0.05).In the f urther studies,the serum bone marker and biomechanics properties will be tested.Based on the efficacy of cellular level and animal model,the effects of pulsed electromagnetic fields were investigated,the bone mineral density was improved and the pain level was alleviated significantly after treatment.Consequently,it is concluded that the pulsed electromagnetic fields are beneficial to the osteoporosis treatment and can be applied in the near future.K ey w ords:pulsed electromagnetic fields;osteoporosis;mechanism;cellular;animal model;clinical research0 引 言骨质疏松是一种以骨量减少,骨组织微细结构破坏,骨脆性增加和易发生骨折为特征的疾病,严重影响着老年人的生活质量和生存状况。

在临床骨质疏松治疗,补钙、维生素D和雌激素等药物治疗由于其带来的诸多不良反应(如高血钙和乳腺癌)而受到限制。

近几十年,电磁场技术与生物、医学等学科的交叉应用,取得了许多重大进展,特别是随着极低频脉冲电磁场对骨病治疗生物医学效应和机制的深入研究,为骨质疏松的防治开辟了新的途径———物理疗法。

1953年,日本学者Yasuda采用微安级的电流作用于兔子股骨3周,发现负极附近有新骨形成,在报告中首次提出了骨具有压电效应(piezoelect ric effect),即在骨组织或肌腱上施加应力可得到极化电位;同时逆压电效应也得到证明,即给骨组织施加电场时,正负极之间会产生应力和应变[1]。

1966年,Freidenberg和Brighton等发现正常有生命的骨骼具有特定的生物电,提出了稳态电位的概念,并用恒定直流电治疗骨不连[226]。

1977年,Bassett提出用电磁场刺激治疗骨不连,取得了令人满意的效・1・ 第33卷第2期2007年 2月高 电 压 技 术High Voltage EngineeringVol.33No.2Feb. 2007果,从此开创了治愈骨不连的非侵入性方法研究[7]。

在总结前人工作的基础上,结合Wolf定律,Bassett 预示脉冲电磁场将在骨质疏松治疗中得到应用。

清华大学电工新技术课题组从1997年开始研究电磁场对骨质疏松的影响,取得了一系列的研究成果,以这些研究成果为主线,从细胞分子机理研究、动物模型研究和临床应用研究三个方面综述脉冲电磁场对骨质疏松治疗的研究进展。

1 脉冲电磁场对分子和细胞的研究脉冲电磁场对分子和细胞作用机理的实验研究可精确控制实验条件,更好地排除体实验时诸多影响因素(如受照动物的健康状况、体液因子、细胞类型等)的干扰;可精确地控制剂量,提供更为直接的剂量与效应的对应关系;还具有重复性好等优势。

研究者对低能量低频电磁场对骨形成、骨吸收和骨重构的作用已趋于认同,但对于脉冲电磁场的生物学机制尚无一致的结论。

龙英等人研究电磁场对成骨样细胞UMR2106的增殖影响发现,电磁场刺激存在频率、场强和作用时间的“窗口”效应, 125Hz、10V/cm(峰值)、0.2ms脉宽的脉冲电场和5Hz、0.5m T(有效值)的交变磁场能显著提高UMR2106的DNA合成水平,并对增强细胞的生物活性有明显作用[8]。

交变电场和交变磁场的有效频率非常相似(<100Hz,特别在10Hz附近作用效果更明显),只有合适磁感应强度范围的磁场对细胞的增殖才有作用[9]。

极低磁感应强度对细胞没有作用,而当磁感应强度超过某个阈值时,细胞的生长会受到抑制。

脉冲电场和正弦交变磁场通过影响UMR2106细胞的生物活性,包括DNA、胶原等生物大分子的合成,环腺苷酸(cyclic adeno sing mono2 p ho sp hate,cAM P)、碱性磷酸酶(alkaline p hatase, AL P)水平的变化[10],进而影响细胞的增殖或其他代谢水平,特别是某些具有分化特征的活性;脉冲电场(PEF)和正弦交变磁场(AM Fs)的作用比较实验显示在作用程度、作用时间、细胞反应时间及场能量等方面,磁场的刺激作用比电场更为有效。

毛静在研究脉冲磁场对SaOS22成骨细胞的影响中也观察到频率和磁感应强度的“窗口”效应,细胞只对特定参数范围内的磁场刺激起反应[11]。

促进SaOS22细胞增殖的主要有效频率范围为50Hz 以下,其中15Hz频率对细胞增殖水平提高的作用最明显,提高了36%;促进SaOS22细胞增殖的主要有效磁感应强度为一很窄的窗口,为0.4~0.7m T;在此区间,磁场对细胞增殖水平的作用很接近,提高率为17%。

图1 细胞培养液ALP检测OD值Fig.1 E ffects of PEMFs on cell differentiation(ALP activity)成骨样细胞SaOS22逐步进入细胞分化旺盛的阶段,实验组和对照组的碱性磷酸酶水平都随时间增长而提高。

图1为吸取SaOS22细胞培养液检测到的碱性磷酸酶水平,以吸光度(optical density, OD)值表示。

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