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目的骨量减少是老年性骨质疏松症的临床特征之一,呈现为成骨活性明显降低而破骨活动仍维持一定水平的“低转换”型的特点。低强度脉冲超声(Low intensity pulsed ultrasound,LIPUS)作为对骨组织有效的力学信号的物理疗法的一种,有效避免了药物应用的副作用,还具有无创伤、无电离辐射、价格低廉等优点。已有众多研究表明LIPUS能促进骨折愈合,而LIPUS干预骨折和骨量丢失需要建立的骨重建机制相似,因此可能也是改善骨量减少的重要潜在手段。骨量减少是全身性的骨代谢紊乱,若直接使用LIPUS进行局部辐照所起作用显然有限,更佳的治疗方案需要进一步的探索。为此本研究拟构建一种水浴法LIPUS以进行小鼠的腹侧大范围辐照并初步探索水浴法LIPUS治疗装置的可行性,并探究水浴法LIPUS治疗对老年C57BL/6小鼠骨密度(Bone mineral density,BMD),骨代谢血生化,骨生物力学功能指标的影响。方法1.44只雌性C57BL/6小鼠按照月龄分为1214个月,2023个月。各年龄段随机分为假照组和超声组。构建水浴LIPUS治疗装置并进行辐照。采用COMSOL 5.3软件包对水浴超声治疗装置进行理论仿真模拟,绘制声压分布图。小鼠经眼眶取血,使用全自动生化仪检测血钙离子(Calcium,Ca)与血磷离子(Phosphorus,P)水平。采用酶联免疫吸附测定法(Enzyme linked immunosorbent assay,ELISA)检测骨特异性碱性磷酸酶(Bone alkaline phosphatase,BALP)与Ⅰ型胶原羧基端肽β特殊序列(βisomer of C-terminal telopeptide of typeⅠcollagen,β-CTX)。2.自主活动记录仪记录各组别小鼠自发活动次数。采用双能X线吸收法测量小鼠腰椎L1<sub>5、左右侧股骨的骨密度。血Ca、P、BALP及β-CTX的随访测定同第一部分。采用ELISA测定雌二醇(Estradiol,E2)。采用三点弯曲试验测量股骨弯曲破坏最大载荷以及最大位移。结果1.水浴法LIPUS能成功穿透骨皮质,在骨松质中仍有声压分布。2023个月的小鼠与1214个月小鼠对比,血Ca、P与β-CTX无统计学差异(P>0.05),但其BALP水平显著降低(P<0.01)。1214个月与2023个月的超声组的小鼠与假照组相比血清Ca水平显著下降(P<0.01),血清P水平明显上升(P<0.01)。BALP的表达水平明显提高(P<0.01),β-CTX的表达只在高龄组显著下降(P<0.05)。2.2023月龄组别的小鼠的自主活动次数要显著少于23月与1214月龄的小鼠(P<0.01)。1214月龄与2023月龄中,LIPUS辐照后0d以及辐照后30d的自主活动次数与同年龄段的对照组无统计学差异(P>0.05)。骨代谢生化指标随访结果显示,在1214月龄组别中,LIPUS辐照后30d的超声组结果显示血清Ca仍较对照组显著降低(P<0.01);其血清P显著高于对照组(P<0.05);其血清BALP与对照组及LIPUS辐照后0d的LIPUS组(P>0.05)均无统计学差异(P>0.05);其血清β-CTX水平组间均无统计学差异(P>0.05)。在2023月龄组别中,LIPUS辐照后30d的超声组的血清Ca较对照组显著降低(P<0.01);其血清P显著高于对照组(P<0.05),血清Ca与血清P的平衡类似与1214月龄组别;其血清BALP水平要显著低于LIPUS辐照后0d的LIPUS组(P<0.01),稍高于随访对照组但无统计学差异(P>0.05);其血清β-CTX水平低于对照组,与随访对照组及LIPUS辐照后0d的LIPUS组均无显著差异(P>0.05)。雌二醇水平测定显示2023月龄组别的雌二醇水平较23月龄与1214月龄组别显著降低(P<0.01)。在1214月龄中,雌二醇的水平在LIPUS辐照后0d显著升高(P<0.05),辐照后30d随访显示LIPUS组的雌二醇的水平较LIPUS辐照后0d的LIPUS组的显著降低(P<0.05)。在2023月龄中,雌二醇的水平在LIPUS辐照后0d显著升高(P<0.05),辐照后30d的LIPUS组随访显示雌二醇的水平较LIPUS辐照后0d的LIPUS组的显著降低(P<0.05),与随访对照组无统计学差异(P>0.05),表现的趋势类似与1214月龄组别。L15,左侧与右侧股骨的BMD测量结果显示,与1214月龄组别LIPUS辐照后0d对照组对比,2023月龄组别LIPUS辐照后0d的对照组的BMD皆显著下降(P<0.05)。在1214月龄组别中,LIPUS辐照后0d的L15,左侧与右侧股骨的BMD无显著变化(P>0.05),而LIPUS辐照后30d的BMD较对照组均显著升高(P<0.05)。左侧与右侧股骨的BMD结果显示,在2023月龄组别中,LIPUS辐照后0d的LIPUS组的BMD稍微上升,但均无统计学差异(P>0.05),而辐照后30d的LIPUS组BMD显著高于随访对照组(P<0.05)。然而在2023月龄组别的L15的BMD中,LIPUS辐照后0d与辐照后30d的随访数据均与对照组无显著差异(P>0.05)。最大载荷与最大位移呈现的趋势相似,其结果均显示与1214月龄LIPUS辐照后0d的对照组相比,2023月龄LIPUS辐照后0d的对照组中的最大载荷与最大位移均显著降低(P<0.05)。1214月龄组别中,LIPUS辐照后0d骨折时最大载荷与最大位移比对照组稍微升高,但无统计学差异(P>0.05),但LIPUS辐照后30d的LIPUS组的最大载荷与最大位移显著高于对照组(P<0.05)。但2023月龄组别中,最大载荷与最大位移组间均无统计学差异(P>0.05)。结论水浴法低强度脉冲超声治疗装置的构建是可行的,并有效改善老年C57BL/6小鼠的早期的骨代谢生化指标,促进成骨。LIPUS辐照后30d随访结果提示水浴法LIPUS能提高老年C57BL/6小鼠的骨密度,改善其骨生化指标以及增强其抗骨折的能力,其对1214月龄组别的小鼠治疗效果更佳。