[00150143]不同运动方式和负荷对骨质疏松影响的实验研究及计算机模拟

一、课题来源与背景　　该项目为吉林省科学技术厅应用基础研究计划项目，编号为：20060539　　二、研究目的与意义　　随着世界人口的老龄化，骨质疏松症（Osteoporosis，简称OP）的发生率也在逐年增加，是困扰中老年人的三大疾病之一。骨质疏松导致的骨折及并发症可以致残、致死，对患者家庭和社会带来沉重的负担。 　　骨的力学环境直接影响骨的生长、发育和新陈代谢，故通过改变骨的力学环境来影响其新陈代谢从而预防和治疗各种骨骼疾病，这也是当今临床医学和科学研究中的一个热点，即为运动疗法。这种非药物的治疗方法与药物疗法相比具有显著的优点，它没有毒副作用，治疗成本较低，并且对身体的其它方面也有保健作用。运动疗法对于骨质疏松的预防和治疗效果很明显，已成为骨力学和骨质疏松研究的一个新的课题。 　　三、主要论点与性能指标　　该项目完成了计划合同书中规定的任务，并达到了所要求的性能指标。　　该项目的主要研究内容为：　　1、动物实验研究。九月龄SD大鼠28只，分成四组：基础组、去势对照组、去势2N组和去势6N组，每组7只。 对去势大鼠每天进行动态活体无损伤加载，实验动物处死后，取胫骨，进行生物力学实验，测定大鼠的破坏载荷和弹性模量，并讨论了不同载荷对去势大鼠的骨的生物力学性能的影响。得到了不同运动对骨质疏松影响的实验数据。　　2、以骨功能适应性和力学调控理论为基础，根据骨重建动态生理过程 ，结合力学和生物学因素耦联关系，由基本多细胞单位（BMU）的破骨、成骨过程出发，融入合理的力学因素和临床统计数据，建立了一个模拟密质骨和松质骨骨质疏松过程的计算模型，并进行数值模拟计算。　　3、根据实验数据和计算机模拟结果，针对中老年人群提出了运动防治骨质疏松的运动方案。项目完成后所提供的成果形式为：　　（1）运动对骨质疏松的影响的实验数据。　　（2）建立骨质疏松密质骨的骨重建模型。　　（3）建立骨质疏松松质骨的骨重建模型。　　（4）提供根据不同人群的科学防治骨质疏松的运动方案。　　（5）在国内外刊物上发表论文7篇。　　（6）培养硕士生3名和本科生5名。　　四、与国内外同类技术比较　　经教育部科技查新工作站吉林大学查新检索咨询中心科技查新，联机检索国内外生物学、生物力学、医学、工程学及体育科学等数据库的大量文献（1970-现在），共检索到相关文献66篇，其中密切相关文献5篇。综合分析检索到的国内外有关文献，得出以下结论：　　除该研究课题人员所发表的文献外，关于根据动物实验结果和力学调控理论建立的密质骨和松质骨的模型及计算机模拟的研究，在国内外相关文献中未见报道，这项研究在国内处于领先。　　查新表明该课题自行研制的动态无损伤实验加载装置，对去势大鼠每天进行动态活体无损伤加载，测定不同负荷对去势大鼠骨质疏松的影响，并结合临床观察数据及力学和生物学耦联关系，建立了一个模拟密质骨和松质骨骨质疏松过程的计算模型，进行了数值模拟计算，计算结果与实验数据、临床观察数据比较吻合。这项研究在国内处于领先。　　五、社会经济效益，存在的问题　　骨质疏松症是一种全身性代谢性骨病，是目前世界上发病率、死亡率、以及保健费用消耗较高的疾病之一。我省属于东北地区，冬天天冷路滑，由骨质疏松症所导致的骨折及相关骨科疾病给许多家庭和社会带来巨大的精神压力和沉重的经济负担。据统计：仅吉大第一、二、三医院在05年9月－06年2月半年期间，由于骨质疏松和骨质疏松引起的相关骨科疾病花费为1500余万元。而科学合理的运动则是防治骨质疏松十分有效的、非侵入性的、最廉价的方法和手段。具有广阔的社会效益和巨大的经济效益。　　该研究还应更广泛的结合实验数据和临床数据，进一步完善密质骨和松质骨的骨质疏松计算模型。