GZY型骨质疏松治疗仪的研制(一)
详细内容
作者：罗二平，焦李成，申广浩，吴小明，谢康宁，路丽华,徐巧玲
【关键词】 骨质疏松
Development of GZY therapeutic instrument for osteoporosis
【Abstract】 AIM: To develop a GZY therapeutic instrument for osteoporosis and to eva luate the curative effect. METHODS: By the mechanism analysis of athermal biological effects on low intensity pulsed magic fields and the theory of calculating the uniformity of output magic fields, a new method of gaining more homogeneous magic fields was proposed. To eva luate the curative effect, 20 experimental female SD rat models of osteoporosis were established by ovariectomy. The animal models were randomly divided into 2 groups（n=10, per group）: experimental group treated with GZY instrument and control group not exposed to magic fields. The two groups were raised in the same conditions. After 8 weeks, the changes of serum osteocalcin, bone mineral density and histomorphometry were examined. RESULTS: ① The output uniform region of GZY instrument was larger than that of Helmholtz coils. ② pared with those of control group, the values of experimental group such as BMD, trabecular area, trabecular thickness and trabecular number significantly increased〔(0.331±0.006 vs 0.266±0.009) g/cm2, (36.1±1.7 vs 25.0±1.8)%, (70±5 vs 48±3) μm, (6.9±0.1 vs 4.1±0.2) #/mm, P0.05〕 but the values of trabecular separation and serum osteocalcin decreased obviously〔(139±9 vs 166±11) μm, (1.41±0.10 vs 2.61±0.09) μg/L, P0.05〕. CONCLUSION: GZY instrument can improve the general level of experiments. It is helpful for the treatment and prevention of osteoporosis.
【Keywords】 pulsed magic fields; Helmholtz coils; osteoporosis; bone mineral density
【摘要】 目的：为了满足动物试验的需要，研制GZY型骨质疏松治疗仪，并对其疗效进行评价. 方法：通过对低强度脉冲磁场非热生物效应机制的分析，结合输出磁场区域均匀度理论计算，提出一种获得匀强磁场的新方法. 通过雌性SD大鼠骨质疏松模型来评价仪器的治疗效果. SD大鼠20只随机分为2组（n=10）：实验组采用GZY仪器进行治疗，磁感应强度为8×10-4 T, 10 h/d；对照组饲养环境相同，但不暴磁. 8 wk后，对血清骨钙素、骨密度以及骨形态计量学等参数进行检测. 结果：①仪器输出匀场的范围要比亥姆赫兹线圈大；②与对照组大鼠相比，实验组骨密度、骨小梁面积百分比、骨小梁宽度、骨小梁数目均有增加〔(0.331±0.006 vs 0.266±0.009) g/cm2, (36.1±1.7 vs 25.0±1.8)%, (70±5 vs 48±3) μm, (6.9±0.1 vs 4.1±0.2) #/mm, P0.05〕，骨小梁间隙、血清骨钙素减小〔(139±9 vs 166±11) μm, (1.41±0.10 vs 2.61±0.09) μg/L, P0.05〕. 结论：GZY型骨质疏松治疗仪能提高实验的整体水平，有益于骨质疏松症的预防和治疗.
【关键词】 脉冲磁场；亥姆赫兹线圈；骨质疏松；骨密度
0引言
磁场热及非热生物效应的研究已成为国内外生物工程学界的研究热点〔1〕. 以前,人们大部分的精力是研究致热生物效应，近十多年来，人们把研究目标集中于研究非热生物效应上〔2-3〕. 我们基于低强度(1×10-6 T)的脉冲磁场（pulsed magic fields, PMFs）非热生物效应的机制，结合电磁场理论的计算，研制了GZY型骨质疏松治疗仪，并通过建立骨质疏松动物模型对仪器疗效进行评价，探讨低强度PMFs对骨质疏松症的影响，以期为骨质疏松症的预防和治疗提供新的思路和理论依据.
1材料和方法
1.1材料
1.1.1仪器骨质疏松治疗仪（GZY型）由第四军医大学生物医学工程系研制（专利号：ZL02224739.4），匀强场的输出采用三个半径均为R的线圈来实现（图1）：
1.1.2动物3月龄SD雌性大鼠20只，体质量（225±10）g，第四军医大学实验动物中心提供.
1.2方法
1.2.1动物分组动物随机分为两组（n=10）：实验组和对照组. 各组大鼠均采用下腹部切口、行双侧卵巢切除术，动物分笼饲养（温度17～25℃，湿度40%～50%）. 实验组采用GZY型骨质疏松治疗仪进行治疗，磁感应强度调节为8×10-4 T，时间为10 h/d（08：00～18：00），对照组饲养于线圈中但不暴磁，动物可自由活动、饮水，实验的全过程在第四军医大学实验动物中心完成.
1.2.2检测指标两组大鼠饲养8 wk后处死，处死前用速眠新(1 mL/kg)麻醉，用Lunar DPXIQ型骨密度仪（LUNAR公司，美国），附小动物全身骨密度（Bone mineral density，BMD）测定软件进行大鼠全身BMD测量. 从心脏抽取血标本，离心后取血清，至于-20℃冰箱保存，用放免法测定血清骨钙素浓度，试剂盒由解放军总医院放免所提供. 取右股骨远端置40 g/L甲醛中固定24 h，90 g/L甲酸脱钙21 d，常规石蜡切片，切片厚度4 μm，苏木精伊红染色，采用Leica DC200图像分析系统，每只大鼠标本观察切片3张，每张参数测量取高倍视野，测量并计算骨小梁面积百分比（Trabecular Area, Tb?Ar）、骨小梁宽度（Trabecular thickness, Tb?Th）,骨小梁间隙（Trabecular Separation, Tb?Sp）及骨小梁数目（Trabecular number, Tb?N）〔4〕.
统计学处理：所有数据以x±s表示，采用SPSS 10.0软件进行成组t检验，以P0.05为有显著性差异.