磁场如何“唤醒”骨骼?揭秘低频脉冲电磁场的科学机制!
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2025-05-23 21:04:36
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转自:翔宇医疗

骨质疏松症是一种以骨量减少、骨微结构破坏为特征的全身性骨骼疾病,导致骨骼脆性增加、骨折风险升高。

全球约有2亿患者,60岁以上人群患病率高达36%(平均每10人中4人患病),女性发病率高于男性(绝经后女性风险激增)。

正常骨骼如钢筋混凝土结构;

骨质疏松骨骼则如被掏空的梁柱,轻微外力即可断裂。

骨质疏松的病因与高危因素

01

激素失衡

绝经后女性雌激素骤降,破骨细胞活性增强,骨吸收加速;男性雄激素下降较缓,发病较晚。

02

衰老相关

器官功能衰退、维生素D合成减少、钙吸收能力下降。

03

遗传因素

家族史使患病风险增加2-3倍。

骨质疏松的典型症状与并发症

1.早期症状

隐匿性:早期无明显症状,常被称为“寂静的疾病”。

2.中晚期表现

●疼痛:腰背痛、全身骨痛,活动后加重;

●体态改变:身高缩短(平均减少3-5cm)、驼背,严重者脊柱畸形影响心肺功能;

●脆性骨折:轻微跌倒或咳嗽即可引发骨折,常见部位为脊椎、髋部、腕部。

低频脉冲电磁场的发展历程

低频脉冲电磁场(PEMFs)作为一种无创疗法,通过生物电信号激活骨骼再生力,早已在临床用于骨质疏松的治疗!

发展历史

1.早期探索阶段(20世纪60-80年代):生物电磁学的奠基

●1960s:美国骨科医生Andrew Bassett首次发现电磁场可促进骨折愈合。他在实验中观察到,施加直流电场可加速兔桡骨骨折愈合,提出 “生物电刺激骨修复” 理论,为电磁治疗骨疾病奠定基础。 

●1970s:研究转向脉冲电磁场(PEMF),因其比恒定磁场更易引发生物效应。Bassett团队开发出首款用于临床的PEMF设备,1979年获美国FDA批准用于治疗 “难愈性骨折”,成为电磁治疗的里程碑。

2.机制研究与骨质疏松领域拓展(20世纪90年代-2000年代)

●研究者发现PEMF对骨质疏松模型动物(如去卵巢大鼠)具有骨保护作用,可抑制骨量丢失,其机制与调节成骨/破骨细胞活性相关。

●意大利学者Claudio Colaianni等首次报道PEMF通过抑制破骨细胞分化治疗骨质疏松的实验数据。

●临床前研究进一步揭示PEMF对间充质干细胞成骨分化的促进作用,以及对Wnt/β-catenin通路的调控机制。

●小型临床试验开始探索PEMF在绝经后骨质疏松中的应用,如2003年一项针对40名绝经女性的研究显示,PEMF治疗12个月后腰椎骨密度提升。

3. 技术标准化与多中心临床研究(2010年代)

技术参数规范化:

不同频率和强度的磁场作用差异显著,研究逐步确定骨质疏松治疗的有效参数范围:

频率:10-100Hz(常用50-75Hz);

☑磁场强度:1-20mT(多数研究采用5-15mT);

☑治疗时长:每日30-60分钟,持续 6-12个月。

●大型临床研究:

☑2012年:荷兰一项多中心随机对照试验(RCT)纳入150名绝经后骨质疏松女性,发现PEMF联合钙剂治疗组的腰椎骨密度较单纯钙剂组提升2.3%(p<0.05)。

2015年:美国国立卫生研究院(NIH)资助的研究证实,PEMF可改善老年男性骨质疏松患者的骨转换标志物(如骨特异性碱性磷酸酶升高、Ⅰ型胶原交联羧基端肽降低)。

☑2017年:中国学者在《Bone》杂志发表研究,显示PEMF通过激活AMPK通路促进成骨,为机制研究提供新视角。

4. 临床应用与技术创新(2020年代至今)

●设备升级:

从早期笨重的线圈式设备发展为便携式穿戴设备(如腕带式、贴片式),提高患者依从性。部分设备结合AI算法,实现磁场参数的个性化动态调整。

适应症扩展:

☑除原发性骨质疏松外,PEMF开始用于糖皮质激素性骨质疏松(如长期使用激素的风湿患者)和脊髓损伤后骨丢失的治疗。

☑2023年,欧洲骨质疏松和骨关节炎临床经济学会(ESCEO)发布指南,将PEMF列为骨质疏松非药物治疗的辅助手段(证据等级B级)。

☑联合治疗策略:PEMF与抗骨吸收药物(如唑来膦酸)或促骨形成药物(如特立帕肽)联用,显示出协同增效作用,成为研究热点。

骨质疏松的磁疗康复

脉冲磁场(PEMF)通过时变电磁场与骨骼组织的相互作用,从细胞、分子和生物物理多层面调控骨代谢,核心机制如下:

机制解析

1. 细胞层面:调节成骨与破骨平衡

●成骨细胞激活:磁场刺激成骨细胞的机械敏感离子通道(如Ca²⁺通道),激活Wnt/β-catenin、MAPK等信号通路,促进RUNX2、骨钙素等成骨基因表达,加速骨基质合成。 

●破骨细胞抑制:抑制破骨前体细胞分化为成熟破骨细胞,减少骨吸收因子(如组织蛋白酶K)分泌,降低骨破坏速率。 

2. 分子与信号通路调控

●Wnt通路激活:抑制骨硬化蛋白(sclerostin)表达,解除其对成骨的抑制作用,促进间充质干细胞向成骨细胞分化(而非脂肪细胞分化,改善骨质疏松患者骨髓脂肪化问题)。 

●抗炎与抗氧化效应:抑制NF-κB炎症通路,减少IL-6、TNF-α等促炎因子;增强SOD等抗氧化酶活性,降低活性氧(ROS)对骨细胞的损伤。 

3.生物物理效应:模拟机械应力信号

骨骼具有 “压电效应”,磁场产生的微电流可模拟机械应力刺激,激活Piezo1等机械敏感离子通道,触发钙信号传导和骨重建过程,促进羟基磷灰石沉积与骨矿化。 

4. 改善骨骼微环

●促进血管生成:刺激血管内皮细胞分泌VEGF,增强骨组织血供,为成骨提供营养并加速代谢废物清除。 

●神经调控作用:抑制痛觉神经末梢的P物质释放,缓解骨质疏松性疼痛。

低频脉冲磁场治疗机XY-K-GC-V采用特定低频脉冲电磁场,作用于人体脊柱、股骨等骨关节表面,使其在脉冲电流的作用下,通过电磁生物效应对患者进行治疗。

豫械注准20192090826

豫械广审(文)第260115-18766号

1

多体位设计:优化治疗床设计,治疗床面躯干部位和腿部可以在特定角度内调节,升降灵便,定位可靠,治疗床可承载150kg。

2

感应强度大:磁感应强度大,最大磁感应强度≤25mT。

3

使用效率高:多种治疗模式,具有手动处方、自动处方和部位选择,便于快速开启治疗。

4

提升康复体验:多种物理因子,具有多级磁疗、四档振动和四档加热功能,可发挥三种物理因子的联合作用。

5

配置更优化:团体治疗无线拓展,一个治疗主机可配置多台治疗床,优化资源配置。

产品适用于骨质疏松症引起疼痛的辅助治疗,辅助骨密度的改善,股骨粗隆间骨折、骨质疏松性脊柱骨折、胸腰椎骨质疏松性骨折、骨质疏松性椎体压缩性骨折的辅助治疗。

参考文献:

[1]李欣颖,何晓宏.物理因子治疗对骨质疏松症的研究进展[J].临床医学进展, 2022, 12(12): 11596-11599.

[2]振林,金小岚,夏维波.原发性骨质疏松症诊疗指南(2017版)要点解读[J].中华骨质疏松和骨矿盐疾病杂志, 2017, 10(5): 411-412.

[3]王维,何成奇.骨质疏松症与衰老的关系[J].中国临床康复, 2005, 9(7): 93-95.

(转自:翔宇医疗)

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