Attempt of new electrical stimulation method for maintaining bone mass after sports injury and examination of its applicability

运动损伤后维持骨量新电刺激方法的尝试及其适用性检验

基本信息

批准号：
21K11456
负责人：
大迫正文
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Toyo University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

昨年度実施したベクトルポテンシャル（VP）通電装置を用いた刺激実験によって、それに後肢懸垂に伴う骨量減少に対して抑制効果があることが認められた。その実験では、後肢懸垂群およびVP通電刺激群を設け、そのいずれも3週間、ケージ内で後肢懸垂した。VP通電刺激群はそれに加えて、30分/日、5日/週、3週間、通電刺激を行った。肢懸垂群に比べてVP通電刺激群の骨量は有意（P<0.05）に高い値を示した。その通電条件は交流、60mV、5A（装置への入力電流）、120mA、20kHzであった。今年度には、通電刺激のより有効な条件を求めるために、以下のような種々な条件下での効果を検証した。まず、通電時間のみを変え、0（通電刺激なし）、15、30、60、90または120分の条件とした。その結果、15分では０分と同様に骨梁の破壊が進むが、60分以上で有意（P<0.05）な骨梁維持効果が見られた。その際、30分の刺激では有意ではなかったが、追試験により30分/日でも、有意な結果が得られた。次に、通電刺激の強さを変えて、その効果を検証した。VP装置では円筒形の装置内に発生する電場の強さを直接的に計測するのが困難なため、装置への入力電流を変化させ、１，3または５Aとして実験を行った。その結果、５Aが通電刺激なしの条件でより有意（P<0.05）に高い骨量が得られた。また、周波数は2、20または200kHzで比較したが、これも高い方が有効であることが認められた。これらの実験でVP通電刺激は30分/日、5日/週という刺激の時間と頻度が必要であること、また、電流、周波数に関しては大きい方が有効であるという結果が得られた。本装置は周波数が大きい方が、装置が小型で済み、このことことから社会実装を視野に入れたときにコンパクトな形状の装置ができる可能性が示唆された。

在去年使用矢量电位（VP）激励装置进行的刺激实验中，发现它对与后肢悬吊相关的骨质流失具有抑制作用。本实验设立后肢悬吊组和VP电刺激组，两组后肢悬吊于笼中3周。另外，VP电流刺激组接受电流刺激，每天30分钟，每周5天，持续3周。 VP电刺激组骨量显着高于肢体悬吊组（P<0.05）。电流条件为交流、60mV、5A（器件的输入电流）、120mA 和 20kHz。今年，为了找到更有效的电刺激条件，我们在以下各种条件下验证了其有效性。首先，仅改变电流施加时间，并将条件设置为0（无电流刺激）、15、30、60、90或120分钟。结果，在15分钟时，小梁骨破坏以与0分钟时相同的方式进展，但在60分钟或更长时间时观察到显着的(P<0.05)小梁维持效果。当时，30分钟的刺激并不显着，但补充试验表明，即使每天刺激30分钟，也能获得显着的结果。接下来，我们改变电刺激的强度并验证其有效性。由于很难用 VP 装置直接测量圆柱形装置内产生的电场强度，因此我们通过改变装置的输入电流（将其设置为 1、3 或 5 A）进行实验。结果，在没有电刺激的情况下，5A 获得了显着（P<0.05）更高的骨量。我们还比较了 2、20 和 200kHz 的频率，发现更高的频率更有效。这些实验表明，VP电流刺激需要的刺激时间和频率为30分钟/天和5天/周，并且较大的电流和频率更有效。该设备的使用频率越高，该设备就越小，这表明有可能创建一种用于社会实现的紧凑形状的设备。