全身振动训练对特重度烧伤患者骨骼的影响

刘开锋 杨振辉 王旭豪 刘 辉 纪雪亮 王 俊(通讯作者)

( 广东省工伤康复医院物理治疗科 ， 广东 广州 510000 )

严重烧伤后持续高骨代谢状态会导致骨钙丢失、骨生物力学改变，进而影响后续病情发展[1-2]。烧伤后功能障碍引起骨废用等，让患者长期面临着骨丢失，甚至骨质疏松的风险，增加脆性骨折的可能，影响烧伤患者的康复和生活质量[3-5]。全身振动训练是一种无创的非药物运动治疗方法，研究表明全身振动训练可以改善烧伤、绝经后女性，严重活动受限等人群的肌骨系统障碍[6-7]。本研究拟探索全身振动训练对早期特重度烧伤患者骨质的影响，为全身振动训练系统应用于早期特重度烧伤患者骨量减少及骨质疏松提供康复策略和理论依据。报告如下。

临床资料

1 一般资料：收集2017年5月-2018年8月在广东省工伤康复中心进行康复治疗的烧伤患者30例。所有受试者均为成人特重度烧伤，符合在1970年全国烧伤会议拟订的平时烧伤严重程度分类标准中的诊断标准，即烧伤总面积>50% 或Ⅲ°烧伤面积>20%体表总面积(total body surface area ,TBSA)；病情稳定，病程2-4个月；年龄25岁-55岁；残余创面≤5%TBSA，无严重感染；能够独立站立，或者在监护下或辅助下可以站立；患者的认知功能基本正常，不影响临床评估和治疗；无骨代谢疾病(糖尿病、甲亢等)；无严重骨质疏松；没有使用全身振动训练的禁忌证(怀孕、新鲜骨折、胆或肾结石、恶性肿瘤、心脏起搏器等)。通过随机数字表生成随机系列，采用完全随机的方法将患者分成观察组和对照组，每组15例。经统计学分析2组受试者在性别、年龄、体质量、病程、烧伤面积方面组间差异均无显著意义(P>0.05)，见表1。

表1 2组受试者一般资料比较

2 治疗方法：2组患者均接受烧伤康复科常规治疗。对照组患者接受常规综合康复治疗，包括运动治疗(传统肌力训练、牵伸治疗、关节松动训练、步行训练等)、物理因子治疗、作业治疗、压力治疗及其他辅助器具装配等。1次/d，6d/w，共12周。观察组患者在此基础上增加了全身振动训练，具体方法如下。烧伤患者在治疗师辅助下使用Galileo 900全身振动训练器(德国)完成训练。受试者取站立位，双手扶持振动器前方的保护栏，双脚站在训练平板上，间距固定在振幅5mm标线处，双足中立位，足尖可稍分开，身体重心位于中线，双膝关节屈曲30°。全身振动训练选择旋转模式(即以中间轴为转动轴的上下摆动模式)，振幅5mm，频率25Hz，3分钟为1轮，共3轮，轮间休息1分钟，1次/d，6d/w，持续12周。

3 评估方法：所有患者均在实验前和实验12周后进行骨密度评估，使用外周定量CT(pQCT，XCT3000，德国)对烧伤患者左下肢胫骨干骺端和胫骨骨干分别进行测量[8]，测量的厚度为2.3mm。我们取从外踝到膝中线的距离为小腿胫骨长度，从远端起胫骨长度4%的点为胫骨干骺端测量点，测量骨量指标(全骨矿物质总含量和松质骨矿物质含量)、骨形态计量学指标(横断面总面积和松质骨横断面总面积)、容积密度指标(总密度和松质骨密度)；从远端起胫骨长度66%的点为骨干测量点，测量骨量指标(全骨矿物质总含量和密质骨矿物质含量)、骨形态计量学指标(横断面总面积，密质骨横断面总面积和骨髓腔面积)、容积密度指标(总密度和密质骨密度)。

5 结果：在实验前后分别对观察组和对照组的受试者进行骨密度测量，详细结果见表2。(1)2组受试者左下肢胫骨干骺端松质骨矿物质含量均降低，差异有显著性意义(F=16.345，P=0.000)；松质骨密度均降低，差异有显著性意义(F=16.345，P=0.000)，提示全身振动训练减少观察组受试者胫骨干骺端松质骨矿物质含量的丢失，缓解其骨密度降低；2组受试者胫骨干骺端全骨矿物质总含量、横断面总面积、松质骨横断面总面积、总密度数据比较均无显著性意义(P>0.05)。(2)2组受试者左下肢胫骨骨干密质骨横断面总面积均增加，差异有显著性意义(F=7.978，P=0.009)，提示全身振动训练有效增加实验组受试者胫骨骨干密质骨横断面总面积；2组受试者胫骨骨干全骨矿物质总含量、密质骨矿物质含量、横断面总面积、骨髓腔面积、总密度和密质骨密度数据比较均无显著性意义(P>0.05)。所有参与者没有报告重大不良事件，尽管3例在WBV前几次出现轻度头晕，4例(WBV组2例)出现下肢酸痛和疲劳。第1次训练后，所有症状都逐渐减轻，训练几次后症状都消失。见表2。

表2 2组受试者骨质数据

讨 论

近年来随着烧伤救治水平的不断提高，如何更好的恢复烧伤患者的工作能力和生活质量等长期问题越来越引起人们的关注，但是对烧伤后骨骼变化可能引起的后续不良影响仍重视不足。严重烧伤后剧烈持续的高代谢反应、严重的应激反应可对多系统有着长期的影响，使多种细胞因子水平显著升高，增加破骨细胞分化，降低骨形成，导致骨量流失[9-10]。有研究结果表明烧伤总面积>40%的严重烧伤患者存在骨矿物质密度(BMD)降低和骨矿物质含量(BMC)丢失[11]。特重度烧伤患者1年内会有剧烈的高代谢反应状态，有些情况下代谢异常会持续5年时间[12,3]。严重烧伤患者早期抢救、植皮、创面、瘢痕等问题需要长期卧床，且主动活动受到严重限制，骨组织机械力减弱与骨凋亡有关，骨废用也会导致骨密度、骨形态、骨量等的改变[13,2]。Muschitz GK[1]等使用无创高分辨率外周定量CT(HR-pQCT)进行的研究结果显示，男性严重烧伤患者胫骨的松质骨和皮质骨骨量明显降低，皮质骨厚度变薄。Chevalley T[14]等将骨骼成分变化与骨折发生率相关性分析发现皮质骨厚度减少一个标准差量可引起骨折风险增加3倍。特重度烧伤患者骨质、骨微观结构的长期变化，可能降低骨强度，增加脆性骨折的风险，影响患者的骨质健康。

在本研究中，我们对特重度烧伤患者进行全身振动结合运动训练，使用pQCT对左侧胫骨干骺端和骨干的骨量、骨形态、骨容积密度分别进行测定，胫骨干骺端主要由松质骨(小梁骨)构成,皮质骨厚度较薄，松质骨表面、体积比率高, 代谢转换率是皮质骨的8倍, 这种高转换率使其成为早期诊断骨量丢失的主要部位,或者说该方法对骨量的变化更为敏感[1]；而在胫骨骨干处主要测量密质骨的数据。全身振动训练是指在振动平台上利用外源性机械振动和外加抗阻负荷刺激机体，引起局部或全身肌肉骨骼振荡，从而改善肌肉骨骼系统功能的训练方法，是振动治疗中应用最广泛的方式。经过12周的系统的运动训练后，我们发现2组受试者胫骨干骺端松质骨矿物质含量及容积骨密度均有下降。运动训练能改善烧伤患者的肌肉力量，恢复机体功能[15,16]，但单独的运动训练并不能阻止骨量流失、增加烧伤患者骨量[17]，这也符合我们的实验结果。全身振动训练结合运动训练是不能改善烧伤患者的异常生理状态[18]，尽管我们没有测量烧伤患者骨代谢指标，特重度烧伤所致的高代谢反应、全身炎症反应等可直接或间接作用于成骨细胞、破骨细胞和骨细胞，造成骨吸收增加，骨形成减少，最终导致骨量丢失。这也解释了本实验中2组受试者胫骨骨骺端松质骨密度和松质骨矿含量较实验前均减低。另一方面，有研究证实全身振动训练可以有效改善烧伤患者的肌肉力量[19]，全身振动训练结合运动训练对于烧伤患者的骨质健康是有益的[17]。我们的研究结果也表明全身振动训练可减少观察组受试者胫骨干骺端松质骨矿物质含量的丢失，缓解其骨密度降低，增加增加观察组受试者胫骨骨干密质骨横断面总面积(表2)。对本研究结果的可能解释是：观察组受试者站立在振动平台上，自身体重产生的负荷对下肢骨骼造成压力，机械振动产生的应力刺激再次直接作用于骨骼，引起肌肉强直性振动反射产生剪切力和挤压力也可间接作用于骨骼。当全身振动产生的对骨骼的机械应力处在有效范围之内时，即引起骨组织发生形变时，它可能通过经典Wnt信号通路相关的机制来发挥作用，可刺激骨祖细胞-成骨细胞活性，加快骨重建和骨量积累；可抑制破骨细胞分化，进而抑制骨吸收，增加骨密度[20]。Edwards[21]等认为，全身振动训练可以修复和重建骨质主要是通过骨髓间充质干细胞发挥作用。有研究表明[22]，振动训练可引起骨骼肌的频繁收缩，增加肌肉内血液供应并增加骨骼中的血供，改善骨骼组织环境，加速骨骼对钙离子及其他营养物质的吸收，促进骨骼形成。Paineiras-Domingos[23]等通过分析多篇相关文献,认为全身振动可以有效增加机体的生长激素水平。研究还表明[24]，振动刺激可以增加人体胰岛素样生长因子1、皮质醇等，促进成骨细胞的分化和增殖，改善骨合成，提高骨密度，增加骨矿物质含量。Joel Edionwe等[17]对 19 例烧伤患儿为期 6 周的随机对照实验中，对照组采用常规康复训练，实验组在此基础上增加全身振动训练，结果表明全身振动训练结合常规康复治疗可以对烧伤患者的骨丢失起到积极作用。

经过12周的实验后，2组受试者胫骨干骺端全骨矿物质总含量、总密度、骨形态计量和胫骨骨干骨量、骨容积密度、横断面总面积、骨髓腔面积数据比较均无显著差异，全身振动训练结合运动训练与单纯的运动训练相比没有明显优势(表2)，可能因为我们使用pQCT对骨转换率较高、代谢反应敏感的松质骨单独进行测定, 且测定的是体积 BMD , 所以敏感性、准确性更高，所以在胫骨干骺端的全骨矿物质总含量、总密度及骨形态计量的变化没有差异；在胫骨骨干处主要分析密质骨的变化，全身振动训练结合运动训练对于烧伤患者的骨质是有益的，但因为密质骨量及骨骨密度的基础数值较大，变化幅度相比较小，本实验不能更好的反映变化结果。另外2组受试者的年龄、体型等因素虽然在一定范围内，但骨质情况受营养、运动锻炼等因素的影响，也可能有个体差异影响实验结果，未来可能需要对研究设计做一定的改进，增加训练时间和随访时间。但我们仍然能够看到全身振动训练结合运动锻炼缓解特重度烧伤患者骨丢失，预防骨质疏松，值得推广应用，希望在后续的研究中可以进一步完善，了解骨丢失的机制，改善烧伤患者骨质量。