諧振對(duì)強(qiáng)迫體位下兔下腰椎骨組織形態(tài)學(xué)的影響＊

黃昌林，王前進(jìn)，薛 剛

低頻振動(dòng)是在勞動(dòng)生產(chǎn)過(guò)程中導(dǎo)致腰痛的重要危險(xiǎn)因素［1］，其危害日益引起人們的重視。目前有關(guān)振動(dòng)致病機(jī)制的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)較少，且諧振對(duì)腰椎骨組織功能和結(jié)構(gòu)影響的研究未見(jiàn)報(bào)道。本實(shí)驗(yàn)通過(guò)振臺(tái)模擬駛乘人員接觸振動(dòng)，觀察低頻諧振（4～6 Hz）對(duì)兔下腰椎骨組織細(xì)胞功能和形態(tài)的影響，以期為振動(dòng)所引起傷病的早期診斷、預(yù)防治療提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物 健康成年雄性新西蘭大白兔60只，分籠飼養(yǎng)，體重（1.5±0.18） kg，由解放軍 150 醫(yī)院動(dòng)物中心提供。實(shí)驗(yàn)前適應(yīng)性喂養(yǎng)1周，室溫控制在（22±1）℃，飼養(yǎng)期間給予顆粒飼料，自由飲水。

1.2 儀器 HDZDT－Ⅰ可調(diào)頻振動(dòng)臺(tái) ［振動(dòng)范圍：0～50 Hz，振幅（0.5±0.2） mm］：天津市慶達(dá)試驗(yàn)儀器制造公司。

1.3 動(dòng)物分組與造模 動(dòng)物適應(yīng)性飼養(yǎng)1周后，隨機(jī)均分為正常對(duì)照組、造模對(duì)照組和4、5、6 Hz振動(dòng)組，每組12只。振動(dòng)造模組置于特制籠中，固定于臀坐位，確保臀部接觸振動(dòng)，給予各自不同頻率振動(dòng)2 h，1次/d，5 d/周。造模對(duì)照組只固定臀坐位于特制籠相同時(shí)間。正常對(duì)照組置相同空間特制籠中自由活動(dòng)。

1.4 標(biāo)本采集與處理 分別于實(shí)驗(yàn)第2、4、6周后分批處死4只做形態(tài)學(xué)檢查。

1.5 觀察指標(biāo)

1.5.1 一般指標(biāo) 動(dòng)物的體重、精神狀態(tài)、毛發(fā)光澤、食欲等的變化情況。

1.5.2 組織形態(tài)學(xué)觀察 各組于實(shí)驗(yàn) 2、4、6周分批處死4只動(dòng)物，取出腰5椎體，沿矢狀面正中鋸開(kāi)，10%中性甲醛緩沖液固定48 h，5%硝酸液脫鈣，流水沖洗后石蠟包埋切片，常規(guī)HE染色，光鏡觀察。每張切片在10～40倍視野下隨機(jī)選取5個(gè)視野，計(jì)數(shù)視野內(nèi)成骨和破骨細(xì)胞數(shù)量，取其平均數(shù)作為腰椎病理改變?cè)u(píng)價(jià)指標(biāo)。

2 結(jié) 果

2.1 一般指標(biāo)觀察 振動(dòng)造模組動(dòng)物造模1周后，食欲減退，精神差，皮毛失去光澤，體重開(kāi)始下降，并呈進(jìn)行性加重。正常對(duì)照組和造模對(duì)照組無(wú)異常反應(yīng)，正常對(duì)照組動(dòng)物體重隨實(shí)驗(yàn)進(jìn)展逐漸增加。

2.2 腰5椎體組織形態(tài)學(xué)變化 5組實(shí)驗(yàn)兔的腰5椎體光鏡下骨組織形態(tài)見(jiàn)圖1。各組大體形態(tài)正常、無(wú)塌陷和增生。正常對(duì)照組腰5椎體的成骨細(xì)胞圍繞骨小梁規(guī)則單層排列，破骨細(xì)胞少見(jiàn)。振動(dòng)組成骨細(xì)胞減少，破骨細(xì)胞增多，骨小梁減少、結(jié)構(gòu)破壞，空陷窩增加，結(jié)構(gòu)紊亂。實(shí)驗(yàn)第2周時(shí)，各振動(dòng)組腰5椎體的成骨細(xì)胞數(shù)較正常對(duì)照組、造模對(duì)照組明顯減少（P＜0.05）；同時(shí)，4 Hz振動(dòng)組腰 5 椎體的破骨細(xì)胞數(shù)較對(duì)照組明顯增加（P＜0.05）。見(jiàn)表1、2。

圖1 實(shí)驗(yàn)兔腰5椎光鏡下觀（HE，10×40）

表1 各組兔不同時(shí)間點(diǎn)腰5椎體成骨細(xì)胞計(jì)數(shù)（±s，n＝4）

表1 各組兔不同時(shí)間點(diǎn)腰5椎體成骨細(xì)胞計(jì)數(shù)（±s，n＝4）

注：與正常對(duì)照組比較，＊P＜0.05；與造模對(duì)照組比較，＃P＜0.05

組別 時(shí)間點(diǎn)2周 4周 6周正常對(duì)照組 108.00±5.00 107.00±7.81 110.00±8.01造模對(duì)照組 96.00±6.00 89.00±3.00＊ 77.00±6.00＊4 Hz 造模型 62.47±4.04＊＃ 71.33±4.04＊＃ 95.00±7.03＊＃5 Hz 造模組 77.33±4.73＊＃ 90.00±3.61＊ 95.00±2.00＊＃6 Hz 造模組 80.00±4.00＊＃ 90.00±4.00＊ 102.00±4.00＃

表2 各組兔不同時(shí)間腰5椎體破骨細(xì)胞計(jì)數(shù)（±s，n＝4）

表2 各組兔不同時(shí)間腰5椎體破骨細(xì)胞計(jì)數(shù)（±s，n＝4）

注：與正常對(duì)照組比較，＊P＜0.05；與造模對(duì)照組比較，＃P＜0.05

組別 時(shí)間點(diǎn)2周 4周 6周正常對(duì)照組 17.00±1.00 15.00±2.00 16.00±3.02造模對(duì)照組 16.00±2.00 21.33±3.06 24.00±3.00＊4 Hz造模型 26.57±1.53＊＃ 25.00±1.73＊ 18.00±5.00 5 Hz 造模型 20.00±4.00 23.00±3.00＊ 16.33±1.53＃6 Hz 造模型 14.00±1.00 19.00±2.65 16.00±2.01＃

3 討 論

在從事各種職業(yè)的人群中，下腰痛均較常見(jiàn)。其中，以接觸振動(dòng)工作的人群，如汽車(chē)駕駛員的腰痛患病率就比其他不接觸振動(dòng)的人群要高很多［2］。關(guān)于振動(dòng)導(dǎo)致駕駛員產(chǎn)生腰痛的研究認(rèn)為，腰椎的共振區(qū)（2～6 Hz）與汽車(chē)行駛時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)頻率（＜50 Hz）相重疊，使腰椎產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)的共振，從而產(chǎn)生損傷，導(dǎo)致腰痛。低頻振動(dòng)會(huì)導(dǎo)致椎旁軟組織疲勞及衰竭，但是否會(huì)引起腰椎骨組織的損傷，目前尚未見(jiàn)報(bào)道［3，4］。本研究以固定于臀坐位并確保臀部接觸低頻振動(dòng)的兔作為研究對(duì)象，觀察在6周的時(shí)間內(nèi)，振動(dòng)對(duì)下腰椎骨組織的形態(tài)學(xué)影響。

本研究表明低頻振動(dòng)的早期即可引起腰椎椎體組織學(xué)的改變，如成骨細(xì)胞減少、破骨細(xì)胞增多，骨小梁結(jié)構(gòu)紊亂破壞等；其中，以4 Hz諧振對(duì)椎體骨質(zhì)的破壞最為嚴(yán)重。在第2周，3組低頻諧振均能導(dǎo)致椎體成骨細(xì)胞的明顯減少；而椎體破骨細(xì)胞除4 Hz諧振組有顯著的增加外，其余2組的破骨細(xì)胞無(wú)顯著變化。在第4周和第6周，各諧振組的成骨細(xì)胞數(shù)目在依次增加。這一結(jié)果說(shuō)明，低頻諧振對(duì)椎體骨質(zhì)損傷的早期組織學(xué)表現(xiàn)，主要是成骨細(xì)胞的減少；同時(shí)，只有4 Hz的諧振能夠在早期引起破骨細(xì)胞的增加，這可能是4 Hz諧振較其他頻率諧振對(duì)骨質(zhì)損傷更加嚴(yán)重的一個(gè)原因。

總之，低頻諧振后椎體骨發(fā)生了程度不同的損傷，損傷發(fā)生時(shí)間早，并以4 Hz的諧振損傷最為嚴(yán)重。因此，對(duì)駛乘人員的腰椎保護(hù)易早期施行，盡量減少振動(dòng)暴露持續(xù)時(shí)間，提高座椅的隔振性能，坐位時(shí)保持正確的坐姿并適時(shí)合理地改變工作體位，加強(qiáng)腰背肌的功能鍛煉［5］。嚴(yán)格執(zhí)行《軍事訓(xùn)練傷診斷標(biāo)準(zhǔn)及防治原則》，加強(qiáng)傷病防護(hù)力度，保護(hù)脊柱病預(yù)防下腰痛的發(fā)生。

［1］ Roeykens J，Rogers R，Meeusen R，et al.Validity and reliability in a flemish population of the WHO MON ICA optional study of physical activity questionnaire［J］.Med Sci Sports Exerc，2006，30（10）：1071－1075.

［2］ International Organization for standardization： Guide for the valuation of human exposure to whole body vibration［S］.ISO 2631［m］.Geneva，1985.

［3］ von Stengel S，Kemmler W，Bebenek M，et al.Effects of wholebody vibration training on different devices on bone mineral density［J］.Med Sci Sports Exerc，2011，43（6）：1071－9.

［4］ Wenger KH，F(xiàn)reeman JD，F(xiàn)ulzele S，et al.Effect of whole－body vibration on bone properties in aging mice［J］.Bone，2010，47（4）：746－55.

［5］黃昌林，張 莉，薛 剛.《軍事訓(xùn)練傷診斷標(biāo)準(zhǔn)及防治原則》的編制應(yīng)用研究及意義［J］.解放軍醫(yī)學(xué)雜志，2004，29（4）：286－288.