摘要：研究人员发明了可实时监测骨骼愈合情况的植入式传感器，结果显示，通过为期八周的阻力训练计划，大鼠股骨的恢复情况显著改善。这项创新具有在人类临床应用中定制和增强康复的潜力。

凯莉·威廉姆斯和鲍勃·古尔德伯格研究了阻力训练如何改善严重损伤后的骨骼再生，特别是测量愈合过程中的骨骼应变。图片来源：俄勒冈大学

新研究利用植入式传感器展示数据支持的阻力训练如何增强骨骼愈合。

研究人员发明了可实时监测骨骼愈合情况的植入式传感器，结果显示，通过为期八周的阻力训练计划，大鼠股骨的恢复情况显著改善。这项创新具有在人类临床应用中定制和增强康复的潜力。

微型植入式传感器正在帮助俄勒冈大学的研究人员改善严重骨损伤的愈合方式。

俄勒冈大学菲尔和佩妮奈特加速科学影响校区的科学家们发明了微型传感器，可以植入受伤部位以发送实时数据。在最近的一项研究中，他们证明，将这些传感器与阻力训练康复计划结合使用，在短短八周内显著改善了大鼠的股骨损伤。

传感器跟踪正在愈合的骨骼的机械特性，提供有关恢复过程的连续、详细数据。如果将来应用于人类患者，这项技术可以帮助医生通过监测进展和根据需要调整锻炼来制定个性化的康复计划。

新型植入式传感器可通过定制阻力训练增强骨骼愈合能力，有望推动个性化医疗康复的发展。图片来源：俄勒冈大学

这项研究是奈特校区 Bob Guldberg、Nick Willett 和 Keat Ghee Ong 实验室合作完成的，部分资金由吴蔡人类表现联盟提供。研究人员于 12 月 12 日在《npj 再生医学》杂志上描述了他们的研究成果。

奈特校区主任兼论文资深作者鲍勃·古尔德伯格 (Bob Guldberg) 表示：“我们的数据支持早期阻力康复是一种有前途的治疗方法，它可以增加骨形成、骨愈合强度，并促进机械性能完全恢复到受伤前的水平。”

人们早就知道，受伤后的运动遵循“金发姑娘”原则：运动过少或过多都会阻碍恢复，而适量的运动可以促进康复。

确定最佳康复所需的运动类型和强度可能具有挑战性，尤其是因为每个患者的情况都不同。

Knight 校区开发的专用传感器可以帮助改变这一现状，因为它可以让人们了解骨骼在康复过程中内部发生的情况。这些传感器最初由 Ong 和 Guldberg 实验室合作开发，最近博士毕业生 Kylie Williams 对其进行了进一步改进。

有了传感器，研究人员的目标是测试阻力跑步（一种特殊的恢复性运动）是否能提供正确的机械刺激来改善骨骼恢复。为此，他们为啮齿动物运动轮制作了定制的制动器，这增加了阻力，类似于增加跑步机的坡度。

随后，股骨受伤并植入传感器的大鼠在普通运动轮或改良的阻力运动轮上奔跑。传感器在整个运动过程中传输应变数据，让研究人员可以一窥骨细胞在恢复过程中的机械环境。

在为期八周的研究中，研究人员监测了受伤股骨的愈合过程，发现与久坐或无阻力训练的大鼠相比，阻力训练大鼠表现出早期骨骼愈合迹象。到八周恢复期结束时，所有组别（久坐、无阻力和阻力训练）均表现出骨骼愈合。

然而，接受阻力训练的动物组织更致密，这表明阻力康复促进了骨骼形成。事实上，接受阻力训练的大鼠受伤骨骼的机械性能（如扭矩和刚度）与未受伤骨骼相当。

这表明，即使不服用任何额外的药物或生物兴奋剂，阻力训练也能促进恢复，古尔德伯格说。

生物制剂，如促进骨骼生长的分子 BMP，经常用于再生研究。然而，Guldberg 的团队仅通过阻力训练就实现了完全功能恢复，凸显了其临床应用潜力。

该研究的主要作者威廉姆斯说：“这项研究最有影响力的方面之一是，我们的阻力康复可以在不使用生物刺激剂的情况下在八周内使股骨恢复正常强度，我们对此感到非常兴奋。”

这项研究的一个限制是，所有动物在整个实验过程中都受到恒定的阻力。然而，古德伯格实验室的研究人员目前正在研究在数周的康复过程中增加或减少康复强度会如何影响骨骼再生。

尽管这项研究是在啮齿动物身上进行的，但该团队希望数据驱动的康复也能用于改善遭受肌肉骨骼损伤的人类患者的康复。为了实现这一目标，奈特校园的一家初创公司 Penderia Technologies 正在进一步改进植入式传感器，包括无电池设计和可穿戴监视器，以帮助人类患者使用。12 月毕业后，威廉姆斯将加入 Ong 博士和不断壮大的 Penderia 团队，进一步探索本研究中使用的临床前应变传感器的临床转化。

古尔德伯格说：“我们希望这项工作有一天能够转化为临床环境，这些传感器可以捕捉到考虑到损伤类型和严重程度的个性化测量数据，从而为康复决策提供最佳参考。”

参考文献：“早期阻力康复可改善节段性骨缺损损伤后的功能再生”2024 年 12 月 12 日，npj 再生医学。

来源：康嘉年華一点号