بافت استخوان، استحکام استخوان

یب استخوان، استخوان سازی و استخوان از لحاظ تکاملی را بیان کرده و در بخش بعدی به ادبیات پیشینه خواص تطابقی استخوان در برابر محرک مکانیکی و ادبیات پیشینه تاثیر تحریکات مکانیکی بر پوکی استخوان را مرور می کنیم.

2-1- اساس ارتعاشات مکانیکی
ارتعاش یک محرک مکانیکی است که توسط یک حرکت نوسانی شناخته می شود. بعبارتی ارتعاش یک حرکت نوسانی حول نقطه تعادل است. حرکت ارتعاشی را می‌توان به دو صورت تناوبی و غیر تناوبی توصیف نمود. در حالت تناوبی، بعد از زمان T ثانیه، حرکت تکرار می شود ولی در نوع غیرتناوبی حرکت در زمان مشخص T ثانیه تکرار نمیشود. تعداد دورهایی که در هر ثانیه اتفاق می افتد، فرکانس (ƒ) نامیده شده و بر حسب دور بر ثانیه یا هرتز بیان می شود. جابجایی هر ذره در حرکت تناوبی را همواره می توان بر حسب سینوس وکسینوس بیان کرد . اصطلاح هماهنگ وهارمونیک به عبارت هایی اطلاق می شود که شامل این توابع هستند، حرکت تناوبی را اغلب هماهنگ نیز میگویند.

حرکت ارتعاشی سه مشخصه‏های مهم دارد که عبارتند از: 1- دامنه، که معیاری از شدت ارتعاش است و می توان از طریق سه پارامتر جابجایی ، سرعت وشتاب بیان کرد 2- فرکانس، که معیاری از نرخ حرکت در واحد زمان است. پریود زمانی حرکت (T) بازه زمانی است که سیستم، سیکل ارتعاشی خود راتکرار می کند. فرکانس ارتعاشات در واقع عکس پریود زمانی است و واحد ان هرتز است (شکل 2-1). 3- فاز، که توالی حرکت را نسبت به یک مرجع مشخص می‏سنجد و واحد آن درجه است. پس در یک موج سینوسی، دامنه، شدت موج سینوسی را تعیین می کند و فرکانس نیز نشان دهنده تعداد دفعات تکرار موج سینوسی در واحد زمان است.

شکل2- 1- موج سینوسی که در حرکات ارتعاشی صورت می گیرد . (T) بازه زمانی است که سیستم، سیکل ارتعاشی خود راتکرار می کند. فرکانس ارتعاشات عکس پریود زمانی است.

مطابق شکل 2-2 دامنه هر موج سینوسی را به سه شکل می توان تعیین کرد:
1-مقدار 0-peak (صفر تا پیک)
2- مقدار Peak to Peak
3-مقدار RMS

شکل2- 2- تعیین شماتیک دامنه ارتعاشات.1-صفر تا پیک 2- پیک تا پیک 3 -مقدار RMS

دامنه و فرکانس از مشخصه‏های مهم حرکت ارتعاشی است. دامنه ارتعاشات را می توان از طریق سه پارامتر جابجایی ، سرعت وشتاب بیان کرد(27). با استفاده از معادله 1حرکت ارتعاشی، می توان جابجایی را بدست آورد.
d=D×sin?nt
معادله 1- معادله جابجایی در حرکات ارتعاشی.

که در آن d میزان جابجایی و D دامنه جابجایی صفر تا پیک است. بین جابجایی، سرعت و شتاب ارتباط وجود دارد. سرعت لحظه ای مشتق معادله جابجایی است بنابراین، برای بدست آوردن معادله سرعت لحظه ای متحرک در حرکت نوسانی ساده، کافی است از معادله حرکت مشتق بگیریم، شتاب لحظه ای نیز، مشتق معادله سرعت است.
فرمول 2، برای بیان حداکثر شتاب در یک موج سینوسی ارتعاشات استفاده میشود. در این فرمول، A بیانگر دامنه ارتعاش، یعنی نیمی از دامنه پیک تا پیک است. ? فرکانس زاویه ای است که مساوی 2 می باشد(27). در طول تمرینات ویبراسیون، حداکثر شتاب ( pea k ) در نوسان سینوسی عبارتست از :
? peak = ?2 × A
معادله 2- معادله حداکثر شتاب در ارتعاشات مکانیکی.

2-2- ارتعاشات کل بدن
دستگاه‏های (Whole Body Vibration; WBV) انرژی مکانیکی را از صفحه ارتعاش به یک تشدید کننده مانند بدن حیوان، انسان و یا بخش هایی از آن منتقل می شود ودر اکثر دستگاه های ارتعاش، این نوسانات شکل سینوسی دارند. دو نوع مختلف از انتقال انرژی توسط دستگاه به بدن فرد صورت میگیرد ارتعاشات ممکن است به صورت عمودی یا همزمان7 و جابجایی طرفی یا تیلت جانبی8 باشد. همانطور که در شکل 2-3 دیده می شود در نوع عمودی ارتعاش، انتقال انرژی به طور همزمان بردو پا وارد شده و در آن نوسان یکپارچ? کل صفحه به سمت بالا و پایین صورت می‏گیرد در حالی که در نوع جابجایی طرفی، جابه‏جایی عمودی به‏صورت متناوب، حول چپ و راست یک محور صورت میگیرد که بدلیل ایجاد حرکات چرخشی در اطراف مفصل لگن، باعث کاهش انتقال ارتعاشات به تنه می شود (18). نوع سوم دستگاه نیز طراحی شده که در آن حرکات به‏صورت تصادفی در جهات افقی و عمودی صورت می گیرد(30). این دستگاه‏ها از لحاظ چگونگی انتقال انرژی نیز به سه نوع تقسیم می‏شوند. بعضی از انواع دستگاه های WBV که نسبت به انواع دیگر بیشتر در دسترس هستند، بر پای? سیستم قابلیت فنری (mass spring) عمل می‏کنند مانند Power plate . برخی از طریق انتقال مکانیکی مستقیم عمل می‏کنند مانند دستگاه‏های Galileo و گروه سوم براساس انتقال الکترومغناطیس کار می‏کنند (27).

شکل 2 -3- شکل شماتیک انتقال انرژی توسط دستگاه های ویبراسیون. اقتباس از:(27)

2-3- نیروهای وارد بر استخوان
نیروها میتوانند به صورت کششی9، فشاری10، برشی11 و بارگذاری مرکب شامل: خمشی12 یا پیچشی13 بر استخوان اعمال گردند(شکل2-10). رفتار استخوان در برابر هر یک از نیروهای فوق متفاوت خواهد بود: رفتار استرین14، دو نیروی مساوی و مختلف الجهت، استخوان را از دو انتها تحت کشش قرار می دهند. اگر دو نیروی مساوی و مختلف الجهت به دو انتهای استخوان اعمال گردد باعث فشردگی آن می شود که استرس15 گویند. درنیروی برشی، نیروها موازی با سطح استخوان اعمال می گردد و در جهت زوایه ای تغییر شکل داخلی بوجود می آورد. نیروهای پیچشی باعث ایجاد نیروی برشی در سراسر استخوان شده که مقدار آن با دور شدن از محور چرخش افزایش می یابد. خمش در اثر نیروه
ا
یی که باعث پیچش استخوان حول محور آناتومیکی شوند ایجاد می گردد. این امر سبب فشردگی استخوان در یک سطح و کشش یا کشیدگی آن در سطح مقابل می شود. از آنجاییکه سطح مقطع استخوان اکثرا مثلثی شکل است، مقادیر نیروی فشاری و کششی الزاماً یک اندازه نمی باشند.

شکل 2- 4- نیروهای وارد بر استخوان . A: فشاری. B:کششی. C: برشی. D: پیچشی E: خمشی. اقتباس از:(45)

رفتار آنیزوتروپیک16 استخوان از دیگر رفتارهای استخوان می باشد. آنیزوتروپی بمعنی توزیع اتفاقی داشتن است و عکس ایزوتروپیک می باشد. خاصیت مواد وقتی که نیرو در جهت های محتلف وارد می شود مقاومت مکانیکی مختلفی را نشان می دهند. وقتی ساختار آنیزوتروپی وجود داشته باشد آنیزوتروپی مکانیکی نیز وجود دارد. خواص مکانیکی استخوان متراکم و اسفنجی بستگی به جهت اعمال بار در تست مکانیکی دارد. ضریب الاستسیتی طولی بیشترین مقدار و ضریب الاستسیتی عرضی (90 درجه در جهت عرض) کمترین مقدار را دارد(شکل11). علت این پدیده جهت گیری طولی فیبرکلاژن و استئون ها می باشد. بنابراین نیروی برشی سریع تر از نیروی کششی یا فشاری استخوان را می شکند(46, 47) .

شکل 2-5- رفتار آنیزوتروپیک استخوان. اقتباس از: (47)

استخوان کورتیکال از نظر مکانیکی ناهمگن17 میباشد. یک سوم میانی تنه فمور بالاترین مقدار ضریب الاستیسیتی و حداکثر قدرت را دارد و یک سوم تحتانی کمترین مقدار را به خود اختصاص می دهد.
سختی و استحکام استخوان با سرعت اعمال نیرو تغییر می کند. رفتار چسبندگی- ارتجاعی18 پاسخ استخوان به مقدار نیرو و زمان اعمال نیرو است. وقتی نیرو سریعتر اعمال شود، استخوان نیروی بیشتری را قبل از نقطه تسلیم یا شکستگی تحمل می کند و بالعکس. بر همین اساس سه رفتار برگشت ناپذیری19، خزش 20 (تغییرفرم دائم با گذشت زمان در یک ماده که تحت تنش با نیروی ثابت قرار دارد) و آرامش استرس21 تعریف می شود.

2-4- مقاومت مکانیکی استخوان
2-4-1- بازسازی استخوان
مطابق یافته های پزشکی، بافت استخوان بطور منظم دچار بازسازی22 می گردد. روند کلی این فرایند با تحریک سلول های استئوکلاست آغاز میشود. در ابتدا یک محرک، سلول های استئوکلاست را تحریک به جذب بخشی از استخوان میکند انها به ماتریکس بافت استخوان چسبیده و مرزی موج دار بین استئوکلاست و ماتریکس شکل میدهد که با منطقه ی قرنطینه مانند بطورکامل ایزوله می شود، باین ترتیب محیط بسیار کوچک ایزوله ای شکل می گیرد. متعاقب این عمل، استئوکلاست این محیط ایزوله را اسیدی کرده و ماتریکس های ارگانیک و غیرارگانیک استخوان را در خود حل می کند، کمی پس از آن فرآیند انحلال متوقف شده، استئوبلاست در همان محل شکل می گیرد(48) (شکل 2-4). سلول های استئوبلاست از سلول های بنیادین مزانشیمال موجود در مغز استخوان، ضریع و بافت های نرم تولید می شوند. این سلول ها استئوئید ها را ذخیره و معدنی می کنند و باین ترتیب استخوان جدیدی تولید می شود(49). پس از اتمام این فرایند، فعالیت سلولی بحالت استراحت رفته و با وجود ثابت ماندن حجم، بافت استخوانی نوسازی شده است. اگر جذب استخوانی زیاد باشد یا تشکیل استخوانی کم شود پوکی استخوان رخ می دهد که مکانیسم اصلی در همه ی دلایل پوکی استخوان همین عدم تعادل بین جذب استخوانی وتشکیل آن است.

شکل2 -6- مراحل بازسازی استخوان. A: مرحله خاموش. B: مرحله تحلیل استخوان توسط سلولهای استئوکلاست ها C: مرحله شکل گیری استخوان توسط سلولهای استئوبلاست و D: مرحله خاموش بعد از بازسازی. اقتباس از:(50)

2-4-2- سازوکار بروز پوکی استخوان
استخوان در حالت طبیعی در حال ساخت و ساز مجدد است. یعنی در هر لحظه هم ساخته می‌شود و هم جذب می گردد. در سه دهه اول زندگی میزان تشکیل استخوان بیش از جذب استخوان است، بنابراین تراکم استخوان به تدریج بالا می‌رود تا اینکه در حدود 30 تا 35 سالگی استخوان های کورتیکال و در حدود 25 تا 30 سالگی استخوان‌های اسفنجی به حداکثر تراکم23 خود می‌رسند. پس از آن تا حدود 45 سالگی، جذب و تشکیل استخوان با هم برابرند، لذا تراکم استخوان ثابت می‌ماند و حدوداً بعد از 45 سالگی تراکم استخوان‌ها حدود 3/0 تا 5/0 درصد در سال کم می‌شود. این میزان برای آقایان ثابت باقی می‌ماند ولی در خانم‌ها در حدود سن یائسگی افزایش می‌یابد و ممکن است به حدود چند درصد در سال برسد. کاهش تراکم در استخوان‌های اسفنجی به خصوص در خانم‌ها زودتر و شدیدتر روی می‌دهد. در مجموع مردها در سن پیری حدود 20 تا 30 درصد و زن‌ها حدود 40 تا 50 درصد از تراکم استخوان خود را از دست می‌دهند(51).
کاهش استخوان در نواحی مختلف منجر به شکستگی در بعضی از نواحی بدن شامل مهره‌ها، گردن استخوان ران و مچ دست می شود. علت شکستگی این است که به تدریج که جذب استخوان بر تشکیل استخوان غالب می‌شود، تراکم استخوان کم می‌شود و نهایتاً به حدی می‌رسد که با ضربات خیلی خفیف نیز شکستگی ایجاد می‌شود. بنابراین، پوکی استخوان و عوارض آن در شرایط طبیعی می توانند از طریق دو سازوکار عمل کنند: 1- ممکن است تشکیل استخوان در سه دهه اول زندگی کم باشد و لذا حداکثر تراکم استخوانی کم باشد. در این حالت خیلی زودتر در اثر جذب استخوان به مرحله افزایش احتمال شکستگی خواهد رسید. 2- ممکن است حداکثر تراکم استخوانی طبیعی باشد ولی کاهش تراکم استخوان خیلی شدید باشد(52).

شکل 2- 7- مقایسه استخوان در حالت سالم(چپ) و پوکی استخوان (راست). اقتباس از :(53).

2-4-3
– پاسخ استخوان نسبت به بارگذاری
ساختار استخوان از بارمکانیکی وارده تاثیرپذیر است. استخوان سالم توانایی انطباق دائم با محیط تحت بار را دارد و بر همین مبنا امکان انطباق پذیری با محیط موجود را به سیستم اسکلتی میدهد. این توانائی عموما بدلیل خواص بازسازی استخوان است که بافت قدیمی استخوان را در محیط حداقل بارگذاری استخوان از بین برده وموجب شکل گیری مجدد آن در محیط حد اکثری بارگذاری مکانیکی میشود. استخوان دارای حسگرهایی است که می تواند نیرو های داخلی موجود در استخوان را حس کند و با تحریک سلول های استخوانی فرایند رشد، حفظ وضعیت و یا آغاز تحلیل استخوان را موجب می شود(54). در واقع سلول های استخوانی بعنوان سامانه ی حسگر و موثر با حس کردن محیط مکانیکی، موجب انطباق سیستم اسکلتی با محیط شده و تغییرات معنی داری در جرم ، هندسه و خواص مواد استخوان ایجاد می کند(8).
بر همین اساس و با توجه به قانون ولف و سایر مشاهدات فراست نتیجه گرفتند که: 1- مکانیزم بازخوردی در استخوان وجود دارد. 2- این مکانیزم نیروی موجود را در استخوان اندازه گیری می کند. 3- استخوان اثر نیرو را به شکل سیگنال خاصی بمنظور بازسازی انطباقی تبدیل می کند. 4- سیستم بازخورد از نوع منفی است. بدین معنی که این سیستم نیروهای وارده را برای جلوگیری از شکستگی کاهش میدهد. هرگونه افزایش فشار محوری و یا تغییر شکل خمشی منجر به شروع شکل گیری استخوان در سمت محدب استخوانی و جذب آن در سطح مقعر می شود. بنابراین استخوان های بلند مانند فمور و تیبیا در حین بارگذاری تحت تاثیر جزء خمشی قرار می گیرند.

تحقیقات اخیر مکانیسم های دخیل را روشن نموده و نشان داده علاوه بر استخوان، کلیه بافت های همبند به تغییرات بارگذاری پاسخ می دهند. براین اساس بارگذاری بافت، شکل سلولی، تظاهرات ژنی و عملکردهای ساخت و افزایش سلولی را تحت تاثیر قرار می دهد. پاسخ اولیه این بافت ها به بارگذاری از طریق مکانیسم تشخیص سلولی استرین های بافتی است و بدنبال آن تغییرات بافتی رخ می دهد(55-58).
سلو ل ها میتوانند استرین بافت را بطورمستقیم از طریق تغییر شکل سلول یا غیر مستقیم از راه تغییر ماتریکس تشخیص دهند. کشش یا فشردگی سلول های مزانشیم، جهت گیری سلول های اسکلتی را تغییر داده، باعث تغییر شکل سلول، ایجاد تظاهرات ژنی و تغییر ساخت مولکول های ماتریکس می گردد. تغییر شکل ماتریکس می تواند سازمان ماکرومولکولار، جریان مایع، جریان های استریمینگ، گرادیان های فشار یا میدان های مغناطیسی را تغییر دهد که عملکرد بافت راتحت تاثیر قرار می دهد. بنابراین بافت می تواند بوسیله این تغییر سازمان ماکرو مولکول های ماتریکس، با ثبت و میانگین گیری از استرین های گذرا ، تغییر شکل بافت را از یک محرک موقت به محرک پیوسته و پایدار تبدیل کند. همچنین بارگذاری یک بافت می تواند جریان مواد غذائی و متابولیت ها را از طریق تاثیر بر جریان عروقی و انتشار از خلال ماتریکس تحت تاثیر قرار دهد.
2-4-4- مکانیسم انطباق مکانیکی استخوان
استخوان بافت کاملا سازگاری است که به عدم استفاده، بی تحرکی، فعالیت شدید و بار گذاری حساس است و می تواند خواص و شکل خود رادر پاسخ به نیاز مکانیکی تغییر دهد. این موضوع را ابتدا ولف مطرح نمود که شکل استخوان،

بافت استخوان، استحکام استخوان، زنان و دختران، طرح پژوهش

55
3-3- تحریک مکانیکی 56
3-3-1 – دستگاه تحریک مکانیکی استخوان 56
3-3-2- روش اجرا 58
3-3-3- نمونه برداری 61
3-4- ارزیابی استخوان 62
3-4-1- ارزیابی خمشی استخوان 62
3-4-2- ارزیابی تراکم یون کلسیم 65
3-4-3- ارزیابی هیستومورفومتری استخوان 67
3-5- روش تجزیه و تحلیل آماری داده ها 69
فصل چهارم: تجزیه و تحلیل پژوهش
مقدمه………………………….. 71
4-1- آمار توصیفی. 72
4-2- آمار استنباطی 73
4-3- وزن بدن………. 74
4-4- مقاومت خمشی 76
4-4-1 – استرس 76
4-4-2 – سفتی 79
4-5-3- انرژی جذب شده 84
4-5-4- جابجایی 88
4-5-5- جمع بندی 91
4-6- تراکم یون کلسیم 91
4-7- هیستومورفومتری استخوان متراکم و اسفنجی 93
4-7-1 – جمع بندی 96
فصل پنجم: استنباط و نتیجه‌گیری
مقدمه………………………….. 103
5-1- خلاصه تحقیق 103
5-2- بحث………………. 104
5-3- نتیجه گیری….. 116
5-4- پیشنهاد های تحقیق 116
5-4-1- پیشنهاد کاربردی 116
5-4-2- پیشنهاد پژوهشی 116
منابع…………………… 118

فهرست جداول
عنوان صفحه
جدول3-1- مشخصات گروه ها………………………………………………………………………………………………60
جدول3-2- پروتکل انجام ویبراسیون………………………………………………………………………………………..61
جدول 4- 1- میانگین و انحراف معیار گروه ها در استخوان ران(Mean±SE) ……………………………..72
جدول 4-2 – میانگین و انحراف معیار گروه ها در استخوان درشت نی.(Mean±SE) 73
جدول 4- 3- نتایج بدست آمده از آزمون کلوموگروف-اسمیرنوف (05/0P?) 73
جدول 4-4- نتایج آزمون لون درمراحل پیش آزمون وپس آزمون (05/0P?) 74
جدول4- 5- مقایسه میانگین و انحراف معیار وزن بدن(Mean±SD) در گروههای مختلف . 75
جدول 4-6 -آزمون تحلیل واریانس یک طرفه استرس در استخوان فمور………………………………………..78
جدول4-7- نتایج آزمون توکی در شاخص استرس استخوان فمور…………………………………………………78
جدول4-8- آزمون تحلیل واریانس یک طرفه استرس در استخوان تیبیا…………………………………………..80
جدول 4-9- نتایج آزمون توکی در شاخص استرس استخوان تیبیا. 80
جدول 4-10- آزمون تحلیل واریانس یک طرفه سفتی استخوان فمور. 82
جدول 4- 11- نتایج آزمون توکی در شاخص سفتی استخوان فمور. 82
جدول 4- 12- آزمون تحلیل واریانس یک طرفه سفتی استخوان تیبیا. 84
جدول 4-13- نتایج آزمون توکی در شاخص سفتی استخوان تیبیا. 84
جدول 4- 14- آزمون تحلیل واریانس یکسویه استخوان فمور در شاخص انرژی جذب شده 86
جدول 4- 15- آزمون تحلیل واریانس یکسویه انرژی جذب شده در استخوان تیبیا. 87
جدول 4- 16- نتایج آزمون توکی در شاخص انرژی جذب شده استخوان تیبیا. 87
جدول4- 17- آزمون تحلیل واریانس یک طرفه جابجایی در استخوان فمور…………………………………..89
جدول4-18- آزمون تحلیل واریانس یک سویه جابجایی در استخوان تیبیا…………………………………….. 90
جدول 4- 19- آزمون تحلیل واریانس یک سویه تراکم یون کلسیم در استخوان تیبیا…………………………92
جدول 4-20- آزمون تحلیل واریانس یک سویه مساحت استخوان متراکم در استخوان فمور…………….. 94
جدول 4- 21- آزمون تحلیل واریانس یک سویه مساحت ترابکولا در استخوان اسفنجی فمور………….. 96

فهرست شکل ها
عنوان صفحه
شکل2-1- موج سینوسی در حرکات ارتعاشی…………………………………………………………………………..15
شکل2- 2- تعیین شماتیک دامنه ارتعاشات…………………………………………………………………………….. 16
شکل2-3- شکل شماتیک انتقال انرژی توسط دستگاه ویبراسیون………………………………………………….18
شکل 2- 4- نیروهای وارد بر استخوان……………………………………………………………………………………..19
شکل 2-5- رفتار آنیزوتروپیک استخوان. ………………………………………………………………………………….20
شکل2 -6- مراحل بازسازی استخوان……………………………………………………………………………………… 22
شکل2-7- مقایسه استخوان در حالت سالم و پوکی استخوان………………………………………………………23
شکل 2- 8- نظریه فراست…………………………………………………………………………………………………….26
شکل2-9- استرس هیدروستاتیک (فشاری یا کششی). 28
شکل 2-10- درزهای استخوانی شامل کانالیکول ها و لاکونای استخوانی……………………………………….29
شکل 2-11- اهمیت بارگذاری متناوب مدل مکانیکی- بیولوژی 29
شکل2- 12- شکل شماتیک نحوه انجام تست خمش سه نقطه. 32
شکل 2-13- نمودار استرس-استرین استخوان. 33
شکل 2 -14- منشا یکسان سلول های استئوسیت و استئو بلاست…………………………………………………..36
شکل2-15- اجزا میکروسکوپی استخوان…………………………………………………………………………………. 38
شکل2 -16- استخوان بلند.. 39
شکل 3-1- محل نگهداری رت……………………………………………………………………………………………….53
شکل3-2- قفس رت…………………………………………………………………………………………………………….53
شکل3 -3- رت جراحی شده…………………………………………………………………………………………………55
شکل 3-4- نمای کلی دستگاه ویبراسیون…………………………………………………………………………………57
شکل 3-5- قرار گرفتن رت در داخل دستگاه ویبراسیون…………………………………………………………….57
شکل 3-6- سسیتم پیچ و فنر برای ت
غ
ییر ات دامنه……………………………………………………………………….57
شکل 3-7- موتور ایجاد ارتعاش در زیر صفحه آلومینیمی……………………………………………………………57
شکل 3-8- نمایشگر زمان و فرکانس دستگاه……………………………………………………………………………..58
شکل 3-‏9- دستگاه Zwick مدل 477514 جهت انجام تست بیومکانیک استخوان. 63
شکل 3-‏10- نحوه قرار گیری استخوان جهت تست خمش سه نقطه. 63
شکل 3-‏11- دستگاه برش استخوان. 64
شکل 3-‏12- نمونه ای از عکس های تهیه شده جهت اندازه گیری سطح مقطع استخوان. 64
شکل 3-‏13- نمایی از بدست آمدن متغیرها با استفاده ار نمودار. 65
شکل 3-14. نمودار غلظت استاندارد فلز کلسیم………………………………………………………………………….66
شکل 3-15- دستگاه اسپکتروفتومتری مورد استفاده. 68
شکل 3-‏16- دستگاه Histo-Line جهت برش های بسیار نازک از استخوان 68
شکل 4-1- تغییرات وزن حیوانات در گروههای مختلف(Mean±SD). 76
شکل 4-2- میزان استرس در استخوان فمور 77
شکل 4-3- میزان استرس در استخوان تیبیا. 79
شکل 4-4- سفتی استخوان فمور. 81
شکل4-5- سفتی استخوان تیبیا.. 83
شکل4-6- انرژی جذب شده در استخوان فمور… 85
شکل4-7- انرژی جذب شده در استخوان تیبیا.. 86
شکل4-8- جابجایی استخوان فمور. 88
شکل4-9- جابجایی استخوان تیبیا…………………………………………………………………………………………. 90
شکل 4-10- تراکم یون کلسیم در استخوان تیبیا.. Error! Bookmark not defined.92
شکل4-11- مساحت استخوان متراکم فمور. 93
شکل4-12- مساحت ترابکولا استخوان اسفنجی تیبیا. 95
شکل 4-13- ناحیه متراکم میانه استخوان فمور در گروه HFLA 97
شکل4-14- ناحیه اسفنجی گردن فمور در گروه HFLA 97
شکل4- 15- ناحیه متراکم میانه استخوان فمور در گروه HFHA 98
شکل4- 16- ناحیه اسفنجی گردن فمور در گروه HFHA 98
شکل4- 17- ناحیه متراکم میانه استخوان فمور در گروه LFLA 99
شکل4- 18- ناحیه اسفنجی گردن فمور در گروه LFLA 99
شکل4- 19- ناحیه متراکم میانه استخوان فمور در گروه LFHA 100
شکل4- 20- ناحیه اسفنجی گردن فمور در گروه LFHA 100
شکل4- 21- ناحیه متراکم میانه استخوان فمور در گروه Sham 101
شکل 3-22- ناحیه اسفنجی گردن فمور در گروه Sham ………………………………………………………101

طرح پژوهشی

1-1- مقدمه
پوکی استخوان یک مشکل جدی برای سلامت عموم جامعه است که کیفیت زندگی افراد جامعه، بویژه زنان میانسال را تحت تأثیر قرارمی‌دهد. پوکی استخوان یک اختلال اسکلتی است که درآن قدرت مکانیکی استخوان کاهش یافته و منجر به شکستگی استخوان می شود. دلیل اهمیت این بیماری برای نظام سلامت کشور، شکستگی‌ها و به تبع آن تحمیل هزینه‌های مادی و معنوی حاصل از این عارضه می باشد. با توجه به اهمیت بیماری پوکی استخوان و نقش محوری پیشگیری از این بیماری، بدیهی است توجه و حساسیت نسبت به این بیماری در تمامی سطوح ارائه خدمات بهداشتی درمانی کشور و همچنین عموم جامعه به خصوص زنان و دختران کشور امری بسیار ضروری و حائز اهمیت است.

مطالعات متعددی نقش فعالیت جسمانی در پیشگیری و درمان پوکی استخوان را نشان داده اند. اخیرا ویبراسیون کل بدن1 (WBV) بعنوان یک مداخله ورزشی راهکاری نوید بخش در حیطه ورزش و بازتوانی، جهت افزایش قدرت و توان توجه زیادی را به خود اختصاص داده و بکار گرفته می شود. مشاهده شده است ویبراسیون در بهبود استحکام استخوان در رت اوراکتومی و انسان موثر است. علیرغم تحقیق های متعددی که بر فوائد ویبراسیون در حفظ تراکم استخوان درحیوانات گزارش شده است، اما تمام تحقیقات این موضوع را تائید نمی کنند. همچنین این سوال که کدام پروتکل ارتعاشی شامل فرکانس و دامنه مشخص بر مقاومت استخوان اثر بخشی بهینه دارد، هنوز پاسخ واضحی نداشته است. هدف از این تحقیق بررسی تاثیر چهار نوع سیگنال مختلف ویبراسیون بر استحکام بافت استخوانی موش اوراکتومی است تا اهمیت تغییرسیگنال ارتعاش بر رفتار مکانیکی استخوان که ناشی از پدیده استخوان سازی خواهد بود، بررسی شود.

1-2- بیان مسئله
پوکی استخوان2 یا استئوپورز طبق تعریف انجمن بهداشت جهانی3 ( (WHO،” یک اختلال اسکلتی است که در آن قدرت مکانیکی استخوان کاهش یافته و منجر به شکستگی استخوان می شود”. سازمان جهانی بهداشت پوکی استخوان را به صورت کاهش تراکم استخوان به 5/2 انحراف معیار کمتر از متوسط حداکثر تراکم استخوانی در افراد جوان جامعه تعریف کرده است(1). مردان وزنان با ورود به سنین بزرگسالی، بطورطبیعی حدود نیم درصد از توده استخوانی خود را درسال از دست می دهند. خانمها با ورود به دوره یائسگی، دچار از دست دادن سریع توده استخوانی میشوند. این کاهش توده استخوانی تا 5% در سال برای استخوانها ی اسفنجی و بین 3 %-2% در سال برای استخوا نهای متراکم است. بنابراین، باعث می گردد طی 20 سال حدود 20? تا 30 ? افت تراکم استخوان داشته باشندکه با کاهش تراکم استخوانی به30 تا 40 درصد از حد طبیعی شکستگی استخوان ها بیشتر اتفاق می افتد(1-3). این شکستگی ها علاوه بر تحمیل بار اقتصادی برای فرد و جامعه، هزینه های اجتماعی حاصله مانند معلولیت یا مرگ را نیز بدنبال دارد(3).

برای بررسی رشد استخوان درانسان، مطالعات عمدتاً به رادیوگرافی یا ارزیابی مارکرهای استخوانی محدود می شوند در حالی که استفاده از مدل حیوانی به بررسی مستقیم خواص مکانیکی استخوان می پردازد. خواص مکانیکی استخوان از جمله: استرس، سفتی استخوان و میزان انرژی جذب شده از پارامترهای اصلی
بیان کننده ساختار و عملکرد استخوان می باشد. پس با استفاده از مدل های حیوانی و انجام تستهای مستقیم بیومکانیکی انعکاس بهتری از خواص مکانیکی استخوان در مقایسه با اندازه گیریهای تراکم استخوانی به دست میآید(4).

مشخص شده اوراکتومی رت یک مدل تجربی مناسب جهت بررسی پوکی استخوان در دوره یائسگی می باشدکه چند ماه بعد از اوراکتومی، پوکی استخوان قابل مشاهده است(5).
شکستگی ناحیه پروگزیمال استخوان فمور در انسان یکی از رایج ترین نوع شکستگی در پوکی استخوان است. ناحیه پروگزیمال استخوان رت نیز بسیار شبیه استخوان فمور انسان است. بدلیل شباهت زیاد بین استخوان انسان و رت از آن برای ارزیابی مقاومت استخوان و تغییرات مورفولوژی استفاده می شود(6).

مطابق یافته های پزشکی، بافت استخوان بطور منظم دچار نوسازی می گردد. روند کلی این فرایند با جذب استخوانی توسط تحریک سلول های استئوکلاست آغاز میشود. استخوان سازی توسط سلو ل های استئوبلاست صورت می گیرد. اگر جذب استخوانی زیاد باشد یا تشکیل استخوانی کم شود پوکی استخوان رخ می دهد که مکانیسم اصلی همه ی دلایل پوکی استخوان همین عدم تعادل بین جذب استخوانی وتشکیل آن است(7).

از جمله عوامل محرک و ضد تحلیلی استخوان، حساسیت به محیط مکانیکی است در واقع همان قانون ولف که شکل استخوان، ماهیت عملکردی آن را مشخص می نماید. ارتباط بین ساختار استخوان و نیرو های وارده بر آن از توانایی انطباق پذیری دائم استخوان سالم با محیط تحت بار است و بر همین مبنا امکان انطباق پذیری با محیط موجود را به سیستم اسکلتی میدهد. این توانائی عموما بدلیل خواص نوسازی4 و باز سازی5 استخوان است که بافت قدیمی استخوان را در محیط حداقل یا