尤金，俄勒冈州——2024年12月12日——微型植入式传感器正在帮助俄勒冈大学的研究人员优化严重骨损伤的恢复过程。

　　UO菲尔和佩妮·奈特加速科学影响校区的科学家们已经开发出微型植入式传感器，可以传输有关受伤部位发生的实时数据。在一项新的研究中，他们利用这项技术表明，阻力训练康复计划可以在短短八周内显著改善大鼠的股骨损伤。

　　这些传感器为了解骨头的力学特性提供了一个窗口，为科学家提供了有关愈合过程的详细持续数据。如果有一天应用于人类，这些传感器可以让医生更好地为单个病人量身定制康复计划，监测他们的进展，并在此过程中调整锻炼。

　　这项工作是由Knight校区的Bob Guldberg、Nick Willett和Keat Ghee Ong的实验室合作完成的，部分资金由吴仔人类表现联盟提供。研究人员在12月12日的《npj再生医学》杂志上描述了他们的发现。

　　“我们的数据支持早期抵抗康复是一种很有希望的治疗方法，可以增加骨形成，骨愈合强度，并促进机械性能完全恢复到损伤前的水平，”奈特校园主任、该论文的资深作者鲍勃·古尔伯格说。

　　长期以来，人们一直认为受伤后的锻炼遵循“金发姑娘”原则：太少或太多都会阻碍恢复，而适量的锻炼可以促进愈合。

　　确定最佳康复所需的确切运动类型和强度可能具有挑战性，特别是因为因人而异。

　　奈特大学开发的专门传感器可以帮助改变这种情况，通过提供一个窗口，了解在整个恢复过程中愈合的骨头内部发生了什么。这些传感器最初是由Ong和Guldberg实验室合作开发的，最近的博士研究生Kylie Williams进一步改进了这些传感器。

　　有了传感器在手，研究人员的目标是测试阻力跑（一种特殊类型的恢复运动）是否能提供正确的机械刺激来改善骨骼恢复。为了做到这一点，他们为啮齿动物的运动轮定制了制动器，这增加了阻力，类似于在跑步机上增加坡度。

　　然后，股骨受伤并植入传感器的大鼠在常规运动轮或改良阻力运动轮上跑步。传感器在整个运动过程中传输应变数据，为研究人员提供了一种对骨细胞在恢复过程中的机械环境的一瞥。

　　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条件下的大鼠相比，接受阻力训练的大鼠表现出骨愈合的早期迹象。在八周的恢复期结束时，所有组——久坐、不抵抗和抵抗训练——都显示出骨愈合。

　　然而，抵抗训练的动物有更致密的组织，表明抵抗康复促进了骨形成。事实上，受过阻力训练的大鼠受伤的骨头表现出与未受伤的骨头相当的机械特性，如扭矩和刚度。

　　Guldberg说，这表明即使没有任何额外的药物或生物兴奋剂，抗阻训练也能提高恢复能力。

　　生物制剂，如BMP，一种促进骨骼生长的分子，经常用于再生研究。然而，Guldberg的团队证明了仅通过阻力训练就能完全恢复功能，强调了其临床应用的潜力。

　　这项研究的主要作者威廉姆斯说：“这项工作最具影响力的方面之一是，我们的抗阻力康复可以在不使用生物兴奋剂的情况下，在八周内使股骨恢复到正常的力量，我们对此感到非常兴奋。”

　　这项研究的一个局限性是，在整个实验过程中，所有动物都受到了恒定水平的阻力。然而，古尔伯格实验室的研究人员正在研究在几周的愈合过程中增加或减少康复强度如何影响骨再生。

　　虽然这项研究是在啮齿类动物身上进行的，但研究小组希望数据支持的康复也能用于改善人类肌肉骨骼损伤患者的愈合。为了实现这一目标，Knight Campus的初创公司Penderia Technologies正在进一步改进可植入传感器，包括无电池设计和可穿戴监视器，以帮助人类患者使用。在12月毕业后，Williams将加入Dr. Ong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翻译。

　　Guldberg说：“我们希望这项工作有一天能转化为临床环境，在那里这些传感器可以捕获个性化的测量数据，这些测量数据可以解释损伤类型和严重程度，从而为康复决策提供最佳信息。”

　　——Rachel Lukowicz-Bedford, Wu Tsai Human Performance Alliance Communications

　　关于俄勒冈大学奈特校区?

　　俄勒冈大学菲尔和潘妮·奈特加速科学影响校区是一个发现和创新的中心，世界一流的生物工程师和生物科学家团队正在推动突破性的科学研究，并为技术培训、专业发展和创业提供创新方法。2016年，佩妮和菲尔·奈特（Penny and Phil Knight）捐赠了5亿美元，2021年又捐赠了5亿美元，UO Knight校区成为了几个卓越研究中心的所在地，并提供生物工程博士学位、生物工程辅修课程和多个行业重点方向的加速硕士学位课程。

　　本研究由美国国立卫生研究院、VA优异奖助金和吴仔人类绩效联盟倡议支持。