特定低強度脈衝超聲波 - 對軟骨細胞的影響機制和增加的能力
關節軟骨的保養 - 潤滑、增殖、促生與再生

軟骨組織和下方的骨骼,在結構上有明顯的不同,骨骼組織有豐富的血管和神經網絡,也因此硬骨組織的新陳代謝非常旺盛。相對軟骨組織則沒有任何血管和神經結構,軟骨組織的養分主要從周圍關節液中擴散過來,供給非常緩慢,因此軟骨組織中的新陳代謝也非常緩慢,一旦損壞就難以再生。

保守治療包括物理治療如四頭肌訓練、游泳等,然而,正常軟骨組織的再生還沒有實現或許只有輕微改善。長時間服用最好的適度葡萄糖胺或注射的透明質酸,其主要是增加軟骨的潤滑液,並不會讓軟骨細胞再生 (或許有輕微改善)。以其中輕微消炎作用,雖可達到潤滑關節的效果及短時間的疼痛舒緩,但這是在關節症狀比較輕的病患身上。促進軟骨再生的元素包括生長因子、可溶性介質,酵素配對和機械刺激的校正。
( 滑膜關節由軟組織系統和軟骨 - 軟骨系統組成,兩者都需要潤滑。 軟組織系統的潤滑依賴於透明質酸鹽,而軟骨 - 軟骨系統的潤滑依賴於滑液的糖蛋白部分。 軟組織系統中滑液的潤滑性質與透明質酸鹽的濃度和分子量直接相關。 滑液的功能是雙重的:通過潤滑關節表面來輔助關節的機械運動,並幫助將諸如葡萄糖的營養物質運輸到關節軟骨。 )

關節軟骨(Articular cartilage)成份蛋白聚醣 Proteoglycans(PG) 是動物細胞外基質的主要組分,存在於生物體的細胞之間的“填充”物質與其他蛋白聚醣,透明質酸和纖維基質蛋白形成更大的複合物為關節的潤滑劑。

軟骨細胞的整合
超聲 LIPUS 和 LILFU 已證實能影響人的分泌和活化軟骨細胞。
軟骨形成祖細胞 (Chondrogenic Progenitor Cell - CPCs )是一種生物細胞,像幹細胞一樣,具有分化成特定類型細胞的傾向,但已經比幹細胞更具特異性,並被推動分化為其“標靶”細胞。 幹細胞和祖細胞之間最重要的區別是幹細胞可以無限期地複制,而祖細胞只能分裂有限次數。


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(特定超聲波) 刺激可對人體髓核細胞系(HNPSV-1) 的細胞活性產生積極作用。
研究顯示細胞增殖的上調和蛋白聚醣(PG)合成與人體髓核細胞(Pulposus cells) 有關。過程中(HNPSV-1)施予細胞活動正面影響;透過cDNA微陣分析培殖細胞的mRNA表達:細胞的生存並無影響外而(PG) 的生產有明顯的上調。cDNA微陣分析顯示生長因子及其基因表達受體 (BMP2,FGF7,TGFβR1EGFRF1,VEGF) 被激發。 (Ref: ISSN 1473-2262) ( https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/19598131 )

醫學研究結果進一步揭示了LIPUS對軟骨細胞的影響機制和增加的能力,並為使用LIPUS對骨關節炎治療的發展提供基礎。

***LIPUS可以通過 MMP-13和 p38 MAPK的下調促進 OA 軟骨細胞的軟骨修復
{LIPUS can promote cartilage repair of OA Chondrocytes through downregulation of MMP-13 and p38 MAPK (Li et al. 2011)}
***LIPUS對軟骨細胞的保護作用可以通過整合素-PI3K / Akt通路介導
{Protective effect of LIPUS on Chondrocytes may be mediated by the integrin–PI3K /Akt
pathway (Cheng et al. 2014)}
*** LIPUS affects chondrocyte extracellular matrix production via an integrin-mediated P38 MAPK signal pathway (DOI: 10.1016/j.ultrasmedbio.2015.01.014)
***軟骨細胞合成蛋白多醣並促進聚集蛋白聚醣基因的表達
(Paravizi et al., 1999; Zhang et al., 2002).
***利用(特定超聲波)處理軟骨組織的培養物(藻酸鹽珠封裝實驗),軟骨細胞生產和合成II型膠原的能力被增加,而X型膠原蛋白的表達被抑制。
(Zhang et al., 2003)

(特定超聲波)已證實是一種安全的非入侵式非藥物的物理治療方案,可用於關節軟骨損耗的補充、潤滑、促生與再生。 (特定超聲波)選用參數需由醫生判斷。


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