[发明专利]一种模拟失重尾吊大鼠振动/运动训练装置

说明书

技术领域

本发明涉及航天生物医学工程研究领域，更具体地说是涉及一种能够在模拟失重条件下对尾吊大鼠进行振动/运动训练的装置。

背景技术

宇航员在长时间太空飞行中会发生严重的失重性骨丢失，骨丢失率甚至远远大于妇女绝经后每年的骨丢失率(3％)，严重影响宇航员的正常工作和健康。所以寻找能有效对抗失重性骨丢失的措施非常迫切。

但由于空间实验的局限性，目前这方面的研究数据主要是通过在地面模拟失重模型来获得的。目前最常用的模型之一是美国宇航局(NASA)于上世纪七十年代中期建立并发展的大鼠尾吊模型。该模型通过尾部悬吊去除大鼠后肢负重，而前肢仍保持负重，在不影响大鼠内分泌的情况下模拟后肢失重性骨丢失效应。

而关于对抗措施，多项动物实验的数据表明，运动训练是一种安全有效的对抗失重性骨丢失的措施。在利用运动训练对抗骨丢失的模型中，常用的训练方式有跑步(Ishihara et al.，Effects of running exercise during recovery from hindlimb unloading on soleusmuscle fibers and their spinal motoneurons in rats.Neuroscience Research，2004，48：119-127.)、飞轮(J.D.Fluckey，E.E.Dupont-Verstgden，et al.A rat resistanceexercise regimen attenuates losses of musculoskeletal mass during hindlimbsuspension.Acta Physiol Scand，2002，176：293-300.Esther E.，Dupont-Versteegden，et al.，Effect of flywheel-based resistance exercise onprocesses contributing to muscle atrophy during unloading in adult rats.J ApplPhysiol 2006，101：202-212.)以及振动(B.S.Oxlund，G.Low-intensity，high-frequency vibration appears to prevent the decrease in strength of the femurand tibia associated with ovariectomy of adult rats.Science direct bone，2003，32：69-77.)等几种。

但是上述几种训练方式多少存在缺陷。其中跑步训练无法保证大鼠在尾吊状态下进行，甚至是在尾吊后的恢复期进行训练；飞轮训练虽然是在尾吊状态下进行但是不能保证尾吊角度，同时训练不是仅针对后肢进行也无法负载定量；振动训练利用的是大鼠去势模型，训练也是针对大鼠全身，并不适用于我们的大鼠尾吊模型。另外，所有目前的训练方式都是采用单一的运动形式，比如单纯的跑步或者单纯的振动。这样的训练方式只能得出运动训练是否对对抗骨丢失有效，而无法比较具体某种形式的运动对抗骨丢失更有效——这是现阶段我们研究更需要关注的。

Vincent等设计出一种大鼠训练装置，可以使大鼠产生向心或离心收缩运动，可以等长等张等速的训练肌肉，并且可以获得大鼠运动时的负载。但该设计也存在系列问题，例如：需要在大鼠体内手术植入电极，采用交流电刺激会影响生物体本身电流，并且通过电刺激很难控制大鼠训练时的负载或运动量(Vincent J.Caiozzo，Eugene MA，et al.，A newanimal model for modulating myosin isoform expression by altered mechanicalactivity.J.Appl.Physiol.，1992，73(4)：1432-1440.)。

因此，在这一领域迫切需要提供一种能够在保持同一尾吊角度的模拟失重状态下，对大鼠进行多种形式、定量可控的运动训练，同时训练过程不对大鼠造成创伤的训练装置。

发明内容

为了克服目前大鼠尾吊训练装置中存在的大鼠尾吊角度不能保持，运动形式单一且不可以定量监测、可控，训练前需要进行有创手术或麻醉处理等问题，本发明提供了一种能够保持同一尾吊角度，振动与运动训练相结合，可以进行等长与等张运动，同时实现训练定量化和可控化的训练装置，用于研究探索并优化对抗失重性骨质丢失的运动方法。