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低強度脈衝超音波系統結合近紅外線治療肌少症於細胞及動物模型之研究
Other Title
Low-intensity pulsed ultrasound system with near infrared for the treatment of sarcopenia in cell and animal models
Type
thesis
Date Issued
2025-07-14
Author(s)
李欣庭
Subjects
系所名稱：奈米醫學工程研究所碩士班
Publisher
奈米醫學工程研究所碩士班
Description
學位別：碩士
口試委員：張璽; 賴建宏; 彭志維; 黃士豪; 劉健群
關鍵字：肌少症、快肌纖維、近紅外線、低強度脈衝超音波、後肢懸吊模型、抬趾測試
口試委員：張璽; 賴建宏; 彭志維; 黃士豪; 劉健群
關鍵字：肌少症、快肌纖維、近紅外線、低強度脈衝超音波、後肢懸吊模型、抬趾測試
Abstract
肌少症（Sarcopenia）為常見的骨骼肌退化性疾病，隨年齡增長及慢性疾病發生率上升，導致肌肉質量與功能喪失。肌少症主要因肌肉纖維萎縮所致，尤其快肌纖維流失速度遠高於慢肌。本研究探討兩種非侵入性刺激之近紅外線（Near Infrared,NIR）與低強度脈衝超音波（Low-Intensity Pulsed Ultrasound, LIPUS）對肌少症的潛在治療益。
NIR為本實驗室前人研究所建立之條件（740 nm 波長、照射 35 秒），已證實能促進快肌比例提升。LIPUS 則經小鼠肌肉母細胞株C2C12實驗，以電壓 ± 20V、頻率2.5 MHz、每次5 分鐘、間隔1 分鐘、共重複三次刺激，亦可提升快肌表現。
動物實驗以7 週齡雄性斯普拉格-道利（Sprague-Dawley, SD）大鼠進行後肢懸吊模
型，以成功誘發脛前肌（tibialis anterior, TA）萎縮，並分別使用NIR、LIPUS 與兩者聯合（N-U）刺激，持續14 與28 天。然而透過行為測試（滾輪、曠野和抬趾）與TA 肌肉組織分析（TA 重量、免疫螢光和西方墨點法），評估治療效果。
結果顯示，NIR（250 mAs、波長740 nm、每日刺激35 秒）於短期與長期皆能穩定提升快肌纖維比例與運動能力，皆具有治療效果；LIPUS（±20V、2.5 MHz、每次5 分鐘、間隔1 分鐘、共三次）在長期刺激後對行為與快肌表現有部分改善，但相較於細胞實驗其成效有限，可能與穿透效率或能量分布不均有關；N-U 則呈現快肌纖維與行為能力逐步提升的趨勢，具長期治療潛力。整體而言，NIR為效果最穩定之單一治療方式，LIPUS 仍待優化參數，N-U 具進一步發展價值。三種非侵入性刺激方式皆對肌少症具正向之療效，未來若延長刺激時間，或許可進一步提升治療成效，並增加臨床應用潛力。
NIR為本實驗室前人研究所建立之條件（740 nm 波長、照射 35 秒），已證實能促進快肌比例提升。LIPUS 則經小鼠肌肉母細胞株C2C12實驗，以電壓 ± 20V、頻率2.5 MHz、每次5 分鐘、間隔1 分鐘、共重複三次刺激，亦可提升快肌表現。
動物實驗以7 週齡雄性斯普拉格-道利（Sprague-Dawley, SD）大鼠進行後肢懸吊模
型，以成功誘發脛前肌（tibialis anterior, TA）萎縮，並分別使用NIR、LIPUS 與兩者聯合（N-U）刺激，持續14 與28 天。然而透過行為測試（滾輪、曠野和抬趾）與TA 肌肉組織分析（TA 重量、免疫螢光和西方墨點法），評估治療效果。
結果顯示，NIR（250 mAs、波長740 nm、每日刺激35 秒）於短期與長期皆能穩定提升快肌纖維比例與運動能力，皆具有治療效果；LIPUS（±20V、2.5 MHz、每次5 分鐘、間隔1 分鐘、共三次）在長期刺激後對行為與快肌表現有部分改善，但相較於細胞實驗其成效有限，可能與穿透效率或能量分布不均有關；N-U 則呈現快肌纖維與行為能力逐步提升的趨勢，具長期治療潛力。整體而言，NIR為效果最穩定之單一治療方式，LIPUS 仍待優化參數，N-U 具進一步發展價值。三種非侵入性刺激方式皆對肌少症具正向之療效，未來若延長刺激時間，或許可進一步提升治療成效，並增加臨床應用潛力。