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目的:机械负荷以及由体力活动产生的应力和应变在骨骼的发育和维持中起着重要作用。人们普遍认为,运动可以在成骨阶段促进骨量的累积以及预防骨量的流失,也有许多学者在大量的动物实验中研究证明跑台运动对骨质的流失有非常显著的防治效果。但是过高的跑台速度可能会对骨健康产生相反的影响,跑台运动为骨健康带来的最大效益似乎就受到了限制,那么是否存在其它安全有效的方式可以联合跑台运动突破这一限制,并进一步优化骨的结构和功能从而更大化地促进骨健康呢?大量的实验表明低强度脉冲超声（low-intensity pulsed ultrasound,LIPUS）可以在保持骨骼的形态和机械完整性方面发挥显著的作用,并且LIPUS可以通过机械刺激上调血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor,VEGF）的表达促进血管的生成。大量研究证明了 LIPUS作为区域性治疗剂的潜力,可以在保持骨骼完整性的同时对废用性骨丢失有显著效果。但对于健康的骨质,LIPUS是否能够联合高强度的跑台运动进一步优化骨结构、促进骨血管的生成还未见报道和研究。因此本实验通过对正常Sprague-Dawley（SD）大鼠进行高强度跑台运动以评估高强度跑台运动对大鼠骨健康及骨血管生成的影响,同时联合LIPUS进行干预,探讨高强度跑台运动联合LIPUS干预是否可以对大鼠股骨结构及功能进一步优化,是否可以提高骨血管的生成。并从Wnt/β-catenin信号通路以及血管内皮生长因子（VEGF）为切入点探讨其中的分子机制,以期能够突破运动对骨健康作用的上限,提供一种安全有效的辅助方式——LIPUS,为进一步促进骨健康提供有效的思路和依据。方法:本研究的动物实验:以60只雄性8周龄SD大鼠（体重200±20g）为实验对象,适应性饲养1 w并随机分成6组:假治疗对照组（Sham-NC）、假治疗高强度运动组（Sham-HIE）、80 mW/cm2声强 LIPUS 组（LIPUS80）、30mW/cm2 声强 LIPUS 组（LIPUS30）、80/30 mW/cm2 轮替声强 LIPUS 组（LIPUS80/30）、80 mW声强高强度运动组（LIPUS80-HIE）,每组均为10只大鼠。高强度运动各组大鼠:进行坡度跑台运动,实验周期为12 w,坡度为-5.5°,正式运动开始前1 w进行适应性训练,跑台速度由10 m/min逐渐递增至30 m/min,运动时间由60 min/d逐渐递增至90 min/d（根据大鼠运动表现每次递增5 min）,每周训练6 d,休息1 d。Sham-NC组每天进行无超声波发射的假治疗20 min;Sham-HIE组每天运动后进行无超声波发射的假治疗20 min;LIPUS80组每天进行20 min的80 mW/cm2声强超声照射干预;LIPUS30组每天进行20 min的30 mW/cm2声强超声照射干预;LIPUS80/30组每天依次进行80 mW/cm2、30 mW/cm2声强超声照射干预各10 min;LIPUS80-HIE组每天运动后进行80 mW/cm2声强的超声照射治疗20min。LIPUS参数:中心频率1 MHz,脉冲频率1000 Hz,20%占空比,LIPUS80组为80 mW/cm2,LIPUS30为30 mW/cm2。使用生化试剂盒检测血清碱性磷酸酶（alkaline phosphatase,ALP）、抗酒石酸酸性磷酸酶（tartrate resistant acid phosphatase,TRAP）活性。Micro-CT检测股骨远端松质骨区域骨微结构并通过Micro-CT技术联合micro-fil灌注扫描股骨血管形态,三点弯曲力学试验检测股骨中段的生物力学性能,H＆E染色分析股骨远端形态学变化,Western Blot实验分析Wnt/β-catenin通路以及血管生成关键因子的蛋白表达结果。细胞实验部分:将成骨MC3T3-E1细胞传至三代后。将贴壁细胞使用胰酶消化并离心弃去废液后使用细胞培养液重悬混匀,置于细胞计数板计数,把细胞悬液密度调整为1×105个/孔接种于6孔板（用于检测细胞增殖、蛋白表达、碱性磷酸酶、细胞划痕实验）和24孔板（用于检测细胞矿化、transwell细胞侵袭实验）中。细胞实验分组共3组:假治疗对照组（Sham-NC,20 min/d）、80 mW/cm2声强组（LIPUS80,20 min/d）和30 mW/cm2声强LIPUS组（LIPUS30,20min/d）。LIPUS干预时间为:48 h（细胞划痕实验）,7 d（检测细胞增殖、蛋白表达、碱性磷酸酶、transwell细胞侵袭实验）,14 d（检测细胞矿化）。结果:（1）12w的LIPUS干预均可极显著性降低大鼠体重（P＜0.01）、提高大鼠股骨骨重;并可以影响血清中成骨（ALP）和破骨（TRACP）指标酶的活性;对大鼠股骨远端微结构有优化作用,提高骨小梁数量（P＜0.05）以及使骨小梁间距降低（P＜0.05）;力学指标显示LIPUS干预也有增强效果:提高了弹性模量（P＜0.05）和骨刚度（P＜0.05）,且在各项数据中均显示LIPUS80效果最优;在骨血管生成方面,LIPUS80取得了很好的效果,但未见显著差异;分子机制方面显示LIPUS干预极显著性上调了 Wnt、Runx2和VEGF表达（P＜0.01）,降低PGSK-3β表达（P＜0.01）,且LIPUS80效果更显著。表明LIPUS通过激活Wnt通路增强了大鼠的成骨效果。（2）LIPUS显著提高成骨MC3T3-E1细胞的增殖和分化（P＜0.01,P＜0.05）;增强了成骨细胞的矿化进程,提高了成骨细胞的迁移速率（P＜0.05,P＜0.01）以及Runx2的表达（P＜0.01）,且在细胞实验中均显示LIPUS80取得了更好的效果。（3）高强度跑台运动强度会引起大鼠股四头肌的离体肌张力下降;高强度运动和LIPUS80均可使体重下降（P＜0.05）,且高强度运动联合LIPUS80可进一步降低体重（P＜0.01）;并在血清生化指标中可提高大鼠血清ALP浓度（P＜0.05）,降低大鼠血清StrACP浓度（P＜0.05）;形态及骨微结构方面显示高强度跑台运动和LIPUS80单独及联合干预都可提高大鼠股骨远端感兴趣区域骨小梁数量（P＜0.01）,优化骨微结构,LIPUS80和LIPUS80-HIE可使骨小梁间距变小（P＜0.05）;力学指标显示高强度跑台运动和LIPUS80单独及联合干预都可提高大鼠股骨力学性能（P＜0.05或P＜0.01）,其中高强度跑台运动联合LIPUS80取得了更好的效果;在骨血管生成方面,高强度跑台运动联合LIPUS80取得了很好的效果,但未见显著差异;分子机制方面显示高强度跑台运动和LIPUS80单独及联合干预均上调了大鼠股骨中的Wnt,β-catenin和Runx2的表达（P＜0.01）,下调了 GSK-3β和PGSK-3β 的表达（P＜0.05 或 P＜0.01）,且 LIPUS80-HIE 上调了 VEGF 的表达（P＜0.01）。结论:（1）LIPUS可通过激活Wnt/β-catenin信号通路上调Runx2和VEGF表达,促进骨量的积累及骨血管的生成,从而优化大鼠骨微结构、增强骨力学性能,且80 mW/cm2声强LIPUS对骨干预的效果更优。（2）LIPUS可增强成骨MC3T3-E1细胞的增殖、分化、矿化以及迁移能力,上调成骨细胞的Runx2表达,并且显示80 mW/cm2声强LIPUS优于30 mW/cm2声强LIPUS。（3）高强度运动和80 mW/cm2声强LIPUS可通过激活Wnt/β-catenin信号通路上调Runx2和VEGF表达,促进骨量的积累及骨血管的生成,从而优化大鼠骨微结构、增强骨力学性能,且高强度运动联合80 mW/cm2声强LIPUS的效果优于两种方式单独干预的效果。显示LIPUS能够增强高强度跑台运动对骨功能及结构的优化作用。