1、如有你有幫助，請(qǐng)購(gòu)買(mǎi)下載，謝謝！低強(qiáng)度超聲對(duì)骨愈合和骨融合的影響【關(guān)鍵詞】超聲超聲是以聲波形式通過(guò)生物組織傳遞，作為一種臨床診斷手段已被人們廣泛接受，且技術(shù)已經(jīng)較為成熟。自從1952年意大利Corradic發(fā)現(xiàn)持續(xù)低強(qiáng)度超聲（LowIntensityUltrasound,LIUS）治療兔模骨骨折可促進(jìn)骨痂的形成后，國(guó)際上對(duì)LIUS在促進(jìn)骨愈合骨融合方面的研究在持續(xù)進(jìn)行中，且取得新進(jìn)展，作者綜述如下。1 理論研究超聲作為一種物理能量形式，在穿透組織而達(dá)到靶目標(biāo)骨組織，從而能作用于骨組織，而對(duì)其余軟組織的影響甚小，骨組織密度遠(yuǎn)高于肌肉和內(nèi)臟，而這種密度的差異是使超聲作用于骨斷端的條件1。目前公認(rèn)的

2、超聲作用機(jī)制為：機(jī)械效應(yīng)，溫?zé)嵝?yīng)和理化效應(yīng)。按照Wolff定律，骨組織按照其所受應(yīng)力塑型，超聲為機(jī)體組織吸收后可產(chǎn)生機(jī)械震蕩效應(yīng)，微細(xì)的按摩效應(yīng)，相當(dāng)于局部參予一個(gè)力的刺激作用。而機(jī)械能被吸收后又可轉(zhuǎn)化為熱能，即使溫度改變是微小的（1）,但某些酶（如膠原酶）對(duì)溫度的改變卻十分敏感，因此可以通過(guò)增加酶的活性來(lái)影響細(xì)胞的代謝活動(dòng),而且局部溫度的升高可刺激新生骨組織的生成2。Rawool等3在對(duì)狗的前肢尺骨截骨模型中觀察到，在經(jīng)過(guò)10d的超聲治療后局部的血供不但在治療期、甚至治療后很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)都有明顯增加，而局部血供的增加，可以改善局部的血液灌流，有利于營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、生長(zhǎng)因子和細(xì)胞向骨折部位轉(zhuǎn)運(yùn)和代

3、謝產(chǎn)物的清除，亦可有效促進(jìn)骨折愈合。在細(xì)胞學(xué)水平，經(jīng)LIUS作用促進(jìn)骨折愈合的確切機(jī)制尚不完全清楚，但據(jù)報(bào)道可以產(chǎn)生以下改變：改變細(xì)胞膜的通透性，引起鼠細(xì)胞膜鉀離子內(nèi)、外流比例的變化；促進(jìn)鈣離子和軟骨、骨細(xì)胞的結(jié)合，從而使第二信使的活性增高，加速骨膠原的合成和鈣化4；刺激軟骨細(xì)胞中聚居基因(aggrecangene)的表達(dá)5,該基因在骨和軟骨糖蛋白的形成中起關(guān)鍵作用，在軟骨內(nèi)鈣化過(guò)程中,大分子的硫酸軟骨素與透明質(zhì)酸鹽、核心蛋白聚糖和二聚糖發(fā)生聚合，形成n型膠原重要的蛋白聚糖支架結(jié)構(gòu)，此基因表達(dá)的增強(qiáng)與組織結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的增加有直接的相關(guān)性；還可以作用于骨小梁磷酸鈣支架上的前成骨細(xì)胞上6；通過(guò)作用于堿

4、性磷酸酶和MMP-13mRNA進(jìn)軟骨內(nèi)骨化進(jìn)而促進(jìn)骨不連及新鮮骨折的愈合7,且目前公認(rèn)的LIUS促進(jìn)骨折愈合的作用機(jī)制與一些生長(zhǎng)因子有關(guān)系，并且證實(shí)能促進(jìn)人骨母細(xì)胞和纖維母細(xì)胞IGF、堿性成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子BFG林口血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子VEGF8等基因的表達(dá)。2 實(shí)驗(yàn)研究2.1 對(duì)四肢骨組織的研究繼意大利學(xué)者之后，Duarte9首先報(bào)道了在實(shí)驗(yàn)兔模型中證實(shí)的超聲在促進(jìn)骨生長(zhǎng)的作用。同年Dyson和Brookes10報(bào)道了超聲對(duì)大鼠雙側(cè)腓骨骨折模型的加速愈合和改良作用。所有Wistar鼠被制成雙側(cè)腓骨完全橫斷骨折模型，行放射學(xué)和組織學(xué)對(duì)照比較分析，發(fā)現(xiàn)在骨折后前2周，即早期炎性期，接受超聲治療最為有

5、效。Pilla對(duì)139只雄性實(shí)驗(yàn)兔的腓骨骨折模型在實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行評(píng)估，每只實(shí)驗(yàn)動(dòng)物雙側(cè)都制成骨折模型，一側(cè)作為對(duì)照，另一側(cè)每天接受20min超聲作用，雙側(cè)均按接超聲治療儀，但對(duì)照側(cè)不產(chǎn)生超聲波。實(shí)驗(yàn)動(dòng)物分別在1428d之間作解剖檢測(cè)，從組織切片可見(jiàn)最大的能量增長(zhǎng)40%-85%&術(shù)后1423d,但在術(shù)后的28d,并無(wú)明顯骨質(zhì)愈合增長(zhǎng)被觀察到。1728d后，所有經(jīng)過(guò)超聲處理的骨模型與正常骨組織無(wú)異常。而對(duì)照組直至28d也未能達(dá)到正常標(biāo)準(zhǔn)，此實(shí)驗(yàn)表明，接受超聲作用后，在骨愈合的生物力學(xué)方面可以被加速1.7倍，這是新鮮骨折被加速愈合的研究。1994年Wang研究了LIUS在22只雄性longevans鼠雙

6、側(cè)股骨干閉合性骨折，且行髓內(nèi)針固定。在16只動(dòng)物中，超聲被應(yīng)用于一側(cè)肢體，在術(shù)后14d中。同樣對(duì)照側(cè)接受模擬處理，其它6只骨折鼠和6只無(wú)骨折鼠接受模擬處理，骨折愈合情況在術(shù)后21d接受放射學(xué)、力學(xué)測(cè)試和組織學(xué)評(píng)估。16只實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中的5只，在接受放射學(xué)檢查，結(jié)果發(fā)現(xiàn)骨折線已消失，而對(duì)照組卻未觀察到這一變化。而平均最大扭距實(shí)驗(yàn)組高于對(duì)照組22%，實(shí)驗(yàn)組骨愈合強(qiáng)度高于對(duì)照組，但差異有顯著性的卻只有1.5MHz組。模擬處理對(duì)愈合無(wú)影響。這項(xiàng)研究表明在嚴(yán)格把握的實(shí)驗(yàn)中，術(shù)后21d,接受0.51.5MHz可以加速骨折愈合過(guò)程，并且可以得到放射學(xué)、組織學(xué)和生物力學(xué)測(cè)定。此實(shí)驗(yàn)在Dyson的基礎(chǔ)上進(jìn)一步說(shuō)明在

7、骨折后金屬內(nèi)固定期間，超聲亦能加速骨折的愈合。MizrahiN8等通過(guò)用1.5MHzLIUS對(duì)牛的大動(dòng)脈血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子2-D,3-D培養(yǎng)細(xì)胞照射刺激發(fā)現(xiàn)血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子在增值率、移行、萌芽、FLK-1表達(dá)上有顯著性改變。Gebauer證明超聲處理實(shí)驗(yàn)動(dòng)物骨折可使骨結(jié)構(gòu)完整性恢復(fù)的時(shí)間縮短50%，同時(shí)可促進(jìn)恢復(fù)骨的強(qiáng)度與剛度，但不清楚這些作用是因?yàn)樵黾恿斯腔€是增加了骨痂量，其后在Mayer等對(duì)實(shí)驗(yàn)羊跖骨骨折模型所進(jìn)行的研究中發(fā)現(xiàn)超聲可以增加骨痂硬化。Shimazakl對(duì)實(shí)驗(yàn)兔雙側(cè)脛骨骨延長(zhǎng)模型的研究中發(fā)現(xiàn)超聲可以促進(jìn)骨痂的形成。Takikawa研究了大鼠閉合股骨干骨折，證明超聲治療組骨折處最

8、大抗扭力較對(duì)照組有顯著增高。Azuma通過(guò)LIUS處理不同骨折時(shí)間的實(shí)驗(yàn)兔股骨骨折模型后發(fā)現(xiàn)超聲對(duì)不同時(shí)間段的骨折愈合均起明顯的促進(jìn)作用。Heybeli在2002年報(bào)道在對(duì)32只股骨干截骨術(shù)后大鼠的研究中，分別在不同時(shí)期用于診斷的強(qiáng)度超聲波治療，仍證實(shí)了超聲對(duì)骨折愈合有明顯促進(jìn)作用，表明LIUS對(duì)多種動(dòng)物，多個(gè)部位骨組織，不同時(shí)間段的骨折愈合過(guò)程均可起到明顯的促進(jìn)作用。2.2 對(duì)脊柱的研究LIUS對(duì)骨折愈合的促進(jìn)作用使人們很容易聯(lián)想到對(duì)脊柱骨性融合的作用；對(duì)于脊柱外科來(lái)說(shuō)，由于內(nèi)固定金屬的疲勞，會(huì)產(chǎn)生松動(dòng)乃至斷裂，所以?xún)?nèi)固定只是暫時(shí)的，而堅(jiān)強(qiáng)的骨性融合才是解決治療的根本途徑。后路脊椎的融合是常

9、見(jiàn)的一種恢復(fù)脊柱穩(wěn)定性的方法，融合后穩(wěn)定的力學(xué)性能可以改變由于脊柱退行性變或不穩(wěn)定而引起的癥狀。因脊柱融合失敗而導(dǎo)致的假關(guān)節(jié)形成可以產(chǎn)生許多不良的合并癥，如疼痛，進(jìn)行性駝背等各種畸形，融合失敗的原因包括很多因素，如內(nèi)固定是否使用合理、融合節(jié)段產(chǎn)生剪力或應(yīng)力集中、植骨方式和技術(shù)是否正確、手術(shù)的微創(chuàng)技術(shù)操作，機(jī)體內(nèi)分泌改變等。所以在現(xiàn)代脊柱外科領(lǐng)域，如何提高融合的成功率和融合質(zhì)量以及縮短融合時(shí)間已經(jīng)引起學(xué)者的重視。Glazer11在實(shí)驗(yàn)中使用28只新西蘭白兔，隨機(jī)分成兩組，全部接受取自體髂骨的腰椎后外側(cè)植骨融合術(shù)，其中1組接受超聲治療，另1組對(duì)照，6周后處死實(shí)驗(yàn)動(dòng)物，每個(gè)組分別取12只做生物力學(xué)檢

10、測(cè)，另2只做組織學(xué)檢查，結(jié)果發(fā)現(xiàn)假關(guān)節(jié)形成率從35%降至7%，而融合的成功率則從65%上升至93%，且觀察到融合后的強(qiáng)度也有明顯增高。據(jù)此證實(shí)應(yīng)用LIUS可提高家兔脊柱的融合率及融合強(qiáng)度，同時(shí)提出超聲不但對(duì)四肢骨組織，對(duì)脊柱同樣有確切的作用。此動(dòng)物模型和人類(lèi)的情況十分類(lèi)似，包括手術(shù)操作和失敗比例（5%-40%。以上實(shí)驗(yàn)證明，LIUS對(duì)提高實(shí)驗(yàn)動(dòng)物脊柱融合的成功率，增加脊柱融合強(qiáng)度，縮短融合所需要的時(shí)間方面的效果也是確切的。3 臨床應(yīng)用最先在臨床上使用超聲來(lái)促進(jìn)骨折愈合的是Xavier，其用超聲治療26例骨不連患者，18例獲得愈合。1994年Heckman12對(duì)67例閉合或者1開(kāi)放性脛骨骨折患者

11、進(jìn)行了隨機(jī)、雙盲、安慰劑對(duì)照研究，發(fā)現(xiàn)治療組較對(duì)照組臨床愈合時(shí)間縮短了24%治療組平均為（866）d,對(duì)照組為（11410）d,P0.01,骨性愈合時(shí)間縮短了38%治療組平均為（9649）d,對(duì)照組為（154士14）d,P0.0001Cook等在Heckman勺基礎(chǔ)上進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)在治療組中骨折延遲愈合的比例占6%，而在對(duì)照組中占36%；說(shuō)明低強(qiáng)度的超聲治療既可以加快骨折愈合的過(guò)程，也可以提高骨折愈合的成功率。Kristiansen在一次多中心研究中，對(duì)61例Colles骨折患者進(jìn)行了多中心的隨機(jī)雙盲對(duì)照研究，發(fā)現(xiàn)LIUS治療組的平均愈合時(shí)間較對(duì)照組縮短了38%治療組平均為（613）d,而對(duì)照

12、組為（98士5d）,P0.0001,且治療組的愈合情況在骨折愈合的每一個(gè)時(shí)期均快于對(duì)照組。超聲不僅對(duì)促進(jìn)新鮮骨折的愈合有可靠的效果，還可以促進(jìn)延遲愈合和不愈合患者的恢復(fù)。Duarte2用LIUS對(duì)385例骨折不愈合患者治療了14個(gè)月，最終有85%的患者獲得了愈合。Mayer13等研究了29例延遲愈合（平均骨折時(shí)間4.5個(gè)月）或骨不連（平均骨折時(shí)間35個(gè)月）的患者,給予低強(qiáng)度脈沖超聲治療，約100d后愈合率分別達(dá)到了88%和93%。Gebauer等通過(guò)臨床實(shí)驗(yàn)并作對(duì)照研究以評(píng)價(jià)LIUS對(duì)骨不連的影響。在67例符合嚴(yán)格診斷標(biāo)準(zhǔn)的骨不連患者中，骨折后的時(shí)間8個(gè)月16年；距末次手術(shù)時(shí)間最短為4個(gè)月。治

13、療組應(yīng)用LIUS,治療時(shí)間平均為6個(gè)月。結(jié)果67例中有85%（57/67例）愈合,此治愈率與以前采用的其它療法為0%的治愈率相比差異有顯著性（P<0.001）。以上結(jié)果為骨延遲愈合或不愈合的治療提供了一種新的方法，既可以獲得骨折的愈合，又避免了因?yàn)槭中g(shù)所帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)和并發(fā)癥。目前公認(rèn)14,15的超聲治療白參數(shù)：強(qiáng)度30mW/cm2工作頻率1.5MHz、脈沖寬度200區(qū)s和重復(fù)頻率1kHz,1次/d,20min/次是促進(jìn)骨折愈合最佳超聲參數(shù)。由于骨折愈合和脊柱融合在機(jī)制和過(guò)程上十分相似，所以人們期待LIUS在促進(jìn)脊柱融合方面的臨床潛力，但實(shí)際臨床方面，對(duì)脊柱融合的治療尚未見(jiàn)報(bào)道，這可能是臨床

14、上采用脊柱后柱融合較少，更多的是采用前中柱的椎體間融合，這使得LIUS較難達(dá)到愈合部位，所以這方面研究是一個(gè)新的課題?！緟⒖嘉墨I(xiàn)】1 HadjiargyronM,McLeodK,RyabytJP,etal.Enhancementoffracturehealingbylowintensityultrasound.ClinOrthoped,1998,355:216229.2 YasudaI.Electricalcallusandcallusformationbyelectret.ClinOrthop,1977,124:58.3 RawoolD,GoldbergB,ForsbergF,etal.Po

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