低强度超声对骨愈合和骨融合的影响.doc

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1、低强度超声对骨愈合和骨融合的影响【关键词】超声　　超声是以声波形式通过生物组织传递，作为一种临床诊断手段已被人们广泛接受，且技术已经较为成熟。自从1952年意大利Corradic发现持续低强度超声(LowIntensityUltrasound,LIUS)治疗兔桡骨骨折可促进骨痂的形成后，国际上对LIUS在促进骨愈合骨融合方面的研究在持续进行中，且取得新进展，作者综述如下。　　1理论研究　　　　超声作为一种物理能量形式，在穿透组织而达到靶目标—骨组织，从而能作用于骨组织，而对其余软组织的影响甚小，骨组织密度远高于肌肉和内脏，而这种密度的差异是使超声作用于骨断端的

2、条件［1］。目前公认的超声作用机制为：机械效应，温热效应和理化效应。按照Wolff定律，骨组织按照其所受应力塑型，超声为机体组织吸收后可产生机械震荡效应，微细的按摩效应，相当于局部参予一个力的刺激作用。而机械能被吸收后又可转化为热能，即使温度改变是微小的（＜1°），但某些酶（如胶原酶）对温度的改变却十分敏感，因此可以通过增加酶的活性来影响细胞的代谢活动,而且局部温度的升高可刺激新生骨组织的生成［2］。Rawool等［3］在对狗的前肢尺骨截骨模型中观察到，在经过10d的超声治疗后局部的血供不但在治疗期、甚至治疗后很长一段时间内都有明显增加，而局部血供的增加，可以

3、改善局部的血液灌流，有利于营养物质、生长因子和细胞向骨折部位转运和代谢产物的清除，亦可有效促进骨折愈合。　　　　在细胞学水平，经LIUS作用促进骨折愈合的确切机制尚不完全清楚，但据报道可以产生以下改变：　　　　改变细胞膜的通透性，引起鼠细胞膜钾离子内、外流比例的变化；促进钙离子和软骨、骨细胞的结合，从而使第二信使的活性增高，加速骨胶原的合成和钙化［4］；刺激软骨细胞中聚居基因（aggrecangene）的表达［5］，该基因在骨和软骨糖蛋白的形成中起关键作用，在软骨内钙化过程中,大分子的硫酸软骨素与透明质酸盐、核心蛋白聚糖和二聚糖发生聚合,形成Ⅱ型胶原重要的蛋白

4、聚糖支架结构，此基因表达的增强与组织结构强度的增加有直接的相关性；还可以作用于骨小梁磷酸钙支架上的前成骨细胞上［6］；通过作用于碱性磷酸酶和MMP-13mRNA促进软骨内骨化进而促进骨不连及新鲜骨折的愈合［7］，且目前公认的LIUS促进骨折愈合的作用机制与一些生长因子有关系，并且证实能促进人骨母细胞和纤维母细胞IGF、碱性成纤维细胞生长因子BFGF和血管内皮生长因子VEGF［8］等基因的表达。　　2实验研究　　2.1对四肢骨组织的研究5　　继意大利学者之后，Duarte［9］首先报道了在实验兔模型中证实的超声在促进骨生长的作用。同年Dyson和Brookes［

5、10］报道了超声对大鼠双侧腓骨骨折模型的加速愈合和改良作用。所有Wistar鼠被制成双侧腓骨完全横断骨折模型，行放射学和组织学对照比较分析，发现在骨折后前2周，即早期炎性期，接受超声治疗最为有效。Pilla对139只雄性实验兔的腓骨骨折模型在实验中进行评估，每只实验动物双侧都制成骨折模型，一侧作为对照，另一侧每天接受20min超声作用，双侧均按接超声治疗仪，但对照侧不产生超声波。实验动物分别在14～28d之间作解剖检测，从组织切片可见最大的能量增长40%～85%在术后14～23d，但在术后的28d，并无明显骨质愈合增长被观察到。17～28d后，所有经过超声处理

6、的骨模型与正常骨组织无异常。而对照组直至28d也未能达到正常标准，此实验表明，接受超声作用后，在骨愈合的生物力学方面可以被加速1.7倍，这是新鲜骨折被加速愈合的研究。　　　　1994年Wang研究了LIUS在22只雄性longevans鼠双侧股骨干闭合性骨折，且行髓内针固定。在16只动物中，超声被应用于一侧肢体，在术后14d中。同样对照侧接受模拟处理，其它6只骨折鼠和6只无骨折鼠接受模拟处理，骨折愈合情况在术后21d接受放射学、力学测试和组织学评估。16只实验动物中的5只，在接受放射学检查，结果发现骨折线已消失，而对照组却未观察到这一变化。而平均最大扭距实验组

7、高于对照组22%，实验组骨愈合强度高于对照组，但差异有显著性的却只有1.5MHz组。模拟处理对愈合无影响。这项研究表明在严格把握的实验中，术后21d，接受0.5～1.5MHz可以加速骨折愈合过程，并且可以得到放射学、组织学和生物力学测定。此实验在Dyson的基础上进一步说明在骨折后金属内固定期间，超声亦能加速骨折的愈合。　　MizrahiN［8］等通过用1.5MHzLIUS对牛的大动脉血管内皮生长因子2-D,3-D培养细胞照射刺激发现血管内皮生长因子在增值率、移行、萌芽、FLK-1表达上有显著性改变。　　　　Gebauer证明超声处理实验动物骨折可使骨结构完整

8、性恢复的时间缩短50%，同时可促进恢复