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1、低強度超聲對骨愈合和骨融合的影響【關鍵詞】超聲 超聲是以聲波形式通過生物組織傳遞，作為一種臨床診斷手段已被人們廣泛接受，且技術已經(jīng)較為成熟。自從1952年意大利Corradic發(fā)現(xiàn)持續(xù)低強度超聲(LowIntensityUltrasound,LIUS)治療兔橈骨骨折可促進骨痂的形成后，國際上對LIUS在促進骨愈合骨融合方面的研究在持續(xù)進行中，且取得新進展，作者綜述如下?！ ?理論研究 超聲作為一種物理能量形式，在穿透組織而達到靶目標—骨組織，從而能作用于骨組織，而對其余軟組織的影響甚小，骨組織密度遠高于肌肉和內(nèi)臟，而這種密度的差異是使超聲作用于骨斷端的
2、條件［1］。目前公認的超聲作用機制為：機械效應，溫熱效應和理化效應。按照Wolff定律，骨組織按照其所受應力塑型，超聲為機體組織吸收后可產(chǎn)生機械震蕩效應，微細的按摩效應，相當于局部參予一個力的刺激作用。而機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）對溫度的改變卻十分敏感，因此可以通過增加酶的活性來影響細胞的代謝活動,而且局部溫度的升高可刺激新生骨組織的生成［2］。Rawool等［3］在對狗的前肢尺骨截骨模型中觀察到，在經(jīng)過10d的超聲治療后局部的血供不但在治療期、甚至治療后很長一段時間內(nèi)都有明顯增加，而局部血供的增加，可以
3、改善局部的血液灌流，有利于營養(yǎng)物質(zhì)、生長因子和細胞向骨折部位轉(zhuǎn)運和代謝產(chǎn)物的清除，亦可有效促進骨折愈合?！ ≡诩毎麑W水平，經(jīng)LIUS作用促進骨折愈合的確切機制尚不完全清楚，但據(jù)報道可以產(chǎn)生以下改變： 改變細胞膜的通透性，引起鼠細胞膜鉀離子內(nèi)、外流比例的變化；促進鈣離子和軟骨、骨細胞的結合，從而使第二信使的活性增高，加速骨膠原的合成和鈣化［4］；刺激軟骨細胞中聚居基因（aggrecangene）的表達［5］，該基因在骨和軟骨糖蛋白的形成中起關鍵作用，在軟骨內(nèi)鈣化過程中,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Ⅱ型膠原重要的蛋白
4、聚糖支架結構，此基因表達的增強與組織結構強度的增加有直接的相關性；還可以作用于骨小梁磷酸鈣支架上的前成骨細胞上［6］；通過作用于堿性磷酸酶和MMP-13mRNA促進軟骨內(nèi)骨化進而促進骨不連及新鮮骨折的愈合［7］，且目前公認的LIUS促進骨折愈合的作用機制與一些生長因子有關系，并且證實能促進人骨母細胞和纖維母細胞IGF、堿性成纖維細胞生長因子BFGF和血管內(nèi)皮生長因子VEGF［8］等基因的表達?！ ?實驗研究 2.1對四肢骨組織的研究5 繼意大利學者之后，Duarte［9］首先報道了在實驗兔模型中證實的超聲在促進骨生長的作用。同年Dyson和Brookes［
5、10］報道了超聲對大鼠雙側(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，行放射學和組織學對照比較分析，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效。Pilla對139只雄性實驗兔的腓骨骨折模型在實驗中進行評估，每只實驗動物雙側(cè)都制成骨折模型，一側(cè)作為對照，另一側(cè)每天接受20min超聲作用，雙側(cè)均按接超聲治療儀，但對照側(cè)不產(chǎn)生超聲波。實驗動物分別在14～28d之間作解剖檢測，從組織切片可見最大的能量增長40%～85%在術后14～23d，但在術后的28d，并無明顯骨質(zhì)愈合增長被觀察到。17～28d后，所有經(jīng)過超聲處理
6、的骨模型與正常骨組織無異常。而對照組直至28d也未能達到正常標準，此實驗表明，接受超聲作用后，在骨愈合的生物力學方面可以被加速1.7倍，這是新鮮骨折被加速愈合的研究?！ ?994年Wang研究了LIUS在22只雄性longevans鼠雙側(cè)股骨干閉合性骨折，且行髓內(nèi)針固定。在16只動物中，超聲被應用于一側(cè)肢體，在術后14d中。同樣對照側(cè)接受模擬處理，其它6只骨折鼠和6只無骨折鼠接受模擬處理，骨折愈合情況在術后21d接受放射學、力學測試和組織學評估。16只實驗動物中的5只，在接受放射學檢查，結果發(fā)現(xiàn)骨折線已消失，而對照組卻未觀察到這一變化。而平均最大扭距實驗組
7、高于對照組22%，實驗組骨愈合強度高于對照組，但差異有顯著性的卻只有1.5MHz組。模擬處理對愈合無影響。這項研究表明在嚴格把握的實驗中，術后21d，接受0.5～1.5MHz可以加速骨折愈合過程，并且可以得到放射學、組織學和生物力學測定。此實驗在Dyson的基礎上進一步說明在骨折后金屬內(nèi)固定期間，超聲亦能加速骨折的愈合。 MizrahiN［8］等通過用1.5MHzLIUS對牛的大動脈血管內(nèi)皮生長因子2-D,3-D培養(yǎng)細胞照射刺激發(fā)現(xiàn)血管內(nèi)皮生長因子在增值率、移行、萌芽、FLK-1表達上有顯著性改變。 Gebauer證明超聲處理實驗動物骨折可使骨結構完整
8、性恢復的時間縮短50%，同時可促進恢復
