鐘守昌，黃麗霞，李長(zhǎng)雷，柴燕

（1.江漢大學(xué)醫(yī)學(xué)院，湖北武漢430056；2.武漢市第八醫(yī)院，湖北武漢430010）

低強(qiáng)度脈沖超聲和低頻電磁場(chǎng)聯(lián)合治療兔橈骨骨折中外骨痂和骨折線的影像評(píng)價(jià)

鐘守昌1，黃麗霞1，李長(zhǎng)雷1，柴燕2

（1.江漢大學(xué)醫(yī)學(xué)院，湖北武漢430056；2.武漢市第八醫(yī)院，湖北武漢430010）

目的探討低強(qiáng)度脈沖超聲與低頻電磁場(chǎng)聯(lián)合作用促進(jìn)骨折愈合的效果。方法對(duì)40只普通級(jí)成年健康日本大耳白兔進(jìn)行前腿雙側(cè)橈骨中段橫斷面骨折建模，并將實(shí)驗(yàn)兔隨機(jī)分為Ⅰa、Ⅰb和Ⅱa、Ⅱb4個(gè)組，每組10只。Ⅰa和Ⅱa左側(cè)進(jìn)行低強(qiáng)度脈沖超聲和低頻電磁場(chǎng)聯(lián)合治療（U組），右側(cè)僅進(jìn)行低頻電磁場(chǎng)治療（E組）；Ⅰb和Ⅱb左側(cè)僅進(jìn)行低強(qiáng)度脈沖超聲治療（B組），右側(cè)進(jìn)行假治療作為實(shí)驗(yàn)對(duì)照（C組）。低強(qiáng)度脈沖超聲治療強(qiáng)度為40mW/cm2，每天1次治療20min，低頻電磁場(chǎng)強(qiáng)度0.9mT，每天1次治療40min。Ⅰa、Ⅰb組治療2周和Ⅱa、Ⅱb治療4周后，采用X線片指標(biāo)評(píng)價(jià)骨折愈合情況。結(jié)果X線片評(píng)分半定量分析表明，不論治療2周還是治療4周，U、B、E 3組骨折愈合速度明顯快于與實(shí)驗(yàn)對(duì)照C組（P<0.05），但U、B、E組之間的差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05）。結(jié)論低強(qiáng)度脈沖超聲和低頻電磁場(chǎng)體外治療都可以通過(guò)影響骨折愈合的愈合期和塑形期而促進(jìn)骨折愈合，但兩者疊加使用加速促進(jìn)骨折愈合的療效并不明顯。

低強(qiáng)度脈沖超聲；低頻電磁場(chǎng)；聯(lián)合治療；外骨痂和骨折線

骨折愈合是一種完全再生性愈合，由于人體骨骼結(jié)構(gòu)和功能的特殊要求決定了骨折愈合時(shí)間特別長(zhǎng)，在臨床骨折愈合過(guò)程中因多種原因大約5%～10%的骨折演變成為延遲愈合或不愈合［1］。因此，盡量縮短骨折愈合時(shí)間，減輕患者的痛苦，同時(shí)能提高骨折愈合質(zhì)量，降低患者經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)很有研究?jī)r(jià)值。

低強(qiáng)度脈沖超聲（low-intensity pulsed ultrasound，LIPUS）和低頻電磁場(chǎng)（low frequency electromag?netic fields，LFEMF）是一種物理因子，很多學(xué)者在實(shí)驗(yàn)和臨床方面，肯定了低強(qiáng)度脈沖超聲或者低頻電磁場(chǎng)單一作用對(duì)骨折愈合的促進(jìn)作用，認(rèn)為是一種費(fèi)用低廉、無(wú)感染、無(wú)創(chuàng)傷、治療簡(jiǎn)單的骨折康復(fù)治療方法［2］，并且探討了低強(qiáng)度脈沖超聲波或者低頻電磁場(chǎng)促進(jìn)骨折愈合的作用機(jī)制。然而，低強(qiáng)度脈沖超聲和低頻電磁場(chǎng)是否可以聯(lián)合治療骨折以及聯(lián)合治療骨折的效果是否好于它們單一治療的效果？這方面的研究鮮見(jiàn)報(bào)道。為了探究低強(qiáng)度脈沖超聲和低頻電磁場(chǎng)聯(lián)合治療的療效，為臨床骨折患者的治愈提供積極的幫助，提高患者生活質(zhì)量，最大程度地節(jié)約社會(huì)資源。本研究通過(guò)觀察低強(qiáng)度脈沖超聲和低頻電磁場(chǎng)聯(lián)合治療和單一治療的效果是否有顯著性差異，探索一條簡(jiǎn)單、合理、有效的促進(jìn)骨折愈合的治療方法。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物

40只普通級(jí)成年健康日本大耳白兔（實(shí)驗(yàn)動(dòng)物質(zhì)量合格證編號(hào)：NO.42010000000194），雌雄不分，分別于建模前和治療前以及治療2周和4周稱量兔子體重，體重2.46～3.02 kg。清潔級(jí)環(huán)境下采用單籠飼養(yǎng)管理，室溫控制在（20±2）℃，濕度60%，12～12 h間隔照明，定期紫外線消毒與排風(fēng)。全價(jià)營(yíng)養(yǎng)顆粒飼料喂養(yǎng)，自由飲水。所有動(dòng)物實(shí)驗(yàn)均符合江漢大學(xué)醫(yī)學(xué)倫理學(xué)委員會(huì)要求。

1.2 主要實(shí)驗(yàn)儀器及試劑

韓國(guó)世新（SAESHIN）打磨機(jī)，精密株式會(huì)社?？蛰d轉(zhuǎn)速：20 000 r/min，金剛輪片直徑18 mm，厚1 mm。低強(qiáng)度脈沖超聲波治療儀DM-200B，深圳市迪邁科技有限公司。技術(shù)指標(biāo)：工作頻率1.0 MHz± 10%，有效聲強(qiáng)40 mW/cm2，占空比25%。低頻磁場(chǎng)骨傷治療儀LEG-2000，廣州龍之杰科技有限公司。技術(shù)指標(biāo)：脈沖頻率1 000 Hz，中心磁場(chǎng)強(qiáng)度0.9 mT。PX-100CLK型移動(dòng)式醫(yī)用診斷X射線機(jī)（東芝/上海醫(yī)療器械廠有限公司）。

1.3 骨折建模與分組與治療

第Ⅰ批兔子（20只）飼養(yǎng)一周后，經(jīng)耳緣靜脈注射2.5%戊巴比妥鈉（1 mL/kg）麻醉，前腿雙內(nèi)惻橈骨中段處備皮，活力碘消毒，在無(wú)菌條件下，通過(guò)手術(shù)方式剝離橈骨周圍軟組織和血管，用打磨機(jī)造成兔橈骨中段2 mm寬橫斷骨折，然后縫合傷口，不予固定。造模當(dāng)天，確定骨折無(wú)明顯移位、無(wú)骨碎片，術(shù)后分籠飼養(yǎng)，自由進(jìn)食，行耳緣靜脈注射青霉素預(yù)防感染，劑量為3 mg/kg，每天1次，連續(xù)3 d。

將建模后的實(shí)驗(yàn)兔子隨機(jī)分為Ⅰa、Ⅰb兩組，每組10只。Ⅰa組兔子前腿左側(cè)進(jìn)行低強(qiáng)度脈沖超聲和低頻電磁場(chǎng)聯(lián)合治療（U組），前腿右側(cè)僅進(jìn)行低頻電磁場(chǎng)治療（E組）；Ⅰb組前腿左側(cè)僅進(jìn)行低強(qiáng)度脈沖超聲治療（B組），前腿右側(cè)進(jìn)行不開(kāi)治療儀功率源的假治療作為實(shí)驗(yàn)對(duì)照（C組）。低強(qiáng)度脈沖超聲治療設(shè)置工作頻率1.0 MHz，脈沖信號(hào)時(shí)間為2.5 μs，脈沖周期為10 μs，強(qiáng)度為40 mW/cm2，將低強(qiáng)度脈沖超聲治療儀探頭緊貼兔橈骨骨折部位皮膚，探頭和皮膚之間涂以超聲耦合劑，每天1次，治療20 min。低頻電磁場(chǎng)治療設(shè)置脈沖頻率1 kHz，線圈中央磁場(chǎng)強(qiáng)度0.9 mT，將兔子前腿橈骨骨折處置于電磁場(chǎng)治療儀馬蹄形線圈中間處，每天1次，治療40 min。

第Ⅱ批兔子重復(fù)第Ⅰ批的骨折建模和治療的過(guò)程，隨機(jī)分為Ⅱa、Ⅱb兩組，每組10只。第Ⅰ批治療4周，第Ⅱ批治療2周。這樣U、E、B、C組各有治療4周和治療2周兩個(gè)亞組，即共有UⅠ、UⅡ、EⅠ、EⅡ、BⅠ、BⅡ、CⅠ、CⅡ8個(gè)組，每組10個(gè)樣本。

2 結(jié)果

各組實(shí)驗(yàn)兔分別于術(shù)后第2周和第4周用乙醚通過(guò)呼吸對(duì)兔子進(jìn)行麻醉，在相同的拍片條件下，設(shè)定專人攝片，分別將兔子正位、側(cè)位擺放，拍攝兔前腿橈骨正位、側(cè)位X線片。拍片條件：電壓55 kV，時(shí)間1.1 ms，電流125 mA，球管距動(dòng)物的距離80 cm，結(jié)果如圖1、圖2所示。

圖1 聯(lián)合、電磁、超聲、對(duì)照組第14天側(cè)位X線片F(xiàn)ig.1X-ray side photo of group of combination(U)，electro-magnetic(E)，ultrasound(B)，control(C)on the 14thday

圖2 聯(lián)合、電磁、超聲、對(duì)照組第28天側(cè)位X線片F(xiàn)ig.2X-ray side photo of group of combination(U)，electro-magnetic(E)，ultrasound(B)，control(C)on the 28thday

采用盲法讀片，評(píng)價(jià)兩項(xiàng)參數(shù)。根據(jù)骨折愈合過(guò)程中外骨痂和骨折線的變化規(guī)律，將外骨痂和骨折線進(jìn)行如下半定量。（1）外骨痂定量標(biāo)準(zhǔn)：外骨膜無(wú)反應(yīng)0分；外骨膜出現(xiàn)反應(yīng)1分；外骨痂大小或密度較前有提高2分；外骨痂形成皮質(zhì)骨橋3分；外骨痂輕度吸收4分；外骨痂明顯吸收5分；外骨痂接近完全吸收6分。（2）骨折線定量標(biāo)準(zhǔn)：骨折線清晰無(wú)變化0分；骨折線開(kāi)始變模糊2分；骨折線模糊未消失，但出現(xiàn)連接跡象4分；骨折線消失被高密度的骨痂取代6分；骨髓腔處密度開(kāi)始減低8分；骨髓腔處密度減低明顯10分；骨髓腔完全再通12分［3］。根據(jù)上述兩參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)評(píng)分相加即為骨折愈合的X線評(píng)分，結(jié)果見(jiàn)表1～表4。

表1 聯(lián)合治療組和電磁治療組第28天外骨痂及骨折線模糊程度評(píng)分Tab.1Score of fuzzy degree for external callus and fracture line on the 28thday of group U(combination)and E(electro-magnetic)

表2 超聲治療組和實(shí)驗(yàn)對(duì)照組第28天外骨痂及骨折線模糊程度評(píng)分Tab.2 Score of fuzzy degree for external callus and fracture line on the 28thday of group B(ultrasound)and C(control)

表3 聯(lián)合治療組和電磁治療組第14天外骨痂及骨折線模糊程度評(píng)分Tab.3Score of fuzzy degree for external callus and fracture line on the 14thday of group U(combination)and E(electro-magnetic)

表4 超聲治療組和實(shí)驗(yàn)對(duì)照組第14天外骨痂及骨折線模糊程度評(píng)分Tab.4Score of fuzzy degree for external callus and fracture line on the 28thday of group B(ultrasound)and C(control)

第14天：聯(lián)合治療組（U）、超聲治療組（B）和電磁治療組（E）外骨痂大小或密度較前明顯提高，外骨痂連在一起形成皮質(zhì)骨橋。骨折線已消失，骨折線被高密度的骨痂取代。3組之間骨痂量沒(méi)有明顯差異，但明顯多于實(shí)驗(yàn)對(duì)照組（C）。實(shí)驗(yàn)對(duì)照組（C）僅外骨膜出現(xiàn)了反應(yīng)，骨折線開(kāi)始變?yōu)槟：?，部分出現(xiàn)較牢固的連接跡象，但骨痂量明顯少于3種治療組。

第28天：聯(lián)合治療組（U）骨折斷端接近消失，骨膜反應(yīng)密度較深，骨影密度以及邊緣清晰，外骨痂明顯吸收。電磁治療組和超聲治療組（B）骨影密度較大，邊緣比較清晰，但較聯(lián)合治療組（U）差異不大；實(shí)驗(yàn)對(duì)照組（C）骨折斷端模糊，骨反應(yīng)密度淺淡，骨痂量少，外骨痂輕度吸收。

對(duì)表1～表4中的數(shù)據(jù)進(jìn)行t檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)分析，設(shè)定α=0.05。第14天和第28天，3種治療組都與實(shí)驗(yàn)對(duì)照組差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05），3種治療組之間的差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05），結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 外骨痂及骨折線模糊程度評(píng)分（±s）Tab.5Score of fuzzy degree for external callus and fracture line

表5 外骨痂及骨折線模糊程度評(píng)分（±s）Tab.5Score of fuzzy degree for external callus and fracture line

治療時(shí)間第14天第28天樣本數(shù)10 10聯(lián)合治療組（U）7.20±1.04 12.40±1.32電磁治療組（E）5.60±0.88 11.70±1.22超聲治療組（B）6.50±1.00 12.30±1.36實(shí)驗(yàn)對(duì)照組（C）2.20±0.80 8.10±1.12

3 討論

在X線片上，外骨痂出現(xiàn)與吸收說(shuō)明骨外膜骨形成及塑形情況，骨折線模糊程度反映了內(nèi)骨痂形成及塑形變化過(guò)程。實(shí)驗(yàn)根據(jù)骨折愈合過(guò)程中外骨痂和骨折線的變化規(guī)律，將外骨痂和骨折線制定半定量評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，以此分析骨折愈合情況。這個(gè)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)近似地反映骨折愈合過(guò)程中炎癥期、愈合期和骨塑形期的變化，客觀地比較聯(lián)合治療組、電磁治療組、超聲治療組和實(shí)驗(yàn)對(duì)照組骨折愈合程度。根據(jù)X線片評(píng)分，聯(lián)合治療組、電磁治療組、超聲治療組骨折愈合程度明顯優(yōu)于實(shí)驗(yàn)對(duì)照組（P<0.05）。充分證明了低強(qiáng)度脈沖超聲和低頻電磁場(chǎng)能夠促使骨痂形成與鈣化，加快骨塑形，提高了骨折愈合的速度與質(zhì)量。

低強(qiáng)度脈沖超聲和低頻電磁場(chǎng)促進(jìn)骨折愈合的作用機(jī)理許多學(xué)者通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究提出不同的觀點(diǎn)：對(duì)于低強(qiáng)度脈沖超聲，PARVIZI等［4］認(rèn)為，LIPUS在體內(nèi)傳導(dǎo)時(shí)，直接作用干細(xì)胞膜上的壓力感受器，生物應(yīng)力信號(hào)的改變引起一系列細(xì)胞生物化學(xué)反應(yīng)。ZHANG等［5］認(rèn)為，LIPUS可刺激肥大軟骨細(xì)胞增殖，增強(qiáng)軟骨外基質(zhì)的合成和軟骨細(xì)胞的鈣化，促進(jìn)軟骨內(nèi)化骨的早期出現(xiàn)。LI等［6］認(rèn)為，LIPUS還可以通過(guò)影響骨重建，改善骨痂結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)骨的生物力學(xué)性能，發(fā)揮促進(jìn)骨折愈合的作用。對(duì)于脈沖電磁場(chǎng)，有學(xué)者認(rèn)為，低頻脈沖電磁場(chǎng)不僅可以直接作用于骨折處成骨細(xì)胞的DNA，影響基因表達(dá)，從而促進(jìn)成骨細(xì)胞的增殖，而且也可以促進(jìn)合成和分泌，對(duì)基質(zhì)外的鈣鹽產(chǎn)生有確定性的動(dòng)力學(xué)影響，加速細(xì)胞外鈣離子的泳動(dòng)作用，從而加速鈣鹽的沉積、促進(jìn)體內(nèi)骨痂的鈣化形成；低頻電磁場(chǎng)刺激還可以促進(jìn)骨生長(zhǎng)因子的生成，能誘導(dǎo)未分化的間充質(zhì)細(xì)胞，經(jīng)過(guò)一系列分裂不可逆地分化為軟骨細(xì)胞和成骨細(xì)胞，誘導(dǎo)骨折處新骨形成。雖然低強(qiáng)度脈沖超聲和低頻電磁場(chǎng)促進(jìn)骨折愈合的作用機(jī)理不同，但兩者都對(duì)骨折愈合有明顯的促進(jìn)作用，但二者之間差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05）。

雖然低強(qiáng)度脈沖超聲和低頻電磁場(chǎng)有別于其他促進(jìn)骨折愈合方法［7］，都具有非侵入性、有效性、安全、操作方便等優(yōu)點(diǎn)，但兩者聯(lián)合作用促進(jìn)骨折愈合的效果并非明顯優(yōu)于單一作用（P>0.05）。具體分析可能存在以下幾個(gè)方面原因：①X線片是通過(guò)外骨痂和骨折線的影像半定量反映骨折愈合的程度，其分辨率難以反映聯(lián)合治療優(yōu)于單一治療的療效；②本實(shí)驗(yàn)觀察組主要是骨折后的炎癥期（2周）和原始骨痂形成期（4周），治療時(shí)間比較短，兩者聯(lián)合作用的疊加效果還沒(méi)有明顯地顯現(xiàn)出來(lái)。

從本實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，低強(qiáng)度脈沖超聲和低頻電磁場(chǎng)聯(lián)合作用也能明顯促進(jìn)骨折愈合，但其效果并沒(méi)有顯著優(yōu)于低強(qiáng)度脈沖超聲和低頻電磁場(chǎng)單一作用。因此，臨床上無(wú)必要對(duì)一患者使用低強(qiáng)度脈沖超聲波治療儀器和脈沖電磁場(chǎng)治療儀器，如此既減輕患者的生理痛苦，又減低患者經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。

（References）

［1］李燕如，張長(zhǎng)杰.低強(qiáng)度脈沖超聲波促進(jìn)骨折愈合的研究進(jìn)展［J］.中國(guó)康復(fù)，2008，23（2）：123-125.

［2］張保中.低強(qiáng)度超聲波在骨折愈合中的作用［J］.中國(guó)骨與關(guān)節(jié)外科，2008，1（1）：67-71.

［3］潘建成.低強(qiáng)度脈沖超聲對(duì)骨折愈合過(guò)程中轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β表達(dá)的影響［J］.實(shí)用醫(yī)學(xué)雜志，2007，23（4）：467-470.

［4］PARVIZI J，PARPURA V，GREENLEAF J F，et a1．Calcium signaling is required for ultra-sound stimulated agglecan syn?thesis by rat chondroeytes［J］.J Orthop Res，2002，20：51-57.

［5］ZHANG Z J，HUCKLE J，F(xiàn)RANCOMANO C A，et a1．The influence of pulsed low-intensity ultrasound on matrix produc?tion of chondrocytes at different stages of differentiation：an explanation study［J］.Ultrasound Med Biol，2002，28（11/12）：1547-1553.

［6］LI J K．CHANG W H，LIN J C．et al．Cytokine release from osteoblasts in response to ultrasound stimulation［J］.Bioma?terials，2003，24（13）：2379-2385.

［7］曾貴剛，趙先哲，蔡良，等.低頻電刺激結(jié)合低強(qiáng)度脈沖超聲預(yù)防兔應(yīng)力性骨折實(shí)驗(yàn)研究［J］.中國(guó)運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)雜志，2012（12）：87-90.

（責(zé)任編輯：范建鳳）

Image Evaluation of Low-intensity Pulsed Ultrasound and Low Freguency Electromagnetic Fields Combined Treatment on External Callus and Fracture Line of Rabbit Radius Fracture

ZHONG Shouchang1，HUANG Lixia1，LI Changlei1，CHAI Yan2
（1.School of Medicine，Jianghan University，Wuhan 430056，Hubei，China；2.The Eighth Hospital of Wuhan，Wuhan 430010，Hubei，China）

ObjectiveTo investigate the combined effects of low-intensity pulsed ultrasound and low frequency electromagnetic fields in promoting fracture healing.Methods40 ordinary healthy grown Japanese rabbits were prepared forelegs bilateral radial middle cross-section fracture model and the rabbits were randomly divided into four groups：Ⅰa，ⅠbandⅡa，Ⅱb,each consists of 10. Left side of rabbits from groupⅠaandⅡawas carried combined treatment of the low-intensity pulsed ultrasound and low frequency electromagnetic fields（group U），on the right side with only the lowfrequency electromagnetic field therapy（group E）；Left side of rabbits from groupⅠbandⅡbonly for low-intensity pulsed ultrasound therapy（group B），and right side carried out sham treat?ment as control group（group C）.The intensity of ultrasound treatment is 40mW/cm2，20minutes a day of treatment.The intensity of low frequency electromagnetic field is 0.9mT.40minutes a day of treatment.X-ray index evaluation of fracture healing was taken after two weeks treatment of groupⅠa，Ⅰband 4weeks treatment of groupⅡa，Ⅱb.ResultsSemiquantitative analysis of X-rayfilm evaluation showed that regardless of 2weeks or 4weeks treatment，fracture healing of group U，B，E are significantly faster than the control group C（P<0.05），but no significant difference among group U，B，E（P>0.05）.ConclusionThe low-intensity pulsed ultrasound and low frequency electromagnetic fields can promote fracture healing by affecting fracture healing period and modeling period，but the effect of combination of the two treatment to accelerate fracture healing is not obvi?ous.

low-intensity pulsed ultrasound；low frequency electromagnetic fields；combination treatment；external callus and fracture line

R683.41-33；R454.1

：A

：1673-0143（2014）05-0053-05

2014-05-22

武漢市科技局國(guó)際合作研究項(xiàng)目（200870834408）

鐘守昌（1964—），男，副教授，碩士，研究方向：醫(yī)學(xué)生物工程。