張宇+張永紅+鑒曉東+石華南+彭瑞健+李曉輝

[摘要] 超聲技術是近年來應用于監(jiān)測骨延長的技術。超聲技術可以更早地監(jiān)測到延長區(qū)新生骨痂的形成，并對骨痂形成各個階段有著更具體的分析，同時超聲技術可以監(jiān)測延長區(qū)域的血流，并且可以避免很多并發(fā)癥的發(fā)生。以下將對超聲技術監(jiān)測骨延長的價值作一綜述。

[關節(jié)詞] 牽拉成骨；骨延長；超聲；骨再生

[中圖分類號] R445.1 [文獻標識碼] A [文章編號] 1673-9701（2017）15-0165-04

[Abstract] In recent years， ultrasonography technique was applied to monitor bone lengthening. Ultrasonography can detect the formation and maturation of the new callus earlier， and analyze it more detailed. Ultrasonography technique also can monitor the blood flow of lengthing area， simultaneously complications associated with the limb lengthening can be observed timely by the ultrasonography. The following is a review of the value of ultrasonography in monitoring bone lengthening.

[Key words] Distraction osteogenesis； Bone lengthing； Ultrasonography； Bone regeneration

19世紀50年代Ilizarov提出了“張力-應力”學說以及牽拉成骨術的生物力學原則。牽拉再生技術是指活體組織在持續(xù)、穩(wěn)定、緩慢牽拉力作用下，機體的再生信號系統(tǒng)被激活，刺激組織細胞完全分裂再生，并活躍生長。給骨骼一個生理限度內(nèi)牽拉應力，骨組織以及其附著的肌肉、筋膜、血管、神經(jīng)會同步生長。這一技術實現(xiàn)了依靠組織自我修復和自我再生的能力，修復和重建肢體組織的嚴重缺損，治療了骨科傳統(tǒng)技術難以治療或不能治療的疑難骨科疾病。目前在治療慢性骨髓炎、大段骨缺損、肢體短縮、骨不愈合、各種嚴重肢體畸形以及合并神經(jīng)血管皮膚嚴重創(chuàng)傷等方面均取得良好臨床效果[1-3]。

隨著該技術的發(fā)展，相應的問題也隨之而來，尤其是在并發(fā)癥方面，牽拉成骨過程中容易出現(xiàn)各種并發(fā)癥，如延長區(qū)骨不愈合或延時愈合、延長區(qū)軟組織及神經(jīng)血管牽拉傷，延長區(qū)力線問題、臨近關節(jié)脫位等。成功完成肢體延長并達到預期效果并不容易，因此，對于骨延長過程的監(jiān)測就顯得非常重要，尤其是針對延長區(qū)骨痂的監(jiān)測。

用于監(jiān)測骨延長的手段多種多樣，其中最傳統(tǒng)最常用的監(jiān)測方法是X射線檢查[4]，但普通X線不可避免對患者造成放射性傷害，另外，X線能觀察到骨痂生成等待時間較長，必須有40%的骨密度時才能顯現(xiàn)出來[5]。而牽拉早期新生組織與骨痂的形成情況往往預測著牽拉成骨結(jié)果的走向。如果可以在骨延長的早期判斷新生骨痂的生長速度，就可以據(jù)此加快或減慢牽拉的速度，防止骨不愈合或延時愈合的發(fā)生。

針對這些問題，超聲檢查可以彌補X線的不足。1990年Young JW等[6]首次報道了利用超聲技術來監(jiān)測肢體延長的整個過程，從此專家和學者們漸漸開始研究超聲技術的應用價值。超聲檢查本身具有檢查方便快捷、無創(chuàng)無痛、無輻射、費用低廉等特點，手提式超聲儀甚至可以去病房為患者做檢查，造福了很多行動不便的患者?；译A超聲（Gray scale ultrasonography）目前應用廣泛，大多應用在淺表器官、軟組織病變等的檢查，由于超聲波很難穿透正常的骨皮質(zhì)，阻礙其產(chǎn)生皮質(zhì)骨后方結(jié)構(gòu)的影像，因此，在骨科超聲技術的應用十分受限。但是在牽拉延長的過程中，皮質(zhì)骨被截斷，使超聲波可以順利穿透牽拉延長區(qū)的間隙，對延長區(qū)的結(jié)構(gòu)進行顯影觀察。同時超聲還可以監(jiān)測延長區(qū)周圍的血流信號。

1 超聲對骨再生的監(jiān)測

1.1 超聲對牽拉成骨過程中骨痂的監(jiān)測

早期骨延長階段，超聲可以監(jiān)測到骨痂的形成要優(yōu)于X線。姚志蘭等[7]通過研究發(fā)現(xiàn)，在截骨早期的血腫機化期，X線無法顯像，而超聲能清晰顯像，同時超聲能早期監(jiān)測到原始骨痂的形成情況，這在很大程度上可以指導早期肢體延長的速度。Poposka A等[8]應用超聲對31例接受牽拉成骨治療的患者進行監(jiān)測，同樣認為超聲能夠評價骨痂形成的程度并明顯提前于傳統(tǒng)X射線片。Young JW等[6]在實驗中發(fā)現(xiàn)：超聲在術后1周即可發(fā)現(xiàn)新生骨痂的形成，而在X線片上出現(xiàn)相應的影像學表現(xiàn)要在術后4～16周。因此在肢體延長早期，超聲監(jiān)測相對于X線是存在優(yōu)勢的。

吳贄等[9]通過超聲監(jiān)測兔下頜骨體部骨折愈合過程發(fā)現(xiàn)術后1 周，骨皮質(zhì)強回聲連續(xù)性中斷，聲波可穿透截骨區(qū)，截骨端邊緣稍模糊，截骨間隙呈無回聲或低回聲反射。術后2周可見截骨間隙內(nèi)漸漸出現(xiàn)散在的弱低回聲信號，認為此時原始骨痂形成。術后4周截骨間隙的回聲信號增強，可見呈不均勻的高回聲，截骨端隙模糊、消失，局部形成向表面隆起的拱橋狀、板層狀不規(guī)則結(jié)構(gòu)，聲束仍可穿過斷端間隙。術后6周截骨處回聲信號較前增強，接近正常下頜骨的回聲，并由原來不均勻高回聲逐漸變?yōu)榫鶆颍毓情g隙完全消失，局部隆起的拱橋狀結(jié)構(gòu)體積逐漸縮小、變平，后方可出現(xiàn)聲影。術后8周截骨處回聲進一步增強，為密集、均勻的強回聲信號帶，與正常下頜骨強回聲信號難以區(qū)分，骨皮質(zhì)強回聲反射線連續(xù)，局部隆起的拱橋狀結(jié)構(gòu)變平整。

舒衡生[10]通過觀測日本大白耳白兔脛骨截骨搬移發(fā)現(xiàn)：牽拉搬移脛骨10 d后，超聲可以穿過延長區(qū)，在延長區(qū)可見點狀的高回聲信號，證明此時已有骨痂形成；搬移脛骨20 d后，高回聲信號逐漸增多，并由點狀連成片狀，證明此時新生骨痂逐漸增多，同時截骨兩端周圍大部分聲波信號被反射，證明截骨端周圍出現(xiàn)新生皮質(zhì)骨，脛骨搬移30 d后可以見到髓腔形成，但超聲無法將新生皮質(zhì)骨和髓腔分開，截骨術后35 d礦化期，超聲監(jiān)測顯示為連續(xù)的高回聲信號，證明此時超聲波已無法穿過新生骨，超聲檢查失去意義。

Nocini PF等[11]通過研究發(fā)現(xiàn)牽拉的中晚期新生骨皮質(zhì)的生成，阻礙了超聲波的透過，因此其無法對拆除外固定支架進行指導。Eyres KS等[12]發(fā)現(xiàn)超聲波在骨密度達到正常骨45%時就無法穿透骨皮質(zhì)，而在一般情況下骨密度要達到正常骨密度75%時才建議拆除外固定架，因此超聲無法指導外固定架拆除時間。

1.2 超聲對于延長區(qū)周圍血供的監(jiān)測

Ilizarov GA[13]通過比較無髓內(nèi)血供、去肌肉組織、無骨膜血供三種模型的骨再生情況，發(fā)現(xiàn)前者新骨生長最為緩慢，后兩種情況對新生骨影響影響較小，如果將三種血供均阻斷則無新骨形成，因此，其認為骨再生與周圍血供密切相關。Trueta[14]研究發(fā)現(xiàn)新生骨僅在血運豐富區(qū)域形成，從而提出血運在成骨過程中發(fā)揮著重大的作用。既然血供在新骨形成中發(fā)揮著如此重大的作用，那么對于骨延長過程中周圍血供的監(jiān)測就顯得尤為重要。

超聲可以監(jiān)測到骨延長過程中延長區(qū)周圍的血供情況[15]。Caruso G等[16]發(fā)現(xiàn)，骨折術后1周用超聲未能觀察到血流信號，在術后2周超聲可以觀察到血流信號，并且隨著時間的推移血流信號越來越豐富。Weinberg ER等[17]認為彩色多普勒超聲可通過監(jiān)測滋養(yǎng)動脈、骨膜血流、肌肉血供的血流信號的多少及變化，評價骨折斷端愈合和重建情況。Augat P等[18]使用彩色多普勒超聲技術，持續(xù)監(jiān)測骨折患者的骨折斷端的血流，發(fā)現(xiàn)骨痂內(nèi)部及周邊有豐富的血流信號者，骨痂一般形成良好，而骨痂內(nèi)部及周邊缺乏血流信號者，往往骨痂形成不良。白宇等[19]用超聲監(jiān)測骨折術后患者發(fā)現(xiàn)，RI<0.6的患者，在后續(xù)X線可見到豐富的骨痂形成，后期骨愈合良好，RI>0.7者，其后的X線片觀察到的骨痂生長差，骨折延期愈合甚至不愈合。所以骨痂內(nèi)部及周邊血流信號的多少反映其血供的優(yōu)劣，而血供又對骨痂的正常生長起重要作用，所以超聲可通過監(jiān)測牽拉骨的血流，評價牽拉成骨的新骨形成，并預測骨痂形成速度[20]。

1.3 超聲對骨延長過程中并發(fā)癥的監(jiān)測

Nocini PF等[11]通過研究發(fā)現(xiàn)，軟組織由于被牽拉所導致的水腫、血腫和炎癥等均可以在超聲上得以體現(xiàn)。Young JW等[6]應用超聲對12例接受牽拉成骨術治療的患者進行監(jiān)測，其中2例在牽拉過程中在牽拉區(qū)域發(fā)現(xiàn)液性囊腫，而液性囊腫會影響骨痂的生成及延緩骨痂礦化時間，利用超聲監(jiān)測及時發(fā)現(xiàn)并抽出淡黃色液體，因此，超聲對牽拉成骨進行監(jiān)測可顯著降低發(fā)生成骨不良及繼發(fā)性骨折等并發(fā)癥的風險。超聲對于神經(jīng)血管牽拉傷反映也較敏感[21]。姚志蘭等[7]利用超聲對104例肢體延長患者進行骨痂愈合的監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)肢體延長過程中有2例患者截骨端錯位，肢體力線軸向偏移，并及時給予相應處理，從而避免了牽拉畸形的發(fā)生。因此，用超聲來監(jiān)測骨延長的整個過程，可在早期發(fā)現(xiàn)并發(fā)癥，這使醫(yī)務工作者及時針對并發(fā)癥采取相應的措施，提高骨延長的成功率，從而取得良好治療效果[22]。

1.4 超聲監(jiān)測的局限性

盡管超聲技術在監(jiān)測骨延長方面有著其特有的優(yōu)勢，但在延長區(qū)距離的測量、骨痂的定量測量、延長區(qū)力線是否出現(xiàn)軸向偏移、臨近關節(jié)間隙情況和判斷去除外固定支架時間等問題上同樣存在著局限性[23]。Eyres KS等[12]學者通過比較X線、超聲和雙能X線監(jiān)測肢體延長過程發(fā)現(xiàn)，超聲在早期可以準確地測量牽拉間隙，而隨著牽拉延長過程的進行，截骨兩端逐漸由銳利變模糊，截骨兩端逐漸有新生骨皮質(zhì)長出，這些均影響了超聲對牽拉間隙的測量，因此在肢體延長后期，超聲無法再測量牽拉間隙。超聲對于早期肢體力線是可以很好地測量的，但是受限于探頭的長度（約5 cm），當牽拉間隙的長度大于5 cm時，截骨兩端無法同時出現(xiàn)在測量圖像中，此時也就無法判斷肢體的力線情況。舒衡生[10]通過研究發(fā)現(xiàn)，在骨延長后期，超聲絕大部分聲波被延長區(qū)域新生皮質(zhì)骨所阻擋，隨著截骨端皮質(zhì)骨的不斷生成，延長區(qū)間邊緣逐漸變得模糊，測量距離比實際牽拉距離短，實際的延長長度通過超聲基本無法實現(xiàn)精確測量。Nocini PF等[11]通過研究發(fā)現(xiàn)在牽拉的中晚期新生骨皮質(zhì)的生成，阻礙了超聲波的透過，無法對拆除外固定支架進行指導。鑒于超聲的掃射平面較為局限，在觀察骨段間的力線中明顯存在劣勢，而X射線片則可以對被牽拉骨進行全長分析[24]。因此，X射線片和超聲均是監(jiān)測牽拉成骨不可或缺的手段，兩者各具優(yōu)勢，將其聯(lián)合應用，能夠為牽拉成骨提供更多更準確的信息[25]。另外超聲監(jiān)測無法定量監(jiān)測骨痂的情況。

2小結(jié)

超聲監(jiān)測骨延長過程具有其自身的優(yōu)勢，尤其是在牽拉延長早期的延長區(qū)域的血腫機化期，X線無法顯像，而超聲能明顯地觀察到。同時超聲能更早地監(jiān)測到新生骨痂并評價骨痂的多少，這就使醫(yī)務工作者可以更早地根據(jù)監(jiān)測結(jié)果調(diào)整牽拉延長的速度以避免像延時愈合、過早愈合等并發(fā)癥的發(fā)生。對于其他并發(fā)癥如血管神經(jīng)牽拉傷、延長區(qū)域出現(xiàn)液性囊泡等超聲也可以及時發(fā)現(xiàn)。同時超聲還具有方便攜帶、無創(chuàng)、檢查快捷方便、費用低廉、無輻射、易接受等優(yōu)點。但是超聲對于牽拉延長晚期骨礦化階段的監(jiān)測有一定的局限性使其無法指導拆除外固定架時間。同時對于肢體力線表現(xiàn)不夠直觀，無法測量后期截骨端間隙。超聲對于骨痂的定量監(jiān)測還有一定的局限性。

總之，X線與超聲各有優(yōu)缺點。在監(jiān)測整個骨延長過程中彼此不可替代、互相補充。如果將這兩種監(jiān)測手段聯(lián)合應用于監(jiān)測骨延長的過程中，則會更加優(yōu)化骨延長的評價標準。另外，超聲和X線均無法針對新生骨痂進行定量監(jiān)測，如果再能聯(lián)合雙能X線或其他骨密度相關檢查進行骨痂形成的定量監(jiān)測，則更會減少術后并發(fā)癥的發(fā)生，使手術的成功率大大提升。

[參考文獻]

[1] 秦泗河，葛建忠，郭保逢. “牽拉成骨”與“牽拉組織再生”技術的來源與漢語表述[J]. 中華外科雜志，2012， 50（5）：461.

[2] 李剛，秦泗河. 牽拉成骨技術的基礎研究進展與帶給骨科的啟示[J]. 中華外科雜志，2005，43（8）：540-543.

[3] 秦泗河. Ilizarov技術概述[J]. 中華骨科雜志，2006，26（9）：642-645.

[4] James Aronson，Hyun-Dae Shin. Imaging techniques for bone regenerate analysis during distraction osteogenesis[J].Journal of Pediatric Orthopaedics，2003，23（4）：550.

[5] Hon Kit Luk，Yau Ming Lai，Ling Qin，et al. Computed radiographic and ultrasonic evaluation of bone regeneration during tibial distraction osteogenesis in rabbits[J]. Ultrasound in Medicine and Biology，2012，38（10）：1744-1758.

[6] Young JW，Kostrubiak IS，Resnik CS，et al. Sonographic evaluation of bone production at the distraction site in Ilizarov limb-lengthening procedures[J]. Am J Roent-genol，1990，154（1）：125-128.

[7] 姚志蘭，賁麗媛，姚志娟，等. 骨延長術后骨痂愈合過程的多普勒超聲監(jiān)測[J]. 中國超聲醫(yī)學雜志，1997，13（1）：45-46.

[8] Poposka A，Atanasov N，Dzoleva-Tolevska R. Use of ultrasonography in evaluation of new bone formation in patients treated by the method of Ilizarov[J]. Prilozi，2012， 33（1）：199-208.

[9] 吳贄，賴仁發(fā)，劉湘寧，等. 超聲顯像對兔下頜骨體部骨折愈合過程的監(jiān)測[J]. 中國組織工程研究與臨床康復，2008，12（48）：9489-9492.

[10] 舒衡生. Ilzarov技術在下肢創(chuàng)傷的基礎和臨床研究[D].天津醫(yī)科大學，2009.

[11] Nocini PF，Albanese M，Wangerin K，et al. Distraction osteogenesis of the mandible：Evaluation of callus distractionby B-scan ultrasonography[J]. J Craniomaxillofac Surg，2002，30（5）：286-291.

[12] Eyres KS，Bell MJ，Kanis JA. Methods of assessing new bone formation during limb lengthening. Ultrasonography，dual energy X-ray absorptiometry and radiography compared[J]. The Journal of Bone And Joint Surgery，1993，75（3）：358-364.

[13] Ilizarov GA. The tension-stress effect on the genesis and growth of tissues：Part I. The influence of stability of fixation and soft-tissue preservation[J]. Clin Orthop Relat Res，1989，（238）：249-281.

[14] Trueta. The role of the vessels inost eogenesis[J]. J Bone Joint Surg，1963，45（13）：402-406.

[15] 錢蘊秋. 實用超聲診斷手冊[M]. 北京：人民軍醫(yī)出版社，1996：656-673.

[16] Caruso G，Lagalla R，Derchi L，et al. M onitoring of fracture calluses with color doppler sonography[J]. J Clin Ultrasound，2000，28（1）： 20-27.

[17] Weinberg ER，Tunik MG，Tsung JW. Accuracy of clinician-performed point-of-care ultrasound for the diagnosis of fractures in children and young adults[J]. Injury，2010， 41（8）：862-868.

[18] Augat P，Morgan EF，Lujan TJ，et al. Imaging techniques for the assessment of fracture repair[J]. Injury，2014，45（2）：S16-S22.

[19] 白宇，莊小強，農(nóng)德毅，等. 彩色多普勒超聲與X線在監(jiān)測骨折術后骨痂愈合過程中的價值[J]. 廣西醫(yī)科大學學報，2005，22（3）：386-387.

[20] 蘇海慶，莊小強，白宇，等. 彩色多普勒超聲觀察骨折骨痂血運的臨床價值研究[J]. 中國醫(yī)學影像技術，2004， 20（6）：906-908.

[21] 王愛民，李起鴻. 羊脛骨干骺端截骨延長對神經(jīng)，血管及骨骼肌的影響[J]. 中華實驗外科雜志，1991，12（3）：131-135.

[22] Henderson CE，Lujan TJ，Bottlang M，et al. Stabilization of distal femur fractures with intramedullary nails and lockingplates：Differences in callus formation[J]. Iowa Orthop J，2010，30（4）：61-71.

[23] Dias JJ. Ultrasonic diagnosis of neonatal separation of the distal humeral epiphysis[J]. The Journal of Bone And Joint Surgery，1988，70（5）：825-828.

[24] Issar Y，Sahoo NK，Sinha R，et al. Comparative evaluation of the mandibular distraction zone using ultrasonography and conventional radiography[J]. Int J Oral Maxillofac Surg，2014，43（5）：587-594.

[25] Lujan TJ，Madey SM，F(xiàn)itzpatrick DC，et al. A computational technique to measure fracture callus in radiographs[J]. J Biomech，2010，43（4）：792-795.