高能震波治疗四肢长骨骨不连接
作者：李晓林 余楠生 谢国均 余卫党 谢伟坚 胡锐明 张普国
单位：李晓林 余楠生(广州医学院第一附属医院，广东 广州 510120)；谢国均 余卫党(开平市人民医院)；谢伟坚 胡锐明 张普国(顺德市人民医院)
关键词：高能震波；骨折；不愈合；碎石术
现代康复000919
摘要:目的 观察高能震波(highenergyshockwaves,HESW)治疗骨折不愈合的疗效及安全性。方法 应用体外震波碎石机所产生的HESW治疗19例骨折不愈合病例。术后根据病情选用石膏、夹板或外固定支架固定。观测指标：定期X线摄片、血碱性磷酸酶(AKP)和骨钙素(BGP)测定。结果 84.2%(16/19)病例获得了骨愈合。骨折愈合时间为8～18周，平均12周。血AKP、BGP术后2周明显升高(P<0.05)；未发现有严重并发症发生。结论 HESW治疗骨不连接疗效较可靠、创伤小、方法简单、安全。
, http://www.100md.com
中图分类号:R683 文献标识码:A
文章编号:1007-5496(2000)09-1322-02
Treatment of long bones nonunions with high energy shock waves
LI Xiao-lin,YU Nan-sheng,XIE Guo-jun,et al
(Department of Orthopedic,The First Affiliated Hospital,Guangzhou Medical College,Guangzhou 510120,China)
Abstract:Objective To observe the clinical results of the high energy shock waves(HESW)for treatment of nonunions of long bones. Methods A total of 19 patients with nonunions of long bones were treated with HESW.All patients were immobilised in a plaster cast or external fixation after operation.The X- ray films were made every 4 weeks for the evaluation of fracture healing.The serum AKP and BGP were detected before and 2 weeks after treatment. Results 84.2% (16 of 19)cases reached radiographically observable bone union within 8 to 18 weeks(average of 12 weeks) after the shock wave treatment.The serum AKP and BGP significantly increased (P<0.05) two weeks after the shock wave treatment.There were no severe side effects or complications. Conclusion HESW is a simple,safe and effective method for treatment of nonunions of long bones.
, 百拇医药
Key words:high-energy shock waves;fractures;nonunion;lithotripsy
骨折后骨不连接治疗一直是骨科临床的难题。高能震波(highenergyshockwaves,HESW)已被广泛应用于体外震波碎石。近来研究发现HESW有刺激骨痂形成效应[1,2]。笔者在实验研究显示HESW可以促进骨折愈合的基础上[3,4]，临床应用HESW治疗了19例骨不连接。
1 资料与方法
1.1资料自1997年8月～1999年11月，我们在4家医院联合开展了该项研究，选择了四肢长骨骨折不愈合的病例19例，其中肥大型骨不连接15例，萎缩型骨不连接4例。X线片骨折端间隙0.1～0.4cm，平均0.15cm。男性12例，女性7例；年龄21～55岁，平均32岁。病程最长20个月，最短6个月。14例有切开复位内固定手术史。骨折部位：尺骨骨不连接7例，肱骨2例，股骨干2例，胫骨5例，腓骨3例。骨折不愈合的诊断标准：(1)骨折经治疗后6个月以上；(2)X线片显示两骨折端被浓密硬化骨质封闭；(3)骨折间隙清晰；(4)临床检查无纵向叩击痛，局部无肿及压痛；(5)活动时有假关节形成，无疼痛。排除有感染征象的病例。
, 百拇医药
1.2方法应用体外震波碎石机所产生的HESW进行治疗。在硬膜外或臂丛麻醉下，应用电视X线或/B超定位，将HESW的焦点分别对准近、远侧骨折端各施2000次震波(定位时HESW的焦点要避开内固定物)。由于各医院碎石机所释放HESW的能量水平不同，我们根据各医院体外震波碎石的经验，选用碎石时所用的最大能量。术后根据病情选用石膏、夹板或外固定支架固定。观测指标：(1)术前及术后2周常规进行X线检查、血碱性磷酸酶(AKP)、骨钙素(BGP)测定。(2)术后每4周进行X线检查，了解骨折愈合情况。
1.3统计学处理所有结果用均值±标准差(±s)表示，统计学方法采用配对t检验，P<0.05为差异显著。
表1HESW治疗前后骨代谢生化指标比较(±s，n=19) 时间
S-AKP(U/L)
S-BGP(μg/L)
, 百拇医药
治疗前
64.2±12.5
87.9±14.3
治疗后
8.3±9.8
19.6±10.1
P值
<0.05
<0.01
2 结果
2.1骨折愈合情况术后随访X线片显示19例患者有16例(84.2%)获得了骨愈合。骨折愈合时间为8～18周，平均12周。另外3例术后3月X线检查发现骨折端仍无明显骨痂生长，故改用手术植骨治疗。
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2.2HESW治疗前后骨代谢生化指标检测结果见表1，HESW治疗后2周血AKP、BGP水平明显升高。
2.3HESW治疗后的反应本组病例经HESW治疗后有11例骨折局部轻度肿胀，皮温略高，1周左右肿胀自然消退，皮温恢复正常；9例骨折局部皮下有散在点状出血和小片状瘀斑，2周左右自然消退。未发现有严重的并发症发生。
3 讨论
3.1HESW对骨骼肌肉组织的生物学效应HESW可对肌肉组织造成损伤。Graff等[5]将兔大腿远端暴露于20～25kV、1500次震波下，48h解剖见100%动物有肌肉间和肌肉组织内的血肿形成，并有些血肿会出现软骨化生。HESW对骨骼的直接作用能引起骨膜剥离、骨膜下出血、骨髓腔内弥漫性出血和血肿形成以及点状骨折和骨小梁移位，皮质骨正常。数周后组织学观察发现有骨痂形成的骨重建活动。Rompe等[6]研究发现高能震波对骨组织既有促进骨吸收又有诱导骨形成的作用，这与组织的初始状态和震波的能量水平有关。我们的实验结果亦证实HESW可以改善骨折部位血供，能够增加骨痂中BMP的表达，加强诱导成骨作用，促进骨痂形成，加速骨折愈合。从临床应用效果看，本组19例骨不连患者有16例(84.2%)获得了骨愈合，反映骨合成的血AKP、BGP升高提示HESW有促进骨形成作用。全部病例无并发
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症出现。HESW治疗骨不连接和骨折延迟愈合，疗效较可靠、创伤小、方法简单、安全。但目前使用的碎石机，是设计来治疗结石的，用来治疗骨不连，病人的体位难安置的很合适。有必要进一步研究改进、设计一种专门用来治疗骨不连的仪器。
3.2高能震波促进骨折愈合的机理HESW促进骨折愈合的机理还不十分清楚。我们认为与下列因素有关：(1)高能震波作为一个损伤性刺激，引起了骨折区新的创伤反应，延长了炎症期，并激发炎症和较大的血管反应。因为骨折修复的炎症期，细胞和毛细血管增殖最旺盛[8],所以HESW可以刺激血管增殖，增加骨折部血供。另外，大量新生毛细血管长入后，血管周围细胞(Pericytes)分化，是成骨细胞和软骨细胞的重要来源。(2)高能震波产生新的骨折血肿，带来大量的细胞因子，其中包括：骨形成蛋白(BMP)、β转化生长因子(TGF-β)、胰岛素样生长因子(IGF)、成纤维细胞生长因子(FGF)、血小板衍生生长因子(PDGF)等。它们对细胞增殖与分化及新骨的形成，都有着诱导和调节作用。(3)高能震波所造成的骨坏死和所产生的大量碎骨片被吸收而释放出骨形成蛋白(BMP)，BMP可以诱导骨折部位的未分化间充质细胞分化为具有成骨能力的细胞，从而促进骨愈合。另外，体外实验研究显示[7]，成纤维细胞比成骨细胞更容易受到HESW的损伤。由于成骨细胞和成纤维细胞对HESW损伤的敏感性不同，在HESW治疗后敏感性较差的细胞(成骨细胞)受损伤小，因而可以获得更好的生长条件，迅速增殖。这也可能有利于加速骨折愈合。
, 百拇医药
3.3高能震波的安全性到目前为止国内外大量文献报道均认为高能震波是一种安全可靠的治疗方法。它的安全性主要表现在以下3个方面：(1)人体软组织与水有着相似的声阻抗，高能震波穿过时不会引起能量释放而损伤组织；(2)高能震波能精确定位和聚焦，使能量高度集中于约1.5cm2范围的靶区发挥效应；(3)高能震皮破碎作用是以一种内爆炸形式产生的，因此，所形成的碎片动能极小。这使得高能震波很少在治疗过程损伤邻近组织。虽然如此，高能震波也不是毫无创伤性。它在治疗过程中可以引起周围正常组织的轻度、可复性损伤[8]。高能震波还可能干扰心电引起心律失常。心电监护、心电起爆可以减少严重并发症的发生。
基金项目：广东省医学科学基金资助项目(B1998059)
作者简介：李晓林(1964-)，男，安徽人，骨科副主任医师，博士，1999年赴德国柏林布赫医院研修人工关节外科技术，研究方向：关节外科；骨愈合。
参考文献:
, http://www.100md.com
[1]Haupt G,Haut A,Ekkernakamp A,et al.Influence of shock waves on fracture healing[J].Urology,1992,39:529
[2]Haupt G.Use of extracorporeal shock waves in the treatment of pseu darthrosis,tendinopathy and other orthopedic diseases[J].J Urol,1997, 158:4- 11
[3]李晓林，余楠生，杜靖远，等.高能震波对骨痂中骨形成蛋白表达的影响[J].中华骨科杂志，1999，19(4)：295-298
[4]李晓林，杜靖远，饶振玉，等.高能震波促进骨折愈合的机理[J].中华实验外科杂志，2000，17(2)：128-129
, 百拇医药
[5]Graff J,Pastor J,Senge T,et al.The effect of high energy shock waves on bone tissue-an experimental study[J].J Urol,1987,137 A(part2):278A
[6]Romp JD,Kullmer K,Vogel J,et al.Extracorporeal shock-wave therapy [J].Orthopade,1997,26:215- 228
[7]李晓林.高能震波对体外培养的大鼠成骨细胞和成纤维细胞的影响[J].中华实验外科杂志，1998，15(2)：126-127
[8]Willson WT,Glenn M,Prieinge J.Extracorporeal shock wave lithotripsy: An update[J].J Urol Clin North Am,1990,17:231- 237
收稿日期：2000-06-20, http://www.100md.com
单位：李晓林 余楠生(广州医学院第一附属医院，广东 广州 510120)；谢国均 余卫党(开平市人民医院)；谢伟坚 胡锐明 张普国(顺德市人民医院)
关键词：高能震波；骨折；不愈合；碎石术
现代康复000919
摘要:目的 观察高能震波(highenergyshockwaves,HESW)治疗骨折不愈合的疗效及安全性。方法 应用体外震波碎石机所产生的HESW治疗19例骨折不愈合病例。术后根据病情选用石膏、夹板或外固定支架固定。观测指标：定期X线摄片、血碱性磷酸酶(AKP)和骨钙素(BGP)测定。结果 84.2%(16/19)病例获得了骨愈合。骨折愈合时间为8～18周，平均12周。血AKP、BGP术后2周明显升高(P<0.05)；未发现有严重并发症发生。结论 HESW治疗骨不连接疗效较可靠、创伤小、方法简单、安全。
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中图分类号:R683 文献标识码:A
文章编号:1007-5496(2000)09-1322-02
Treatment of long bones nonunions with high energy shock waves
LI Xiao-lin,YU Nan-sheng,XIE Guo-jun,et al
(Department of Orthopedic,The First Affiliated Hospital,Guangzhou Medical College,Guangzhou 510120,China)
Abstract:Objective To observe the clinical results of the high energy shock waves(HESW)for treatment of nonunions of long bones. Methods A total of 19 patients with nonunions of long bones were treated with HESW.All patients were immobilised in a plaster cast or external fixation after operation.The X- ray films were made every 4 weeks for the evaluation of fracture healing.The serum AKP and BGP were detected before and 2 weeks after treatment. Results 84.2% (16 of 19)cases reached radiographically observable bone union within 8 to 18 weeks(average of 12 weeks) after the shock wave treatment.The serum AKP and BGP significantly increased (P<0.05) two weeks after the shock wave treatment.There were no severe side effects or complications. Conclusion HESW is a simple,safe and effective method for treatment of nonunions of long bones.
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Key words:high-energy shock waves;fractures;nonunion;lithotripsy
骨折后骨不连接治疗一直是骨科临床的难题。高能震波(highenergyshockwaves,HESW)已被广泛应用于体外震波碎石。近来研究发现HESW有刺激骨痂形成效应[1,2]。笔者在实验研究显示HESW可以促进骨折愈合的基础上[3,4]，临床应用HESW治疗了19例骨不连接。
1 资料与方法
1.1资料自1997年8月～1999年11月，我们在4家医院联合开展了该项研究，选择了四肢长骨骨折不愈合的病例19例，其中肥大型骨不连接15例，萎缩型骨不连接4例。X线片骨折端间隙0.1～0.4cm，平均0.15cm。男性12例，女性7例；年龄21～55岁，平均32岁。病程最长20个月，最短6个月。14例有切开复位内固定手术史。骨折部位：尺骨骨不连接7例，肱骨2例，股骨干2例，胫骨5例，腓骨3例。骨折不愈合的诊断标准：(1)骨折经治疗后6个月以上；(2)X线片显示两骨折端被浓密硬化骨质封闭；(3)骨折间隙清晰；(4)临床检查无纵向叩击痛，局部无肿及压痛；(5)活动时有假关节形成，无疼痛。排除有感染征象的病例。
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1.2方法应用体外震波碎石机所产生的HESW进行治疗。在硬膜外或臂丛麻醉下，应用电视X线或/B超定位，将HESW的焦点分别对准近、远侧骨折端各施2000次震波(定位时HESW的焦点要避开内固定物)。由于各医院碎石机所释放HESW的能量水平不同，我们根据各医院体外震波碎石的经验，选用碎石时所用的最大能量。术后根据病情选用石膏、夹板或外固定支架固定。观测指标：(1)术前及术后2周常规进行X线检查、血碱性磷酸酶(AKP)、骨钙素(BGP)测定。(2)术后每4周进行X线检查，了解骨折愈合情况。
1.3统计学处理所有结果用均值±标准差(±s)表示，统计学方法采用配对t检验，P<0.05为差异显著。
表1HESW治疗前后骨代谢生化指标比较(±s，n=19) 时间
S-AKP(U/L)
S-BGP(μg/L)
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治疗前
64.2±12.5
87.9±14.3
治疗后
8.3±9.8
19.6±10.1
P值
<0.05
<0.01
2 结果
2.1骨折愈合情况术后随访X线片显示19例患者有16例(84.2%)获得了骨愈合。骨折愈合时间为8～18周，平均12周。另外3例术后3月X线检查发现骨折端仍无明显骨痂生长，故改用手术植骨治疗。
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2.2HESW治疗前后骨代谢生化指标检测结果见表1，HESW治疗后2周血AKP、BGP水平明显升高。
2.3HESW治疗后的反应本组病例经HESW治疗后有11例骨折局部轻度肿胀，皮温略高，1周左右肿胀自然消退，皮温恢复正常；9例骨折局部皮下有散在点状出血和小片状瘀斑，2周左右自然消退。未发现有严重的并发症发生。
3 讨论
3.1HESW对骨骼肌肉组织的生物学效应HESW可对肌肉组织造成损伤。Graff等[5]将兔大腿远端暴露于20～25kV、1500次震波下，48h解剖见100%动物有肌肉间和肌肉组织内的血肿形成，并有些血肿会出现软骨化生。HESW对骨骼的直接作用能引起骨膜剥离、骨膜下出血、骨髓腔内弥漫性出血和血肿形成以及点状骨折和骨小梁移位，皮质骨正常。数周后组织学观察发现有骨痂形成的骨重建活动。Rompe等[6]研究发现高能震波对骨组织既有促进骨吸收又有诱导骨形成的作用，这与组织的初始状态和震波的能量水平有关。我们的实验结果亦证实HESW可以改善骨折部位血供，能够增加骨痂中BMP的表达，加强诱导成骨作用，促进骨痂形成，加速骨折愈合。从临床应用效果看，本组19例骨不连患者有16例(84.2%)获得了骨愈合，反映骨合成的血AKP、BGP升高提示HESW有促进骨形成作用。全部病例无并发
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症出现。HESW治疗骨不连接和骨折延迟愈合，疗效较可靠、创伤小、方法简单、安全。但目前使用的碎石机，是设计来治疗结石的，用来治疗骨不连，病人的体位难安置的很合适。有必要进一步研究改进、设计一种专门用来治疗骨不连的仪器。
3.2高能震波促进骨折愈合的机理HESW促进骨折愈合的机理还不十分清楚。我们认为与下列因素有关：(1)高能震波作为一个损伤性刺激，引起了骨折区新的创伤反应，延长了炎症期，并激发炎症和较大的血管反应。因为骨折修复的炎症期，细胞和毛细血管增殖最旺盛[8],所以HESW可以刺激血管增殖，增加骨折部血供。另外，大量新生毛细血管长入后，血管周围细胞(Pericytes)分化，是成骨细胞和软骨细胞的重要来源。(2)高能震波产生新的骨折血肿，带来大量的细胞因子，其中包括：骨形成蛋白(BMP)、β转化生长因子(TGF-β)、胰岛素样生长因子(IGF)、成纤维细胞生长因子(FGF)、血小板衍生生长因子(PDGF)等。它们对细胞增殖与分化及新骨的形成，都有着诱导和调节作用。(3)高能震波所造成的骨坏死和所产生的大量碎骨片被吸收而释放出骨形成蛋白(BMP)，BMP可以诱导骨折部位的未分化间充质细胞分化为具有成骨能力的细胞，从而促进骨愈合。另外，体外实验研究显示[7]，成纤维细胞比成骨细胞更容易受到HESW的损伤。由于成骨细胞和成纤维细胞对HESW损伤的敏感性不同，在HESW治疗后敏感性较差的细胞(成骨细胞)受损伤小，因而可以获得更好的生长条件，迅速增殖。这也可能有利于加速骨折愈合。
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3.3高能震波的安全性到目前为止国内外大量文献报道均认为高能震波是一种安全可靠的治疗方法。它的安全性主要表现在以下3个方面：(1)人体软组织与水有着相似的声阻抗，高能震波穿过时不会引起能量释放而损伤组织；(2)高能震波能精确定位和聚焦，使能量高度集中于约1.5cm2范围的靶区发挥效应；(3)高能震皮破碎作用是以一种内爆炸形式产生的，因此，所形成的碎片动能极小。这使得高能震波很少在治疗过程损伤邻近组织。虽然如此，高能震波也不是毫无创伤性。它在治疗过程中可以引起周围正常组织的轻度、可复性损伤[8]。高能震波还可能干扰心电引起心律失常。心电监护、心电起爆可以减少严重并发症的发生。
基金项目：广东省医学科学基金资助项目(B1998059)
作者简介：李晓林(1964-)，男，安徽人，骨科副主任医师，博士，1999年赴德国柏林布赫医院研修人工关节外科技术，研究方向：关节外科；骨愈合。
参考文献:
, http://www.100md.com
[1]Haupt G,Haut A,Ekkernakamp A,et al.Influence of shock waves on fracture healing[J].Urology,1992,39:529
[2]Haupt G.Use of extracorporeal shock waves in the treatment of pseu darthrosis,tendinopathy and other orthopedic diseases[J].J Urol,1997, 158:4- 11
[3]李晓林，余楠生，杜靖远，等.高能震波对骨痂中骨形成蛋白表达的影响[J].中华骨科杂志，1999，19(4)：295-298
[4]李晓林，杜靖远，饶振玉，等.高能震波促进骨折愈合的机理[J].中华实验外科杂志，2000，17(2)：128-129
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[5]Graff J,Pastor J,Senge T,et al.The effect of high energy shock waves on bone tissue-an experimental study[J].J Urol,1987,137 A(part2):278A
[6]Romp JD,Kullmer K,Vogel J,et al.Extracorporeal shock-wave therapy [J].Orthopade,1997,26:215- 228
[7]李晓林.高能震波对体外培养的大鼠成骨细胞和成纤维细胞的影响[J].中华实验外科杂志，1998，15(2)：126-127
[8]Willson WT,Glenn M,Prieinge J.Extracorporeal shock wave lithotripsy: An update[J].J Urol Clin North Am,1990,17:231- 237
收稿日期：2000-06-20, http://www.100md.com