间断纵压对骨折愈合作用的研究

～ 6 、 间断纵压对骨折愈合作用的研究一王慧敏 间断纵压对骨折愈合作用 的研 究 江西中医学院(南 昌 330006) 综述 许鸿照 审核 骨折 后骨 的连 续性 遭到 破坏 。在复 位与 固定 的基 础上 。要 使骨 折处 尽快 愈合 ，从 生 物力学 的 观点 来看 。需 尽量 增加 骨折 端 的有效 压应 力而 减少 其剪 力 。使骨 折端 得到生理 应 力 。生 理 应 力可 分为 恒定性 的 和间 断性 的 。恒定 的生理 应 力是 由外 加 载荷 产 生的 ；问 断的 生理应 力 可 由功能 锻炼 、肌 肉内在动 力 和体外 施 力所致 。本 文对 不 同来源 的 问断纵 压 在骨折 愈合 中 的作用 及其 机理 研究 进展 进行综 述 。 l 不同来源的 间断纵压对骨折愈合的作用 1．1 功能锻炼 功能锻炼是骨折治疗的基本原则之一。古人 虽没能从微观上解释骨折愈合的过程。但从宏观上认识到了 “形 不 动则 精不 流”的道 理 ；而且 早 在公元 3世纪 就创造 了“五 禽戏 ”．强 调 了功能 锻炼 在治 疗疾 病 中的作 用 。在 以后 l千多 年 的临 床 实践 中 证 明 ，功能 锻 炼 在促 进 骨折 愈 合 和肢体 功 能 恢复 方面 确 实起 着非 常 重要 的作 用 。功 能锻 炼是 由肌 肉带 动骨骼 的 活动 。四肢 肌 肉多呈纵 向 排列 。肌 肉收缩 活动能产 生 有 益 于骨折 愈合 的纵 压 。由于 肌肉 收缩的 力量大 小不 断变化 。 产 生在 骨折 端 的纵 压也 不断变 化 ，呈问 断性 。赵 勇等 在对 家 兔 胫 骨骨 折 愈合 的实验 中 。用压 力 传感 器 记 录功 能 活动 时 骨 断 端受 力情 况 发现 ，同一 时 期 内骨 折 端压 力 随 肌肉 收缩 及 步 态 而发 生变 化 。呈 间断性 纵 压 。不 同愈合 时问 断端 压 力均值 随 时问的增 加 而逐 渐增 加 。况 且人体 是 个具有 反馈功 能的 系统 。 通 过 调节 肌 肉 收缩 来不 断 调节 断 端 纵压 ，使 断 端 纵 压稳定 在 有益 于骨 折 愈合 的范 围 内。加 强骨折 端 的接触 与嵌插 。在骨折 愈合的不同阶段，断端纵压也发生相应变化。早期功能锻炼使 骨痂 从开 始 就受 到应 力刺激 。随着治 疗 时问 的延 长 。其机 械强 度也 不断 加 强 。使 骨 小梁 和骨单 位 中胶 原纤 维沿 力线 排列 。提 高愈合质量 。以满足肢体的生理功能及力学性能需要“ 。因 此 ，在骨 折 治疗过 程 中 ，应鼓励 使 断端 产生生 理 性 冲击或挤 压 的功能 活动 ，以便 产生 间断 纵压 。促进 骨折 愈合 。 1．2 固定 方 式 骨 折 的愈 合 主要 取决 于 骨 血供 及 断端 的 间 断 纵 压 。生 理范 围 内的 纵 压刺激 和 良好的 血供 是促 进细胞 分化 、加 速骨 折愈 合的 内因 。而 固定 方式 则是 保 证愈合过 程顺 利进 行 的外 因 。不同 固定 方式其 功 能 活动产 生 的骨断 端纵压 不同：①夹板外固定时功能活动仅使产生骨折端挤压的肌肉 收缩 。使 骨 断端 得到 问断纵 压 。但 由于 骨折断 面倾斜 角 n的不 同 ．相 同肌 肉收缩 在 骨折 端产 生 的纵 压值 不 同。随角 n(0。≤n ≤90。，n一90。时为横骨折)的增加，其纵压值在减弱” 。②髓内 针 固定 可使骨 折断 端纵 压均 匀地 承 受及 分布 ．避 免剪 、扭 等有 害应力．最大限度地克服应力遮挡效应 。⑧钢板固定可产生 应 力遮 挡 效应 。徐 莘香 在股 骨截 骨 钢板 固定 后模拟 负重 下 的电测应力 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 中证明。当负重加载超过体重的 2倍时．截骨 端承受的纵压才大于或接近正常骨 。④接骨板有应力遮挡作 用 。采用 加 压接 骨板对 骨 折端加 压效 应 已众 所周 知 。且许 多资 料显 示 骨折 端 加 压可 促进 骨 折 愈合 。但 双 向对 照 研 究结 果 不 能证 明这一 点 。③ 外 固定支 架 ：坚硬 外 固定支架 对骨折 端改 建 无影响 。且 有 应力遮 挡作 用 ；具 有纵 向 滑动作 用 的外 固定 支架 可在骨 折断 端造成 间 断纵 压 。但 不管 何种形 式 的固定 ．早期 功 能锻 炼 。可刺 激骨 痂 生 长 ．加 快骨 结 构 的 修复 ．从而 克 服应 力遮挡作 用 。 1．3 体外施力 欠 弓 1、3．1 体 外施 力对骨 折愈 合 的影 响 体 外 施 力 即人 为地 借 用外 界机 械力 、电磁 力在 骨断端 产生 问断纵 压 。生 物 力学研 究 证 明 。骨折 端 的稳 定性 及 断端 问 的问 断纵 压刺 激 是骨 折 愈 合 的有利因素。尤其是后者，它能诱发骨细胞的增生、分布。产生 新骨 的膜 内骨 化过 程 ，加 速 骨折 愈合 。赵 光 复 等“ 进 一 步研 究证实。问断纵压在第 8～l5天。可刺激骨痂大量生成。增强 骨的抗弯能力，提高骨的结构特性 在第 l8天开始时骨痂的 改造塑 形产生 促进 作用 ，加 速骨 痂 的成熟 ．提高 骨的 质 量。王 国平 等 ”在 治疗 肱骨 干骨 折 的过 程 中 ，采 用沿 骨干 纵 轴 叩击 法 使骨 折产 生 问断 纵压 刺激 。取得 较 好的 疗 效 。江旦 用 叩 击 足跟法 治疗胫腓 骨骨 折 。临床 愈合 时问大 大缩 短 。 1．3．2 体 外施 力 造成 的骨 折 端纵 向微 动 Goodship“ 在 羊 胫骨 骨 折模 型 上对 断端 问 的纵 向微 动 进行 了研 究 ，实 验 中 发 现 。骨折 端力学 强度 明显增 强 。以后 。KenwRight、Kerek、江 建 明 等“ 用 电刺激 肌 肉收缩 或 用 问 断 性机 械 力作 用 于 动 物 骨 折端 。使骨 折端发 生纵 向微 动 ．结果 显示 实验 组 骨折 端 的血 流 量 、外骨 痂 的数 量 、骨 痂钙 的 含量 、骨折 的 扭 距 和钢 度 测 试均 较对照组增加。但骨折端的纵向微动应保持在一定范围内．过 大的 应 力一 应变则 有 发生 肥大 性 假 关节 、骨折 延 迟 愈 合 或骨 不连 的危险“ 。Goodship“ 认 为 ，用 0．5Hz频 率产生 骨折 端 l ～ 2cm 位移 的纵 向微 动 ，是不 会产 生修 复组 织 的断 裂反 应 的。 以上 充分说 明 可控 制 的断 端问 的 纵 向微 动 能促 进 骨 折 愈合 。 但这 种微 动应 出现在 骨折后 1～3周“”。 1．3．3 问 断纵 压 对离 体 培养 骨 及成 骨 细胞 作 用 的研 究 由 于 实验 动物 存 在着 复杂 的 生理 环 境 ，如 肌 肉、神 经 、内分 泌 等 诸 多因素 ，故单 纯确 定应 力对骨 的作 用几 乎 是不 可能 的 。离体 培养却 可有 效地排 除复 杂的生 理 因素干 扰“ 。李 可心 等“ 以 自行设 计 的机械加 压装 置对培 养骨 组织 人 工骨 折处施 以纵 向 压力 。观察 其对骨 折愈 合的影 响 ，结 果显 示在 生理 范 围 内问 断 纵 压 可 以 促 进 骨 折 愈 合 ，并 加 速 骨 修 复 组 织 的 钙 磷 沉 积 。 woIff认 为，骨 的生 长和修 复 与外 力有 重 要 的联 系 。外 力 不但 作用 于骨的基 质 ，也可 直接或 问接 作用 于骨 的细胞 。Ozawa “、 的实验 报 导恒 定纵 压 可抑 制骨 细 胞 的分 化 。而对 成 骨 细胞 的 增殖无影响。李可心等 ”在国内首次以离体培养成骨细胞为 对 象进行 骨的生 物 力学 研究 。实 验 结果 显示 。问断 纵压 既 可促 进 骨细胞 分化 。又 可促进 其增殖 。但具体 机 制不 明。一 般认 为 是 通过 某些化学 因 子起作用 的 。如 PGE2、cAMP和 cGMP等。 细胞 内生物 变 化可 刺激 细胞 进 入 细胞 周期 S期 ．也 可缩 短 细 胞周期 的静 止期 。此外 ，细胞 膜 的变形 可直接 激 活膜 的离子 通 道开 放 。通过细胞 骨 架微丝 信号 放大促 进细 胞分 裂 ”。 1．3．4 问断 纵压 促进 骨 愈合压 力值 的研 究 Egger推 测 ．问 断纵 压对 骨 愈合 的最 适值 应 是该 部 生理 状 态 下所 受 的 肌 力 。 赵 勇“ 通 过 实验 证 明 了这 一 点 ，但 间 断纵 压 对 骨折 愈 合 促进 作用的数值在一定区问内存在着最优值 。顾志华等 通过 对山羊 胫骨骨 折的 实验研 究 ，得 出生 理应 力 区问 为 [O．873。最 优值 QK一0．435kg／mm0，约 为 4．26MPa。而刘 献祥 等 在对 家兔胫 骨 骨 折加 压 愈合 的 实验 研 究 中．发 现压 力 以免 重 的 3 ～ 4倍 时效 果最好 ，由此 得 出加 压 最佳 应 力值 Q一3．45MPa 两者数值 相近 。但 由于种 属 、年 龄 、骨折 部 位、时问 等不 同 ．此 数值也不尽相同。目前还尚难用简单方式测得。因此．此观点 维普资讯 http://www.cqvip.com ·56· 中医正 骨 1999年 第 1 1卷 筝 I期 无论 在实践 上 ，还 是在 理论 上都需 要 再深 入研 究 ．以期用不 同 的 医疗方 式 在电脑 控制 下使骨 折端 得 到最 优值 的间断 纵压 刺 激 ．达到 骨折 处 的理想 愈合 。 2 间断纵压促进骨折愈合的机理 2．1 压 电效 应 骨 折后 ．整 个骨 的 电 位都 变 为负 电位 ．骨折 端负值 最 大 ”。问断纵 压 可使骨折 端 紧密嵌 插 ．使骨折 端 电位 负值 变 大 ．产 生 压 电效 应 ”．又 可将 问断 性 的 机 械性 刺激 转 变 为动 电信号 。如提 高局部 体温 ．还可产 生热 电效应 ．即压 电效应 的次极 效应 。大 量 资料 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 明 ，这种 压电效 应是通 过环核 苷酸 和 PGE：而 影 响骨 改建 的细胞 活 动 的。环 核苷 酸在 合 成 D A 和细胞 有丝 分 裂 中作 为第 2信使 ，在传递 应 力转化 为化 学信号中起着十分重要的作用．是骨改建中细胞合成、细胞分 裂和 分化 中的 调节 因子 。也 有人 认 为骨 重建 与压 电效应 Gl 起 的 局部代 谢 活跃 、低 氧状态 及钙 离 子沉积有关 。 2．2 加速折端血液循环增加局部血流量 间断纵压一方而 通 过 肌肉 收缩 消除骨 端 问隙 ．为恢 复血 循环 创造 条 件：另 一方 丽刺激 骨 表面 及附近 肌 肉的 血管 ．使 与骨外 膜血 竹恢 复联 系 ． 进 而与 骨 皮 质 内 的微 血 管 、骨 内膜 及 骨 髓腔 内血 管 沟通 ’。 但 这 种血 循 环 的恢 复 ，在 骨折 早 期 3周 内仅 为骨外 膜 血竹 的 恢 复 ．形 成 大 量 外 骨痂 ．有 利 于骨 断 端 稳定 与再 修 复 ；3 后 髓 内血 管开 始穿 过骨 折线 ．内骨痂 及断端 骨痂逐 渐形 成 。 2．3 激发及 加重 创伤 反应 骨折 修复期 的 炎症 期 ．细胞和 毛 细 血管 增殖 最旺 盛 。间 断纵 压能增 加骨折 区的 创伤反 应 ，延长 炎症 期 ，激 发更 大 的血管 反应 。同时 ．促使 血符 J吉1围细胞 分 化 ． 成 为成 骨 及 软骨 细胞 的源 泉 。还有 人认 为．在 骨痂 愈 合过 程 中 ．可出现 2次损 伤现 象 ．被称 为加 速器样 效应 。骨 折早期 I ～ 3周 内 在 坚强 外 固定 基础 上 给 以 问断 纵 压 ，可 导 致骨 折 端 反 复损 伤 ．从 而引起 反复 性骨折 早期 反 应 ．不断 地 释放活性 物 质 ，促 进 细胞 分 化生 长 。3周后 大部 分 软 组织损 伤已愈 合 ．释 放 活性 物质 的能 力也渐 告 消退 。实践 证 明 ．局部 创 伤反应 可加 速骨 愈 合的进 程 ．如 果没 有局部 组织 的 反应 ．骨 愈合 的时 间将 延 长 2～ 【0倍 。 2．4 促使前列腺 E (PGE )释放量增加 Deckel等对兔胫骨 骨 折 的 实 验 研 究 发 现 ．骨 折 处 的 肌 肉 和 骨 均 释 放 较 多 的 PGE!．且骨 折处 无 明显损 伤的 肌肉 ．产生 的 PGE：反较折 断的 骨 多 ．推测 骨折 端 的间 断 活 动 可造 成 肌 肉微 小 损 伤 ．刺 激 _r PGE!的释放 。Shih MS等对 狗胫骨 骨 折研 究发 现 ．对 骨施 加 应 力 可在 局 部 产 生 PG．诱 发 塑 形 与 重 建。 口暇 PGE?后 ．骨 内、外 膜骨 形 成均 娃著 增 加 ．提 示 骨 膜间 隙是 PGE!作 用 的特 殊部 位 。Goodship检测 成羊实 验性胫 骨骨折 骨痂 PGE：的 含量 ．发 现 PGE 的 释放 与 骨 断端 位 移 有关 ．并 证 明 PGE： 是 在骨痂 内 合成 的。Murray对骨 细胞 培养 的研究证 明骨母 细 胞 释放 PGE。 。PGE 在 体 内具 有早 期骨形 成和 吸收的 双重 作用 ．其活性 与 浓度有 关 。PG 作 为第 1信使 ．主要通 过影 响细 胞 Ca： 和 CAMP浓 度而 起作 用 的。Turner CH 认为 PGE 可刺 激胰 岛 索样生 长 因子 1．后 者又 刺激成 骨细 胞的活性 。由 于 骨折 端 微 动可 出 现生 物 电现 象和 释 放 生 化介 质 ．其 成骨 过 程 必定 经过 软 骨 期。早 期 ．间 断纵 压 可诱使 PGE：浓度 增高 ． 刺激 成软 骨 细胞分 裂 ．促进 骨痂 生长 。PG 不 仅是骨折 炎 症 棚的重 要介 导者 ，又可 刺激 DNiX合 成 ．并使血 僻扩 张 ．渗 透 性增 加 ．刺激 细胞 增殖 。“。因而 ．纵压 可促 使 PG 释放 {|；=增加 ， 加速 骨 折愈 合。 2．5 细胞 因子 诱导 作 用 细 胞 因子 的研 究 是 当今 研究 骨 愈 合 的前 哨问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 。临 床研究 证 明．允 许骨 折端在 软组织 包绕 范围 内移 动 或适 当负重 ．有 益 于活性 成骨 因子 聚积 。一方 而是 因为 间 断纵压 促进 创伤 刺激 ．诱发骨 细胞 、基质 细胞 及附近 细胞 ， 生 长 因子 的 释放 ；另一 方 而可 能是 由 于压 电效应 产 生 的 负电 荷』‘『骨 形 成 因子 的 聚集作 用 。 。我 们 妇l道 ．细胞 因 子包 括 细 胞 生 长 因 子 和细 胞 分化 因子 ．包 括 BMP、TGF一口、IGF、II 一I． 3．6等 。骨细胞 可以产 生 许多细胞 因 子 ．而细胞 因 子 可作用 于骨细胞 。细胞 因 子可与 骨或软 骨 的靶 细胞 表 而的 特异 性受 体结 合 ．以诱 使 释放 第 2信使 物 质 ．如 CAMP、二 酰 基 甘 油 、 IP：．和 Ca ．同时 刺激 PGE：产 生 ．最 终 通 过 自分泌 或 旁 分泌 系统促进 骨细胞 增殖 和骨 基质 的生 物合 成。 而且 配 体与受 体 栩 互问作 用导致 的 内源性细 胞 内和细 胞膜 底 物磷 酸化 可 能 为 细胞 因 子调节相 互作 用提供 可能 。”。。”。但 目前 由问断 纵 压 所 弓l起的 不同细胞 因子 浓度 的升降 及 随时 问而 发生 的 变化 还 焉 进一 步研 究 。 2．6 骨 的功 能适应 性 作 用 woIff定 律认 为 ．骨 质 j疗埘 变化 的载荷有 适应性 的调 节 。许多文 献报 导问 断纵 压 比恒定 性 的 纵 压有 利于增加 骨 的质量 。断端骨 可通 过胶 原 、骨矿 物质 、 细胞 外液 和／或 骨细胞 自身来感 觉施 加 的载 荷 ．调节 断端 的骨 形 成 和／或 吸 收 ．促 进 骨膜 骨 痂 生成 。典 体方 式 尚 不 illj：楚 ． 但 由于 问 断纵 压引 起 的骨 愈合 有 一共 同 特点 ．即 必定 经 过 交 织 骨阶段 ．且 交织骨 的形 成与施 压 频率关 系 不大 ．但 随 着刺 激 的增 加有一 反应 的饱和 ” 。由于 软骨 内成骨 远 比直接形 成皮 质骨 经 济 ．而 且 大 量实 验证 明 ．骨 折 端持 续 性 压 力 可 抑 制 软骨 内钙 化 ，而问 歇性 压 力则可 促进 软骨 内 钙化 ．因 而问 断 纵压 可刺激 骨的功 能适 应 ．促进 骨折 愈合 。 3 结 语 本文 从施力方 式及 作用机 理方 而概 括 J，当今 问断纵 压』．『 骨折 愈合 的研究进 展 。大 量动物 实验 及lI缶床实 践证 明 ．合理 的 生理 范围 内的问断 纵压对 骨折 愈 合有 明显 的促 进作 用 。 信 随着 研 究 的深入 ．对 问 断纵 压施 力 的大 小 、时 间 、方 式 上 会有 更深 的 解 ．以期 能 在临床 上有 效地 控制 骨折 端 的应 力 变化 ． 达到最 佳愈 合 。 4 参考文献 I孟和．顾志 华 骨 伤科生物 力学 。北 京：人 民 E t-'tI版社 ．1993：275 岑泽波 ．朱 云龙 。 中医正骨学 。北京 ：人民． 生 出版 社 l㈣ l；l 赵 勇。骨折 愈合的应 力适应性 研究 。r{1网骨 伤 l【j9l；7(3)：l6 赵 勇 骨 折治疗的 肌肉动 力作 用 浅析。lf1医 JF骨 l99l：3(3)：l 9 蕞 椭慧，骨折 治疗 的辨 证法 。中闷骨伤 l99】；l(3)：38 徐 莘香 ．’i 漱 ．刘建 国。第三 种骨折 愈合 ．】=I=的 ’_ I-物 。 础 中华外科 杂志 l9 )2{30(5)：302 lj长蒲，顺志华 ．吕 薜增 。夹 板外吲 定内彳E效 应的 牛物力 分析 ，【l1 医 骨 l993；5【1)：l7 正少军 ．韩平 良．张连生 ．等 。应 力促进 下肢 长骨 l 骨折 愈合 的椿 i、r Il1华骨科 杂志 l996；l6(9)：559 朱 建 民．金 宗达 。骨折 的 固 定 与愈 合 。同外 外科 。 分 册 l99l；r1：225 赵 光复 动静结 合 治疗骨折 的 实验研 究一循 环臆 力对骨 折愈 ‘ 期 的影响。 ff1国中医 I}】伤科杂 志 1992；8(?】：6 r旧平 ．詹庄锡 ．詹振字 。【IlJ 『上红朊骨 于什折 治疗 一l 的膻JI1 Ill 医 I 骨 1993；5(1)：17 江 l【 推 拿按摩手 法在胫腓 骨骨折 愈合 t 期的 幢川 ， j 状 J 骨 1 992；1(2】：1l 1 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