低强度脉冲超声促进骨折愈合的生物力学实验研究

目的:探讨低强度脉冲超声对骨折愈合的促进作用.方法:以20只新西兰兔为对象,取双侧桡骨建立分离骨折模型,以左侧桡骨为实验组,进行低强度(30 mW/cm2)脉冲超声治疗(20 min/次,1次/d),右侧为对照(假刺激).分别于第2、3、4、5周末处死动物,取双侧桡骨进行三点弯曲实验及扭转力学实验,观察骨折部位的强刚度特性及其愈合时间.结果:(1)超声治疗组骨折部位抗弯强刚度及抗扭强刚度均明显高于对照组(P＜0.05);(2)随着超声治疗时间的增加,骨折部位抗弯强刚度及抗扭强刚度等逐渐加强(P＜0.05).结论:低强度脉冲超声作为一种机械刺激,可使骨折部位力学特性得到明显改善,并能促进骨折愈合.     

低强度脉冲超声在骨折愈合中的作用

大量的基础与临床研究表明:低强度脉冲超声在生物学及生物力学水平上优化了骨折的愈合过程,并为之提供了一个理想的修复环境,从而不仅可以促进骨折的愈合,而且可以提高骨折的愈合率;不仅可以促进新鲜骨折的愈合,而且能促进骨折延迟愈合以及骨不连的愈合.本文回顾了低强度脉冲超声对骨折愈合促进作用的实验及临床研究,探讨其作用机制,并对低强度脉冲超声的临床应用前景作一展望.     

低强度超声促进骨折愈合

低强度脉冲超声是一种经皮传递的非侵入性的机械能 ,在生物器官内产生高频声压波。大量的动物实验和临床试验均证明低强度超声能促进新鲜骨折的愈合 ,而且能够较有效治疗延迟愈合与骨不连。在医学上 ,5 0年代超声主要用于诊断 ,70年代后期超声波逐渐在药物渗透、雾化吸入、穴位注射、碎石等方面开展起来 ,形成了一门独立的学科———超声治疗学。超声波对骨折愈合影响的研究 ,直到 80年代初才受到医学界的重视。1　超声治疗骨折的动物实验及作用机制早在 1983年 ,Xavier和Duarte就首先报道了低强度 (30mW/cm2 )脉冲超声在人的难治性骨不连…     

低强度脉冲超声在骨-肌腱结合部纤维软骨带修复中的作用

目的 研究低强度脉冲超声(LIPUS)对兔髌骨-髌腱结合部(BTJ)愈合的影响.方法 建立兔部分髌骨切除模型,超声组在术后3天开始为期6周的LIPUS治疗;对照组在术后不给予治疗;通过组织学染色观察BTJ纤维软骨移行带的修复,并进行生物力学测试,以评估其疗效.结果 ①组织学结果显示,超声组术后6周在截骨界面有大量新骨生成,BTJ可见大量新生软骨细胞;术后12周纤维软骨带初步形成;术后18周可见具有过渡结构的纤维软骨带.而对照组术后6周纤维母细胞增生,无新骨形成;术后18周出现大量新生软骨细胞,但缺乏纤维软骨带的过渡结构.②术后6、12和18周的力学测量结果显示,各组BTJ随时间的推移而逐渐改建,三个时间点超声组的极限拉应力均明显高于对照组(P＜0.05).结论 LIPUS可使骨、软骨等多种细胞增生,通过促进新骨形成及重建纤维软骨带而加快骨肌腱结合部位的早期恢复.     

低强度脉冲超声治疗胫骨骨折45例疗效观察

目的：观察低强度脉冲超声（LIPUS）治疗胫骨骨折的疗效。方法：2005年1月-2009年6月我科收治胫骨骨折95例,随机选取45例作为治疗组,40例作为对照组。两组均给予清创、引流、抗感染及营养支持疗法。根据骨折类型分别应用钢板内固定25例,髓内钉固定42例,骨外固定器固定18例。治疗组于术后3d开始进行LIPUS治疗,20min×1次／d,治疗4周。结果：LIPUS治疗组骨折临床愈合时间为（11．5±2．4）周,对照组为（18．2±4．5）周,治疗组骨折临床愈合时间明显短于对照组,差异有显著性（t=8．7,P〈0．01）。结论：LIPUS具有明显促进骨折愈合的作用,且安全无毒副作用。     

低强度脉冲超声治疗桡骨远端骨折60例疗效观察

目的观察低强度脉冲超声治疗桡骨远端骨折的疗效。方法两组均给予清创、引流、抗感染及营养支持疗法,根据骨折类型给予固定。治疗组于术后3d开始进行低强度脉;中超声（LIPUS）治疗,20min×1次／d,治疗4周。结果LIPUS治疗组愈合时间（7．8±19）周短于对照组（9．1±2．3）周,P〈0．01。治疗组腕关节功能优良率（100％）优于对照组（7833％）,P〈0.05。结论LIPUS具有明显促进骨折愈合的作用,且安全无侵害性。     

低强度脉冲超声在骨折愈合不同阶段中作用的研究进展

低强度脉冲超声波是一种强度在300～1200 W／m2以1 kHz频率重复的1．5 MHz脉冲机械波。由于骨存在机械应力负荷,在骨折情况下超声波引起的额外微机械应力负荷正好替代了骨的生理性机械负荷。从细胞水平看,超声可以影响骨折周围细胞的自我繁殖能力。超声还可以在不同细胞水平上提高细胞内钙水平。有研究表明,超声改变了骨折过程中各种细胞的活性,促进了骨折的愈合过程［1］。     

低强度脉冲超声对兔桡骨骨折愈合及小窝蛋白-1基因表达的影响

 目的 探讨低强度脉冲超声(low-intensity pulsed ultrasound, LIPUS)对长管状骨骨折愈合的作用,测定LIPUS作用下兔桡骨骨折部位小窝蛋白-1(caveolin-1)局部表达情况。方法 在24只新西兰白兔双侧桡骨中下1/3处制作宽为3 mm的骨缺损模型,按随机数字表法平均分为4组(n=6)。右侧桡骨骨折处给予强度为30 mW /cm2的LIPUS刺激,每天1次,每次20 min,左侧桡骨骨折处给予切断电源的假刺激。各组实验动物分别于术后第7、14、21、28天,采用X 线片、HE染色评价骨折愈合情况,免疫组化染色检测小窝蛋白-1水平与定位,实时荧光定量PCR检测小窝蛋白-1、软骨和骨特异基因Col2a1、Col10a1及骨钙蛋白(osteocalcin)的mRNA水平。结果 自第14天起,实验侧X线评分和矿化骨痂面积均显著大于对照侧,二者随治疗时间的延长而逐渐增高;HE染色提示实验侧软骨细胞分化、凋亡,形成原始骨小梁和骨小梁的融合等过程均早于对照侧。免疫组化染色显示术后第7、14天,随着软骨细胞的增殖、分化,小窝蛋白-1水平逐渐增加,实验侧显著大于对照侧;第21、28天,迁移至软骨基质表面的间充质细胞开始向成骨细胞分化,小窝蛋白-1水平降低,实验侧显著低于对照侧。实时荧光定量PCR结果显示:实验侧小窝蛋白-1mRNA水平在第7天显著高于对照侧,在第21天却显著低于对照侧;实验侧Col2a1,Col10a1及骨钙蛋白mRNA水平在第7、14天显著高于对照侧,在第21天却显著低于对照侧,在第28天实验侧Col2a1和骨钙蛋白mRNA水平显著低于对照侧。结论 LIPUS可通过促进软骨内成骨加速长管状骨骨折愈合,推测可能与先上调软骨细胞,随后下调间充质细胞小窝蛋白-1的表达有关。     

水浴法低强度脉冲超声治疗对老年小鼠早期骨代谢血生化指标影响

目的：初步探索水浴法超声治疗装置的可行性,研究水浴法超声治疗对老年小鼠早期骨代谢血生化指标影响。方法：44只雌性C57BL6小鼠随机分为12～14个月的假照组和超声组,20～23个月的假照组与超声组。构建水浴超声治疗装置并采用低强度脉冲超声（low intensity pulsed ultrasound,LIPUS）水浴法进行辐照。采用COMSOL 5.3软件包对水浴超声治疗装置进行理论仿真模拟,绘制声压分布图。小鼠经眼眶取血,使用全自动生化仪检测血钙离子（calcium,Ca）与血磷离子（phosphorus,P）水平。采用酶联免疫吸附测定法检测骨特异性碱性磷酸酶（bone alkaline phosphatase,BALP）与Ⅰ型胶原羧基端肽β特殊序列（β isomer of C-terminal telopeptide of type Ⅰ collagen,β-CTX）。结果：水浴法LIPUS能成功穿透骨皮质,在骨髓腔仍有声压分布。20～23个月的小鼠与12～14个月小鼠对比,血Ca、P与β-CTX（P=0.611,P=0.660,P=0.855）无统计学差异,但其BALP水平明显降低[（2.24±0.70） vs. （4.35±1.87）,P=0.002]。12～14个月与20～23个月的超声组的小鼠与假照组相比血Ca水平明显下降[（8.42±0.29） vs. （9.59±0.30）;（8.86±0.64） vs. （9.82±0.32）,P=0.000],血P水平明显上升[（10.33±1.09） vs. （8.99±0.76）;（10.17±1.17） vs. （8.49±0.72）,P=0.014;P=0.002]。BALP的表达水平明显提高[（6.17±1.09） vs. （4.35±1.84）;（5.05±0.94） vs. （2.24±0.70）,P=0.006;P=0.000],β-CTX的表达只在高龄组明显下降[（114.8±19.72） vs. （189.1±57.94）,P=0.047]。结论：水浴法超声治疗装置的构建是可行的,并有效改善老年C57BL6小鼠的早期的骨代谢生化指标。     

低强度脉冲超声对兔腰椎融合区软骨内成骨的影响

目的:观察低强度脉冲超声对兔腰椎融合区软骨内成骨的影响,探讨其可能的作用机制.方法:20只新西兰兔行双侧腰椎后外侧融合术,左侧植入自体髂骨,右侧植入羟基磷灰石人工骨.所有实验兔随机分成治疗组和对照组,治疗组于术后1周开始低强度脉冲超声治疗,共4周;对照组予以假治疗.于手术结束及超声治疗结束时摄腰椎后前位X线片观察融合情况;组织学检测观察融合区形态学结构,并计数软骨细胞.结果:治疗组X线融合率明显高于对照组(P＜0.05).组织学切片发现治疗组融合区骨小梁结构丰富,软骨细胞数量明显高于对照组(P＜0.05),髂骨组与人工骨组治疗后软骨细胞数量无统计学差异(P＞0.05).结论:低强度脉冲超声能提高兔腰椎后外侧融合的植骨融合率,其可能机制是促进软骨内成骨.     

低强度脉冲超声对人骨性关节炎软骨细胞的影响

目的 探讨低强度脉冲超声(low-intensity pulsed ultrasound,LIPUS)对体外原代培养的人骨性关节炎(osteoarthritis,OA)软骨细胞凋亡和细胞外基质(extracellular matrix,ECM)的影响.方法 取人膝关节置换术后废弃软骨分离培养软骨细胞,经甲苯胺蓝染色与Ⅱ型胶原细胞免疫化学染色鉴定,分别用流式细胞仪、qPCR技术及Western blot技术检测不同超声强度(0、30、60、90 mW/cm2)条件下软骨细胞的凋亡率和Ⅱ型胶原(COL2α1)、蛋白聚糖(aggrecan)、基质金属酶13(matrix metalloproteases 13,MMP13)在mRNA及蛋白水平的表达差异.结果 流式细胞学检测显示,30、60、90 mW/cm2组的细胞凋亡率[(7.75±0.79)％、(8.52±0.91)％、(11.38±0.85)％]均较对照组低[(18.13±0.83)％,P＜0.05];30、60、90 mW/cm2组细胞的COL2α1和蛋白聚糖在mRNA及蛋白水平均高于对照组(P＜0.05),MMP13 mRNA及蛋白表达水平低于对照组(P＜0.05),但各处理组之间不呈强度依赖性.结论 LIPUS能够抑制体外单层培养的OA软骨细胞的凋亡,促进软骨ECM的合成,抑制软骨ECM的分解,可用于OA的治疗并延缓其发展.     

低强度超声对大鼠牙槽骨改建过程中COX-2和PGE2表达的影响

目的 探讨低强度脉冲超声(low-intensity pulsed ultrasound,LIPUS)对大鼠正畸牙移动速度及牙槽骨改建过程中环氧化酶-2(cyclooxygenase-2,COX-2)和前列腺素E2(prostaglandin E2,PGE2)表达的影响.方法 健康6～8周雄性Sprague-Dawley (SD)大鼠25只,采用左右对照实验,分为单纯加力组(左上颌,对照组)以及LIPUS+加力组(右上颌,实验组),2组各又下设LIPUS刺激后1、3、5、7、14 d5个时相点.建立正畸牙移动动物模型,每只实验鼠右上颌加力后第2天行LIPUS刺激(频率1.5 MHz、强度30 mW/cm2、脉冲宽度200μs、重复频率1 kHz),每天1次,每次20 min,左上颌行不开功率的假刺激,于相应时间点处死实验鼠,取上颌第一磨牙至第三磨牙及周围牙槽骨用于牙齿移动距离测量,脱钙后取第一磨牙及周围牙槽骨行免疫组织化学染色.结果 实验组牙齿移动速度快于对照组,第5、7、14天2组比较差异有统计学意义(P＜0.01);免疫组织化学染色结果显示:实验组COX-2、PGE2的表达均高于对照组,均在第7天达到高峰,实验组第5、7天表达明显高于对照组(P＜0.05).结论 LIPUS能有效促进牙槽骨改建过程中COX-2、PGE2的表达,从而促进牙槽骨改建,对加快正畸牙移动有一定的促进作用.     

低强度脉冲超声在肌肉骨骼疾病中的研究进展

低强度脉冲超声（LIPUS）是一种非侵入性的治疗方式,其被广泛应用于肌肉骨骼系统疾病的治疗。早期LIPUS主要应用于新鲜骨折、骨不连的治疗,近年来发现LIPUS对软骨组织损伤、椎间盘退变等软组织疾病也有治疗作用。此外,LIPUS也应用于骨科手术中,如牵拉成骨术和脊柱融合术。随着对LIPUS作用机制研究的逐渐深入,其临床应用前景将更广泛。本文对LIPUS在肌肉骨骼系统疾病中的研究及应用进展作一综述。     

低强度脉冲超声在脊髓损伤神经修复中的研究进展

脊髓损伤在临床医疗中倍受关注.作为一种致残率极高的中枢神经系统创伤性疾病,脊髓损伤可以导致严重的运动、感觉和自主功能障碍.目前仍未发现令人满意的治疗方法.低强度脉冲超声(LIPUS)作为物理治疗的一种方式,可非侵入性地传输能量,被应用于骨折愈合、肌肉损伤及组织修复等过程中.实验研究发现LIPUS可在脊髓损伤中发挥重要作...     

低强度脉冲超声波对Beagle犬牙周炎组织修复效应的初步研究

目的探讨低强度脉冲超声波(LIPUS)对Beagle犬牙周炎组织的初步修复效应。方法采用牙槽骨缺损联合弹性结方法制备慢性牙周炎的Beagle犬动物模型,在相同常规治疗基础上选用LIPUS不同强度(50mW/cm2、100mW/cm2)脉冲波和50mW/cm2连续波治疗(频率1.5MHz、调制信号波宽200μs、重复率1kHz),共治疗8周(1次/d,20min/次),并进行牙周临床指标检测与组织学切片检查。结果 LIPUS治疗8周后,治疗组牙龈组织肿胀减轻,菌斑指数(PLI)、牙龈指数(GI)、牙周探针深度(PD)均较对照组低(P<0.05),未发现明显的牙龈退缩、附着丧失和根分叉病变等;组织学切片检查发现LIPUS治疗组牙龈组织黏膜上皮增生不明显,有丰富的胶原纤维生成,牙槽骨组织中骨吸收陷窝减少,成骨细胞较活跃地排列在新骨周围。结论 LIPUS具有潜在的牙周炎组织修复效应,应进一步考虑LIPUS在引导组织再生术(GTR)治疗中的辅助修复效应。     

低强度超声波促进植入体内的组织工程骨骨形成

Background A practical problem impeding clinical translation is the limited bone formation seen in artificial bone grafts.Low-pressure/vacuum seeding and dynamic culturing in bioreactors have led to a greater penetration into the scaffolds,enhanced production of bone marrow cells,and improved tissue-engineered bone formation.The goal of this study was to promote more extensive bone formation in the composites of porous ceramics and bone marrow stromal cells （BMSCs）.Methods BMSCs/β-tricalcium phosphate （β-TCP） composites were subcultured for 2 weeks and then subcutaneously implanted into syngeneic rats that were split into a low-intensity pulsed ultrasound （LIPUS） treatment group and a control group.These implants were harvested at 5,10,25,and 50 days after implantation.The samples were then biomechanically tested and analyzed for alkaline phosphate （ALP） activity and osteocalcin （OCN） content and were also observed by light microscopy.Results The levels of ALP activity and OCN content in the composites were significantly higher in the LIPUS group than in the control group.Histomorphometric analysis revealed a greater degree of soft tissue repair,increased blood flow,better angiogenesis,and more extensive bone formation in the LIPUS groups than in the controls.No significant difference in the compressive strength was found between the two groups.Conclusion LIPUS treatment appears to enhance bone formation and angiogenesis in the BMSCs/β3-TCP composites.