体外冲击波治疗骨折不愈合的临床应用进展

聂 华，尹 立，刘洪文，刘绍江

（1.大理大学，云南 大理 671003；2.攀枝花市中心医院骨科，四川 攀枝花 617000）

骨折不愈合是骨折、截骨或关节融合术患者术后骨愈合失败的表现。在实践中，延迟愈合和骨折不愈合的确切定义存在很大差异，这取决于骨折部位和用于评估骨愈合的标准[1]。我们将延迟愈合定义为骨折后3个月未见放射愈合的骨折，骨折不愈合是指骨折后6个月没有放射愈合的骨折。据报道，3%～5%的骨折发展为骨折不愈合，在舟状骨、胫骨和股骨骨折中均有报道[2]。骨折不愈合患者伴有疼痛和功能下降，这影响患者的日常生活，降低生活质量。目前骨折不愈合的手术治疗总体上愈合率较高，愈合率达到74%～95%[3-4]。冲击波疗法是一种非侵入性，微创性的医疗技术，是定位于保守治疗和开放性手术之间的一种全新疗法，在欧美国家应用已经十分广泛。冲击波治疗应用广泛、无需麻醉、操作简单、安全可靠，被誉为不流血的手术。体外冲击波（ESWT）是治疗骨不愈合的一种非侵入性治疗方法，最初应用在肾结石治疗中。近几十年来，ESWT越来越多地用于骨生长刺激[5-6]。目前，国内外已有诸多关于ESWT治疗骨折不愈合的相关报道。鉴于此，本文对ESWT治疗骨折不愈合的相关报道作一论述。

1 骨折不愈合治疗现状

手术仍然被认为是治疗骨折不愈合的“黄金标准”。通常，先移除先前的植入物，然后再剥脱骨折部位并移除插入的软组织。在长骨中，髓内间隙再通，骨折缩小[7]。这项手术的一个非常关键的环节是判断骨折附近骨碎片的活力，这需要长期的经验。使用适当的骨合成材料（髓内钉、钢板、螺钉等）可确保稳定。通常从髂骨嵴获取自体松质骨来替代骨间隙。有的情况下，尤其是老年患者，需要暴露两个髂骨嵴以获得足够数量的自体松质骨进行移植[8]。在大多数情况下，手术后需要固定和治疗部位不负重。在两个不同的部位（非愈合部位和供体部位）进行此类手术通常会超过几个小时，并且可能发生相应的风险[9-10]。术后需要定期进行抗生素预防，患者需要住院约一周。ESWT 可以作为门诊治疗进行，也可以在医院过夜。治疗本身只需要 25～45 min，易于执行且学习曲线短。轻微的副作用包括发红和肿胀，偶尔会出现没有临床影响的点状出血和血肿。并没有报告重大不良反应。

2 ESWT在骨折不愈合治疗中的操作及与手术效果对比

2.1 ESWT在骨折不愈合治疗中的操作

在过去的40年里，ESWT已经发展成为泌尿外科结石碎石的标准治疗方法。临床治疗结果使这种治疗方式迅速普及，优点包括显著疗效、无创、并发症少等。Gerald Haupt在1990年首次认识到ESWT与生物组织的动态相互作用，在对输尿管或膀胱结石使用冲击波后的1年随访X射线中观察到髂骨的骨质增厚。在结石治疗过程中，冲击波通过骨骼传播并引起骨肥大，其机制尚不清楚。自1991年Valchanov第一次报告应用冲击波治疗骨折不愈合以来，人们对这项技术的认识和理解有极大的提高。

ESWT治疗骨折不愈合的操作：根据所需治疗的局部解剖结构特点，上肢采用坐位，下肢采用半卧位，治疗中需防止治疗过程中患者肢体移动，应充分暴露治疗部位。用X线射摄片，对骨折部位进行准确定位并在体表进行标记，治疗头垂直对准治疗部位，针对内有固定物的患者，应尽量从没有固定物的一侧开始，同时避开大血管及神经密集区。上肢采用坐位，下肢采用半卧位。冲击波的压力高低与骨折线的面积、体表深度相关。一般情况下，长骨压力设置大于短骨，下肢压力设置大于上肢压力，在肩胛骨的强度最低，股骨和胫骨的强度最高。每个点冲击＜700次，以免局部水肿加剧并产生水泡或表浅破损。位置较深的骨折不愈合多采用聚焦式冲击波，治疗参数为0.25～0.39 mJ·mm-2；位置较浅的骨折不愈合可采用发散式冲击波治疗，治疗参数 为0.15～0.30 mJ·mm-2。每次治疗选择2～4个治疗点， 每个点冲击1 000次，共冲击2 000～4 000次。

2.2 ESWT在骨折不愈合治疗中的效果与手术效果对比

有研究[11]表明，ESWT与手术治疗骨折不愈合患者一样有效，6个月后愈合率在71%～74%。ESWT治疗的患者和手术治疗的患者间确实发现相似的愈合率。这些研究的结果似乎表明ESWT在治疗骨折不愈合方面与手术一样有效。一项随机对照试验显示，ESWT联合hBMSCs移植比单独ESWT更有效，表明ESWT可能是有效的[12]。除有效性外，临床还关注研究ESWT治疗骨折不愈合的安全性。30项研究中有23项涉及不良事件，共治疗1 500多例延迟愈合和骨折不愈合[13-15]。这些研究均未报道ESWT后发生严重不良事件，而手术后发生严重不良事件。ESWT后报告的不良事件均不需要进一步治疗。基于这些结果，ESWT似乎是延迟愈合和骨折不愈合比手术更安全的治疗选择。大约75%的延迟愈合或骨折不愈合可能是ESWT成功治疗[16]，但证据相当低，因不少研究是队列研究。综上所述，已有多项研究证实ESWT的有效性，但是证据水平仍然不足，缺少随机、对照大样本研究。

3 ESWT治疗骨折不愈合的作用机制

3.1 成骨效应

起初，假设的工作机制是冲击波在治疗的骨骼（焦点）中产生微损伤，而不会损坏相邻的软组织。假设这些治疗触发了微损伤，获得刺激和重新激活骨折不愈合中骨骼的愈合能力。有动物实验证实，在兔子的健康股骨中施加冲击波后形成新骨而不会产生微损伤[17]。冲击波在治疗组织中诱导显著的新生血管，而不引起恶化。通过各种促血管生成和促骨生成生长因子的上调和表达，强烈刺激骨愈合。这一观点可以从不同的角度看待工作机制并假设机械转导是功效基础的原因。最近的实验研究[18]证明这一观点，显示与此机制相关的通路的参与。鉴于此，ESWT 被认为是一种有价值的替代方法，可避免在治疗骨折不愈合时进行复杂的外科手术。冲击波的成骨促进作用发生在骨皮质部分和网状结构部分的界面处。冲击波的间接作用共同导致了新骨形成。空化作用不仅造成部分细胞坏死，而且也会诱发成骨细胞移行和新的骨组织形成。

3.2 对骨组织的生物学作用

体外冲击波能够增加骨痂中骨形态发生蛋白的表达，加强诱导成骨作用，促进骨痂形成，加速骨折愈合；还可促进钙盐沉积，同时也可击碎骨折不愈合处的坚硬的钙化骨端，促进新骨形成。随着应用范围的不断扩展，体外冲击波已用于治疗骨折不愈合、股骨头缺血性坏死等多种运动系统疾病。目前，机械传动作为一种工作机制被广泛采用。由于压力，冲击波传递给细胞和细胞外基质（ECM）信使的张力和剪切力被释放，并激活细胞核中的不同基因和基因组。这种影响使细胞产生时空协调的生长因子，以刺激愈合过程。最近，在ESWT的作用下，成骨细胞表面的跨膜整合素，特别是介导ECM和细胞之间相互作用的a5b1的表达增加[19]。在下游，发现了几条受ESWT刺激的胞内信号转导通路。黏着斑激酶 （FAK）复合物被认为是将细胞外信号传递到细胞质的关键，并且不仅被整合素磷酸化，而且被ATP 磷酸化。体外冲击波治疗的生物学反应中，由各种刺激（例如 ATP 、整合素 、自由基）触发的信号级联反应其他细胞内参与者，包括 p38 MAPK、ERK1/2 、和 AKT 通路。从而刺激了多种分子（生长因子释放和细胞因子表达）以及细胞活动（例如细胞粘附、扩散能力以及迁移行为），最终实现了骨修复[20]。

4 ESWT治疗骨折不愈合的临床成效

ESWT主要通过冲击波能量造成骨折不愈合断端粉碎性微骨折，出现新的血肿即造成一种新鲜骨折，利用骨折后骨折处的炎症和炎性反应，及其释放的各种炎性介质和骨生长因子，这些反应可以刺激骨痂形成，促进骨折愈合[21]。ESWT治疗骨折不愈合的临床成效主要体现在：提高骨折愈合率，加快骨折恢复时间。吴国兵[22]研究表明，ESWT治疗可显著提高骨痂X线评分及愈合率。黄益辉[23]利用ESWT治疗，显著缩短恢复时间。刘艳楠等[24]、王斌[25]、史鹏飞等[26]利用ESWT治疗提高骨折愈合率，缓解疼痛，在促进愈合方面具有优势。

使用具有高能流密度的宽焦点的液电式和电磁式冲击波治疗仪（设备）治疗骨折不愈合是有疗效的。由于这些设备在高能水平下用于不愈合治疗，通常需要镇静、全身或区域麻醉。使用液电式系统可以一次治疗完成，而电磁式设备建议在2～4次治疗中使用。为能适合 ESWT治疗，患者骨折不愈合处应该位于正确的解剖位置。萎缩性和少营养性骨折不愈合在 ESWT 后骨愈合的可能性低于肥大性骨折不愈合。然而，没有发现这些骨折不愈合的类型会导致结果有显著差异。不过，我们可以确定的是，长骨中＞5 mm的不愈合间隙是预后的负预测因子，因此在这样的情况下应考虑手术治疗。

5 结语

体外冲击波是一种切实可行的治疗骨折不愈合的物理疗法。而据目前的机械力学研究发现，冲击波对骨质的影响主要通过增强间充质干细胞的骨分化，生物力学性能和促进血管生成等作用。然而，其机制还需进一步研究。由于ESWT通过毛细血管穿过不愈合间隙的血管生成等方式开始愈合，因此在治疗后4～6周内避免微移动可增加成功率。如有必要，可通过矫形器、石膏模和/或在这段时间内不负重来实现。对于非常不稳定的骨折不愈合，尤其是下肢，可能需要在同一疗程中应用外固定器，以确保充分的稳定性。当使用符合上述标准的ESWT时，可以预见治疗骨折不愈合的可重现结果。