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学术前沿

冲击波名人堂:哈尔滨市第一医院李卫教授谈骨不连治疗

发表者:李卫 人已读

blob.png哈尔滨市第一医院骨外科李卫

骨不连(nonunion)目前仍是临床外科医生常见治疗难题之一,FDA制定的骨不连诊断标准:骨折后9个月仍不愈合称为骨不连。骨不连一旦发生,会给患者的工作生活带来巨大影响。尽管全世界的专家学者做了很多的努力,但是仅在美国仍有十分之一的骨折最终发展为骨不连。

骨不连冲击波临床如何治疗?今天,请到哈尔滨市第一医院李卫教授谈骨不连治疗。

李卫教授

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李卫医学博士、基础医学博士后、教授、主任医师、硕士研究生导师,先后留学美国、英国、韩国等国家。现任哈尔滨市医学科学研究院副院长、人社部国家级人才服务基地主任、哈尔滨市第一医院骨八科/骨微创疼痛中心主任、黑龙江省精准医学中心主任。现任国际冲击波学会(ISMST)执委、中国研究型学会冲击波委员会常务委员、青年委员会副主任委员、黑龙江省冲击波医学教育与培训专家委员会主任委员、中华医学会手外科全国青年委员、中国医师协会显微外科全国青年委员、黑龙江省医学会手外科分会副主任委员、《中华显微外科杂志》通讯编委。主持国家课题一项,省部级基金三项。获省政府科技进步二等奖2项,三等奖1项,省卫计委科技进步一等奖3项。发明专利4项,出版专著4部,发表论文50余篇,包括SCI收录20余篇。

1.骨不连的手术治疗与非手术治疗

目前手术治疗主要包括:病变切除,机械固定(髓内钉、外固定支架、Ilizarov牵张成骨技术等),骨移植(自体骨移植、带血管蒂骨瓣移植、自体骨髓成分移植、吻合血管的骨移植等),膜诱导(Masquelet)技术。

目前非手术治疗主要包括:

体外冲击波疗法,骨折愈合早期的被动运动和微小轴向活动,电刺激(侵入性电刺激、非侵入性电刺激),低强度脉冲超声波,骨组织工程技术,局部注射(骨诱导因子、自体骨髓、左旋多巴、金葡液、脐带源间充质干细胞等),夹板、石膏辅助固定,中医中药治疗。

骨不连治疗方法众多,本质上都是让患处重新进入骨折愈合过程,缩短愈合时间。目前临床上仍然以手术治疗为主,需要根据患者骨不连的类型和身体状况确定合理的手术方案。但是很多患者本身就是骨折术后骨不连,这和手术操作及无菌操作不当密切相关,同时也受到医生水平和医疗环境的制约。徐可林等[3]认为医源性因素占四肢骨折术后骨不连73.0%的因素。近年来骨不连的物理疗法被证实有令人满意的治疗效果,尤其是体外冲击波疗法(extracorporeal shockwave therapy,ESWT),其高效,无创,几乎无并发症和较低的治疗费用具备潜在替代骨不连手术治疗的价值。

2.体外冲击波疗法

冲击波是通过震动和高速运动使介质压缩和聚集的能量产生具有力学特性的声波,可引起介质的压强、温度、密度等物理性质发生跳跃式改变。在低阻抗介质中以声波传递,在遇到高阻抗介质时由声能转变为机械能并释放在高阻抗介质上[5]。在过去的半个世纪中,ESWT已经成为泌尿外科治疗尿结石的标准治疗方法。

1991年Valchanov等[6]学者首先将冲击波应用于骨不连的治疗,使人们对这项技术的认识和理解得到了极大的提高。据文献报道,目前ESWT治疗骨不连的有效率可达76-79%并且与手术治疗的效果相当,几乎没有手术的并发症[7,8]。

2.1描述体外冲击波疗法的物理参数

根据2017年《骨肌疾病体外冲击波疗法中国专家共识(第2版)》[9]的意见,描述冲击波的压力分布需要不同的物理参数,主要参数包括:冲击波能量、压力场及能流密度。冲击波能量是对每一个压力场特定位置内的压力/时间函数进行时间积分后,再进行体积积分后计算出的,单位为毫焦(mJ);压力场是环绕治疗头的对称轴区域,不同类型的冲击波治疗机压力场也不同,液电式冲击波场呈椭圆形,电磁式冲击波场呈纺锤形,压电式冲击波场呈圆形,单位为兆帕(MPa),1MPa=10bar;我们常用能流密度描述冲击波的能量,描述单位面积能量的集中度,单位是毫焦/平方毫米(mJ/mm2);以及治疗点个数、每个点的冲击次数、总的冲击次数、每次的治疗间隔、疗程数、疗程间隔。

2.2体外冲击波疗法治疗骨不连的机制与理论

Valchanov等[6]首先提出理论认为冲击波在治疗部位(焦点处)产生微小的骨折但却不损伤紧邻的软组织,推测以微小骨折刺激患处重新进入骨折愈合过程。但是Tischer等[10]学者对此表示质疑,他们在健康的兔子股骨干上使用体外冲击波疗法,然而并未产生微小骨折病灶。Wang等[11]发现冲击波通过刺激可以上调和表达各种促血管生成和促骨生长因子,极大的促进了骨折的愈合。这个研究为机械刺激可以促进骨折的愈合提供了其疗效的依据,相关实验[12]也证明了冲击波通过机械信号传导促进骨折愈合的部分机制。另外部分机制可能与骨细胞对力的机械—生物信号转导有关,环磷酸腺苷、Runx2、Bmp-2、前列腺素等可能参与信号传递过程。目前体外冲击波疗法治疗骨不连的有效机制尚未完全揭开,过往的研究过于局限于治疗方式和结果之间的研究,在微观层次上还有待深入。1892年Wolff等学者提出了关于骨变化的定律,即Wolff定律[13]:骨骼具有适应其承受的机械应变和力学负载,其生长会受到影响和结构改变。Wolff定律体现了骨的顺应性,是骨科的基础理论之一。1963年Ilizarov等[14]学者提出了张力-应力法则:给予活体组织缓慢持续的牵张引力,会刺激某些组织或细胞的再生。在这个理论指导下发展成熟的的Ilizarov外科固定技术体系广泛应用,为治疗骨不连提供了诸多帮助。Wolff等学者通过比较运动、正常和卧床的骨骼负荷评价骨骼的变化,Ilizarov通过比较牵拉前后的骨骼变化,这两者都是宏观角度上对骨进行机械刺激。而冲击波能够以定量的机械能对骨组织进行微观层次的刺激,冲击波具备的拉力与牵引力同时体现了Wolff定律和张力-应力法则。所以我们认为,冲击波治疗骨不连的机制是Wolff定律、张力-应力法则在微观层次的一个重要体现。冲击波将是连接骨折愈合现象和微观机制的桥梁,也可能是骨折愈合理论的补充。

2.3体外冲击波疗法治疗骨不连的适应症

适用于大多数没有禁忌症的骨不连及骨折延迟愈合。在临床实际工作中,尤其是面对青年患者在骨折3个月后仍无愈合趋势,我个人建议患者使用冲击波进行骨不连的预防性治疗,与其等到确诊为骨不连时再行治疗,不如在骨折3个月仍无好转趋势时进行骨不连的预防性治疗。因为在当今的中国社会,这个年龄段的患者往往承受着较大的精神压力与经济压力,骨折的延迟愈合会加重其心理负担,从而带来其他不必要的后果。目前我院经过冲击波治疗的有骨延迟愈合倾向的患者,均得到治愈。

2.4体外冲击波疗法治疗骨不连的禁忌症

《骨肌疾病体外冲击波疗法中国专家共识(第2版)》[9]中指出其禁忌症包括:出血性疾病、血栓形成患者、严重心律失常者、严重高血压且血压控制不佳患者、安装心脏起搏器患者、恶性肿瘤已多处转移患者、妊娠女性、严重认知障碍和精神疾病患者、大段骨缺损、急性感染性骨不连、病理性骨不连、骨折断端严重营养不良性骨不连者。

2.5体外冲击波疗法的治疗参数设置的把握

Schaden等[15]回顾性的比较了43名第五跖骨骨干骨折的骨不连患者,一组接受了ESWT治疗(23名;2000-4000次脉冲;能流密度0.35mJ/mm2),对照组(20名;采用闭合复位和髓内钉固定)。在治疗3个月后,ESWT组有1名患者未愈合,对照组有2名患者未愈合。在ESWT组中,只出现了一例并发症(治疗处瘀血)。在对照组出现了11例并发症(1例再次骨折,1例蜂窝织炎,9例畸形等)。该作者认为ESWT和髓内钉固定都是治疗骨不连的有效方法,但是使用髓内钉固定常常与并发症相关,从而导致额外的手术加重患者的负担。

Notarnicola等[16]回顾性的比较了118名腕舟骨骨不连患者,一组接受了ESWT治疗(58名;4000次脉冲;平均能流密度0.09mJ/mm2;每3天进行一次治疗),对照组(60名;手术治疗)。在随后12个月的随访中,两个组之间没有统计学差异,ESWT组愈合率为79.3%,手术组为78.3%。值得注意的是,ESWT组内未发现任何并发症。

Salas等[17]一项前瞻性随机对照实验,将126名长骨骨不连患者随机分为3组。ESWT组1(42名;4000次治疗,0.40mJ/mm2,4次治疗),ESWT组2(42名;4000次治疗,0.70m/mm2,4次治疗),对照组(42名,手术治疗)。分别在治疗后的6个月,12个月,24个月进行随访。在六个月内,ESWT治疗组1的治愈率为70%,ESWT治疗组2的治愈率为71%,对照组的治愈率为73%,组间没有统计学意义。在12个月和24个月的随访中,组间差异也没有统计学意义。在冲击波组中,仅观察到有23例患者存在4到6天的淤血症状,几天后自然消失。手术组中并发症率为7%(两例伤口感染,一例桡神经麻痹)。

以上3个研究分别回顾了手、足、四肢的骨不连病例,其中ESWT选取的能流密度也各不相同,但相同的是ESWT都有较好的治疗效果。目前在骨不连的能流密度和脉冲次数选择上尚未达成共识。我们在日常的应用中,像手、足患处位置较浅的骨不连通常采用中等能量的水平聚焦式冲击波(0.12~0.25 mJ/mm2);四肢的骨不连通常采用高能量的聚焦式冲击波(0.26~0.39 mJ/mm2)。但是治疗时患者的耐受程度不同,根据我们的总结出来经验,经常进行运动的青壮年往往能接受较大能量的冲击波治疗[18]。可以在患者对疼痛的最大容忍程度之内选择尽量高的能流密度。老年人对疼痛不甚敏感,也往往能承受较大能量的冲击波治疗,但老年人的血管相对脆弱,较大能量下的冲击波治疗容易造成皮肤下的淤血及软组织损伤。所以建议老年人在较深的长骨骨折选用高能量冲击波的下限值(0.26mJ/mm2)。患者每次治疗选择2~4个治疗点,每个点冲击1000次,共冲击2000~4000次,每次治疗间隔1~3天,5~10次为一疗程。建议治疗3~5个疗程,间隔1~2个月,在治疗前及治疗后3、6、12个月,摄正侧位X线片或行CT检查,了解骨折愈合情况。在医疗环境较为复杂的今天,我们在治疗过程中应该尤其注意与患者及家属的沟通,充分建立双方的信任来共同面对骨不连的冲击波治疗。

2.6准确的定位及人文关怀

准确的定位是冲击波治疗取得良好疗效的前提,以往我们常使用X线进行治疗焦点的定位,但是每次体位、方向的变化都会让患者一次又一次的暴露在射线的辐射之下。这就要求我们医生务必按照放射线操作安全准则保护患者和自身,譬如青年男性患者利用铅衣做好生殖系统的保护。目前我们常规应用超声引导确定治疗焦点,超声可以清晰的显示骨折断端及周围肌肉、血管、神经等组织,可以通过治疗部位的解剖结构来选择治疗方向,使得治疗操作灵活,治疗时避开重要结构和器官,如大血管和神经等,显著减少了并发症,避免了不必要的危险发生,大大增加了安全性。同时彩色多普勒技术可提供骨折断端血流动力学信息,能对治疗效果做出客观评价。因此,利用超声检查结果可以制定合适的、可靠的、安全有效的治疗方案。有报道显示,冲击波可能造成血管、神经的损伤[19],但我们治疗过程中患者无明显并发症。由此可见,在治疗中采用可视化超声引导,有效的避开主要血管和神经,减小损伤,安全性高。

骨不连治疗方法:

定位

采用X线定位,使用聚焦式冲击波治疗时,通过X线机将治疗点与聚焦式冲击波治疗机第二焦点耦合;使用发散式冲击波治疗浅表部位骨不连时,根据X线定位结果于体表做好标记。如有内固定物存在,选择治疗点时,应避开内固定物的位置。每次治疗的治疗点最好不重复,以免损伤皮肤。每更换一个治疗点前,应进行X线定位。

治疗方法

患者体位以舒适方便治疗为原则,一般采取坐位或卧位。反射体或治疗头一般应放置在肢体血管神经较少的一侧,同时应避开内固定物位置,如病变特殊,可根据病变部位及临床经验选择反射体或治疗头的位置,以有利于病变部位吸收最大能量冲击波为原则。治疗区域必须涂抹耦合剂,不能有空气存在,以免损伤皮肤。通常采取适量多次法,根据骨折部位不同,选择不同的能流密度,疼痛敏感者可从低能量冲击波开始、以患者能够耐受为原则,在后续的治疗过程中逐步增强冲击波能量。位置较深的骨不连多采用聚焦式冲击波治疗机,治疗参数为0.25~0.39 mJ/mm2;位置较浅的骨不连也可采用发散式骨科冲击波治疗机,治疗参数为0.15~0.30 mJ/mm2。每次治疗选择2~4个治疗点,每个点冲击1000次,共冲击2000~4000次,每次治疗间隔1天,5~10次为一疗程。建议治疗3~5个疗程,间隔2~3个月,在治疗前及治疗后3、6、12个月,摄正侧位X线片或行CT检查,了解骨折愈合情况[12,23,35-41]。

禁忌证

除全身禁忌证外,大段骨缺损、急性感染性骨不连、病理性骨不连、骨折断端严重营养不良性骨不连者。

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冲击波治疗骨不连案例

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超声精准定位骨折断端

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骨折断端硬化明显,聚焦式冲击波治疗3次后改用发散式冲击波。

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发散式冲击波治疗中

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体外冲击波治疗3个月后骨折处有明显骨痂生长

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体外冲击波治疗6个月后骨折线基本消失

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体外冲击波治疗12个月后骨折处完全愈合

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三维CT重建:骨折愈合良好

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案例2患者男性,48岁,右股骨干骨折术后6个月。

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超声引导下发散式冲击波治疗

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案例3患者女性,37岁右肱骨骨折术后超声定位骨折断端。

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发散式冲击波在超声下的表现治疗区域血流信号密集

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体外冲击波治疗2个月后骨折处有明显骨痂生长

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案例4患者男性,32岁,左股骨干骨折术后2

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聚焦式与发散式冲击波联合治疗

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超声定位下发散式冲击波治疗

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治疗三个月后

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总结:

我们有理由相信,手术在治疗骨不连和骨折延迟愈合中有不可取替的作用。但是尝试完全应用体外冲击波疗法治疗骨不连仍是有必要和具有可行性的[20]。体外冲击波疗法治疗骨不连相对外科手术治疗具有高效、无创、几乎无并发症和较低的治疗费用等优点,尤其超声引导下体外冲击波治疗骨不连具有可视化定位精准、安全无创、疗效显著、治疗便捷、患者易接受等特点,因此我认为骨不连患者应首选体外冲击波治疗,冲击波疗法是所有具有骨折延迟愈合倾向的患者都应该尝试的一种治疗方法和思路。

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发表于:2018-10-11 08:29

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