肌骨超聲引導下體外衝擊波聯合富血小板血漿治療骨不連的臨床療效

肌骨超聲引導下體外衝擊波聯合富血小板血漿治療骨不連的臨床療效分析

Clinical effect analysis of extracorporeal shock wave combined with platelet-rich plasma guided by musculoskeletal ultrasound in the treatment of nonunion

【摘要】

目的：研究在超聲輔助引導下利用體外衝擊波聯合富血小板血漿治療骨不連的臨床療效。

方法：將48例明確符合骨不連診斷標準的患者，平均隨機分為3組。在肌肉骨骼超聲的引導下，分別利用體外衝擊波，富血小板血漿和衝擊波聯合富血小板血漿的方法治療。比較患者的治療前和治療後X射線和CT圖像，並根據三組實驗數據利用統計學軟體分析三組在治療周期和治癒率方面的差異。

結果：三組共48例骨不連患者在治療12個月時:衝擊波治療組中有13例患者已經癒合,2例患者骨折處存在生長趨勢,1例患者治療無效,治癒所需時間為24.77±1.739周，治癒率81.25%;PRP治療組12例達到治癒標準，3例治療後有明顯的癒合傾向，2例無效，治癒所需時間為25.83±1.403周，治癒率為75％;體外衝擊波聯合富血小板血漿治療組中的15名患者達到了治癒標準，1名患者未癒合。治癒所需時間為21.80±1.521周，治癒率為93.75％。經過統計學分析，聯合治療組與另外兩種單純的治療方法相比較，具有統計學意義。而且通過使用肌骨超聲進行全程的動態監測,為治療過程提供準確的參考信息。

結論：體外衝擊波聯合富血小板血漿可提高骨不連的臨床治癒率，縮短治療周期。

【關鍵詞】：骨不連、肌骨超聲、富血小板血漿、體外衝擊波、聯合治療

*通訊作者：李培：瀋陽醫學院附屬中心醫院骨科 主任醫師 教授 研究生導師 衝擊波治療中心主任 ，中國研究型醫院學會衝擊波專業委員會常委 骨與軟骨再生修復專委會主任委員 遼寧省衝擊波教育與培訓專家委員會主任委員 中華醫學會科普分會關節再生學組常委

郵箱：[e-mail]

【Abstract】

Objective

To study the clinical efficacy of extracorporeal shock wave combined with platelet-rich plasma in the treatment of nonunion under ultrasound-assisted guidance.

Methods

Forty-eight patients who clearly met the diagnostic criteria for nonunion were randomly divided into 3 groups on average. Under the guidance of musculoskeletal ultrasound, extracorporeal shock wave, platelet-rich plasma and shock wave combined with platelet-rich plasma were used for treatment respectively.  The X-ray and CT images of the patients before and after treatment were compared and according to the experimental data of the three groups, statistical software was used to analyze the difference of Period and cure rate among the three groups.

Results

Forty-eight patients in three groups were treated for 12 months: in shock wave treatment group, 13 patients had healed, 2 patients had growth tendency at fracture site, 1 patient had no effect, and the cure time was 24.77 ±1.739 weeks. The cure rate was 81.25%; In the PRP treatment group, 12 cases reached the standard of cure, 3 cases had obvious healing tendency after treatment, 2 cases had no effect, the cure time was 25.83 ±1.403 weeks, the cure rate was 75%. Fifteen patients in the extracorporeal shock wave combined with platelet-rich plasma treatment group met the cure criteria and one patient did not heal. Healing center The time required was 21.80 ±1.521 weeks and the cure rate was 93.75%. After statistical analysis, the combined treatment group compared with the other two simple treatment, has statistical significance. And through the use of musculoskeletal ultrasound to monitor the whole process of dynamic monitoring, to provide accurate reference information for the treatment process.

Conclusion

Extracorporeal shock wave combined with platelet-rich plasma can improve the clinical cure rate of nonunion thus shortening the treatment of Period.

【Key words】 ：nonunion of bone, ultrasound of muscle and bone, platelet-rich plasma, extracorporeal shock wave, combined therapy

根據美國FDA目前臨床上接受的診斷標準，未癒合超過9個月並且至少3個月沒有癒合跡象的骨折可被診斷為骨不連。當前由於交通肇事逐年上升，臨床上大多數的骨折都是由於高能量的損傷引起，隨之而來的是骨不連的發生機率也在不斷上升，目前僅在美國每年的骨折患者中便已經達到了5%-10%[[i]。骨折延遲癒合是多種因素共同作用的結果，骨不連的患者往往有不同程度的肌肉萎縮，肢體活動受限，甚至關節僵硬，這大大降低了患者的生活質量，臨床上治療骨不連的過程中，仍然存在諸如長治療周期和昂貴治療的問題。同時，多次手術可能會增加感染風險。這些問題對骨不連患者的身體，心理和經濟方面有很大影響，研究骨折延遲癒合問題具有重大社會意義。骨不連傳統治療方法多以再次手術並取自體髂骨植骨為主要手段，這種方法具有手術，麻醉風險大，治療費用高昂的缺點。為病患研究最高性價比的治療方法是醫務工作者的使命，體外衝擊波療法及富血小板血漿（PRP）技術同屬再生醫學技術而且都具有無創，微創的特點，二者在治療骨折延遲癒合方面都取得了確切的臨床療效，但還存在起效緩慢，受一些禁忌症限制問題。本實驗採用衝擊波聯合富血小板血漿的治療方法，研究分析其聯合應用在骨不連的臨床治療上的療效提高及縮短治療周期的效果。

資料與方法

1. 臨床資料：

選擇了2017年至2018年入院的48名骨不連患者，平均年齡18-70歲。其中男性患者32例，女性患者16例，股骨骨折12例，肱骨骨折16例，尺橈骨骨折7例，脛腓骨骨折13例。

病例排除標準:

①　有凝血功能障礙等出血性疾病，未得到治療或治癒;

②　診斷有下肢深靜脈血栓者;

③　患有嚴重認知和精神疾病但無法通過穩定治療和隨訪治療的患者;

④　骨缺損大小超過50px者;

⑤　經過診斷,骨折屬於病理性骨折,影響骨折正常癒合者;

⑥　治療前曾經注射或使用過類似自體血液或血液製品以及幹細胞相關製劑。

⑦　有免疫抑制或急性感染過程;

⑧　在過去3年中患有癌症或其他腫瘤,或在過去3年中接受過任何癌症或腫瘤治療;

⑨　血小板計數<150,000/μL;

⑩　懷孕的患者

2.實驗方法

將48例患者隨機分為3個治療組：體外衝擊波治療組（ESWT組），富血小板血漿治療組（PRP組）和體外衝擊波聯合PRP治療組（聯合組），每組16人。

具體實驗方法如下：

1.   ESWT組：以患者的耐受程度為前提，從低能量開始，逐漸增強。根據肌骨超聲定位結果指導以及骨折所在部位的不同，選取不同形式和程度的能量衝擊。發散衝擊波治療機被用於治療較淺部分的骨不連。治療時一般選取中能量範圍（0.12～0.25毫焦耳/平方毫米)，使用高能量範圍（0.26～0.39 毫焦耳/平方毫米）的聚焦式衝擊波治療機治療深部位骨折不癒合。通過肌肉骨骼超聲引導，每次選擇的治療部位的數量為2到4個，每個治療部位衝擊1000次左右，衝擊的脈衝次數控制在2000和4000之間。每隔一天治療一次，治療5至10次為一療程周期，每兩次治療周期間隔2到3個月。治療開始後，在第3、第6和第12個月時，正位及側位透視位置拍攝X線，並且如果需要，進行CT檢查。根據患者的成像數據，以評估骨折的癒合程度。

圖1 肌骨超聲引導輔助引導下利用衝擊波治療骨不連

2.PRP組：PRP的製備：取患者靜脈全血40ml，用枸櫞酸鈉溶液進行抗凝，然後以160g的分離因素下全血離心10分鐘。離心後的全血從上到下分為三層：血漿層，交界層和紅細胞層。將吸出的血漿層轉移到新的離心管中，穩定後，以1000g離心10分鐘。離心後，保留4-5ml血漿以重懸血小板，從而獲得富含白細胞的富血小板血漿（PRP）。然後，在肌肉骨骼超聲的指導下，將製備的PRP每周一次注射到骨折端位置，並且3次注射是一個療程。在治療前和治療後3,6和12個月通過X射線和CT成像評估骨折癒合情況。

圖2 肌骨超聲引導下，骨折斷端處注射PRP

3.聯合組：在肌骨超聲的引導下，先使用聚焦式衝擊波對骨折部位進行6次中高能量的衝擊波治療，每個治療點衝擊次數在2000-4000次之間，然後使用PRP對骨折處進行3次注射，每月注射一次，注射後休息 1周，待注射PRP的針孔處皮膚完全癒合後，再使用發散式衝擊波對骨折處進行6次的衝擊治療（使用參數和每個部位的衝擊次數同前）。如此為一個治療周期，反覆此過程，中途可使用肌骨超聲及X線等影像判斷骨折兩端的骨痂癒合及血運變化情況。

圖3 病例：患者，馬某，外傷後，右側尺橈骨骨折切開復位內固定術後一年骨不連，術前及術後X線片

圖4

圖5

 

圖6

圖4、5、6為患者採用肌骨超聲引導體外衝擊波聯合PRP治療過程中第1、3、6、12個月的X線資料以及超聲影像下的動態變化情況

觀察指標：

 每組患者在治療後的第3、6、12個月拍攝骨折處X線正側位片，部分患者必要時需要行CT檢查，根據影像結果評估骨不連的治療效果。整個治療過程中都可使用肌骨超聲全程動態監測骨折癒合的過程以及骨折處周圍血管的血流變化情況。

統計學處理：

使用SPSS 24.0軟體對三組中達到治癒標準的患者所用的治療時間（周為單位）進行統計分析，並做正態性檢驗，用X±S的形式表示，兩組間利用t檢驗進行比較，如果P＜0.05，則表示結果存在差異性，具有統計學意義。

三組均通過正態性檢驗，檢驗分布為正態分布。

表1  三個治療組治癒的患者人數及達到癒合標準所用的時間

組間比較結果如下表2、3、4所示：

表2  體外衝擊波治療組與富血小板血漿治療組組間比較

表3  體外衝擊波治療組與聯合治療組組間比較

表4  富血小板血漿治療組與聯合治療組組間比較

結果：

三組共48例患者在治療12個月時:衝擊波治療組中有13例患者已經癒合,2例患者骨折處存在生長趨勢,1例患者治療無效,治癒所需時間為24.77±1.739周，治癒率81.25%;PRP治療組12例達到治癒標準，3例治療後有明顯的癒合傾向，2例無效，治癒所需時間為25.83±1.403周，治癒率為75％;體外衝擊波聯合富血小板血漿治療組中的15名患者達到了治癒標準，1名患者未癒合。治癒所需時間為21.80±1.521周，治癒率為93.75％。如圖2、3、4所示，通過對三個隨機組兩兩對比可知，體外衝擊波治療組與富血小板血漿治療組比較中（表2），P＞0.05，可認為二者在治癒時間上無統計學差異，而在聯合治療組與另外兩種治療方法的比較中（表3.4），P值均小於0.05，存在差異性，有統計學意義。

在整個治療過程中,使用肌骨超聲進行全程的動態監測,可見聯合治療組的患者骨折血流增加要明顯強於其他兩個對照組。綜上所述，衝擊波聯合富血小板血漿治療可以提高對骨折延遲癒合的有效率同時縮短治療周期，肌骨超聲可在定位，指導衝擊波治療能量分布等方面發揮作用。

討論    

1.1骨不連的成因

骨不連是指，在諸多複雜的因素綜合影響下，終止了骨折處的癒合過程。通常在骨折的晚期發生，容易導致諸多併發症，影響患者的生活質量。當今社會，骨不連的患者數量在骨折患者的總數中所佔的比例也在逐年增加。引起骨不連的原因有很多。在血液供應方面，骨不連通常發生在由高能量損傷引起的開放性骨折中。損傷後，骨膜被破壞，為骨骼提供營養的血管受損，甚至形成許多游離骨碎片。骨折的血液供應不足，這會影響骨骼的正常癒合。另外，醫源性損傷也是造成骨不連的重要因素，在術中，為了充分顯露折斷，對骨膜的過分剝離，或為了達到理想的復位效果，對骨折兩端進行粗暴、反覆的復位，相應地，它會對骨膜下血管和周圍軟組織造成一定程度的損傷，進而影響骨折的血液供應。不穩定或固定範圍不足的內固定或外固定，也會使骨折處產生異常的活動，繼而影響骨折斷端的連結，發生骨不連。在術後的早期功能康復練習過程中，對骨折端過度的牽引會引起骨折的斷端分離移位，使骨折兩端的骨痂不能完全橋接，造成骨不連。也可能是由於過早負重，在力學影響下，導致骨痂形成障礙或異常塑形。除了上述幾點以後，患者的年齡、性別、服用藥物情況、身體營養狀況、或相關疾病等因素都是引起骨不連的相關因素。

1.2衝擊波的作用原理（Extracoporeal shockwave，ESW)   

體外衝擊波屬於力學波的範疇，具有傳導、反射和折射的聲學特性，所以它能在傳導聲音的介質中傳導，並帶有一定的能量，能夠在不同的界面上產生折射和反射，我們目前常用的衝擊波主要分為聚焦式和發散式兩種[[ii]]。衝擊波治療骨不連首次被認識是在1988年，Haupt[[iii]]利用衝擊波治療骨不連並取得了滿意的效果。由於它是一種非侵入性的治療方法，所以一經問世，便得到了廣泛的關注。

早在1991年，Valcha-nou[[iv]]等人利用聚焦式衝擊波對活體兔子的股骨和屍體的骨頭進行實驗，他發現衝擊波能夠在骨折處造成帶有微小裂隙的許多細小的碎骨片，並可以形成局部的血腫。在此之後，他又通過對79例骨不連患者採用ESWT治療，最終發現治癒率高達85.4%。後又有研究者通過實驗顯示ESWT能夠顯著加速骨折的癒合過程[[v]]。邢更彥[[vi]]等研究者在1998年在我國通過對包括骨不連和骨延遲癒合在內的41例患者採用ESWT治療的研究中，發現在8-12周內，大部分的患者都達到了癒合標準，其餘的患者已在後續的短暫治療過程中得到治癒。迄今為止，尚未有報導或文獻提出衝擊波在治療骨不連的過程中出現明顯的併發症。Sheberger[[vii]]等認為，衝擊波治療不癒合的原理是由於衝擊波具有特殊的生物效應，通過骨誘導，新的骨組織代替斷裂端的軟組織，從而實現骨癒合，並改善局部血供。

利用衝擊波治療骨不連的主要原理為：衝擊波對骨折斷端進行高能量的衝擊，使其發生粉碎性的微小骨折，並使其周圍產生新的局部血腫，人為的使骨不連的斷端變為新鮮的骨折[[viii]]。骨折處發生炎性反應並釋放炎性介質，聯合促進骨生長的相關因子。促使成骨細胞和軟組織中的成纖維細胞相互聚集，不斷增殖。與此同時，多個衝擊波衝擊可以在斷裂延長炎症周期和擴大炎症和血管反應[[ix]]。並且在形成的血腫中，還富含多種影響骨折的細胞生長因子，如β轉化生長因子，胰島素樣生長因子，血小板衍生的生長因子等，可誘導和調節在骨折端的細胞增殖和分化以及新骨的形成。

1.3富血小板血漿（platelet-rich plasma ，PRP）

 富含血小板的血漿是通過離心從自體的全血中提取的濃縮的富含血小板的濃縮物。血小板濃度是在全血中的4-5倍[[x]]，激活後的PRP能夠釋放多種生長因子[[xi]]，且含量豐富。已經有文獻研究指出，PRP可以對毛細血管產生強烈的刺激[[xii]]，促使其再生，同時能夠釋放多種生長因子，這些生長因子能夠積極誘導和調控細胞的增殖分化以及轉移，從而促進骨組織和軟組織的修復，使其在促進骨折癒合方面具有顯著的效果。

 根據在富含血小板的血漿中白細胞和纖維蛋白的含量，它們可以被分為四類[[xiii]]： P-PRP，L-PRP，L-PRF和P-PR。在治療骨不連的研究，主要研究對象是富有的白血球的富血小板血漿（P-PRP）和去白細胞富血小板血漿（L-PRP）。這兩個類型有不同的特點，FIlardo等人[[xiv]]研究發現，含大量白血細胞的富含血小板的血漿，其在一定程度上可以抵抗感染，但它也將與骨折部位更高濃度的與促進炎症相關的細胞因子共同作用，產生大量的金屬蛋白酶，從而促進細胞外基質的細胞的退化分解，並且抑制它們的形成[[xv]]，並且它將通過激活kB信號傳導途徑加重炎症反應的程度[[xvi]]，對於骨組織的癒合是十分不利的。而去白細胞富血小板血漿恰恰相反，它通過去除白細胞，避免kB通路[[xvii]]激活過度，達到促進軟骨再生的效果，而且其主要作用可能是促進細胞的合成代謝。所以去白細胞富血小板血漿更適合在治療骨不連中使用。

 富血小板血漿含有大量的抗炎性因子、促炎性因子和生長因子等多種可溶性因子[[xviii]]，它們能夠介導骨折處發生的炎症反應以及骨組織的癒合過程，能夠一定程度的刺激細胞，促使其增殖、成熟。富血小板血漿中含有豐富的各種生長因子，例如血小板衍生的生長因子，血管內皮生長因子，轉化生長因子β，表皮生長因子，胰島素樣生長因子[[xix]]。這些生長因子能夠參與、調節[[xx]]、及促進基質細胞、骨組織細胞、血管及軟組織纖維蛋白的形成，提高骨不連斷端的骨痂癒合速度，減少癒合時間。

1.3肌肉骨骼超聲

 肌骨超聲是超聲技術應用在肌肉和骨骼系統上的一種診斷方法，利用聲波反射不能穿過正常骨皮質的原理，肌骨超聲可以探測到超聲探頭下方的骨皮質，它顯示為一個連續的，規則的線性明亮的圖像中的回聲。但是超聲波可以透過未鈣化完全的軟骨，並可以顯示軟骨內部的形態，使用肌骨超聲可以清晰的顯示軟骨骨折形態，並可對其進行動態監測[[xxi]]。同時肌骨超聲可以顯示骨折斷端的神經及血管的損傷程度。對於骨折的診斷，超聲靈活的照射角度可以為臨床醫生提供骨折處不同角度、不同平面的參考信息，並且可以顯示探測部位周圍血管內血流的情況。所以利用肌骨超聲可以對骨痂的癒合過程提供重要的監測信息，而且與傳統的X線、CT、以及磁共振相比，肌骨超聲具有檢查方便、價格低廉、動態觀測、無輻射等特點，同時在治療過程中，更加方便患者與臨床醫生的溝通交流。  

 衝擊波聯合富血小板血漿的聯合治療方案是基於兩種治療方式在組織再生科學中的作用原理之上所提出的,作為一種非侵入性，微創治療，它達到治療的目的，同時減少了患者的痛苦。同時在肌骨超聲的引導下,能夠更加精準的對患處進行治療,而且能夠細緻入微的觀察骨痂癒合及血流變化的情況,能夠為臨床醫生提供更加精準的參考信息。同時能夠大大增加患者及臨床醫師的治療信心。衝擊波和PRP雖然相對來說比較安全,存在較少的併發症,但是在治療過程中,也需要注意各自的禁忌症,確保減少併發症的發生。在這項研究中，聯合治療可改善骨不連的治癒率，相對縮短骨折癒合時間，並相應降低了患者的經濟負擔。然而，仍然存在值得進一步研究的問題，例如對於PRP結合衝擊波的治療方法對不同類型的骨不連是否具有不同的治療效果。以及在對待損傷程度不同的骨不連患者,是否不同的衝擊波治療頻率和參數能夠起到不同的治療效果等等,這些問題還需在日後的研究中不斷的探索,不斷的總結分析。

參考文獻

[[i]].BorrelliJJr,PrickettWD,Ricci WM. Treatment of nonunions and osseous defects with bone graft and calcium sulfate [J].ClinOrthopRelat Res,2003,411:245-254

[[ii]] .HAUPTG,HAUPTA,EKKERNKAMPA,etal .Influence of shock-wave son tracture healing[J].Urology,1992,39(6):529-532.

[[iii]]. 邢更彥,徐永明,耿歡,張浩衝.體外衝擊波治療骨組織疾病的研究進展[J].醫學與哲學(B),2018,39(09):12-14.

[[iv]]. OGDENJA, TTJ-KISCHKAT  A, SCHULTHEISSR. Principles of shock wave therapy[J].Clin Orthop Relat Res,2001,38(387):8-17.

[[v]].CHENGJH,WANG CJ.Biological mechanism of shock-wave in bone [J]. Int J Surg,2015,24(PtB):143-146．

[[vi]]. 邢更彥,井茹芳,劉樹茂,崔凱榮,匡正達.體外衝擊波對骨膜組織骨不連及骨延遲癒合的影響[J].中華理療雜誌,1998,21（6）：331-333.

[[vii]]. Seheberger R．Senge T．Non．invasive treatment of long—bone pseudarthnrsis by shock waves[J]．Arch Orthop Trauma Surg，1992，111(4)：224-227

[[viii]] .Da Costa Gomez TM．Radtke CI．。Kalscheur VL，d a／．Efiect of focused and radial extracorporeal shook wave therapy on equine bone

microdamage[J]．Vet Surg，2004，33(1)：49—55．

[[ix]]. 稅巍,魯曉波.骨不連的成因及治療進展[J].醫學綜述,2009(11):85-88.

[[x]]. Yuan T, Zhang C, Zeng B. Treatment of chronic femoral osteomyelitis with platelet-rich plasma (PRP): a case report.Transfus Apher Sci. 2008;38(2):167-173.

[[xi]]. Pietramaggiori G, Scherer SS, Mathews JC, et al. Healing modulation induced by freeze-dried platelet-rich plasma and micronized allogenic dermis in a diabetic wound model.Wound Repair Regen. 2008;16(2):218-225.

[[xii]].Lindeboom JA, Mathura KR, Aartman IH, et al. Influence of the application of platelet-enriched plasma in oral mucosal wound healing. Clin Oral Implants Res. 2007;18(1):133-139.

[[xiii]] .Pavlovic V, Ciric M, Jovanovic V, et al. Platelet Rich Plasma: a short overview of certain bioactive components. Open Med (Wars). 2016;11(1):242-247.

[[xiv]] .Cavallo C, Filardo G, Mariani E, et al. Comparison of platelet-rich plasma formulations for cartilage healing: an in vitro study. J Bone Joint Surg Am. 2014;96(5):423-429.

[[xv]] .Riboh JC, Saltzman BM, Yanke AB, et al. Effect of Leukocyte Concentration on the Efficacy of Platelet-Rich Plasma in the Treatment of Knee Osteoarthritis. Am J Sports Med. 2016; 44(3):792-800.

[[xvi]]. Liacini A, Sylvester J, Li WQ, et al. Inhibition of interleukin-1-stimulated MAP kinases, activating protein-1(AP-1) and nuclear factor kappa B (NF-kappa B) transcription factors down-regulates matrix metalloproteinase gene expression in articular chondrocytes. Matrix Biol. 2002;21(3):251-262. 

[[xvii]] .Cavallo C, Filardo G, Mariani E, et al. Comparison of platelet-rich plasma formulations for cartilage healing: an in vitro study. J Bone Joint Surg Am. 2014;96(5):423-429.

[[xviii]] .Pavlovic V, Ciric M, Jovanovic V, et al. Platelet Rich Plasma: a short overview of certain bioactive components. Open Med (Wars). 2016;11(1):242-247.

[[xix]] .Magalon J, Bausset O, Serratrice N, et al. Characterization and comparison of 5 platelet-rich plasma preparations in a single-donor model. Arthroscopy. 2014;30(5):629-638.

[[xx]].Seyhan N, Keskin S, Aktan M, et al. Comparison of the Effect of Platelet-Rich Plasma and Simvastatin on Healing of Critical-Size Calvarial Bone Defects. J Craniofac Surg. 2016;27(5):1367-1370. 

[[xxi]] .劉琦,吳長君.超聲在肌肉骨骼系統中應用的研究進展[J].醫學綜述,2017(12).