低频电磁场对骨骼愈合的作用

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1、低频电磁场对骨骼愈合伙用综述自从197年assett等提出采用极低频电磁场(exremeyow rqueny elecromgntic ield,ELFEMF)治疗骨不连，并在临床上获得满意的效果以来，ELFEM对骨组织的作用始终受到有关学者的注重。近年来,有关实验研究和临床应用的资料相继问世，并且治愈了诸多骨科疾病，因此，低频电磁场在生物学和医学领域中已成为一种重要的研究工具，并且也成为很有发展前程的一种理疗措施。本文就低频脉冲电磁场增进骨愈合方面进行综述。1 低频电磁场低强度脉冲电磁场，是指频率1 Hz,强度低于00 Gs的低频、低强度调制磁场,在保存静态磁场治疗作用的基本上,使磁疗辐射产

2、生强度可调的交变脉冲动态磁场;动态磁场强度可从5 Hz到100 Hz范畴内调节，充足发挥出各个频率磁场的磁疗作用;不同的电磁场强度和频率有不同的生物效应。对骨代谢中成骨作用较有影响的频率为75H如下,而在正弦磁场影响骨代谢的研究中发现当频率波动在155z范畴内时所诱导的成骨效应最明显。低频脉冲电磁场作用于骨组织,不产生热效应,而产生类似于流体机械塑形的作用，并通过不对称的宽幅脉冲影响许多异常的生物过程,进而改善骨骼、肌肉和其她系统的病理状态,克制骨吸取，增进骨形成。为运用脉冲电磁场发送人体生物波治疗骨质疏松是九十年代末开始临床使用。它采用高能抗谐振低频变化脉冲电磁场变化人体生物静电与改善生物场

3、这一原理，作用于成骨细胞，促使细胞进行有丝分裂和成熟细胞的增生来治疗骨质疏松。现代医学研究证明:电刺激能增进骨组织生长骨是具有压电效应的物质，当它受到机械压力后能将机械能转化为电能，产生应力电位J,负电能刺激新骨的形成。正常有生命的骨骼具有特定的生物电，即稳态电位,这种电位有特定的分布模式,骨折后能立即变化,骨折端电势最低，这种负电环境十分有助于骨折的愈合。骨的生物电现象与细胞代谢有关，若动物死亡,2 就会消失。由于多种脉冲电会对人体产生一定的场强，场强浮现场压,这种场压作用在骨头上,会使骨头的场强发生变化。人体骨头自身有一定的生物场，并且是一种稳定的生物场,一旦打破了这个生物场,用外界的生物

4、场去刺激，就会变化局部生物场的变化,在能量和强度都可以控制的状况下，可以加速骨组织的生长,达到避免和治疗骨质疏松及治疗骨折的目的，与药物配合应用疗效更好。2 生化指标的研究血清骨钙素(bon l potei,BP)、碱性磷酸酶(lklinpphaase，ALP)和尿脱氧吡啶诺林(eoxypyriolne，DPD)是常用的评价骨转化的生化指标。ALP是成骨细胞的初期标志酶,在成骨过程中水解磷酸酯,为羟基磷灰石的沉积提供必要的磷酸,有助于成骨，表白成骨分化的开始 。P测定重要反映骨形成功能,ALP来自于骨,此外重要来自肝脏。在影响肝功能因素较小的动物实验中,血清总AL可比较拟定地反映骨形成功能状态

5、 。白孟海等观测脉冲磁场对去势大鼠ALP变化规律的研究时发现，PEMFs治疗个月的去势大鼠血清ALP与去势对照组相比，有明显性减少,提示脉冲电磁场能使去势大鼠血清ALP水平减少。BGP是成骨细胞特异性合成并分泌的一种非胶原蛋白,在钙离子存在条件下,与羟磷灰石结合并稳定其构象,被觉得是向成骨细胞分化最特性性的标志物u 。申广浩等 观测不同强度EMF对去势后大鼠骨质疏松症的影响,发现EFs可以减少血清BG水平,低磁场强度组减少水平优于高磁场强度组。尿脱氧吡啶酚(D）仅见于细胞外型胶原蛋白中,由于I型胶原蛋白转换的重要部位在骨,DPD几乎仅在骨中存在。DD作为破骨细胞降解的副产品被释放人血，并在尿中

6、排泄。尿PD是反映骨吸取的生化指标。李晨等在EMs对绝经后骨质疏松症影响的实验中测量大鼠骨转化生化指标(血清AP、破骨细胞C、尿脱氧吡啶诺林DPD)，成果显示与假手术组比较，其他各组血清LP、O和尿DD均有所下降。3 极低频电磁场对成骨细胞增殖与分化的影响低频脉冲电磁场对成骨细胞增殖和分化的影响在非P状态下，成骨细胞和破骨细胞通过“偶联”机制保持动态平衡，维持正常的骨重建。成骨细胞不仅是骨形成的直接承当者,并且通过细胞与细胞(lloel1)直接接触方式调节破骨细胞分化、增殖、生存、融合功能，因此是骨形成的核心因素。在绝经后骨质疏松状态，激活的成骨细胞和破骨细胞的数量都会增长，但单个成骨细胞形成

7、新骨的能力下降是导致骨量和骨强度下降的主线因素 。即成骨细胞的成骨活性对维持正常的骨量和骨强度有重要意义,因此也成为了目前的研究热点。基本研究表白EMFs可以增进骨形成,克制骨吸取，延缓骨量丢失。PMs通过增长成骨细胞数量、活性和克制成骨细胞凋亡直接增进骨形成。MF对大鼠颅骨成骨细胞fRB)的影响重要表目前增进其分化，且这种作用存在较为敏感的“强度窗”效应。李志锋等将O暴露于0Hz，0T、06T和0.18mT的PEMs进行干预,测定细胞增殖率、ALP活性和BMP一2NA的体现。成果显示0.14mT的PEMs对RB增殖和分化均无明显影响;.16m、0.1mT的PEMFs可明显提高A活性，并上调B

8、P一2mRNA体现。Tsai MT等将大鼠颅骨成骨细胞分别暴露于磁场为0.13mT,024m和0.3m的PEMFs中,波宽为300Vs的矩形方波，频率7.5z。观测发现组和8h组03m磁场组细胞数量在第天和第l2天增长，8组在第18天细胞数目减少。A体现在第2天和第1天先减少后增长。而.32mT组在观测时间内克制了细胞增殖，但使LP体现增高。成果表白Fs在一定的刺激强度下可以影响成骨细胞的增殖和分化。3. 不同波形ELEF对成骨细胞增殖能力的影响表为不同波形LEF作用下，采用MT措施所测得的成骨细胞增殖率的变化。从表1可以看出,矩形波、矩形脉冲波ELEF均可以增进成骨细胞增殖(P0.0),其中

9、,矩形脉冲ELEF增进增殖的作用更明显(P0.05)。3.2不同波形ELEF对成骨细胞分化能力的影响表2为不同波形ELEF作用下，成骨细胞AP活性的变化。可以看出，矩形波、矩形脉冲波EE可克制成骨细胞分化A活性(P0.05),正弦波ELE可明显增进成骨细胞I P活性增强(P0.05)。4 有关实验研究.1低频电磁场对男性骨密度的影响选用长期于低频电磁场下作业的男性员工40名设为研究组，同系统非低频电磁场下作业的男性员工10名设为对照组。对两组进行了血钙、血磷、碱性磷酸酶和指骨骨密度的检查，同步抽血进行了N端骨钙素(。D)、总型胶原氨基端前肽（tPINP)和p一胶原降解产物(13-CT)的测定。

10、如下为此实验有关数据:实验数据可以看出,研究组指骨骨密度T值、血磷、ND均高于对照组,血钙、1一CTX低于对照组， 比较差别有记录学意义(P05);碱性磷酸酶和tINP水平高于对照组,但差别不明显。指骨骨密度与NMD和PIP呈正有关，与3-CTX呈负有关。结论：低频电磁场对骨质疏松有正面影响，血清NMID、PIN和BCX检测可较好反映骨代谢状况。2 低频脉冲电磁场治疗骨关节炎的有效性与安全性80例骨关节炎患者运用低频脉冲电磁场措施进行治疗。以患者的疼痛限度视觉类比量表(VS）评分、WOMAC骨关节炎指数评分在治疗开始前、治疗开始后1周、治疗开始后1个月、治疗开始后3个月的变化对患者进行疗效评估

11、;以患者治疗前后重要生命体征和实验室检查成果进行安全性评估。实验数据如下：通过本实验，我们看到,低频脉冲电磁场能较快缓和患者的关节疼痛及关节活动受限，在治疗开始后周患者的疼痛限度VAS评分就浮现了有记录学意义的下降，同步患者的WOMA骨关节炎指数也浮现了有记录学意义的下降。而在治疗开始后的1个月,患者疼痛限度AS评分及WOMAC骨关节炎指数体现出了进一步的下降。甚至在治疗开始后的3个月,患者疼痛限度VAS评分及WOMAC骨关节炎指数仍在进一步下降。以上成果提示，低频脉冲电磁场疗法应用于骨关节炎的治疗，具有起效快、作用持久的特点。4.低频弱脉冲电磁场作用下成骨细胞的实时表面增强拉曼光谱研究用出生

12、5 的Wsar品系小鼠的颅骨接种成骨细胞并传代。应用表面增强拉曼光谱技术实时的措施采集不同磁场作用时间内低频率（50 Hz)、低强度(.30mT)脉冲电磁场作用下的成骨细胞的拉曼光谱。每隔1 mi采集一次，至作用 mn止；并与电磁场作用前采集的拉曼光谱做比对。图给出无场和电磁场作用 min内的拉曼光谱,以电磁刺激8 mi时的谱图为例指认其中的特性峰，其所代表的化学基团由表给出。比较电磁场作用前后和作用8 min内不同步刻的拉曼光谱,可知其对成骨细胞膜蛋白和磷脂分子的构象有一定影响：表征膜蛋白中氨基酸侧链和磷脂C键骨架的特性峰的位移只发生了小幅变化，阐明实验电磁场对细胞膜无损伤作用;在其作用之初

13、的.5.0 mn内,表征蛋白质构象信息的6个拉曼特性峰的相对强度随时间逐渐增长。揭示了构象发生变化的膜蛋白数量随电磁场作用时间的延长而增多。：实验探测到成骨细胞对低频脉冲电磁场的最初响应机制，体现为膜蛋白构象的有序变化。这为进一步摸索由电磁刺激而激活的成骨细胞一系列信号转导通路的上游机制提供了有力的根据。5意义和展望通过近2年的临床应用和基本研究，脉冲电磁场疗法对骨病的治疗作用已得到肯定。由于EMF刺激成骨效应具有无创性、操作简便、合用范畴广和并发症少等长处,故其在临床上(特别是骨科、康复科)的应用日趋广泛。综上所述，波及将电磁技术用于临床治疗的研究横跨医学及电磁物理学领域，这项边沿、交叉性的

14、研究课题目前仍存着这许多方面的挑战。有关磁场治疗骨折其最适强度是多少以及长期暴露于磁场与否对人体有影响等尚需进一步研究。相信随着现代科技、高新技术、高新材料的进一步发展,EM在医学治疗领域中将呈现出更为广阔的应用前景。参照文献：1 洪修鄂，江让.脉冲电磁场增进骨愈合 物理医学与运动医学,1982, (）：.2 张克文.骨质疏松与低频电磁场 .中国临床保健杂志,，11(4):6.3 张建保,张晓军.极低频电磁场对大鼠成骨细胞的影响J.生物医学工程学杂志,， 24():105-1060.4江嘉昕,陈锦武,黄霖.低频电磁场对男性骨密度的影响分析J.新医学，3(4):13.5 火焱，陈德志等 低频脉冲电磁场治疗骨关节炎的有效性与安全性的观测.中国医药科学,， 13(）：9. 吴华. 脉冲电磁场增进骨愈合的研究现状J.医学研究生学报,1（1）:37 夏璐,何成奇.低频脉冲电磁场治疗原发性骨质疏松症的实验研究进展J. 中国医学康复杂志,26（12):190.8 宋昆, 宋纪勇.低频弱脉冲电磁场作用下成骨细胞的实时表面增强拉曼光谱研究基本医学, 0(1)：49 许巍,张廷芳.脉冲电磁场对体外成骨细胞的作用及影响J. 中国医药指南,17(1):31.