蔣文莉 ,唐 杰 ,王月香
(1.解放軍總醫(yī)院超聲科,北京 100853;2.北京醫(yī)院超聲科,北京 100730)
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低強(qiáng)度超聲促進(jìn)周?chē)窠?jīng)修復(fù)的研究進(jìn)展
蔣文莉1,2,唐杰1,王月香1
(1.解放軍總醫(yī)院超聲科,北京100853;2.北京醫(yī)院超聲科,北京100730)
摘要:周?chē)窠?jīng)損傷后的修復(fù)一直是醫(yī)學(xué)界研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。雖然顯微外科學(xué)的發(fā)展以及組織工程的出現(xiàn),為周?chē)窠?jīng)損傷后的修復(fù)帶來(lái)了佳音,但是目前其臨床療效仍不十分理想。低強(qiáng)度超聲波作為物理治療的一種方式,被研究認(rèn)為能促進(jìn)周?chē)窠?jīng)損傷的修復(fù)。低強(qiáng)度超聲主要利用超聲波的機(jī)械效應(yīng),提高細(xì)胞膜和細(xì)胞壁的通透性,增強(qiáng)細(xì)胞的新陳代謝,促進(jìn)細(xì)胞生長(zhǎng)。低強(qiáng)度超聲治療最早在臨床上主要應(yīng)用于促進(jìn)骨折愈合、肌腱愈合及軟骨、椎間盤(pán)等組織的愈合中。早期人們也研究過(guò)低強(qiáng)度超聲在神經(jīng)系統(tǒng)中的作用,爭(zhēng)論的焦點(diǎn)主要在連續(xù)超聲或脈沖超聲方式的選擇以及熱效應(yīng)是否發(fā)揮作用上。初步研究表明:低強(qiáng)度超聲可以促進(jìn)雪旺細(xì)胞增生以及在大鼠坐骨神經(jīng)擠壓傷、坐骨神經(jīng)截?cái)鄠?、神?jīng)導(dǎo)管修復(fù)缺損坐骨神經(jīng)等神經(jīng)損傷過(guò)程中的修復(fù)和再生。對(duì)于其作用的機(jī)制的研究也從細(xì)胞學(xué)、分子生物學(xué)、酶學(xué)、離子通道等多個(gè)角度進(jìn)行了探索。作為無(wú)創(chuàng)便捷的治療方法,低強(qiáng)度超聲雖然還有很多方面的問(wèn)題尚待商榷研究,其未來(lái)廣闊的臨床應(yīng)用空間是值得肯定和期待的。
關(guān)鍵詞:周?chē)窠?jīng)損傷;再生和修復(fù);低強(qiáng)度超聲
當(dāng)今社會(huì)由于自然災(zāi)害、交通事故、戰(zhàn)爭(zhēng)及意外創(chuàng)傷等造成的周?chē)窠?jīng)損傷的發(fā)生率相當(dāng)可觀,在歐洲每年有30萬(wàn)的周?chē)窠?jīng)損傷病例[1]。周?chē)窠?jīng)損傷后的修復(fù)一直是醫(yī)學(xué)界研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。1997年Terzis等[2]提出了自體神經(jīng)移植術(shù),自此自體神經(jīng)移植一直被認(rèn)為是周?chē)窠?jīng)損傷后治療的“金標(biāo)準(zhǔn)”,自體移植后周?chē)窠?jīng)缺損病例臨床功能恢復(fù)率達(dá)80%[3]。但是由于供體神經(jīng)來(lái)源有限,需要二次手術(shù)及供體部位功能缺失、易發(fā)并發(fā)癥等原因,自體神經(jīng)移植的發(fā)展受到了限制。雖然近年來(lái)組織工程的發(fā)展為周?chē)窠?jīng)缺損的修復(fù)提供了新的材料和思路,但是顯微外科手術(shù)后神經(jīng)功能的恢復(fù)時(shí)間仍很長(zhǎng),且效果并不十分理想。進(jìn)一步研究促進(jìn)軸突再生的技術(shù)方法,將有助于推進(jìn)周?chē)窠?jīng)損傷后修復(fù)的研究進(jìn)展,具有重要的臨床意義。近年來(lái)許多物理治療方法,如激光、電刺激、磁場(chǎng)及超聲波等被應(yīng)用到促進(jìn)周?chē)窠?jīng)損傷后的修復(fù)和再生中來(lái),并證實(shí)確實(shí)有效[4]。
1低強(qiáng)度超聲波的物理作用機(jī)制
超聲波是物體的機(jī)械振動(dòng)在介質(zhì)中傳播時(shí)形成的機(jī)械振動(dòng)波,能進(jìn)入和穿過(guò)生物組織,以其特有的機(jī)械效應(yīng)、熱效應(yīng)及空化效應(yīng),正廣泛應(yīng)用于臨床診斷和治療的各個(gè)方面。
當(dāng)超聲波進(jìn)入人體組織后,組織將會(huì)吸收一定數(shù)量的聲波,使組織溫度升高。溫度升高的幅度與聲波的強(qiáng)度及照射時(shí)間等都有直接的關(guān)系。這就是超聲波的熱效應(yīng)。機(jī)械效應(yīng)是超聲波最基本的作用。超聲波是一種機(jī)械振動(dòng)波,當(dāng)聲強(qiáng)較低時(shí),生物組織在超聲波作用下能產(chǎn)生彈性振動(dòng),其振幅和超聲波聲強(qiáng)的平方根成正比,當(dāng)聲強(qiáng)較高時(shí),組織的振動(dòng)會(huì)超過(guò)其彈性極限,造成組織斷裂或者破壞。超聲手術(shù)刀和超聲碎石等都是利用這一效應(yīng)進(jìn)行工作。在組織中會(huì)存在一些小氣泡,在超聲的作用下,小氣泡的振動(dòng)會(huì)增強(qiáng),甚至破裂,伴隨局部的高溫、高壓,從而引起生物學(xué)反應(yīng)。這就是超聲的空化效應(yīng)。在超聲治療過(guò)程中,主要利用上述幾種效應(yīng)通過(guò)超聲能量的變化來(lái)促進(jìn)生物組織反應(yīng),達(dá)到治療目的。目前臨床上超聲治療的應(yīng)用主要有如下一些方面:超聲碎石、超聲理療、超聲手術(shù)刀、高強(qiáng)度超聲聚焦治療、超聲美容、超聲白內(nèi)障乳化、超聲藥物透入療法、超聲霧化吸入療法、超聲潔牙等。超聲劑量學(xué)的產(chǎn)生讓超聲治療應(yīng)用中的劑量選擇有了更多的研究依據(jù)。不同頻率不同劑量的超聲照射可能會(huì)帶來(lái)不同的生物學(xué)效應(yīng)。在一定范圍內(nèi),超聲治療引起的生物效應(yīng)是安全的有效的。一旦超過(guò)安全閾值,可能會(huì)帶來(lái)不可逆的生物學(xué)破壞。
而小于3 W·cm-2的低強(qiáng)度脈沖超聲,主要利用超聲波的機(jī)械效應(yīng)來(lái)對(duì)病變進(jìn)行治療。低強(qiáng)度脈沖超聲能增強(qiáng)細(xì)胞膜、細(xì)胞壁附近或細(xì)胞液內(nèi)液態(tài)介質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng),從而增強(qiáng)細(xì)胞膜及細(xì)胞壁的能量傳遞,加速反應(yīng)底物與催化酶的作用及作用產(chǎn)物的釋放,提高生物反應(yīng)的速度。另外低強(qiáng)度脈沖超聲在傳播過(guò)程中能產(chǎn)生有規(guī)律的穩(wěn)態(tài)空化效應(yīng),空化泡的振動(dòng)能對(duì)其他微粒產(chǎn)生剪切作用。低強(qiáng)度脈沖超聲主要是依靠這種機(jī)械振動(dòng)及穩(wěn)態(tài)空化效應(yīng),使胞內(nèi)質(zhì)流動(dòng),并且提高細(xì)胞膜及細(xì)胞壁的通透性,從而促進(jìn)細(xì)胞新陳代謝[5]。
2低強(qiáng)度超聲在促進(jìn)骨折愈合、肌腱愈合等其他領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀
低強(qiáng)度脈沖超聲被證實(shí)對(duì)很多組織損傷有治療修復(fù)作用。1983年Duarte[6]首先將強(qiáng)度分別為49.6 mW·cm-2和57 mW·cm-2脈沖重復(fù)頻率為1 MHz的低強(qiáng)度超聲應(yīng)用到假性關(guān)節(jié)和骨折的治療中。大量臨床研究亦證實(shí)了低強(qiáng)度脈沖超聲對(duì)新鮮骨折和骨不連的促進(jìn)作用。對(duì)于術(shù)后延遲愈合和骨不連患者,低強(qiáng)度超聲輻照可作為首選治療方法,在術(shù)后6個(gè)月內(nèi)治療可取得較好療效。隨著低強(qiáng)度脈沖超聲波對(duì)骨折和骨不連治療效果的深入而廣泛的研究,此項(xiàng)技術(shù)在運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)和骨科康復(fù)領(lǐng)域逐漸進(jìn)入臨床。
美國(guó)食品藥品監(jiān)督管理局分別于1994年10月和2000年2月相繼批準(zhǔn)低強(qiáng)度脈沖超聲能促進(jìn)新鮮骨折的愈合及治療陳舊性骨不連[7]。許多學(xué)者也證實(shí)強(qiáng)度小于等于100 mW·cm-2的低強(qiáng)度脈沖超聲能影響許多生物過(guò)程,比如:患有糖尿病大鼠的皮膚愈合,慢性靜脈曲張潰瘍的修復(fù),慢性炎癥過(guò)程,成骨不全的康復(fù)[8]等。低強(qiáng)度超聲還能增強(qiáng)各種軟組織的愈合,比如軟骨、椎間盤(pán)等。它還能通過(guò)影響軟骨組織而影響骨—肌腱連接處,從而促進(jìn)肌腱的愈合[9]。
3低強(qiáng)度超聲在神經(jīng)系統(tǒng)的研究狀況
在超聲生物效應(yīng)研究的早期階段,人們就開(kāi)始關(guān)注超聲對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)的作用。1929年Harvey等報(bào)道神經(jīng)肌肉準(zhǔn)備好的青蛙坐骨神經(jīng)受到超聲刺激時(shí),其腓腸肌發(fā)生擺動(dòng),而用箭毒處理的肌肉卻不能擺動(dòng)。1939年P(guān)ohlman團(tuán)隊(duì)第一次報(bào)道超聲能成功治療坐骨神經(jīng)和臂叢神經(jīng)功能紊亂。1942年和1952年Scholtz和Stuhilfuth分別證實(shí)超聲在神經(jīng)組織的臨床療效中發(fā)揮重要作用[10]。1988年Hong等[11]首次觀察了強(qiáng)度0.5 W·cm-2,頻率1.0 MHz連續(xù)脈沖超聲對(duì)損傷神經(jīng)再生的加速作用。從此很多動(dòng)物實(shí)驗(yàn)及臨床研究用來(lái)研究其作用機(jī)制。但是這些研究大多集中在對(duì)連續(xù)性脈沖超聲上,機(jī)制研究也主要在爭(zhēng)論是熱效應(yīng)還是非熱效應(yīng)。目前強(qiáng)度在0.05~0.5 W·cm-2之間的超聲被廣泛應(yīng)用于影像方面。
4低強(qiáng)度超聲在周?chē)窠?jīng)損傷后修復(fù)中的研究現(xiàn)狀
4.1低強(qiáng)度超聲對(duì)周?chē)窠?jīng)損傷后的修復(fù)的作用
4.1.1低強(qiáng)度脈沖超聲對(duì)離體雪旺細(xì)胞的作用雪旺細(xì)胞是周?chē)窠?jīng)系統(tǒng)中重要的膠質(zhì)細(xì)胞,是周?chē)窠?jīng)微環(huán)境中促進(jìn)軸突再生的最關(guān)鍵因素,對(duì)神經(jīng)的再生和成熟起著至關(guān)重要的作用,主要表現(xiàn)為:分泌多種神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)因子且均能顯著地促進(jìn)神經(jīng)軸突的生長(zhǎng);表達(dá)細(xì)胞黏附分子,如層黏連蛋白、纖黏連蛋白、神經(jīng)細(xì)胞黏附分子等;清除遠(yuǎn)端殘干處軸突殘片,形成神經(jīng)內(nèi)膜鞘層,從而支持和引導(dǎo)軸突生長(zhǎng)等。研究表明,低強(qiáng)度超聲可促進(jìn)雪旺細(xì)胞增生、防止細(xì)胞死亡,從而促進(jìn)神經(jīng)恢復(fù),并可促進(jìn)雪旺細(xì)胞NT-3基因的表達(dá)[12-15]。
4.1.2低強(qiáng)度超聲對(duì)大鼠坐骨神經(jīng)擠壓傷的作用坐骨神經(jīng)擠壓傷后,應(yīng)用低強(qiáng)度超聲對(duì)神經(jīng)損傷部位進(jìn)行輻照后,在超聲輻照后不同時(shí)間段(2、4、6、8周)治療組坐骨神經(jīng)功能指數(shù)、感覺(jué)神經(jīng)傳導(dǎo)速度、神經(jīng)生長(zhǎng)因子及有髓鞘神經(jīng)纖維密度、髓鞘厚度等均顯著高于對(duì)照組。研究認(rèn)為損傷后早期應(yīng)用低強(qiáng)度脈沖超聲可促進(jìn)受損神經(jīng)的恢復(fù),而神經(jīng)生長(zhǎng)因子上調(diào)可能是低強(qiáng)度超聲促進(jìn)損傷神經(jīng)修復(fù)的作用機(jī)制[16]。
4.1.3低強(qiáng)度超聲對(duì)坐骨神經(jīng)截?cái)鄠淖饔醚芯匡@示坐骨神經(jīng)截?cái)鄠缶植繎?yīng)用低強(qiáng)度超聲可顯著促進(jìn)損傷處神經(jīng)組織的增生[8]。
4.1.4低強(qiáng)度超聲對(duì)大鼠神經(jīng)導(dǎo)管修復(fù)神經(jīng)的作用研究顯示,經(jīng)過(guò)超聲輻照作用的porous PLGA/Pluronic F127神經(jīng)導(dǎo)管內(nèi)軸突的生長(zhǎng)速度(每天0.71 mm)顯著高于未經(jīng)超聲輻照的神經(jīng)導(dǎo)管內(nèi)軸突生長(zhǎng)速度(每天0.48 mm),且治療組的軸突面積、直徑和髓鞘厚度均顯著高于對(duì)照組,提示低強(qiáng)度超聲對(duì)神經(jīng)導(dǎo)管內(nèi)的軸突再生起到良好的促進(jìn)作用[13]。
4.2不同強(qiáng)度不同頻率的低強(qiáng)度脈沖超聲對(duì)周?chē)窠?jīng)損傷的修復(fù)作用 盡管有很多研究證實(shí)低強(qiáng)度脈沖超聲能加速周?chē)窠?jīng)的修復(fù),但是各家所用的強(qiáng)度與頻率卻并不一致。Mourad等[16]應(yīng)用強(qiáng)度0.25 W·cm-2,頻率2.25 MHz的低強(qiáng)度脈沖超聲,在術(shù)后第3天開(kāi)始治療大鼠坐骨神經(jīng)擠壓傷,每周3次,共60 s。治療14 d后足部功能試驗(yàn)證實(shí)治療組與對(duì)照組坐骨神經(jīng)功能改善狀況有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。Crisci等[8]應(yīng)用強(qiáng)度16 mW·cm-2,頻率1.5 MHz的脈沖超聲治療神經(jīng)離斷術(shù)后24 h的大鼠,每天20 min,連續(xù)12 d,然后證實(shí)大鼠坐骨神經(jīng)功能明顯改善。Chang等[12]分別應(yīng)用強(qiáng)度0.3 W·cm-2,頻率1.5 MHz以及強(qiáng)度為0.2 W·cm-2,頻率1 MHz的低強(qiáng)度超聲治療離體雪旺細(xì)胞及神經(jīng)導(dǎo)管修復(fù)的神經(jīng)缺損處,每天5 min,連續(xù)2周后證實(shí)雪旺細(xì)胞增殖分化增強(qiáng)而坐骨神經(jīng)功能改善。
4.3低強(qiáng)度脈沖超聲促進(jìn)周?chē)窠?jīng)損傷修復(fù)可能的機(jī)制雖然對(duì)于低強(qiáng)度脈沖超聲促進(jìn)周?chē)窠?jīng)損傷修復(fù)的機(jī)制目前尚不完全清楚,但是學(xué)者們已經(jīng)從細(xì)胞學(xué)、分子生物學(xué)、酶學(xué)、離子通道等多個(gè)角度對(duì)此進(jìn)行了探索。
Zhang等[14]利用1 MHz,100 mW·cm-2的低強(qiáng)度脈沖超聲照射雪旺細(xì)胞,每天5 min,研究結(jié)果顯示低強(qiáng)度脈沖超聲能促進(jìn)雪旺細(xì)胞標(biāo)記物S-100的增殖分化,而且能通過(guò)提高NT-3和BDNF的mRNA的表達(dá)來(lái)促進(jìn)雪旺細(xì)胞增殖。Tsuang等[15]研究推測(cè):低強(qiáng)度超聲能影響細(xì)胞膜Ca2+-ATP酶、H+-ATP酶和其他離子通道的活性,這些對(duì)細(xì)胞的存活和增殖都非常重要。低強(qiáng)度超聲能增強(qiáng)酶的活性,增加細(xì)胞膜的通透性和選擇性,增強(qiáng)細(xì)胞膜的流動(dòng)性,從而加快細(xì)胞代謝。但是同時(shí)他們也觀察到過(guò)長(zhǎng)時(shí)間或者過(guò)大強(qiáng)度的超聲照射卻適得其反,能破壞細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu),使很多酶失活,細(xì)胞代謝破壞,導(dǎo)致很低的細(xì)胞存活率和增殖率。低強(qiáng)度脈沖超聲的這個(gè)作用他們實(shí)驗(yàn)損壞較嚴(yán)重的組中出現(xiàn)得更早。從而進(jìn)一步研究得出結(jié)論:低強(qiáng)度脈沖超聲能在24 h內(nèi)上調(diào)IL-6基因的表達(dá)而在48 h內(nèi)下調(diào)IL-6的表達(dá),8 h內(nèi)下調(diào)IL-1和TNF-α基因表達(dá)并下調(diào)P0,48 h內(nèi)上調(diào)IL-1基因表達(dá)。Raso等[4]研究后認(rèn)為低強(qiáng)度超聲促進(jìn)神經(jīng)再生可能的機(jī)制包括:熱效應(yīng)能促進(jìn)血管擴(kuò)張,增加新生血管的形成,增加局部營(yíng)養(yǎng);神經(jīng)發(fā)芽刺激神經(jīng)纖維密度增加;激活雪旺細(xì)胞恢復(fù)神經(jīng)管;化學(xué)因子或調(diào)解因子的釋放能刺激軸突的生成。Kusuyama等[17]通過(guò)對(duì)多分化潛能的間充質(zhì)干細(xì)胞及祖細(xì)胞系的研究發(fā)現(xiàn)低強(qiáng)度脈沖超聲能通過(guò)抑制PRARγ2通過(guò)ROCK-Cot/Tpl2-MEK-ERK通道,從而抑制間充質(zhì)干細(xì)胞向脂肪細(xì)胞分化而促進(jìn)間充質(zhì)干細(xì)胞向成骨細(xì)胞分化。Lv等[18]研究證實(shí):低強(qiáng)度脈沖超聲能促進(jìn)iPSCs源性神經(jīng)嵴干細(xì)胞的增殖分化。
4.4低強(qiáng)度脈沖超聲促進(jìn)周?chē)窠?jīng)損傷修復(fù)的主要研究方式 外周神經(jīng)損傷后的再生包括兩個(gè)部分的變化:一部分是損傷側(cè)近端神經(jīng)的生長(zhǎng)錐類(lèi)似結(jié)構(gòu)的形成,另一部分是損傷側(cè)遠(yuǎn)端Wallerian變性過(guò)程中雪旺細(xì)胞增殖誘導(dǎo)作用[19]。目前對(duì)于低強(qiáng)度脈沖超聲促進(jìn)周?chē)窠?jīng)再生的研究主要包括體外細(xì)胞培養(yǎng)和體內(nèi)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)兩大部分。
(1)體外實(shí)驗(yàn)主要是以神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞—雪旺細(xì)胞和多分化潛能間充質(zhì)干細(xì)胞的培養(yǎng)研究為主,通過(guò)細(xì)胞生物學(xué)技術(shù)、分子生物學(xué)技術(shù)等從形態(tài)上、數(shù)量上及基因表達(dá)方式等方面,評(píng)估低強(qiáng)度脈沖超聲治療后細(xì)胞的增殖分化狀況,并初步探討其作用機(jī)制。
(2)體內(nèi)實(shí)驗(yàn)主要以大鼠或新西蘭兔的坐骨神經(jīng)、腓神經(jīng)、動(dòng)眼神經(jīng)[20]病變模型為主。所應(yīng)用的動(dòng)物模型包括:坐骨神經(jīng)擠壓傷模型、周?chē)窠?jīng)缺損模型、神經(jīng)導(dǎo)管修復(fù)缺損周?chē)窠?jīng)模型等,坐骨神經(jīng)自體神經(jīng)翻轉(zhuǎn)移植模型通常是作為對(duì)照組來(lái)研究。體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中對(duì)于神經(jīng)損傷再生的評(píng)估方法主要包括:功能評(píng)價(jià):即坐骨神經(jīng)指數(shù)和電生理檢測(cè),及形態(tài)學(xué)評(píng)價(jià):包括骨骼肌橫截面積的評(píng)估,有髓鞘軸突的數(shù)目及髓鞘厚度,超微結(jié)構(gòu)的觀察等。而對(duì)于靶器官的檢測(cè)主要是形態(tài)學(xué)檢測(cè),如肌肉濕重比、肌肉纖維橫截面積估算等,并未涉及功能檢測(cè)。目前該研究尚未進(jìn)入臨床試驗(yàn)階段。
5目前存在的問(wèn)題
盡管對(duì)低強(qiáng)度脈沖超聲在周?chē)窠?jīng)損傷中的研究比較多比較廣泛,已經(jīng)達(dá)到分子生物學(xué)水平,其對(duì)周?chē)窠?jīng)損傷后修復(fù)和再生的促進(jìn)作用機(jī)制,目前報(bào)道的并不是很多,對(duì)于該機(jī)制的研究才剛剛起步,其具體機(jī)制、治療強(qiáng)度頻率周期、臨床應(yīng)用等問(wèn)題仍然值得商榷。
尚待解決的問(wèn)題主要有如下幾個(gè)方面:(1)低強(qiáng)度脈沖超聲促進(jìn)周?chē)窠?jīng)細(xì)胞尤其是雪旺細(xì)胞增殖的分子生物學(xué)機(jī)制需要進(jìn)一步證實(shí);(2)急需找出低強(qiáng)度脈沖超聲生物學(xué)效應(yīng)的基因激活及表達(dá)調(diào)控機(jī)制,有待明確基因激活或抑制與蛋白表達(dá)產(chǎn)物的關(guān)系及細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)方面的作用機(jī)制;(3)有待尋找低強(qiáng)度脈沖超聲治療周?chē)窠?jīng)損傷修復(fù)的最佳刺激時(shí)間及強(qiáng)度頻率周期等治療參數(shù),并早日應(yīng)用于臨床;(4)需要進(jìn)一步探索低強(qiáng)度脈沖超聲對(duì)自體神經(jīng)翻轉(zhuǎn)移植術(shù)后的神經(jīng)是否有促進(jìn)作用,以利于接軌于臨床輔助治療;(5)需要探索更多更新無(wú)創(chuàng)評(píng)價(jià)靶器官功能恢復(fù)狀況的方法。
6展望
作為無(wú)創(chuàng)便捷、耐受性好、無(wú)不良并發(fā)癥的治療方法,低強(qiáng)度脈沖超聲聯(lián)合組織工程技術(shù)、多能分化潛能干細(xì)胞技術(shù)在周?chē)窠?jīng)損傷中的治療,以及聯(lián)合超聲微泡造影靶向藥物治療的應(yīng)用前景值得期待。
參考文獻(xiàn):
[1]Mohanna PN YR,Wiberg M,Terenghi G.A composite poly-hydroxybutyrate-glial growth factor conduit for long nerve gap repairs[J].J Anat,2003,203(6):553-565.
[2]Terzis JK,Sun DD,Thanos PK.Historical and basic science review:past,present,and future of nerve repair[J].J Reconstr Microsurg,1997,13(3):215-225.
[3]Gu X,Ding F,Yang Y,et al.Construction of tissue engineered nerve grafts and their application in peripheral nerve regeneration[J].Prog Neurobiol,2011,93(2):204-230.
[4]Raso VVM BC,Mazzer N.Can therapeutic ultrasound influence the regeneration of peripheral nerves?[J].J Neurosci Meth,2005,142(2):185-192.
[5]時(shí)蘭春,王伯初,楊艷紅,等.低強(qiáng)度超聲波在生物技術(shù)中應(yīng)用的研究進(jìn)展[J].重慶大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2002,25(10):139-142.
[6]Duarte LR.The stimulation of bone growth by ultrasound[J].Arch Orthop Trauma Surg,1983,101(3):153-159.
[7]Ebrahim S,Mollon B,Bance S,et al.Low-intensity pulsed ultrasonography versus electrical stimulation for fracture healing:a systematic review and network meta-analysis[J].Can J Surg,2013,57(3):E105-E118.
[8]Crisci AR,Ferreira AL.Low-intensity pulsed ultrasound accelerates the regeneration of the sciatic nerve after neurotomy in rats[J].Ultrasound in Med & Biol,2002,28(10):1335-1341.
[9]Khanna A,Nelmes RT,Gougoulias N,et al.The effects of LIPUS on soft-tissue healing:a review of literature[J].Brit Med Bull,2009,89:169-182.
[10] Madsen PW,Gersten JW.The effect of ultrasound on conduction velocity of peripheral nerve[J].Arch Phys Med Rehabil,1961(9):645-649.
[11] Hong CZ,Liu HH,Yu J.Ultrasound thermotherapy effect on the recovery of nerve conduction in experimental compression neuropathy[J].Arch Phys Med Rehabil,1988,69(6):410-414.
[12] Chang CJ,Hsu SH.The effects of low-intensity ultrasound on peripheral nerve regeneration in poly(dl-lactic acid-co-glycolic acid) conduits seeded with Schwann cells[J].Ultrasound in Med & Biol,2004,30(8):1079-1084.
[13] Chang CJ,Hsu SH,Lin FT,et al.Low-intensity-ultrasound-accelerated nerve regeneration using cell-seeded poly(D,L-lactic acid-co-glycolic acid) conduits:an in vivo and in vitro study[J].J Biomed Mater Res Part B Appl Biomater,2005,75(1):99-107.
[14] Zhang H,Lin X,Wan H,et al.Effect of low-intensity pulsed ultrasound on the expression of neurotrophin-3 and brain-derived neurotrophin factor in cultured schwann cells[J].Microsurgery,2009,29(6):479-485.
[15] Tsuang YH,Liao LW,Chao YH,et al.Effects of low intensity pulsed ultrasound on rat Schwann cells metabolism[J].Artif Organs,2011,35(4):373-383.
[16] Mourad PD,Lazar DA,Curra FP,et al.Accelerates functional recovery after peripheral nerve damage[J].Neurosurgery,2001,48(5):1136-1140.
[17] Kusuyama J,Bandow K,Shamoto M,et al.Low-intensity pulsed ultrasound (LIPUS) influences the multi-lineage differentiation of mesenchymal stem and progenitor cell lines through ROCK-Cot/Tpl2-MEK-ERK signaling pathway[J].J Biol Chem,2014,289(15):10330-10344.
[18] Lv Y,Zhao P,Chen G,et al.Effects of low-intensity pulsed ultrasound on cell viability,proliferation and neural differentiation of induced pluripotent stem cells-derived neural crest stem cells[J].Biotechnol Lett,2013,35(12):2201-2212.
[19] 馮文林,龔樹(shù)生.低強(qiáng)度超聲促進(jìn)外周神經(jīng)再生[J].國(guó)際耳鼻喉頭頸外科雜志,2010,34(4):187-189.
[20] Kim H,Taghados SJ,Fischer K,et al.Noninvasive transcranial stimulation of rat abducens nerve by focused ultrasound[J].Ultrasound in Med & Biol,2012,38(9):1568-1575.
The research progress of low-intensity pulsed ultrasound to promote peripheral nerve repair and regeneration
JIANG Wen-li1,2,TANG Jie1,WANG Yue-xiang1
(1.DepartmentofUltrasound,ChinesePeople'sLiberationArmyGeneralHospital,Beijing100853China;
2.DepartmentofUltrasound,BeijingHospital,Beijing100730,China)
Abstract:Nowadays,peripheral nerve injury is becoming the focus of social attention. Although microsurgery and tissue engineering provide new methods for repair and regeneration of peripheral nerve,their clinic effects are far from ideal. In recent years,different methods have been used to improve peripheral nerve recovery,such as physical stimulus like laser,electricity magnetic field,shock waves and ultrasound. And promising results have been achieved. Mechanical effect was recognized as main effect in the biologic action of low-intensity pulsed ultrasound (LIPUS) while thermal mechanisms were not. Micromechanical stimulation and cavitation mechanisms played an important role. Mechanical strains may result in increasing enzyme activity and modifying cell metabolism. Studies showed that LIPUS could promote the permeability and selectivity of cell membrane and cell wall,enhance mass transfer and increase absorbing of nutritional elements. LIPUS has been proved to have therapeutic effect on a lot of tissue damage. The US Food and Drug Administration approved LIPUS for accelerating fresh fracture healing in 1994 and for the treatment of existing nonunions in 2000 separately. LIPUS could also promote healing in various soft tissues such as cartilage,intervertebral disc,etc. It could improve bone-tendon junction through effect on osseous tissue. The ultrasonic effect on the nervous system was first concerned in the early stage of the ultrasonic biological effect. Many studies have been performed to identify the potential mechanisms. Those studies mainly concentrated on continuous -ultrasound and the mechanisms were argued at thermal or non-thermal effects. Previous studies demonstrated that the therapeutic effect of LIPUS on Schwann cells or damaged rat sciatic nerve and explained the mechanism of LIPUS on peripheral nerve regeneration.As a noninvasive and convenient treatment,although low-intensity ultrasound still has many problems to be researched,its future and broad space for clinical application is confirmed.
Key words:peripheral nerve;regeneration and repair;low-intensity pulsed ultrasound
(收稿日期:2015-10-27,修回日期:2015-12-18)
doi:10.3969/j.issn.1009-6469.2016.03.002
通信作者:唐杰,男,主任醫(yī)師,博士生導(dǎo)師,研究方向:腹部與小器官疾病的超聲診斷和介入治療,E-mail:txiner@vip.sina.com
基金項(xiàng)目:國(guó)家自然科學(xué)基金(No 81327003);國(guó)家自然科學(xué)青年科學(xué)基金(No 81100922)