本文關(guān)鍵詞：鈦合金植入術(shù)后應用微波治療的實驗研究　出處：《上海交通大學》2015年博士論文　論文類型：學位論文

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【摘要】：由于創(chuàng)傷性骨病的高發(fā)生率,對于患者傷后、術(shù)后的及時康復一直是康復臨床工作的重要方向之一。近數(shù)年來各類骨科金屬內(nèi)固定系統(tǒng)發(fā)展迅速,而應用內(nèi)固定物的弊端,如術(shù)后出現(xiàn)放射痛、異位骨化、相鄰關(guān)節(jié)退化、關(guān)節(jié)僵硬、運動受限等近遠期并發(fā)癥仍然存在。合理應用物理治療方法是減輕癥狀、促進骨傷愈合、運動功能恢復、改善愈后的重要手段。然而,由于可能導致熱損傷,在高頻電的應用中,治療局部存在金屬植入物一直被列為微波治療的禁忌之一。但隨著低導電率導熱率鈦合金內(nèi)植物廣泛應用于臨床,高頻電可致金屬植入物周圍組織熱損傷的傳統(tǒng)理論受到挑戰(zhàn)。本研究采用體內(nèi)、體外實驗驗證鈦合金植入術(shù)后應用微波治療的可行性,為微波應用于鈦合金植入術(shù)后康復治療提供實驗依據(jù)。本研究分為3個部分。第一部分:不同金屬材質(zhì)對微波熱效應影響的體外研究目的:微波屬于超高頻電磁波,照射區(qū)域會形成強電磁場。存在電磁場中的金屬由于渦電流、磁滯等原因生熱,加之金屬對微波的反射而導致金屬周圍組織熱損傷。既往研究表明,金屬在電磁場中的溫度變化與材質(zhì)有關(guān)。本研究采用醫(yī)用微波照射常見醫(yī)用金屬,通過分析溫度變化以闡明不同材質(zhì)對微波熱效應的影響。方法:體外構(gòu)建4%瓊脂標準肌組織等效體模植入鈦、鈦合金、銅、鎳、(奧氏體)不銹鋼材料制成體外模型。對每組體模使用2450mhz微波治療儀,照射時間30min,照射探頭垂直距離體模表面10cm、不同照射功率(20w、40w、60w)。照射同時使用測溫儀器對植入物周圍進行溫度測量,以分析金屬材質(zhì)對微波熱效應的影響,并對溫度升高與電導率(lg轉(zhuǎn)化)繪制散點圖和進行趨勢線擬合分析。結(jié)果:鈦合金周圍溫度曲線提示,20w、40w、60w微波照射時,鈦合金周圍溫度隨照射時間延長變化不明顯,溫度升高分別0.4±0.12℃、0.5±0.11℃、1.7±0.12℃較其它金屬升溫低。在20w、40w、60w微波照射時,銅周圍溫度隨照射時間延長變化明顯,溫度升高分別0.5±0.13℃、3.7±0.12℃、3.8±0.14℃與其它四種金屬比較,銅溫度升高最大。對溫度升高與電導率進行散點圖和趨勢線擬合分析結(jié)果表明,20w溫度升高與金屬電導率相關(guān)關(guān)系不顯著(15min和30min分別為r=-0.32,p=0.364;r=-0.27,p=0.452),而40w溫度升高與金屬電導率正相關(guān)(15min和30min分別為r=0.55,p=0.057;r=0.66,p=0.038),且60w溫度升高與金屬電導率導率正相關(guān)(15min和30min分別為r=0.68,p=0.032;r=0.74,p=0.015)。結(jié)論:金屬在2450mhz微波場中溫度升高與金屬材質(zhì)有關(guān),電導率較低的金屬溫度升高較小。5種金屬中,鈦合金溫度升高最小。微波有可能成為鈦合金內(nèi)植入術(shù)后物理治療方法。第二部分:單次微波照射對鈦合金毗鄰組織影響的動物實驗研究目的:在體外研究中發(fā)現(xiàn)鈦合金較其它金屬對微波熱場均一性影響較小,由于體外實驗方法驗證微波對金屬植入術(shù)后安全性有其局限性,我們進一步采用動物模型研究不同功率微波單次照射對鈦合金周圍組織的影響。方法:在本部分研究中,采用鈦合金板植入兔股骨的動物模型,2450mhz微波20-80w的梯度功率照射手術(shù)肢體,與不植入鈦合金的對照肢體比較微波暴露時植入物周圍組織溫度變化。照射后采用電生理學方法測定鈦合金毗鄰坐骨神經(jīng)mncv及cmap波幅,采用病理學的方法檢測植入物旁骨骼肌、神經(jīng)組織形態(tài)變化,以此對微波短期熱效應進行評價。結(jié)果:與對照側(cè)肢體相比,20w和40w組實驗側(cè)肢體溫度升高差異不顯著(p0.05)。80w組實驗側(cè)肢體溫度升高14.8±0.7°c,較對照側(cè)肢體溫度升高顯著(7.0±0.9°c,p0.01)。60w組對照側(cè)和實驗側(cè)肢體溫度升高(6.1±0.5°c和9.2±0.3°c)差異顯著(p0.01)。在對坐骨神經(jīng)股骨神經(jīng)電生理研究中,與對照側(cè)肢體相比60w和80w微波輻照使實驗側(cè)肢體坐骨神經(jīng)mncv較對照側(cè)肢體分別下降了29.0%和60.6%(p0.05)。但各組cmap振幅對照側(cè)與實驗側(cè)肢體坐骨神經(jīng)均無顯著差異(p0.05)。微波照射后取鈦合金毗鄰骨骼肌、坐骨神經(jīng)組織進行顯微鏡鏡檢,20w和40w組對照側(cè)和實驗側(cè)肢體沒有觀察到異常的形態(tài)學變化。60w組實驗肢體可觀察到骨骼肌細胞間隙充血和出血。80w組實驗肢體可觀察到肌細胞內(nèi)出現(xiàn)直徑1 10μm空泡及肌細胞結(jié)構(gòu)破壞,血管內(nèi)血栓形成,坐骨神經(jīng)不同程度髓鞘水腫等病理變化。結(jié)論:2450mhz微波小功率(20 40w)照射不會引起鈦合金周圍組織溫度升高,較高功率(60 80w)微波照射導致鈦合金周圍肌組織溫度顯著升高。2450mhz微波較高功率照射導致鈦合金周圍肌組織和神經(jīng)組織急性熱損傷。小功率微波照射有可能成為肢體鈦合金植入術(shù)后物理治療方法。第三部分:鈦合金骨折內(nèi)固定術(shù)后短療程小功率微波治療的療效及安全性研究目的:在前一部分實驗中發(fā)現(xiàn),中小功率單次微波照射不會引起鈦合金周圍組織熱損傷,為進一步研究小功率微波短療程治療對骨折鈦合金內(nèi)固定術(shù)后治療的安全性及其對骨愈合影響,遂進行以下實驗。方法:建立兔股骨骨折鈦合金植入模型,術(shù)后3天開始給予2450 MHz微波連續(xù)波型25 W,10 min/d,30 d照射,實時測定溫度變化。照射第0,10,30 d采用股骨正位片測量骨痂密度,評價骨折愈合。30 d微波治療結(jié)束,處死動物,取鈦合金相鄰骨骼肌、神經(jīng)及骨組織,采用病理學、電鏡、分子生物學的方法評價鈦合金毗鄰骨骼肌、神經(jīng)、骨組織是否存在熱損傷。取骨折線周圍骨痂組織采用病理學、骨小梁計算方法評價骨折愈合。結(jié)果:微波照射30天后取鈦合金相鄰骨骼肌,病理學研究結(jié)果表明,實驗組偶見肌細胞腫脹,電鏡檢測發(fā)現(xiàn)實驗組可見肌細胞線粒體腫脹、嵴脫落,而對照組肌細胞未見異常。植入物毗鄰神經(jīng)組織、骨組織行病理檢查,對照組、實驗組形態(tài)學未見異常。檢測骨骼肌caspase-3,-9 mRNA及蛋白表達,10、30 d對照組與實驗組差異不顯著(均P0.05)。采用X-線平片評價股骨缺損愈合,結(jié)果表明照射第10 d兩組骨折愈合差異顯著(P=0.03),而第30 d兩組差異不顯著(P=0.12)。骨組織病理學評分結(jié)果表明,10 d對照組評分1.75±0.50,實驗組評分為2.75±0.50,兩者差異具有統(tǒng)計學意義(P=0.0302);30 d對照組評分6.43±0.79,實驗組評分為7.13±0.35,兩者差異具有統(tǒng)計學意義(P=0.0413)。骨小梁計算學結(jié)果也表明微波治療可促進骨折愈合。結(jié)論:2450 MHz微波,功率25 W,每天10 min,連續(xù)30 d的治療不會對鈦合金植入物周圍組織造成不可逆熱損傷且可有效促進鈦合金固定術(shù)后骨折愈合。小功率短療程微波照射有可能成為鈦合金植入術(shù)后物理治療方法。
[Abstract]:In this study , the effect of microwave irradiation on microwave heat effects was studied . The results showed that the temperature increase was not significant ( r = - 0.32 , p = 0 . 364 ; r = - 0.27 , p = 0 . 057 ; r = - 0.27 , p = 0 . 灞炰腑,閽涘悎閲戞俯搴﹀崌楂樻渶灝，

本文編號：1360531