超声技术在监测骨延长过程中的价值

张宇+张永红+鉴晓东+石华南+彭瑞健+李晓辉

[摘要] 超声技术是近年来应用于监测骨延长的技术。超声技术可以更早地监测到延长区新生骨痂的形成，并对骨痂形成各个阶段有着更具体的分析，同时超声技术可以监测延长区域的血流，并且可以避免很多并发症的发生。以下将对超声技术监测骨延长的价值作一综述。

[关节词] 牵拉成骨；骨延长；超声；骨再生

[中图分类号] R445.1 [文献标识码] A [文章编号] 1673-9701（2017）15-0165-04

[Abstract] In recent years， ultrasonography technique was applied to monitor bone lengthening. Ultrasonography can detect the formation and maturation of the new callus earlier， and analyze it more detailed. Ultrasonography technique also can monitor the blood flow of lengthing area， simultaneously complications associated with the limb lengthening can be observed timely by the ultrasonography. The following is a review of the value of ultrasonography in monitoring bone lengthening.

[Key words] Distraction osteogenesis； Bone lengthing； Ultrasonography； Bone regeneration

19世纪50年代Ilizarov提出了“张力-应力”学说以及牵拉成骨术的生物力学原则。牵拉再生技术是指活体组织在持续、稳定、缓慢牵拉力作用下，机体的再生信号系统被激活，刺激组织细胞完全分裂再生，并活跃生长。给骨骼一个生理限度内牵拉应力，骨组织以及其附着的肌肉、筋膜、血管、神经会同步生长。这一技术实现了依靠组织自我修复和自我再生的能力，修复和重建肢体组织的严重缺损，治疗了骨科传统技术难以治疗或不能治疗的疑难骨科疾病。目前在治疗慢性骨髓炎、大段骨缺损、肢体短缩、骨不愈合、各种严重肢体畸形以及合并神经血管皮肤严重创伤等方面均取得良好临床效果[1-3]。

随着该技术的发展，相应的问题也随之而来，尤其是在并发症方面，牵拉成骨过程中容易出现各种并发症，如延长区骨不愈合或延时愈合、延长区软组织及神经血管牵拉伤，延长区力线问题、临近关节脱位等。成功完成肢体延长并达到预期效果并不容易，因此，对于骨延长过程的监测就显得非常重要，尤其是针对延长区骨痂的监测。

用于监测骨延长的手段多种多样，其中最传统最常用的监测方法是X射线检查[4]，但普通X线不可避免对患者造成放射性伤害，另外，X线能观察到骨痂生成等待时间较长，必须有40%的骨密度时才能显现出来[5]。而牵拉早期新生组织与骨痂的形成情况往往预测着牵拉成骨结果的走向。如果可以在骨延长的早期判断新生骨痂的生长速度，就可以据此加快或减慢牵拉的速度，防止骨不愈合或延时愈合的发生。

针对这些问题，超声检查可以弥补X线的不足。1990年Young JW等[6]首次报道了利用超声技术来监测肢体延长的整个过程，从此专家和学者们渐渐开始研究超声技术的应用价值。超声检查本身具有检查方便快捷、无创无痛、无辐射、费用低廉等特点，手提式超声仪甚至可以去病房为患者做检查，造福了很多行动不便的患者。灰阶超声（Gray scale ultrasonography）目前应用广泛，大多应用在浅表器官、软组织病变等的检查，由于超声波很难穿透正常的骨皮质，阻碍其产生皮质骨后方结构的影像，因此，在骨科超声技术的应用十分受限。但是在牵拉延长的过程中，皮质骨被截断，使超声波可以顺利穿透牵拉延长区的间隙，对延长区的结构进行显影观察。同时超声还可以监测延长区周围的血流信号。

1 超声对骨再生的监测

1.1 超声对牵拉成骨过程中骨痂的监测

早期骨延长阶段，超声可以监测到骨痂的形成要优于X线。姚志兰等[7]通过研究发现，在截骨早期的血肿机化期，X线无法显像，而超声能清晰显像，同时超声能早期监测到原始骨痂的形成情况，这在很大程度上可以指导早期肢体延长的速度。Poposka A等[8]应用超声对31例接受牵拉成骨治疗的患者进行监测，同样认为超声能够评价骨痂形成的程度并明显提前于传统X射线片。Young JW等[6]在实验中发现：超声在术后1周即可发现新生骨痂的形成，而在X线片上出现相应的影像学表现要在术后4～16周。因此在肢体延长早期，超声监测相对于X线是存在优势的。

吴贽等[9]通过超声监测兔下颌骨体部骨折愈合过程发现术后1 周，骨皮质强回声连续性中断，声波可穿透截骨区，截骨端边缘稍模糊，截骨间隙呈无回声或低回声反射。术后2周可见截骨间隙内渐渐出现散在的弱低回声信号，认为此时原始骨痂形成。术后4周截骨间隙的回声信号增强，可见呈不均匀的高回声，截骨端隙模糊、消失，局部形成向表面隆起的拱桥状、板层状不规则结构，声束仍可穿过断端间隙。术后6周截骨处回声信号较前增强，接近正常下颌骨的回声，并由原来不均匀高回声逐渐变为均匀，截骨间隙完全消失，局部隆起的拱桥状结构体积逐渐缩小、变平，后方可出现声影。术后8周截骨处回声进一步增强，为密集、均匀的强回声信号带，与正常下颌骨强回声信号难以区分，骨皮质强回声反射线连续，局部隆起的拱桥状结构变平整。

舒衡生[10]通过观测日本大白耳白兔胫骨截骨搬移发现：牵拉搬移胫骨10 d后，超声可以穿过延长区，在延长区可见点状的高回声信号，证明此时已有骨痂形成；搬移胫骨20 d后，高回声信号逐渐增多，并由点状连成片状，证明此时新生骨痂逐渐增多，同时截骨两端周围大部分声波信号被反射，证明截骨端周围出现新生皮质骨，胫骨搬移30 d后可以见到髓腔形成，但超声无法将新生皮质骨和髓腔分开，截骨术后35 d矿化期，超声监测显示为连续的高回聲信号，证明此时超声波已无法穿过新生骨，超声检查失去意义。

Nocini PF等[11]通过研究发现牵拉的中晚期新生骨皮质的生成，阻碍了超声波的透过，因此其无法对拆除外固定支架进行指导。Eyres KS等[12]发现超声波在骨密度达到正常骨45%时就无法穿透骨皮质，而在一般情况下骨密度要达到正常骨密度75%时才建议拆除外固定架，因此超声无法指导外固定架拆除时间。

1.2 超声对于延长区周围血供的监测

Ilizarov GA[13]通过比较无髓内血供、去肌肉组织、无骨膜血供三种模型的骨再生情况，发现前者新骨生长最为缓慢，后两种情况对新生骨影响影响较小，如果将三种血供均阻断则无新骨形成，因此，其认为骨再生与周围血供密切相关。Trueta[14]研究发现新生骨仅在血运丰富区域形成，从而提出血运在成骨过程中发挥着重大的作用。既然血供在新骨形成中发挥着如此重大的作用，那么对于骨延长过程中周围血供的监测就显得尤为重要。

超声可以监测到骨延长过程中延长区周围的血供情况[15]。Caruso G等[16]发现，骨折术后1周用超声未能观察到血流信号，在术后2周超声可以观察到血流信号，并且随着时间的推移血流信号越来越丰富。Weinberg ER等[17]认为彩色多普勒超声可通过监测滋养动脉、骨膜血流、肌肉血供的血流信号的多少及变化，评价骨折断端愈合和重建情况。Augat P等[18]使用彩色多普勒超声技术，持续监测骨折患者的骨折断端的血流，发现骨痂内部及周边有丰富的血流信号者，骨痂一般形成良好，而骨痂内部及周边缺乏血流信号者，往往骨痂形成不良。白宇等[19]用超声监测骨折术后患者发现，RI<0.6的患者，在后续X线可见到丰富的骨痂形成，后期骨愈合良好，RI>0.7者，其后的X线片观察到的骨痂生长差，骨折延期愈合甚至不愈合。所以骨痂内部及周边血流信号的多少反映其血供的优劣，而血供又对骨痂的正常生长起重要作用，所以超声可通过监测牵拉骨的血流，评价牵拉成骨的新骨形成，并预测骨痂形成速度[20]。

1.3 超声对骨延长过程中并发症的监测

Nocini PF等[11]通過研究发现，软组织由于被牵拉所导致的水肿、血肿和炎症等均可以在超声上得以体现。Young JW等[6]应用超声对12例接受牵拉成骨术治疗的患者进行监测，其中2例在牵拉过程中在牵拉区域发现液性囊肿，而液性囊肿会影响骨痂的生成及延缓骨痂矿化时间，利用超声监测及时发现并抽出淡黄色液体，因此，超声对牵拉成骨进行监测可显著降低发生成骨不良及继发性骨折等并发症的风险。超声对于神经血管牵拉伤反映也较敏感[21]。姚志兰等[7]利用超声对104例肢体延长患者进行骨痂愈合的监测，发现肢体延长过程中有2例患者截骨端错位，肢体力线轴向偏移，并及时给予相应处理，从而避免了牵拉畸形的发生。因此，用超声来监测骨延长的整个过程，可在早期发现并发症，这使医务工作者及时针对并发症采取相应的措施，提高骨延长的成功率，从而取得良好治疗效果[22]。

1.4 超声监测的局限性

尽管超声技术在监测骨延长方面有着其特有的优势，但在延长区距离的测量、骨痂的定量测量、延长区力线是否出现轴向偏移、临近关节间隙情况和判断去除外固定支架时间等问题上同样存在着局限性[23]。Eyres KS等[12]学者通过比较X线、超声和双能X线监测肢体延长过程发现，超声在早期可以准确地测量牵拉间隙，而随着牵拉延长过程的进行，截骨两端逐渐由锐利变模糊，截骨两端逐渐有新生骨皮质长出，这些均影响了超声对牵拉间隙的测量，因此在肢体延长后期，超声无法再测量牵拉间隙。超声对于早期肢体力线是可以很好地测量的，但是受限于探头的长度（约5 cm），当牵拉间隙的长度大于5 cm时，截骨两端无法同时出现在测量图像中，此时也就无法判断肢体的力线情况。舒衡生[10]通过研究发现，在骨延长后期，超声绝大部分声波被延长区域新生皮质骨所阻挡，随着截骨端皮质骨的不断生成，延长区间边缘逐渐变得模糊，测量距离比实际牵拉距离短，实际的延长长度通过超声基本无法实现精确测量。Nocini PF等[11]通过研究发现在牵拉的中晚期新生骨皮质的生成，阻碍了超声波的透过，无法对拆除外固定支架进行指导。鉴于超声的扫射平面较为局限，在观察骨段间的力线中明显存在劣势，而X射线片则可以对被牵拉骨进行全长分析[24]。因此，X射线片和超声均是监测牵拉成骨不可或缺的手段，两者各具优势，将其联合应用，能够为牵拉成骨提供更多更准确的信息[25]。另外超声监测无法定量监测骨痂的情况。

2小结

超声监测骨延长过程具有其自身的优势，尤其是在牵拉延长早期的延长区域的血肿机化期，X线无法显像，而超声能明显地观察到。同时超声能更早地监测到新生骨痂并评价骨痂的多少，这就使医务工作者可以更早地根据监测结果调整牵拉延长的速度以避免像延时愈合、过早愈合等并发症的发生。对于其他并发症如血管神经牵拉伤、延长区域出现液性囊泡等超声也可以及时发现。同时超声还具有方便携带、无创、检查快捷方便、费用低廉、无辐射、易接受等优点。但是超声对于牵拉延长晚期骨矿化阶段的监测有一定的局限性使其无法指导拆除外固定架时间。同时对于肢体力线表现不够直观，无法测量后期截骨端间隙。超声对于骨痂的定量监测还有一定的局限性。

总之，X线与超声各有优缺点。在监测整个骨延长过程中彼此不可替代、互相补充。如果将这两种监测手段联合应用于监测骨延长的过程中，则会更加优化骨延长的评价标准。另外，超声和X线均无法针对新生骨痂进行定量监测，如果再能联合双能X线或其他骨密度相关检查进行骨痂形成的定量监测，则更会减少术后并发症的发生，使手术的成功率大大提升。

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