自70年代初Bassett首先应用脉冲电磁场(PEMFs)治疗骨不连取得成功后，许多学者做了大量的临床和基础实验研究工作，从临床观察、组织形态、细胞分子等不同角度、不同层次证实了脉冲电磁场具有促进骨折愈合的作用，并探讨了脉冲电磁场的作用机理。兹就国外近年来关于脉冲电磁场对骨折愈合影响的研究作一概述。

1脉冲电磁场的构成及性能

脉冲电磁场是由脉冲发生器产生的脉冲电流在线圈中所产生的一种交变电磁场。利用脉冲发生器的可调性可产生特定频率、特定大小、特定长度的脉冲电流，从而产生特定的脉冲电磁场。

2临床观察与实验研究

Bassettz最初用脉冲电磁场作为一种非侵入疗法治疗骨延期愈合及骨不愈合取得成功后，许多矫形外科工作者相继在临床上运用此种疗法，并有大量成功的报道，其中有许多是按照严格的随机、对照、双盲的实验要求进行的临床研究。 Sharrad^〔1〕曾将45例经保守治疗16～32周的胫骨干骨折延期愈合，采用双盲法随机分为脉冲电磁场(PEMFs)治疗组和对照组，分别由放射专家和矫形外科专家进行诊断。放射专家和矫形外科专家都认为脉冲电磁场要明显优于对照组(P分别为0.002和0.02)。De Haas^〔2〕认为如果在骨不连的骨端存在骨碎块及形成假关节，行骨移植及严格的制动，效果会更好。脉冲电磁场除了用于骨延期愈合与骨不连外，许多研究者还进行了脉冲电磁场对新鲜骨折及骨切除术后骨愈合影响的研究。Borsalino^〔3〕对因髋关节退行性病变而做股骨转子间切除术的患者，随机分成脉冲电磁场(PEMFs)组和对照组，并且采取双盲法，经X线与骨痂密度测定，结果PEMFs组明显优于对照组(P＜0.01)。国外还有应用PEMFs来稳定行置换术的髋关节，也取得了较理想的效果^〔4〕。Bassett^〔5〕通过大量的临床观察研究认为对骨折4个月后的延期愈合，脉冲电磁场的治疗效果要优于其它传统疗法。长期从事运动医学的Rettig^〔6〕认为在治疗顽固性胫骨疲劳骨折的治疗中，从其统计的数字上看(平均4个月无症状，8个月可以完全恢复训练)，均比别的传统疗法的效果好。

除临床研究外，大量基础实验从组织形态上研究PEMFs对骨折愈合的影响也在进行中。Cane^〔7〕对马掌骨骨干行钻孔术，进行自身对照实验，一侧以脉冲电磁场治疗，一侧设为对照组，分两次取材，并于第15和25天经静脉注射四环素进行标记，分别于标记后5天取材，经组织形态学分析，脉冲磁场组，不论在骨形成的数量还是矿化物的沉积率，均明显高于对照组，作者认为脉冲电磁场不仅能刺激、诱导骨形成，而且能促进骨修复的成骨阶段的钙化。Cane^〔8〕在另外的实验中还发现脉冲磁场对于骨干的作用要强于其对于干骺端的作用。Darendeliler^〔9〕对行下颌角切除术的豚鼠分为脉冲磁场组、静磁场组、对照组，进行9天的治疗，经组织学分析，发现脉冲电磁场和静磁场组缺损处均为新生骨所填充，而对照组为结缔组织填充，表明脉冲电磁场对早期骨修复也有很大影响。Takano-Yamamoto^〔10〕在脉冲电磁场PEMFs对脱钙骨基质(DBM)诱导成骨能力影响的研究中，用碱性磷酸酶(ALP)和⁴⁵Ca结合率作指标，发现脉冲电磁场结合脱钙骨基质组与单纯用脱钙骨基质组相比，碱性磷酸酶的活性是其2倍，⁴⁵Ca结合率是其3倍，脉冲电磁场结合脱钙骨基质组在缺损处出现新鲜骨痂，而单纯脱钙骨治疗组没有骨痂形成，表明PEMFs能够提高DBM的诱导成骨能力，而Torricelli^〔11〕认为PEMFs与DBM是通过不同途径诱导骨形成的，并且二者具有良好的协同作用。

3脉冲磁场的作用机理

骨折后的骨修复分为软骨内成骨和骨膜内成骨，在骨延期愈合和骨不连的骨折两端，存在着组织为非骨性的纤维组织，表明至少软骨内成骨发生了障碍。Bassett^〔5〕认为交变磁场影响了局部生物电流，从而影响纤维软骨的钙化，为软骨内成骨创造了良好的条件。根据软骨内骨发生与骨折愈合时软骨内成骨过程相似的特点，Wilmot^〔12〕研究了脉冲磁场对未成年大鼠的骨及软骨发育的影响，以3H Proline进行标记，经组织学分析，发现脉冲电磁场能明显减少关节软骨的厚度及增加骨沉积的数量。Grace^〔13〕在对大鼠髌股关节软骨的研究中发现，脉冲电磁场初期能刺激骨和软骨的形成，增强早期的血管反应，并且抑制血管翳的增生，但随着脉冲电磁场的延长使用，却发现脉冲电磁场虽仍可促进软骨的形成，却延迟了亚表面的骨小梁的形成。Landry^〔14〕通过对行胫骨切除术的大鼠进行研究时发现，经脉冲磁场作用后与同样行切除术的对照组相比，术后3天的大鼠局部成骨细胞数量明显增加，而未行切除术的大鼠经脉冲电磁场作用后，相同部位的成骨细胞数量未受影响，作者由此认为脉冲电磁场是通过促进成骨细胞的分化而不是通过刺激细胞增殖实现其促进骨愈合的作用。

对体外培养细胞的研究，能够对处理因素和受试对象进行动态观察。Torricelli^〔11〕通过脱钙骨与脉冲磁场对体外培养的成纤维细胞作用的研究中发现，脉冲磁场与脱钙骨一样，能提高成纤维细胞的碱性磷酸酶的活性，刺激成纤维细胞增殖并发生形态学的改变。骨系细胞的细胞膜上存在着骨生长因子受体和许多功能性膜蛋白，能影响骨系细胞膜上受体和其它膜蛋白功能，也能够影响骨的形成。Bersani^〔15〕在研究脉冲磁场对Swiss NIH(瑞士国立卫生研究院)3T3成纤维细胞的影响时，发现脉冲磁场在50Hz时对细胞膜蛋白的分布有很大影响，经电镜对冷冻培养膜进行成像分析，发现脉冲电磁场作用超过2小时后，膜蛋白呈聚集状态，提示脉冲磁场促进骨愈合是否与改变膜蛋白分布状态有关。Fitzsimmons^〔16〕从人骨肉瘤分离出类成骨细胞TE-85进行培养，然后暴露于脉冲磁场中，研究脉冲电磁场对胰岛素样生长因子(IGF)的膜受体数量的影响，结果暴露于脉冲磁场30分钟时，IGF-II受体数开始增加，作者认为暴露于低能低频电磁场时，膜受体的水平可以被改变，并认为电磁场对骨形成及骨重建的作用可能为一电生化机制。Satake^〔17〕认为脉冲电磁场能够促进成骨细胞的生长，并降低细胞对表皮生长因子(EGF)的反应，而EGF能降低骨胶原的合成，抑制骨形成并且对骨吸收有直接刺激效应。Satake还发现PEMFs能增加膜基底Ca²⁺的水平，减少细胞内临时Ca²⁺的水平。关于脉冲磁场对细胞中Ca²⁺代谢的影响，Fitzsimmons^〔19〕对脉冲磁场对体外培养的破骨细胞的影响进行了研究，发现从新生鼠长骨分离出来的破骨细胞，在脉冲磁场存在与不存在的条件下，对培养基中骨质的吸收没有明显差别，说明脉冲磁场不影响破骨细胞的影响的吸收功能，却能增加成骨细胞的成骨能力，从而增加骨修复过程中的骨形成数量。

骨质的形成分为两个阶段，即基质形成和基质钙化阶段。其中胶原纤维是组成骨基质的主要成份，是类骨质钙化的基础。Heermeier^〔20〕从正常人松质骨分离出成骨细胞，进行培养，然后暴露于脉冲电磁场中，研究脉冲磁场对I型胶原mRNA的表达的影响，结果脉冲电磁场能够明显提高I型胶原的mRNA的表达，Heermeier认为脉冲磁场促进成骨作用可能是通过提高I型胶原mRNA的表达进而促进骨基质的形成的途径而实现其促进骨折愈合的作用。骨形态发生蛋白(BMP)是一种骨局部生长调节因子，为一种多肽类物质，有较强的诱导成骨的的能力，能够异位诱导软组织成骨，并且具有跨种族诱导成骨的能力。Bodamyalic^〔21〕将离体大鼠的颅骨成骨细胞暴露于PEMFs中发现PEMFs能明显增强BMP-2和BMP-4 mRNA的表达，并且还发现PEMFs对BMP-2和4 mRNA转录的影响与暴露于PEMFs中的时间有关，认为脉冲磁场促进骨折愈合的作用，至少是通过增强BMP-2和BMP-4 mRNA的表达，进而提高BMP水平而实现的。

4影响脉冲磁场作用效果的因素

4.1脉冲磁场自身的因素脉冲磁场本身的参数，如频率、强度、脉冲长度、脉冲波形等的设置正确与否都可能影响脉冲磁场的作用效果。在上述实验和临床观察中，大多应用低频磁场，频率在50Hz以下，强度在0.003～0.2T之间。Matsunaga^〔22〕对不同参数设置的脉冲磁场对ALP的影响做了一个比较实验，设0.1、0.2、0.4、1、2、4、6、8gauss8个强度，5、10、20、50、100、200Hz6个频率，及6、12、25、50、100ms 5个脉冲时间，得出了强度在0.4～2G时ALP显著增高，频率对ALP的水平无影响，脉冲长度在25ms、50ms时ALP的水平显著增高。Matsunaga认为脉冲磁场刺激骨形成主要依赖于磁场的强度和脉冲的长度。

4.2其他因素要将产生脉冲电磁场的线圈放在骨缺损的中央，否则会降低磁场的作用^〔23〕。另外治疗过程中不充分制动及内固定针的存在也可影响脉冲电磁场的作用效果。

5需要深入探讨解决的问题

5.1如何设置一最佳参数配置的脉冲磁场虽然目前应用脉冲磁场在治疗骨折愈合中取得了成功，但是所用的参数，诸如频率、强度、脉冲等各不相同，到目前还没有证明那种参数配置为最佳配置。

5.2脉冲作用时间De Mattei M^〔24〕等研究了PEMFs作用时间与人成骨细胞DNA的关系，结果显示明显增加DNA合成的最低时间为9小时。作者目前应用脉冲电磁场的治疗时间大多在8小时以上，其最佳的治疗时间还需进一步研究。

5.3脉冲电磁场的作用机理目前，对脉冲磁场作用机理还没有完全、彻