随着社会的发展，创伤的形式由过去的低能量损伤转变为如今的高能量损伤，从而给骨折的治疗带来了前所未有的挑战。如何促进骨折的愈合，减少骨折延迟愈合和不愈合的发生率成为骨创伤领域研究的热点。研究发现骨组织具有力学适应性，适当的力学刺激具有明显的成骨效应，然其力学适应性机制尚未完全明确，目前以骨陷窝-微管系统（lacunar-canalicular system LCS）组织液流动诱导的流体切应力（fluid shear stress FSS）的学说为大家广泛接受。通过对人体运动系统的正常生理研究表明：骨骼肌泵作用可以提高骨毛细血管的静水压，从而增强LCS内组织液的滤过作用而达到提高骨组织液流动诱导的FSS的目的。如何在骨折状态下，使骨骼肌继续发挥其肌肉泵的作用，从而达到促进骨折愈合的目的成为研究骨折物理治疗的新思路。依据以上理论本课题组自行研究设计了体外脉冲压力刺激装置，并通过本研究证实该装置能够提高肢体局部平均动脉血压水平，通过比较不同强度脉冲压力刺激对兔桡骨骨缺损修复的影响，为选取合适的压力刺激提供实验依据。本研究分为两部分：实验一、不同强度脉冲压力刺激效应机制的研究目的：验证体外脉冲压力刺激装置对猪前肢局部平均动脉血压的影响，从而间接推断该装置对LCS组织液流动的促进作用。方法：采用成年白猪6只，对猪桡动脉进行有创动脉血压监测，直视下穿刺成功后，将穿刺针与有创动脉血压监测系统的充液系统和电子系统相连，记录静息状态下即对照组的有创动脉血压监测的平均动脉压和脉搏波波形。然后于前肢近端分别给予5～7Kpa，8～10Kpa，11～13Kpa体外脉冲压力刺激，待压力稳定后，每个压力范围持续给予5分钟，每隔1分钟记录一次平均动脉压和压力波形。结果：随着脉冲压力刺激强度的增加，局部平均动脉血压水平呈梯度提高，差异有统计学意义（P＜0.05）。结论：体外脉冲压力刺激装置对猪前肢局部平均动脉血压水平具有明显的影响，间接验证了该装置对LCS组织液流动的促进作用。实验二、不同强度脉冲压力刺激对骨缺损修复的影响目的：比较不同强度脉冲压力刺激对兔桡骨缺损修复的影响，为选取合适的压力刺激提供实验依据。方法：取新西兰大白兔64只，构建5mm桡骨缺损模型，随机分为4组(n=16)，对照组术后正常喂养，不进行体外脉冲压力刺激；实验组于术后第4天分别给予不同强度的体外脉冲压力刺激，每天1次，每次30min，脉冲频率为15Hz，并按照压力强度分为：5～7Kpa组，8～10Kpa组，11～13Kpa组。术后2周、4周为取材点，每次各组取材8只，术后2周、4周行X线摄片检查，4周各组给予四环素-钙黄绿素荧光双标检查。取材后各组行标本大体观察、micro-CT分析、组织学观察以评价缺损修复情况。结果：术后2周、4周标本大体观察：8～10Kpa组桡骨缺损处新生骨痂较其他三组明显偏多。术后2周X线片示：各组骨缺损区均清晰可见，对照组、5～7Kpa组、11～13Kpa组骨缺损区无或仅有点片状高密度影，8～10Kpa组骨缺损区可见较多团片状高密度影；术后4周X线片示：各组骨缺损区均被大量高密度影填充，8～10Kpa组已基本形成完全骨性连接，其他3组骨缺损区仍可见较多低密度间隙。Lane-Sandhu X射线评分（表1）8～10Kpa组最高，与其他三组比较差异有统计学意义（P＜0.05）。Ｘ线片Dicom原始数据分析显示8～10Kpa组骨缺损区X线灰度值最高，与其他三组相比有显著性差异（P＜0.05）。micro-CT分析：术后2周各组骨缺损区均形成少量新生骨痂，8～10Kpa组新生骨痂较其他三组明显偏多；术后4周时可见各组骨缺损区均被大量新生骨痂填充，8～10Kpa组新生骨痂已将缺损区完全填充，其他三组两断端未形成完全性骨性连接。术后2周、4周时骨形态分析显示：8～10Kpa组新生骨痂BMD、Tb.N均明显高于其他三组，差异有统计学意义（P＜0.05），8～10Kpa组的Tb.Sp明显低于其他三组，差异有统计学意义（P＜0.05）。Van Gieson染色：术后2周时，各组骨缺损区形成的主要是纤维性连接，8～10Kpa组骨缺损区可见较多新生小梁骨，周围由较多软骨组织和纤维组织填充；术后4周8～10Kpa组骨缺损区已有大量新生小梁骨完全填充，骨缺损两断端已基本形成完全骨性连接，其他三组骨缺损区有较多新生小梁骨，骨缺损两断端未形成完全骨性连接。术后4周各组骨缺损标本四环素-钙黄绿素荧光双标计算骨生成速率，8～10Kpa组骨缺损修复速率明显快于其他三组，差异有统计学意义（P＜0.05）。术后4周各组骨缺损区新生骨痂内所含骨形态发生蛋白2（BMP-2）免疫组化染色，8～10Kpa组呈强阳性，其他三组呈阳性或弱阳性。术后4周各组骨缺损区新生骨痂内所含血管内皮生长因子免疫荧光染色，8～10Kpa组呈强阳性，其他三组呈阳性或弱阳性。结论：体外脉冲压力强度在8～10Kpa范围内对骨缺损修复具有明显的促进作用。