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背景:肌肉损伤是最常见的运动损伤之一,其发生率占持续运动损伤的10-55%,根据不同的损伤机制可分为挫伤(contusion)、牵拉伤(strain)和撕裂伤(laceration)等,其中90%以上的损伤是挫伤或牵拉伤。无论何种类型的肌肉损伤其愈合方式相同,包括炎症坏死、再生修复、组织重塑三个时期。成体骨骼肌细胞的数量基本保持恒定,骨骼肌的再生主要依赖肌卫星细胞(muscle satellite cell,MSC)的增殖与分化,MSC存在于骨骼肌基底膜下,是具有增殖和自我更新能力的成肌前体细胞。肌肉损伤一直是创伤治疗的一大难题,肌肉损伤修复较慢,且功能往往恢复不完全,常因为瘢痕组织的形成而导致其愈合延迟,且增加再次损伤的可能性。目前常用的治疗方法包括:局部热疗、固定、被动活动训练、非甾体抗炎药(NSAIDs)、肌注皮质激素及手术治疗等,但疗效均不十分肯定。超声波治疗具有方便、价廉、安全和非侵袭性等特点,可用于炎症坏死、再生修复、组织重塑三个时期的治疗,是临床常用于治疗各种类型组织损伤的方法之一。目前关于超声波治疗肌肉损伤的确切效果仍没有一致的意见,由于缺乏科学的理论依据,超声波是否用于治疗肌肉损伤,使用的强度及频率参数等,往往是依靠临床医生的个人经验来决定。目的:本研究通过建立大鼠腓肠肌挫伤模型,实验观察超声波治疗肌肉挫伤后的肌肉再生和纤维化标志物的表达情况,及对生物力学性能的影响,为超声波治疗肌肉损伤的临床应用提供一定的实验和理论依据。方法:1、三月龄成年雄性SD大鼠24只,使用自行改良设计的打击装置,采用重物自由落体打击法,制作大鼠双侧腓肠肌挫伤模型。打击物重220g,下落高度为110cm,重力为2.16N,动能为2.37J。每只大鼠分别于损伤前、损伤后2h及24h,分别检测其血清肌酸激酶活性,作为肌肉损伤的标志。2、三月龄成年雄性SD大鼠48只,采用与第一部分相同方法制作可重复的右侧腓肠肌挫伤模型。完全随机分为4组(n=12),包括:(1)损伤后自然恢复对照组;(2)0.25W/cm2超声波治疗组;(3)0.5W/cm2超声波治疗组;(4)0.75W/cm2超声波治疗组。三组超声波治疗组的治疗频率均为3MHz。损伤后24h,使用三种强度超声波分别治疗2、3、4组大鼠的右后肢损伤腓肠肌,每次治疗持续5分钟,每天治疗一次。分别于损伤后4天、7天和14天,每组随机处死4只大鼠,取材进行HE染色及desmin免疫组化染色,比较三组不同强度超声波治疗组和自然恢复组的肌卫星细胞增殖情况。3、三月龄成年雄性SD大鼠48只,采用与第一部分相同方法制作可重复的右侧腓肠肌挫伤模型。完全随机分为2组(n=24),包括损伤后自然恢复对照组及超声波治疗组。损伤后24h,超声波治疗组使用频率为3MHz,强度为0.25W/cm2的脉冲超声波进行治疗,每次治疗持续5分钟,每天治疗一次。分别于损伤后2天、4天、7天和14天,每组大鼠随机处死6只,取材进行actin、collagen I和collagenⅢ免疫组化染色及HE染色,比较超声波治疗组及对照组的肌卫星细胞增殖及纤维化情况。4、三月龄成年雄性SD大鼠30只,其中24只作为实验组,剩余6只作为正常对照组。实验组大鼠采用与第一部分相同方法,制作可重复的双侧腓肠肌挫伤模型。损伤后24h,使用频率为3MHz,强度为0.25W/cm2的脉冲超声波进行治疗,每只实验组大鼠的左后肢为治疗组,每次治疗持续5分钟,右后肢作为损伤后自然恢复组。分别于损伤后14天、21天、28天和35天,取材进行生物力学指标测试。结果:1、本研究发现大鼠腓肠肌挫伤后血清CK活性迅速升高,其峰值在损伤后2h,24h后CK活性迅速下降,但仍高于损伤前水平。损伤后2h及24h的血清CK和损伤前比较均有明显统计学差异(P<0.05),表明挫伤模型制作成功。2、肌肉损伤4、7及14天时,三组超声波治疗组desmin染色阳性的肌卫星细胞数量均明显高于对照组(P<0.05),但三组超声波治疗组间均无明显差异(P>0.05)。3、超声波治疗组actin染色阳性的肌卫星细胞数量,在肌肉损伤4、7及14天时均明显高于对照组(P<0.05)。在损伤后的7及14天时,对照组collagen I的表达均明显高于超声波治疗组(P<0.05);在损伤后的4、7及14天时,对照组collagen III的表达均明显高于超声波治疗组(P<0.05)。4、肌肉挫伤28天时,超声波治疗组的最大载荷及屈服强度已恢复至正常对照组水平(P>0.05),而自然恢复组35天时仍低于正常对照组水平(P<0.05)。肌肉挫伤35天时,超声波治疗组的肌肉湿重和抗拉强度已恢复至正常对照组水平(P>0.05),而自然恢复组仍低于正常对照组水平(P<0.05)。结论:采用自制大鼠腓肠肌挫伤模型打击装置,使用重物自由落体打击法,能成功制作大鼠腓肠肌挫伤模型。骨骼肌损伤后有较强的再生能力,其再生主要依赖肌卫星细胞的增殖、分化。在肌肉再生过程中脉冲超声波可明显促进肌卫星细胞增殖,在抑制肌肉纤维化及提高再生肌肉生物力学性能方面也有显著作用。但在0.25-0.75W/cm2范围内无明显量效关系。脉冲超声波不仅加快了骨骼肌挫伤的愈合速度,也提高了其愈合质量。