直流电促进伤口愈合的研究进展
作者：张长杰 黄兆民
单位：400038 第三军医大学西南医院康复科(张长杰)；湖南医科大学附二院康复科(黄兆民)
关键词：
最近十多年来 最近十多年来，人们发现直流电有加快皮肤伤口愈合的作用，特别是对难治性的伤口或溃疡有明确的疗效。现将该方面的进展情况作一综述。
直流电剌激的类型
一、高电压剌激
高电压刺激(high-voltage stimulation,HVS)是一种常用的直流电疗法。将HVS应用于伤口时,多采用双峰单相锯齿波，脉冲波宽0.1 ms, 频率80 Hz, 电压在25～80 V之间。一个2.5 cm×1.2 cm碳橡皮电极涂擦无盐凝胶作为主电极直接放置在伤口上面,另一个5.0 cm×2.5 cm的副电极放置在上胸部或颈部。剌激强度为出现刚可触及的收缩。治疗中，根据需要将电流增大或减小。 主电极头三天为负极，以后改为正极。每天治疗4小时，上、下午各2小时〔1〕 。也有每天治疗45分钟，上下午进行均可〔2〕。Cruz等〔3〕则采用175 V,脉冲频率为60 Hz的高压伽尼伐剌激器,主电极为阴极。另有作者应用高压单相双脉冲治疗仪，频率105 Hz, 双脉冲相内间隔50 μs,电压稍低于肌肉收缩,开始阳极放于伤口上,阴极和阳极间保持15 cm的距离，待伤口初期愈合,阴极放于伤口上。伤口愈合的第二阶段,伤口上电极极性每天交替〔4〕。
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二、微直流电
微直流电的电流强度很小,一般在400 μA以下。Chu等〔5〕开始时使用40 μA连续直流电2天,接着应用20 μA直流电3天，伤口上的敷料每天用2～3 ml盐溶液浸湿1～2次。Alvarez等〔6〕采用一个便携式,电池供电的连续直流发生器,输出电压低于0.9 V。镀银主电极放置在伤口上,电流强度从开始治疗时的300 μA呈直线下降至24小时治疗期结束时的50 μA。
三、低压电疗
进行低压电疗时电流由专门设计的直流发生器产生。输出电压范围为0～25 V,电流强度0～25 mA。电极为一对1 cm宽,长度适当的不锈钢电极, 放置在伤口两侧,距伤口边缘1 cm。为方便起见,对某些身体部位,如下肢,采用专门制作的三层一体的导电膏。第一层为普通的粘贴膏,第二层为适当厚度铝箔,第三层为绒布。应用时将导电膏放置在皮肤上,电压10～25 V,电流10～20 mA,电流强度由电极的大小和电极间的距离决定。电流逐渐增大到病人有轻度无痛性麻刺感为止。1周治疗2次, 直至伤口完全愈合〔7〕。Mulder〔8〕应用的是另一种自控便携式电刺激器, 输出低强度、脉冲式直流电,脉冲波宽0.14 ms,频率为64和128 Hz。 根据治疗需要确定电极极性。感染伤口采用连续刺激, 频率为128 Hz, 强度达35 mA,主电极选用阴极。无感染伤口与上述情况相似,除头三天用阴极外,其余时间用阳极。
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直流电刺激对伤口愈合的影响
一、对伤口闭合的影响
动物实验及人体治疗均显示,采用直流电治疗,上皮增生加快,伤口面积缩小,直至完全闭合。Brown等〔1〕和Cruz等〔2〕用高压脉冲式直流电刺激治疗猪烧伤伤口,2～4周后见伤口愈合加速,伤口缩小，治疗结束时40%的伤口完全愈合,而对照组无一例完全愈合的。Mulder〔8〕发现治疗组伤口缩小56%,对照组缩小33%。Brown等〔2〕则观察到直流电治疗后兔皮肤切口100%愈合。在人体上治疗,结果也类似。kloth等〔4〕 发现治疗组患者治疗前伤口平均为4.1 cm2,治疗后平均为0 cm2(所有伤口完全愈合)，对照组患者伤口治疗前平均5.2 cm2,治疗后平均为6.1 cm2。Fakhri等〔7〕将直流电应用于对各种传统治疗方法无效的烧伤创面,发现上皮增生于治疗后三天变得明显,直至愈合。
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二、对伤口拉伸强度的影响
直流电治疗后伤口的拉伸强度没有明显变化。Brown等〔2〕发现兔实验侧的拉伸强度为220～1 900 g,对照侧为200～2 125 g,两者之间没有显著性差异。实验组与对照组之间的伸长值也相似。有作者对几内亚猪实验伤口的处理发现,尽管治疗2周后在峰值力、伸长度、能量吸收等方面具有可比性,4周时治疗伤口的强度倾向于更牢固,但两组之间在伸长度和能量吸收方面没有显著性差异。峰值力2周时实验组比对照组高500 g,4周时高700 g, 但因平均数有很大变异,并不能说明HVS能够增加伤口的强度〔1〕。
三、对细胞和胶原的影响
使用直流电治疗,在伤口愈合过程中其对细胞的影响是肯定的。Cruz等〔3〕定期取伤口组织活检,观察到用HVS治疗组成纤维细胞数量较对照组显著增多。电子显微镜下, 大部分成纤维细胞由通常的扁平梭形变为圆形〔9〕。成纤维细胞增加,导致伤口部位胶原代谢发生变化。用C14-脯氨酸标记的同位素检测小猪伤口, 发现被治疗动物受伤后5、6、7天胶原生物合成明显增加〔6〕。
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四、对伤口炎症的影响
直流电有一定消炎杀菌作用。Fakhri等〔7〕 临床应用发现,使用直流电后,伤口部位的水肿迅速消除, 脓液迅速排出。Szuminske等〔10〕 采用琼脂培养基观察HVS对大肠杆菌、克雷白杆菌、绿脓杆菌和金黄色葡萄球菌的影响, 结果表明HVS在体外具有抗菌作用。在猪皮肤伤口上通以直流电,第2天细菌集落形成单位明显减少,在第4天和第6天则与未处理组没有差别〔6〕。Brown等〔1〕在猪皮肤切口上发现实验组与对照组都无炎症迹象,这可能与切口较清洁有一定关系。
直流电影响伤口愈合的机制
直流电促进伤口愈合的机理还不十分清楚。与此有关的因素有下列几方面：
一、刺激组织修复
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在两栖类动物, 电荷的应用会在动物丧失部分的再生中起作用。伤口处成纤维细胞的数量增多, 胶原生物合成增加〔7,11〕。这与直流电增加组织中ATP浓度,刺激氨基酸跨膜运输有关。根据Mitchell提出的化学渗透理论,直流电对ATP的影响可能是由于质子的运动所致, 而跨膜电梯度的调节则控制氨基酸的转运功能〔12〕。直流电刺激对ATP产生和氨基酸转运的影响最终导致蛋白质合成增加。 表现为伤口处上皮增生加快,胶原合成增加,伤口愈合随之加快〔9〕。
二、杀菌作用
直流电可能通过选择性反应直接杀菌。这可因pH的改变和其他离子浓度的变化引起,导致主电极产生高活性。电流也可以通过正常或改变了的通道激活补体,杀灭细菌。此外,电流加快中性粒细胞的游走,促进吞噬作用。电流还可能引起伤口周围组织的收缩,对细菌产生挤压〔7〕。
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三、其他方面
电流增加伤口处的血液循环, 提供营养,加速代谢产物排出,有利于伤口愈合。
小 结
动物实验和临床应用证实,通过选择适当的极性(一般为阴极或阴阳极交替使用)及其他参数,直流电具有加快伤口上皮增生,促进伤口闭合,增加成纤维细胞的数量和胶原生物合成的作用。但对伤口的拉伸强度无明显影响。到目前为止, 直流电加快伤口愈合的机制还不清楚,可能与促进组织修复、杀菌、加快血液循环等因素有关。
参 考 文 献
1 Brown M,Gogia PP,Sinacore DR,et al.High-voltage galvanic stimulation on wound healing in guinea pigs:longer-term effects.Arch Phys Med Rehabil,1995,76:1134-1137.
, 百拇医药
2 Brown M,McDonnell MK,Menton DN.Polarity effects on wound healing using electric stimulation in rabbits.Arch Phys Med Rehabil,1989,70:624-627.
3 Cruz NI,Bayron FE,Suarez AJ.Accelerated healing of full-thickness burns by the use of high-voltage pulsed galvanic stimulation in the pig.Ann Plast Surg,1989,23:49-54.
4 Kloth LC,Feedar JA.Acceleration of wound healing with high voltage monophasic pulsed current.Phys Ther,1988,68:503-508.
, 百拇医药
5 Chu C-S,McManus AT,Okerberg CV,et al.Weak direct current accelerates split-thickness graft healing on tangentially excised second-degree burns.J Burn Care Rehabil,1991,12:285-293.
6 Alvarez OM,Mertz PM,SMerbeck RV,et al. The healing of superficial skin wounds is stimulated by external electrical current.J Invest Dermatol,1983,81:144-148.
7 Fakhri O,Amin MA.The effect of low-voltage electric therapy on the healing of resistant skin burns. J Burn Care Rehabil,1987,8:15-18.
, 百拇医药
8 Mulder GD.Treatment of open-skin wounds with electric stimulation.Arch Phys Med Rehabil,1991,72:375-377.
9 Bourguignon GJ,Bourguignon LYW.Electric stimulation of protein and DNA synthesis in human fibroblasts. FASEB J,1987,1:398-402.
10 Szuminske NJ,Albers AC,Unger P,et al.Effect of narrow,pulsed high voltages on bacterial viability.Phys Ther,1994,74:660-667.
11 Gentzkow GD, Miller KH.Electrical stimulation for dermal wound healing. Clin Podiatr Med Surg, 1991,8:827-841.
12 Cheng N, Hoof VH, Bockx E,et al.The effects of electric current on ATP generation, protein synthesis and membrane transport in rat skin.Clin Orthop,1982,171:264-272.
(收稿 1997-07-02 修回 1998-01-10), http://www.100md.com
单位：400038 第三军医大学西南医院康复科(张长杰)；湖南医科大学附二院康复科(黄兆民)
关键词：
最近十多年来 最近十多年来，人们发现直流电有加快皮肤伤口愈合的作用，特别是对难治性的伤口或溃疡有明确的疗效。现将该方面的进展情况作一综述。
直流电剌激的类型
一、高电压剌激
高电压刺激(high-voltage stimulation,HVS)是一种常用的直流电疗法。将HVS应用于伤口时,多采用双峰单相锯齿波，脉冲波宽0.1 ms, 频率80 Hz, 电压在25～80 V之间。一个2.5 cm×1.2 cm碳橡皮电极涂擦无盐凝胶作为主电极直接放置在伤口上面,另一个5.0 cm×2.5 cm的副电极放置在上胸部或颈部。剌激强度为出现刚可触及的收缩。治疗中，根据需要将电流增大或减小。 主电极头三天为负极，以后改为正极。每天治疗4小时，上、下午各2小时〔1〕 。也有每天治疗45分钟，上下午进行均可〔2〕。Cruz等〔3〕则采用175 V,脉冲频率为60 Hz的高压伽尼伐剌激器,主电极为阴极。另有作者应用高压单相双脉冲治疗仪，频率105 Hz, 双脉冲相内间隔50 μs,电压稍低于肌肉收缩,开始阳极放于伤口上,阴极和阳极间保持15 cm的距离，待伤口初期愈合,阴极放于伤口上。伤口愈合的第二阶段,伤口上电极极性每天交替〔4〕。
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二、微直流电
微直流电的电流强度很小,一般在400 μA以下。Chu等〔5〕开始时使用40 μA连续直流电2天,接着应用20 μA直流电3天，伤口上的敷料每天用2～3 ml盐溶液浸湿1～2次。Alvarez等〔6〕采用一个便携式,电池供电的连续直流发生器,输出电压低于0.9 V。镀银主电极放置在伤口上,电流强度从开始治疗时的300 μA呈直线下降至24小时治疗期结束时的50 μA。
三、低压电疗
进行低压电疗时电流由专门设计的直流发生器产生。输出电压范围为0～25 V,电流强度0～25 mA。电极为一对1 cm宽,长度适当的不锈钢电极, 放置在伤口两侧,距伤口边缘1 cm。为方便起见,对某些身体部位,如下肢,采用专门制作的三层一体的导电膏。第一层为普通的粘贴膏,第二层为适当厚度铝箔,第三层为绒布。应用时将导电膏放置在皮肤上,电压10～25 V,电流10～20 mA,电流强度由电极的大小和电极间的距离决定。电流逐渐增大到病人有轻度无痛性麻刺感为止。1周治疗2次, 直至伤口完全愈合〔7〕。Mulder〔8〕应用的是另一种自控便携式电刺激器, 输出低强度、脉冲式直流电,脉冲波宽0.14 ms,频率为64和128 Hz。 根据治疗需要确定电极极性。感染伤口采用连续刺激, 频率为128 Hz, 强度达35 mA,主电极选用阴极。无感染伤口与上述情况相似,除头三天用阴极外,其余时间用阳极。
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直流电刺激对伤口愈合的影响
一、对伤口闭合的影响
动物实验及人体治疗均显示,采用直流电治疗,上皮增生加快,伤口面积缩小,直至完全闭合。Brown等〔1〕和Cruz等〔2〕用高压脉冲式直流电刺激治疗猪烧伤伤口,2～4周后见伤口愈合加速,伤口缩小，治疗结束时40%的伤口完全愈合,而对照组无一例完全愈合的。Mulder〔8〕发现治疗组伤口缩小56%,对照组缩小33%。Brown等〔2〕则观察到直流电治疗后兔皮肤切口100%愈合。在人体上治疗,结果也类似。kloth等〔4〕 发现治疗组患者治疗前伤口平均为4.1 cm2,治疗后平均为0 cm2(所有伤口完全愈合)，对照组患者伤口治疗前平均5.2 cm2,治疗后平均为6.1 cm2。Fakhri等〔7〕将直流电应用于对各种传统治疗方法无效的烧伤创面,发现上皮增生于治疗后三天变得明显,直至愈合。
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二、对伤口拉伸强度的影响
直流电治疗后伤口的拉伸强度没有明显变化。Brown等〔2〕发现兔实验侧的拉伸强度为220～1 900 g,对照侧为200～2 125 g,两者之间没有显著性差异。实验组与对照组之间的伸长值也相似。有作者对几内亚猪实验伤口的处理发现,尽管治疗2周后在峰值力、伸长度、能量吸收等方面具有可比性,4周时治疗伤口的强度倾向于更牢固,但两组之间在伸长度和能量吸收方面没有显著性差异。峰值力2周时实验组比对照组高500 g,4周时高700 g, 但因平均数有很大变异,并不能说明HVS能够增加伤口的强度〔1〕。
三、对细胞和胶原的影响
使用直流电治疗,在伤口愈合过程中其对细胞的影响是肯定的。Cruz等〔3〕定期取伤口组织活检,观察到用HVS治疗组成纤维细胞数量较对照组显著增多。电子显微镜下, 大部分成纤维细胞由通常的扁平梭形变为圆形〔9〕。成纤维细胞增加,导致伤口部位胶原代谢发生变化。用C14-脯氨酸标记的同位素检测小猪伤口, 发现被治疗动物受伤后5、6、7天胶原生物合成明显增加〔6〕。
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四、对伤口炎症的影响
直流电有一定消炎杀菌作用。Fakhri等〔7〕 临床应用发现,使用直流电后,伤口部位的水肿迅速消除, 脓液迅速排出。Szuminske等〔10〕 采用琼脂培养基观察HVS对大肠杆菌、克雷白杆菌、绿脓杆菌和金黄色葡萄球菌的影响, 结果表明HVS在体外具有抗菌作用。在猪皮肤伤口上通以直流电,第2天细菌集落形成单位明显减少,在第4天和第6天则与未处理组没有差别〔6〕。Brown等〔1〕在猪皮肤切口上发现实验组与对照组都无炎症迹象,这可能与切口较清洁有一定关系。
直流电影响伤口愈合的机制
直流电促进伤口愈合的机理还不十分清楚。与此有关的因素有下列几方面：
一、刺激组织修复
, 百拇医药
在两栖类动物, 电荷的应用会在动物丧失部分的再生中起作用。伤口处成纤维细胞的数量增多, 胶原生物合成增加〔7,11〕。这与直流电增加组织中ATP浓度,刺激氨基酸跨膜运输有关。根据Mitchell提出的化学渗透理论,直流电对ATP的影响可能是由于质子的运动所致, 而跨膜电梯度的调节则控制氨基酸的转运功能〔12〕。直流电刺激对ATP产生和氨基酸转运的影响最终导致蛋白质合成增加。 表现为伤口处上皮增生加快,胶原合成增加,伤口愈合随之加快〔9〕。
二、杀菌作用
直流电可能通过选择性反应直接杀菌。这可因pH的改变和其他离子浓度的变化引起,导致主电极产生高活性。电流也可以通过正常或改变了的通道激活补体,杀灭细菌。此外,电流加快中性粒细胞的游走,促进吞噬作用。电流还可能引起伤口周围组织的收缩,对细菌产生挤压〔7〕。
, 百拇医药
三、其他方面
电流增加伤口处的血液循环, 提供营养,加速代谢产物排出,有利于伤口愈合。
小 结
动物实验和临床应用证实,通过选择适当的极性(一般为阴极或阴阳极交替使用)及其他参数,直流电具有加快伤口上皮增生,促进伤口闭合,增加成纤维细胞的数量和胶原生物合成的作用。但对伤口的拉伸强度无明显影响。到目前为止, 直流电加快伤口愈合的机制还不清楚,可能与促进组织修复、杀菌、加快血液循环等因素有关。
参 考 文 献
1 Brown M,Gogia PP,Sinacore DR,et al.High-voltage galvanic stimulation on wound healing in guinea pigs:longer-term effects.Arch Phys Med Rehabil,1995,76:1134-1137.
, 百拇医药
2 Brown M,McDonnell MK,Menton DN.Polarity effects on wound healing using electric stimulation in rabbits.Arch Phys Med Rehabil,1989,70:624-627.
3 Cruz NI,Bayron FE,Suarez AJ.Accelerated healing of full-thickness burns by the use of high-voltage pulsed galvanic stimulation in the pig.Ann Plast Surg,1989,23:49-54.
4 Kloth LC,Feedar JA.Acceleration of wound healing with high voltage monophasic pulsed current.Phys Ther,1988,68:503-508.
, 百拇医药
5 Chu C-S,McManus AT,Okerberg CV,et al.Weak direct current accelerates split-thickness graft healing on tangentially excised second-degree burns.J Burn Care Rehabil,1991,12:285-293.
6 Alvarez OM,Mertz PM,SMerbeck RV,et al. The healing of superficial skin wounds is stimulated by external electrical current.J Invest Dermatol,1983,81:144-148.
7 Fakhri O,Amin MA.The effect of low-voltage electric therapy on the healing of resistant skin burns. J Burn Care Rehabil,1987,8:15-18.
, 百拇医药
8 Mulder GD.Treatment of open-skin wounds with electric stimulation.Arch Phys Med Rehabil,1991,72:375-377.
9 Bourguignon GJ,Bourguignon LYW.Electric stimulation of protein and DNA synthesis in human fibroblasts. FASEB J,1987,1:398-402.
10 Szuminske NJ,Albers AC,Unger P,et al.Effect of narrow,pulsed high voltages on bacterial viability.Phys Ther,1994,74:660-667.
11 Gentzkow GD, Miller KH.Electrical stimulation for dermal wound healing. Clin Podiatr Med Surg, 1991,8:827-841.
12 Cheng N, Hoof VH, Bockx E,et al.The effects of electric current on ATP generation, protein synthesis and membrane transport in rat skin.Clin Orthop,1982,171:264-272.
(收稿 1997-07-02 修回 1998-01-10), http://www.100md.com