外用中药防治胫骨应力损伤的实验研究
作者：田绮俊
单位：四川省中医研究院 附属医院，四川 成都 610041
关键词：应力损伤；外用中药；骨结构
成都中医药大学学报000412 摘 要： 目的：探讨外用活血化瘀、强筋壮骨类中药对实验性胫骨应力损伤组织结构方面的影响。方法：取观察兔6只，实验兔15只，以电笼刺激法制成胫骨应力损伤模型，采用自身对照的方式对实验兔的胫骨外用中药，于实验第1、3、5周末分别随机处死实验兔5只，观察兔2只，取胫骨在光、电镜下观察其结构。结果与结论：①实验兔未用药侧出现了明显的应力反应，主要表现为骨膜反应和骨质吸收；②外用中药能有效治疗应力损伤，主要表现为用药侧骨结构明显好于对侧，骨膜反应出现少且程度轻。
中图分类号： R274.12；R681.8 文献标识码：A 文章编号：1004-0668(2000)04-0029-02
, 百拇医药
Experimental Research of Preventing and Treating of Tibial Stress Injury
by External Using Traditional Chinese Medicine
TIAN Qi-jun
(Academy of TCM and pharmacology, Sichuan Chengdu,610032,China)
ABSTRACT:To probe the effect on the structure of the tibial stress injury with external use of herbal medicine which capable of activating blood flow, removing blood stasis and reinforcing the bone, muscle and ligament,15 rabbits were induced to jump and run in electric cage, the herbal medicine was applicated only on the right tibias. At the weekend of 1,3,5weeks,5 experimental rabbits and 2 empty-control rabbits were sacrificed at random, the sites of injury were observed under the microscope and the scanning microscope. The result shows:①the stress reactions, which were found on the left tibias were much more heavy than that of the right, were periosteal reaction and bone resorption.②the herbal medicine can increase the formation of bone, the structure of the right tibias are better than that of the left, the periosteal reactions and the degree are heavier on the left.
, 百拇医药
KEY WORDS:Stress injury；external use of herbal medicine；structure of bone
竞技运动水平的飞速发展，要求训练量和训练强度在前负荷的基础上逐渐增加，这种“超负荷原则”是现代训练的重要组成部分，并认为这可以提供最有效的刺激以提高运动能力。但是当负荷过大，训练量、强度、频率、持续时间等因素增加过快时，易引发胫骨应力损伤[1，2]。在新兵训练、体育爱好者中也同样存在着此类问题。胫骨应力损伤一旦发生，不光影响正常的训练、比赛，还会累及队员的身体健康。目前国内外运动医学界已充分意识到它的危害，但是其发病机理一直未得到明确的阐述，也没有找到一个有效而广泛接受的治疗措施，现有的治疗方案都是建立在减少运动量，甚至停训为代价的基础之上。我们选用刘波的动物模型[3]，外用中药对实验兔进行自身对照观察，并于实验不同时期监测组织病理学变化，以探索在不终止训练的前提下外用中药对胫骨应力损伤的治疗作用。
, 百拇医药
1 材料与方法
2.1 中药组成及加工
中药组成[9]：自然铜25 g，地骨皮、生地、丹皮、黄柏、白芍、黄芪、制首乌、续断、川牛膝、木香各15 g，生甘草10g。以上各药参照曹春林[10]中药加工方式，使加工成的药液每 mL中含生药1 mg。
2.2 实验动物及分组
由大邑种兔场提供雄性加利福尼亚兔21只，3月龄，体重(1.65±0.04) kg，健康。予以标准颗粒饲料(150 g/d)和饮水。除训练时间外，其余时间均让其在笼中自由活动。其中实验兔15只，观察兔6只，于实验第1、3、5周末分别用空气栓塞法随机处死实验兔5只，观察兔2只。
2.3 实验方法
, 百拇医药
动物放入面积为0.85 m×1.6 m(1.36 m2)低电流脉冲动物刺激笼，训练量为20 s刺激1次，刺激时间为0.2～0.5 s，动物受刺激后沿刺激笼跑跳数步。每天训练120 min，每组训练60 min后休息20 min，每周训练6天，星期日休息。
实验兔均采用自身对照的方式进行观察，即每只实验兔于夜间将药液外敷在右小腿上，时间持续到次日晨。方法为用药液浸透脱脂棉，覆在膝关节以下踝关节以上，外裹塑料薄膜，再用宽胶布固定，松紧合适，剂量10～15 mL/次*只，时间约12 h/次。
2.4 组织病理学检查
动物处死后，在肉眼观察到的病变处取材，病变不明显者取小腿中下1/3处，10%甲醛固定，Plank and Rychlo氏脱钙液脱钙，常规石蜡切片，HE染色，光镜下观察并摄片。
取观察兔、实验兔各1只，取5 mm×4 mm×1 mm大小的标本，以生理盐水冲洗，5%的戊二醛固定，酒精逐级脱水，醋酸异戊酯梯度置换，二氧化碳临界点干燥，离子溅射，AMRAY-1000B型扫描电镜下观察并摄片。
, 百拇医药
3 结果
3.1 光镜观察结果
观察兔胫骨切片可见皮质光整，哈氏管均匀，骨膜排列较为整齐。所有实验兔胫骨均呈现出一定的病理变化。①第一周：对照侧胫骨哈氏管腔不规则扩大，边缘不整，管腔内血管扩张淤血。骨膜明显增厚，纤维大量增生，排列杂乱，骨皮质外层增生，软骨细胞出现。实验侧也有哈氏管腔扩大及骨膜增生，程度较轻。②第二周：对照侧胫骨哈氏管腔扩张范围进一步加重，骨膜增生变厚，骨膜下成骨活跃。实验侧有骨膜增生，骨膜下成骨现象。③第三周：实验侧骨吸收腔进一步扩大，广泛淤血，骨板紊乱，毛细血管大量增生，软骨细胞、组织大量出现。实验侧成纤维细胞活跃，骨板内大量成骨细胞出现。
3.2 扫描电镜观察结果
观察兔：骨胶原纤维排列较为紧密，但并不完全平行，各纤维之间又有斜行纤丝加固。①第一周：骨表面散布大小不一，深浅不同的椭圆形骨吸收腔，双侧相似。②第二周：对照侧骨吸收腔加大加深，腔内残留有不规则无机盐结晶，腔周纤维粗糙，有断裂现象并形成小裂隙。实验侧骨吸收腔被新形成的胶原纤维所充填。③第三周：对照侧梭形骨吸收腔内残剩不规则胶原纤丝，腔周纤维杂乱而粗糙，腔底又形成多个小骨吸收腔，吸收腔之间有小裂隙形成。实验侧胶原纤维排列整齐、致密。
, 百拇医药
4 讨论
4.1 应力损伤的机制探讨
当应力损伤发生时骨组织会出现有别于其它损伤方式的以下改变。
(1)骨质吸收现象。我们已知胫骨应力损伤是由于胫骨受到高负荷刺激所引起，这种高负荷是指训练强度、密度、持续时间等因素增加过快，机体不能适应[1，2]，而且已经证实有应力骨折者比无应力骨折者能产生更大的负荷[6]。在本实验中随时间的延续出现的哈氏管腔扩大，以及骨吸收腔的形成都说明了骨骼会在高应力状态下发生消蚀现象。这与其它动物实验及人体活检的结果一致[2，5]。骨吸收现象可能是由于作用于胫骨的实际应力高于它本身所能容许的上限时，则骨会被病理性吸收所伤害或骨组织损伤[7]。另外，骨吸收腔可作为应力增高源，其边缘胶原纤丝断裂，形成微骨折。随时间的延长，吸收的加重，腔底及侧壁又可形成多个吸收腔，小吸收腔之间也有微骨折出现。而骨膜的增生变厚被认为是对强度变弱的胫骨起临时性支持和保护作用[5]。
, 百拇医药
(2)血循环障碍。胫骨应力损伤属于过度使用性损伤(overuse injury)，长期反复的刺激使胫骨血循环发生障碍，哈氏管内血管扩张淤血，以及随损伤的加重，骨板紊乱，毛细血管大量增生。
(3)成软骨现象。这种情况也见于人体活检[4]和其它动物实验中[4，5]，其原因还不甚明确。由高应力积累引起的骨吸收区域负荷大，再加上胫骨的血循环障碍，骨母细胞可因为局部应力大，血供差而转化为成软骨细胞[8]，形成大量的软骨组织。
4.2 外用中药对应力损伤的作用
如前所述，胫骨应力损伤是由于训练强度、密度、时间等因素增加过快，受训者不能适应，胫骨长期受到高应力作用，造成反复创始和过劳伤。在此不内外因的影响下，气血随之紊乱。在生理上，气为血之帅，血为气之母；在病理上，气虚每致血虚或血滞，血虚亦常见气少，血瘀引起气滞，气滞也能致血瘀。故本病治疗法则应以活血化瘀，益气为先导。
, 百拇医药
肝主筋而藏血，肾主骨而藏精，精血充盈，肝肾滋养才使得筋骨强壮。《正体类要》说“肢体损于外，则气血伤于内，荣卫有所不贯，脏腑由之不和”。因此长期大强度训练必然导致脏腑功能失调，影响气血的化生，筋骨的濡养。故本病的治疗应助以补益肝肾，强筋壮骨，以促进损伤的修复。
本方中以自然铜为君，自然铜辛、平，入肝、肾经，功能散瘀止痛，接骨续筋，《本草经疏》曰：自然铜乃入血行血，续筋接骨之药也……辛能散淤滞之血，破积聚之气，则痛止而伤自和也。地骨皮凉血退蒸，乃凉骨、益肾、生髓之良药也；黄柏降火坚阴；生地凉血养阴，能“填骨髓、长肌肉”而助筋骨；丹皮活血散瘀，祛“无汗之骨蒸”；白芍养血柔肝，敛阴止痛，诸药共清骨中之淤血，泻中有补，使驱邪而不伤正。制首乌补益精血；黄芪补气；骨碎补活血续伤；续断行血脉而续筋骨；川牛膝活血祛瘀，引血下行；木香行气，诸药补益肝肾，强筋壮骨，补中有泻，使补而不腻，甘草调和诸药。上药共用则瘀热除、气血充足、筋强骨壮。
另外，刘波曾发现仅仅通过活血化瘀类中药虽可减少应力损伤的发生率，但会过度抑制骨膜反应将导致胫骨的整体负荷能力得不到有力的发展[4]。因此此病不同于其它损伤早期所表现的单纯气滞血瘀，它还夹杂着肝肾功能的下降。通过外用中药后发现，用药侧胫骨不仅血循环障碍大大减轻，骨膜反应程度轻，同时还有明显的成骨反应，软骨组织没有出现，这使得用药后胫骨的结构得到了有效的改善，从而能抵御高强度的负荷。
, 百拇医药
作者简介：田绮俊，女，1973年1月生；医师；研究方向：外科疾病中西医结合临床治疗与实验研究。
参考文献
1，Ross S J.A review of lomer limb overuse injuries during basic military training[J].Milit Med，1993，158(6):410
2，BH.Jones， JMA.Harris， TN.Vinh，et al.Exercise-induced stress fractures and stress reactions of bone： epidemiology,etiology， and classification[J].Williams ' Wilkins，1989，17：379
3，刘波.中药治疗兔胫骨疲劳性骨膜炎的生物力学、放射学和组织学研究[J].中国运动医学杂志，1992，11(4)：197
, http://www.100md.com
4，O.Johne11, A.Rausing, B.Wendeberg, et al.Morphological bone changes in shin splints[J].Clin Orthop，1982，167：180
5，李国平，张树栋，陈刚，等.兔胫骨应力性骨折的模拟实验研究[J].中国运动医学杂志，1985，4(2)：65
6，Grinston SK, Engsberg JR ,Klorber R ,et al.Bone mass, external loads and stress fracture in female runners[J].Int J Sports Biomech，1991，7：293
7，孟和，顾志华主编.骨伤科生物力学[M].北京：人民卫生出版社，1992.57
8，柴本甫，汤雪明.实验性骨折愈合的细胞生物学[J].中华骨科杂志，1991，11(3)：203
9，郑怀贤，冉德洲主编.实用伤科中药与方剂[M].成都：四川科学技术出版社，1985.
10，曹春林主编.中药药剂学[M].上海：上海科学技术出版社，1986.
收稿日期：2000-09-11, 百拇医药
单位：四川省中医研究院 附属医院，四川 成都 610041
关键词：应力损伤；外用中药；骨结构
成都中医药大学学报000412 摘 要： 目的：探讨外用活血化瘀、强筋壮骨类中药对实验性胫骨应力损伤组织结构方面的影响。方法：取观察兔6只，实验兔15只，以电笼刺激法制成胫骨应力损伤模型，采用自身对照的方式对实验兔的胫骨外用中药，于实验第1、3、5周末分别随机处死实验兔5只，观察兔2只，取胫骨在光、电镜下观察其结构。结果与结论：①实验兔未用药侧出现了明显的应力反应，主要表现为骨膜反应和骨质吸收；②外用中药能有效治疗应力损伤，主要表现为用药侧骨结构明显好于对侧，骨膜反应出现少且程度轻。
中图分类号： R274.12；R681.8 文献标识码：A 文章编号：1004-0668(2000)04-0029-02
, 百拇医药
Experimental Research of Preventing and Treating of Tibial Stress Injury
by External Using Traditional Chinese Medicine
TIAN Qi-jun
(Academy of TCM and pharmacology, Sichuan Chengdu,610032,China)
ABSTRACT:To probe the effect on the structure of the tibial stress injury with external use of herbal medicine which capable of activating blood flow, removing blood stasis and reinforcing the bone, muscle and ligament,15 rabbits were induced to jump and run in electric cage, the herbal medicine was applicated only on the right tibias. At the weekend of 1,3,5weeks,5 experimental rabbits and 2 empty-control rabbits were sacrificed at random, the sites of injury were observed under the microscope and the scanning microscope. The result shows:①the stress reactions, which were found on the left tibias were much more heavy than that of the right, were periosteal reaction and bone resorption.②the herbal medicine can increase the formation of bone, the structure of the right tibias are better than that of the left, the periosteal reactions and the degree are heavier on the left.
, 百拇医药
KEY WORDS:Stress injury；external use of herbal medicine；structure of bone
竞技运动水平的飞速发展，要求训练量和训练强度在前负荷的基础上逐渐增加，这种“超负荷原则”是现代训练的重要组成部分，并认为这可以提供最有效的刺激以提高运动能力。但是当负荷过大，训练量、强度、频率、持续时间等因素增加过快时，易引发胫骨应力损伤[1，2]。在新兵训练、体育爱好者中也同样存在着此类问题。胫骨应力损伤一旦发生，不光影响正常的训练、比赛，还会累及队员的身体健康。目前国内外运动医学界已充分意识到它的危害，但是其发病机理一直未得到明确的阐述，也没有找到一个有效而广泛接受的治疗措施，现有的治疗方案都是建立在减少运动量，甚至停训为代价的基础之上。我们选用刘波的动物模型[3]，外用中药对实验兔进行自身对照观察，并于实验不同时期监测组织病理学变化，以探索在不终止训练的前提下外用中药对胫骨应力损伤的治疗作用。
, 百拇医药
1 材料与方法
2.1 中药组成及加工
中药组成[9]：自然铜25 g，地骨皮、生地、丹皮、黄柏、白芍、黄芪、制首乌、续断、川牛膝、木香各15 g，生甘草10g。以上各药参照曹春林[10]中药加工方式，使加工成的药液每 mL中含生药1 mg。
2.2 实验动物及分组
由大邑种兔场提供雄性加利福尼亚兔21只，3月龄，体重(1.65±0.04) kg，健康。予以标准颗粒饲料(150 g/d)和饮水。除训练时间外，其余时间均让其在笼中自由活动。其中实验兔15只，观察兔6只，于实验第1、3、5周末分别用空气栓塞法随机处死实验兔5只，观察兔2只。
2.3 实验方法
, 百拇医药
动物放入面积为0.85 m×1.6 m(1.36 m2)低电流脉冲动物刺激笼，训练量为20 s刺激1次，刺激时间为0.2～0.5 s，动物受刺激后沿刺激笼跑跳数步。每天训练120 min，每组训练60 min后休息20 min，每周训练6天，星期日休息。
实验兔均采用自身对照的方式进行观察，即每只实验兔于夜间将药液外敷在右小腿上，时间持续到次日晨。方法为用药液浸透脱脂棉，覆在膝关节以下踝关节以上，外裹塑料薄膜，再用宽胶布固定，松紧合适，剂量10～15 mL/次*只，时间约12 h/次。
2.4 组织病理学检查
动物处死后，在肉眼观察到的病变处取材，病变不明显者取小腿中下1/3处，10%甲醛固定，Plank and Rychlo氏脱钙液脱钙，常规石蜡切片，HE染色，光镜下观察并摄片。
取观察兔、实验兔各1只，取5 mm×4 mm×1 mm大小的标本，以生理盐水冲洗，5%的戊二醛固定，酒精逐级脱水，醋酸异戊酯梯度置换，二氧化碳临界点干燥，离子溅射，AMRAY-1000B型扫描电镜下观察并摄片。
, 百拇医药
3 结果
3.1 光镜观察结果
观察兔胫骨切片可见皮质光整，哈氏管均匀，骨膜排列较为整齐。所有实验兔胫骨均呈现出一定的病理变化。①第一周：对照侧胫骨哈氏管腔不规则扩大，边缘不整，管腔内血管扩张淤血。骨膜明显增厚，纤维大量增生，排列杂乱，骨皮质外层增生，软骨细胞出现。实验侧也有哈氏管腔扩大及骨膜增生，程度较轻。②第二周：对照侧胫骨哈氏管腔扩张范围进一步加重，骨膜增生变厚，骨膜下成骨活跃。实验侧有骨膜增生，骨膜下成骨现象。③第三周：实验侧骨吸收腔进一步扩大，广泛淤血，骨板紊乱，毛细血管大量增生，软骨细胞、组织大量出现。实验侧成纤维细胞活跃，骨板内大量成骨细胞出现。
3.2 扫描电镜观察结果
观察兔：骨胶原纤维排列较为紧密，但并不完全平行，各纤维之间又有斜行纤丝加固。①第一周：骨表面散布大小不一，深浅不同的椭圆形骨吸收腔，双侧相似。②第二周：对照侧骨吸收腔加大加深，腔内残留有不规则无机盐结晶，腔周纤维粗糙，有断裂现象并形成小裂隙。实验侧骨吸收腔被新形成的胶原纤维所充填。③第三周：对照侧梭形骨吸收腔内残剩不规则胶原纤丝，腔周纤维杂乱而粗糙，腔底又形成多个小骨吸收腔，吸收腔之间有小裂隙形成。实验侧胶原纤维排列整齐、致密。
, 百拇医药
4 讨论
4.1 应力损伤的机制探讨
当应力损伤发生时骨组织会出现有别于其它损伤方式的以下改变。
(1)骨质吸收现象。我们已知胫骨应力损伤是由于胫骨受到高负荷刺激所引起，这种高负荷是指训练强度、密度、持续时间等因素增加过快，机体不能适应[1，2]，而且已经证实有应力骨折者比无应力骨折者能产生更大的负荷[6]。在本实验中随时间的延续出现的哈氏管腔扩大，以及骨吸收腔的形成都说明了骨骼会在高应力状态下发生消蚀现象。这与其它动物实验及人体活检的结果一致[2，5]。骨吸收现象可能是由于作用于胫骨的实际应力高于它本身所能容许的上限时，则骨会被病理性吸收所伤害或骨组织损伤[7]。另外，骨吸收腔可作为应力增高源，其边缘胶原纤丝断裂，形成微骨折。随时间的延长，吸收的加重，腔底及侧壁又可形成多个吸收腔，小吸收腔之间也有微骨折出现。而骨膜的增生变厚被认为是对强度变弱的胫骨起临时性支持和保护作用[5]。
, 百拇医药
(2)血循环障碍。胫骨应力损伤属于过度使用性损伤(overuse injury)，长期反复的刺激使胫骨血循环发生障碍，哈氏管内血管扩张淤血，以及随损伤的加重，骨板紊乱，毛细血管大量增生。
(3)成软骨现象。这种情况也见于人体活检[4]和其它动物实验中[4，5]，其原因还不甚明确。由高应力积累引起的骨吸收区域负荷大，再加上胫骨的血循环障碍，骨母细胞可因为局部应力大，血供差而转化为成软骨细胞[8]，形成大量的软骨组织。
4.2 外用中药对应力损伤的作用
如前所述，胫骨应力损伤是由于训练强度、密度、时间等因素增加过快，受训者不能适应，胫骨长期受到高应力作用，造成反复创始和过劳伤。在此不内外因的影响下，气血随之紊乱。在生理上，气为血之帅，血为气之母；在病理上，气虚每致血虚或血滞，血虚亦常见气少，血瘀引起气滞，气滞也能致血瘀。故本病治疗法则应以活血化瘀，益气为先导。
, 百拇医药
肝主筋而藏血，肾主骨而藏精，精血充盈，肝肾滋养才使得筋骨强壮。《正体类要》说“肢体损于外，则气血伤于内，荣卫有所不贯，脏腑由之不和”。因此长期大强度训练必然导致脏腑功能失调，影响气血的化生，筋骨的濡养。故本病的治疗应助以补益肝肾，强筋壮骨，以促进损伤的修复。
本方中以自然铜为君，自然铜辛、平，入肝、肾经，功能散瘀止痛，接骨续筋，《本草经疏》曰：自然铜乃入血行血，续筋接骨之药也……辛能散淤滞之血，破积聚之气，则痛止而伤自和也。地骨皮凉血退蒸，乃凉骨、益肾、生髓之良药也；黄柏降火坚阴；生地凉血养阴，能“填骨髓、长肌肉”而助筋骨；丹皮活血散瘀，祛“无汗之骨蒸”；白芍养血柔肝，敛阴止痛，诸药共清骨中之淤血，泻中有补，使驱邪而不伤正。制首乌补益精血；黄芪补气；骨碎补活血续伤；续断行血脉而续筋骨；川牛膝活血祛瘀，引血下行；木香行气，诸药补益肝肾，强筋壮骨，补中有泻，使补而不腻，甘草调和诸药。上药共用则瘀热除、气血充足、筋强骨壮。
另外，刘波曾发现仅仅通过活血化瘀类中药虽可减少应力损伤的发生率，但会过度抑制骨膜反应将导致胫骨的整体负荷能力得不到有力的发展[4]。因此此病不同于其它损伤早期所表现的单纯气滞血瘀，它还夹杂着肝肾功能的下降。通过外用中药后发现，用药侧胫骨不仅血循环障碍大大减轻，骨膜反应程度轻，同时还有明显的成骨反应，软骨组织没有出现，这使得用药后胫骨的结构得到了有效的改善，从而能抵御高强度的负荷。
, 百拇医药
作者简介：田绮俊，女，1973年1月生；医师；研究方向：外科疾病中西医结合临床治疗与实验研究。
参考文献
1，Ross S J.A review of lomer limb overuse injuries during basic military training[J].Milit Med，1993，158(6):410
2，BH.Jones， JMA.Harris， TN.Vinh，et al.Exercise-induced stress fractures and stress reactions of bone： epidemiology,etiology， and classification[J].Williams ' Wilkins，1989，17：379
3，刘波.中药治疗兔胫骨疲劳性骨膜炎的生物力学、放射学和组织学研究[J].中国运动医学杂志，1992，11(4)：197
, http://www.100md.com
4，O.Johne11, A.Rausing, B.Wendeberg, et al.Morphological bone changes in shin splints[J].Clin Orthop，1982，167：180
5，李国平，张树栋，陈刚，等.兔胫骨应力性骨折的模拟实验研究[J].中国运动医学杂志，1985，4(2)：65
6，Grinston SK, Engsberg JR ,Klorber R ,et al.Bone mass, external loads and stress fracture in female runners[J].Int J Sports Biomech，1991，7：293
7，孟和，顾志华主编.骨伤科生物力学[M].北京：人民卫生出版社，1992.57
8，柴本甫，汤雪明.实验性骨折愈合的细胞生物学[J].中华骨科杂志，1991，11(3)：203
9，郑怀贤，冉德洲主编.实用伤科中药与方剂[M].成都：四川科学技术出版社，1985.
10，曹春林主编.中药药剂学[M].上海：上海科学技术出版社，1986.
收稿日期：2000-09-11, 百拇医药