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n 结是由带负电（n ）的胶原和带正电（p ）的经基磷灰石构成。骨胶原的其它半导体特性是它所表现出的斜条状格构排列的外形，而经基磷灰石、钙和磷对纯胶原晶体来说起着固定的作用。并且，即使是单一的经基磷灰石晶体可能也不属于压电性类的物质，而微小晶体的有序聚集可能会表现出压电特性。如上所述，理论上讲骨骼与半导性的神经轴突一样，具有半导体的某些特性。
骨的半导体特性取决于胶原的存在。不仅胶原的存在是必要的，胶原的排列方向也是非常重要的。这样骨骼才能在没有病理性应力形成的情况下抵Z 抗轴向应力。X 线研究显示，除了胶原与骨小梁的方向并行排列外，哈佛氏系统也与骨小梁的排列方向一致。骨内膜中含有未分化的成骨细胞，由应力所引发的极化作用可以激活这些未分化细胞，由此影响成骨或破骨括动。所以，Pollack 及其同事在骨单位水平研究了张力和压力（弯曲）对成骨和破骨活动的影响（图8 一22 ）。研究表明：他们的研究结论与Ba 义蛇tt 所提出的负反馈系统的概念相一致。在横向压力条件下，电磁场的方向与哈佛氏管的方向一致，即与哈佛氏管中的负极方向等同。研究显示：骨向着负极和（或）负电荷的方向生长。在张力条件下，电磁场的方向与哈佛氏管的方向相反，与破骨活动发生的位置（正电荷所在处）相同。哈佛氏管道系统本身存在着大量的电场，这正好是成骨细胞所在的位置。Ponack 等得出结论：对以往的研究结论必须纠正，研究中应当考虑到哈佛氏系统中局部电磁场对实验结果的影响。这些电磁场的大小约为- 196 一
十分之几伏特／厘米。它比先前采用宏观测定所取得的平均值高出1 一2 等级（O 』 4V 尹乞n 对0 . 01V 尹crn ）。这些较大电磁场的大小与活体组织内诱导成骨活动电极的平均电磁场的级别相同。排列在哈佛氏系统中的破骨细胞和成骨细胞，其所处的解剖位置是接收来自非对称性应力和了域应变所产生的生理性电信号。
为了获得应力作用下骨的自然极化现象，医学界通过手术的方法将电极植人骨骼中。这种办法以及其它一些电刺激疗法已被用于治疗假关节和骨折不愈合。这种治疗方法基于以下理论基础：发生机械性变形的骨骼可产生极化现象，而极化现象是骨再塑形的始动信号。如果事实的确如此，那么施加一个电磁场同样也会引起骨的再塑形。早期的研究人员致力于模拟骨的自然生理状态的极化作用，试图在不引起骨的病理生长的情况下，刺激骨骼的正常生长〔表8 一1 ）。当然，最大的何题是他们还不知道刺激骨生长的自然信号是什么。自20 世纪60 年代以来，人们做了许多实验试图解释骨的极化现象。对比这些研究结果几乎是不可能的，因为研究人员所采用的外科技术、刺激方法以及评估手段众多。但所采用的基本方法有以下几种：① 直流电刺激；② 脉冲电、脉冲电压和交流电刺激；③ 电磁场刺激。直到今天，有关自然电磁场的定义仍未明确。
有关刺激骨生长的研究文献显示：较之其
它类型的电磁场对于骨的自然生理信号影响而言，脉冲磁场更简便易行。脉冲，即压电样电磁场（电流大小10 mV ）可以诱导骨的生长。所使用的频率从1 一65 凡不等，峰值电压达20 mV / hn 。另一方面，Treh ～。研究证明：即使是在相同的库仑电荷的情况下，直流电比脉冲电和SGP 电流更有效，单位时间内可有更多的骨组织生长。这在临床上有着非常重要的意义，但这并不一定意味着这就是自然生理信号。O 义卜～指出，高速发生的骨变形，其
表8 一1 骨的生长与刺激电流的关系
刺激电流的量
( mA ) 小于1 1
骨化的类型
没有骨组织的生长有骨组织生长骨组织、软骨组织和纤维组织骨组织、软骨组织和纤维组织骨的无菌性坏死
n 妇nn 勺皿｝日
电压的大小与频率无关。既然骨起着一个将机械信号转变为电信号的换能器的作用，那么对于骨的再塑形必定有一个反映自然信号的最大输出频率。根据G 兀hran 所做的研究，Levy 计算出：这个最大频率就是该换能器的共振频率。理论上的计算值和实验所得的值分别为0 . 7 Hz 和0 . 8 比。（必须指出的是这个实验值是从植人皮下的电极测得的）。玩四的重要发现是，在影响骨再塑形的所有参数中，闪烁频率是最要的参数。除了闪烁频率外，对骨再塑形第2 个最重要的参数就是刺激的累积时jb1 。
值得注意的是，影响骨再塑形的3 个参数是随着时间的变化而变化，这些参数分别是：① 轴向应力（R ) ；② 弯矩；③ 电刺激时间的长短。① 和② 属于生物力学范畴，③ 属于电学范畴。骨在非对称应力作用下的时间越长，就越有可能发生骨的病理性再塑形。需要着重指出的是，只要有应力存在，骨骼中就存在有极化状态。因而只要应力存在，就有骨的再塑形。非对称性应力线与骨骼纵轴形成的角度，从。，至45 ．时所引起极化（压电现象）的可能性增加。在非对称性应力作用下骨中所测得的电值与临床应用的促进骨愈合的电值都是处子引起神经障碍的相同频率范围内（见表8 一2 和表8 一3 ）。引起成骨的频率范围是在1 比至72 孤之间。而频率在O , SHz 至75HZ 时，即可出现神经电功能障碍。在EEG 频率下的电磁- 197 -
场中，可出现神经电瘴碍和成骨现象。在相当宽的电磁频率范围内，骨和神经的刺激值似乎非常接近。
病例
衰吕一z 电弱激对人体骨折愈合的枯床报告t 根据即喇址时频率电压电流
结果
骨不连，先天性假关节阴极直流电8 一加泌15 沱9 座愈骨不连阴极直流电loJ 叭6 一7 痊愈脊柱融合阴极宜流电20 必37 / 47 痊愈新鲜胫骨骨折1 压脉冲直流电阅0 泌30 ％较短时间内稳固愈合延迟愈合，假关节骨折5 一25 比感应交流电2 碘乃划矽1 肠八21 痊愈骨不连，先天性似关节双极直流电3 . 5 泌2 左痊愈下领骨折阴极直流电20 协2 周时更坚固愈合骨不连1 比10 泌282 天座愈骨不连钾翻痊愈截骨术，死亡或肿瘤
死亡或肿摘3 & 30 比3OHz 5 氏（电磁场）65 一72 比〔 电磁场）10 凡
( 0 . 15 、）20 mV 左扣( O ，巧ms ) Zm 丫／面l l 叨V 2 ( X ) V 1 的VZ 扮1 ( 0 . 1 。）10 mV ( 325 。）1 一1 . 5 职浑／山1 ( 2 ( X ）讹月0 。）1 一1 . 5 mV / cm 150V （脉冲｝
直流电交流电
骨生成
5 HZ
第三节神经障碍的应用
本章节所论述的神经和骨的研究内容跨越了几十年，涉及数百位科研人员，他们来自许多
不同的国家。这里需要说明的是本书所介绍的内容并不是从过去杂志的边边角角里信手拣来的互无关系的研究资料。有关骨的大量研究文献始于2O 世纪5O 年代后期，而有关神经的研- 198 一
究于2O 世纪60 年代开始出现。
对骨的研究显示：当频率为EEG 范围（即0 . IHz 至O . 72HZ 之间）的电场，骨的反应是生长加速。成骨细胞对这些电磁场（阴极）的反应是新骨生成。这些电磁场存在于应力作用下的受压侧。另一方面，在应力作用下骨骼的张力侧，正电场对该处破骨细胞的功能有促进作用，使其活力增强。这一概念阐明了发生骨骼病理性改变的原因。在应力作用下，骨骼所产生的电磁场决定着骨的生长。当压力变得最小时，如运动减少、体重减轻、卧床和骨质疏松时就会造成骨密度下降。因而，源于肌肉牵拉所造成的骨张力是处于支视地位的作用力。在大于平均张力时，破骨细胞的活动加强而引起骨组织丢失。对于在骨的病理学改变过程中，维生素D 和甲状旁腺激素所起的作用并不十分重要。需要强调的是维生素D 和甲状旁腺激素就其各自的功能而言，就象带电荷的分子一样。
对神经电障碍的大量研究促成了“神经干扰定律”的形成。也正是对这些研究的总结说明了H 以棺kin 一Huxley 所提出的神经功能方面的理论是过时的。对活体神经的研究显示：当电磁
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