無痛加速骨折癒合？探索SIS 超磁場治療儀（脈衝電磁場）的科學證據
骨折是日常生活中常見的健康問題。科學界不斷探索如何更快、更有效地促進骨骼癒合。過去，台灣有所謂骨癒合超音波，但目前相關設備多已退出市場。此後，被驗證有助加速骨折癒合的物理治療設備，主要剩下體外震波。雖然有效，但撞擊骨折患部所產生的疼痛，往往讓人望而卻步。
近來，有一種引人注目的新技術，脈衝電磁場（Pulsed Electromagnetic Fields, PEMFs），在台灣的主流設備名為 SIS 超磁場治療儀，被認為可以加速骨骼修復過程，且沒有體外震波會造成疼痛的缺點，值得大家認識。
臨床應用與現狀
脈衝電磁場（PEMFs）是一種以特定頻率和強度運作的低頻電磁波，能通過改變細胞內外的電位差產生微電流，激活細胞的多種信號通路。自1979年起，脈衝電磁場（PEMFs）已被美國食品藥品監督管理局（FDA）批准用於治療骨折不癒合（nonunion fractures）等骨科疾病。近年來，大量臨床研究進一步探索了其應用潛力。
骨折癒合加速
多項研究證實，脈衝電磁場（PEMFs）能縮短骨折癒合時間。例如，在股骨頸骨折患者中，脈衝電磁場（PEMFs）的應用不僅加快了骨癒合，還顯著減輕了患者的疼痛。
降低不癒合風險
一項隨機對照試驗顯示，對於長骨骨折癒合緩慢的患者，早期使用脈衝電磁場（PEMFs）可顯著提高癒合成功率，達到77.4%。
作為輔助治療
對於需要手術固定的骨折，脈衝電磁場（PEMFs）被認為是一種安全的輔助技術，能進一步促進癒合。
SIS 超磁場治療儀作為作為脈衝電磁場（PEMFs）技術在台灣的代表設備，以非侵入性和安全性見長，究竟是如何運作的？有哪些科學依據？
想一窺奧秘，先搞懂骨骼癒合的四個階段
骨折癒合是一個複雜而有序的過程，主要分為以下四個階段：
發炎階段（第1至5天）
當骨折發生時，骨骼斷裂與血管破裂導致血腫形成，並釋放多種促炎因子引起發炎反應，啟動後續的修復過程。免疫細胞聚集於受損區域，清除壞死組織。
血管生成與間質組織階段（第5至11天）
這一階段的重點是血管新生。內皮間質幹細（MSCs）會形成血管叢，並刺激從已存在的血管中長出新血管，為細胞提供營養和氧氣。
骨形成階段（數周至數月）
在此階段，間質幹細胞（MSCs）進一步分化為骨母細胞或軟骨細胞。骨母細胞開始分泌骨基質蛋白，如膠原蛋白（COL1）和骨鈣素（OCN），形成初步的骨組織。
骨重塑階段（數月至數年）
骨組織逐漸轉化為成熟的緻密骨。此階段需要平衡骨母細胞的骨沉積作用和破骨細胞的骨吸收作用。
脈衝電磁場的科學基礎
脈衝電磁場（PEMFs）透過低頻電磁波產生的微電流，能激活細胞的多種信號通路。2021年，一篇發表在 International Journal of Molecular Sciences 期刊上的回顧性文獻指出，脈衝電磁場的作用貫穿上述各階段，多方面促進骨骼癒合：
調控發炎反應
在骨折早期，過度的發炎可能延緩癒合的進程。脈衝電磁場（PEMFs）在這個階段主要能透過激活腺苷 A2A 和 A3 受體，抑制 NF-κB 通路，間接調節、降低過度的發炎反應，促進癒合環境的穩定。
促進血管生成
血管內皮生長因子（VEGF）能促進骨折患部的新生血管生成，在骨折癒合的第二階段扮演關鍵角色。研究觀察到，VEGF 的存在可促進骨折癒合，而阻斷 VEGF 受體則會導致再生過程的延遲或中斷。
脈衝電磁場（PEMFs）在這個階段能增加 VEGF 的表達，幫助血管快速延伸到受損區域，改善骨骼修復所需的血液供應。
加速骨形成
脈衝電磁場（PEMFs） 能在這個階段，透過多個途徑促進骨骼形成。包括：
– TGF-β/BMPs信號途徑
骨形態生成蛋白（BMP）和轉化生長因子 β（TGF-β）是骨母細胞分化的重要調控因子。脈衝電磁場（PEMFs） 可激活這些信號通路，促進骨基質蛋白（如膠原蛋白、骨鈣素）的生成，加速骨骼形成。
– PI3K/Akt/mTOR 信號途徑
– ERK/MAPK 途徑
「PI3K/Akt/mTOR」和「ERK/MAPK」 兩條信號通都涉及細胞的增殖和分化，並在骨骼修復中發揮關鍵作用。
在細胞修復過程中，PI3K/Akt/mTOR 是「能源管理系統」，確保細胞有足夠的能量和資源來進行修復。這條信號通路可促進間質幹細胞（MSCs）向骨母細胞的分化，加速骨基質的生成。MAPK/ERK 是「指揮中心」，負責發出具體的修復指令，調控基因表達和細胞增殖，在骨母細胞分化和基質礦化（骨形成的重要過程）中發揮重要作用。
– Notch 信號通路
促進骨重塑
這個階段，生長激素（GH）和胰島素樣生長因子-I（IGF-I）在調節骨骼生長有著關鍵作用，但尚無研究明確指出脈衝電磁場（PEMFs）與 GH/IGF 信號通路的關聯。
脈衝電磁場（PEMFs）治療面臨的挑戰
脈衝電磁場（PEMFs）作為一種非侵入性療法，已被廣泛應用於促進骨折癒合和其他骨科問題的治療。然而，脈衝電磁場（PEMFs）的臨床應用仍然面臨著一些問題，包括：
研究結果不一致
一些研究表明，脈衝電磁場（PEMFs）能有效加速骨折癒合，而另一些研究則顯示，在某些特定骨折類型中，脈衝電磁場（PEMFs）可能沒有額外的效果。由於不同研究使用的脈衝電磁場（PEMFs）參數差異巨大，導致研究結果難以進行比較和綜合分析。
劑量反應關係不明確
目前，對於脈衝電磁場（PEMFs）的劑量反應關係仍不清楚。使得臨床醫師難以確定哪種參數組合是最佳劑量，阻礙了脈衝電磁場（PEMFs）的標準化應用。
臨床應用的困難
基於以上原因，臨床醫生在選擇脈衝電磁場（PEMFs）治療方案時會面臨的挑戰包括：無法確定哪些類型的骨折適合使用脈衝電磁場（PEMFs），即是確定哪些患者適用，也不見得能確定最佳劑量。
結語
骨折癒合是一個複雜且需要精細調控的過程，隨著醫療技術的進步，脈衝電磁場（PEMFs）作為一種非侵入性、安全且潛力巨大的治療方式，逐漸受到關注。它通過多種生物信號通路，從調控發炎反應到促進骨形成與血管生成，為骨折患者提供了一種新穎的輔助治療選擇。然而，脈衝電磁場（PEMFs）在臨床應用中的挑戰仍然存在，包括研究結果的不一致性、最佳治療參數的缺乏，以及應用標準化的困難。
未來的研究需要更加深入和系統化。相信隨著更多高質量臨床試驗的進行，脈衝電磁場（PEMFs） 有望成為骨折癒合的標準輔助治療方法，為患者減輕疼痛、縮短癒合時間並降低醫療成本，帶來更好的生活品質和治療結果。
參考文獻：
Caliogna, L.; Medetti, M.; Bina, V.; Brancato, A.M.; Castelli, A.; Jannelli, E.; Ivone, A.; Gastaldi, G.; Annunziata, S.; Mosconi, M.; et al. Pulsed Electromagnetic Fields in Bone Healing: Molecular Pathways and Clinical Applications. Int. J. Mol. Sci. 2021, 22, 7403. https:// doi.org/10.3390/ijms22147403
