火花波治疗急性和慢性软组织损伤的支持证据

体外冲击波疗法（ESWT）治疗急性和慢性软组织损；VladoAntonic,理学硕士;1,2Rai；《创伤》2011;23(7):204–215；源自1HenryM.Jackson军事医学进步基；通信地址:；VladoAntonic,MS诊断与转化研究中心；马里兰州盖瑟斯堡20879Professiona；Email:vlado_antonic@hotm；2

体外冲击波疗法（ESWT）治疗急性和慢性软组织损伤的支持证据

Vlado Antonic, 理学硕士;1,2 Rainer Mittermayr, 医学博士;3,4

《创伤》 2011;23(7):204–215

源自 1Henry M. Jackson 军事医学进步基金会, 马里兰州罗克维尔; 2战伤援助项目, Walter Reed 军队医学中心, 华盛顿特区; 3Ludwig Boltzmann 试验与临床创伤学院, 奥地利维也纳; 4AUVA创伤中心, 奥地利维也纳Meidling

通信地址:

Vlado Antonic, MS 诊断与转化研究中心 战伤援助项目

马里兰州盖瑟斯堡20879 Professional Drive 401号 电话: 202-907-9079

Email: vlado_antonic@hotmail.com

204

WOUNDS www.woundsresearch.com

Wolfgang Schaden, 医学博士;4 Alexander Stojadinovic, 医学博士2

摘要:

软组织损伤的愈合是一个涉及到系统、细胞以及分子信号的多重生物层次上的复杂、有序的活动过程。在伤口愈合的生理过程中，全部组织得以修复和再生，组织的完整性和功能几乎全部恢复。

伤口愈合可能延缓或受到干扰，尤其是老年人的伤口。然而，同时患有几种疾病（如糖尿病、动脉硬化、静脉/动脉功能不全、慢性病导致的行动不便、以及高胆固醇血症）的患者的伤口愈合也明显迟缓或受到干扰。

慢性损伤包括肌肉骨骼系统的各种炎症和退行性变。慢性、很难愈合或不愈合软组织损伤的治疗需要采用多学科治疗方法。这些治疗方法经常造成一些不合理的、无规律的后果。不采用保守治疗方法会对患者及其家庭、医疗系统以及整个社会造成巨大的负担。因此，开发一种新的、有效的治疗方法加速伤口愈合并降低治疗费用就显得弥足珍贵了。体外冲击波疗法（ESWT）就是这样一种新的治疗方法。

体外冲击波疗法通过力传导发生作用，它通过复杂的生物途径产生疗效，包括治疗靶点的血管再生和组织再生。很多已经公布的数据显示采用体外冲击波疗法治疗软组织损伤是安全、可靠、经济的，并且临床效果较好。体外冲击波疗法对人体细胞具体的生物学影响尚不清楚，但是目前正在进一步研究中。

本文的目的是概要介绍冲击波疗法及该疗法在治疗急性和慢性软组织损伤中的作用。

外科创伤是世界上最常见的创伤。全世界每年产生11亿多个手术切口。大约80%的病例采用某种形式的伤口闭合产品，如缝合线、固定针、医用胶带等。多种产品有利于止血（凝血），当然，最常用的就是纱布和外科绷带。

每年大约出现一百六十万起复杂的创伤性伤口 这些疗法需要很多时间和人员、成本也很高，尤需要进行手术治疗（各种清创术、皮片移植、皮瓣其是实现伤口愈合所需时间很长（数周至数月）。移植），尤其是军事领域。根据美国烧伤协会的统因此，很明显我们需要一种新的、安全的、有效计，每年大约有四十五万名烧伤患者寻求急诊治的、经济的伤口治疗方法，对此已经开展了很多研疗，其中40%的烧伤为上肢烧伤，其中又有约5%究。对于急性和慢性伤口的治疗已经开发并实施了为全皮层、三度烧伤。 多种辅助疗法，包括高压氧疗法（HBOT）、超声

有时候，急性烧伤未及时采取常规的生理学措波、重组血小板生长因子-BB(rPDGF-BB)、负压伤口施处理，导致伤口无法愈合。这种情况下伤口下面疗法。但是，尚无法确定这些疗法的安全性和疗的组织容易感染并恶化，通常会进一步引起其它疾效。 病并造成愈合延缓。慢性伤口指的是未通过及时、伤口愈合是一个多重生物层次（系统、细胞以有序的组织修复过程以便在三个月内实现结构和功及分子）上相互协调、紧密联系的生物活动过程，能完整性的伤口。 涉及到各种细胞和活动，它们在重叠期间以及受损

许多人口因素（如高龄、肥胖、糖尿病、静脉/动组织内部细胞间信号分子出现时相互依赖。重建功脉功能不全）导致了慢性伤口的患者数量增加。慢性伤能性血管是伤口愈合期间恢复细胞结构最关键的决口给患者及其家庭、整个社会尤其是医疗系统造成了沉定因素，血管重建主要通过血管再生来实现，具体重的负担。美国每年花费五十到一百亿美元用于慢性伤说来就是从以前存在的局部血管上萌发内皮细胞并口的治疗。在欧洲，这项开支几乎占到医疗预算的生产新血管以及小血管的再生。 2%。造成伤口愈合延缓的原因很多，但是总的说来都有Valchanov等人在早期实验中偶然观察到体外冲击波一个共性。80%以上的慢性伤口均归因于静脉/动脉功能疗法（ESWT）能刺激造骨细胞，并且与骨密度和钙化不全、高血压、感染、糖尿病。其它因素还包括营养不程度的提高息息相关，于是他们首次尝试将冲击波应用良、免疫抑制、吸烟。大多数慢性伤口出现在下肢。 于骨病治疗的临床研究。几乎与此同时（二十世纪八十伤口治疗的主要目标是实现伤口稳定闭合和全部愈合。对于急性创伤，标准处理程序包括创面床准备、外科和酶解清创（术后采用专业敷料营造湿润环境）、根据创口的性质和范围采用皮片或皮瓣缝合。为了确保慢性伤口快速愈合，需要采取多学科方法对伤口进行处理，包括控制糖尿病、营养支持、使用现代敷料（如半

年代），出现了体外冲击波疗法可用于刺激伤口愈合的相关证据。但是，直到最近才开始严格、系统地研究体外冲击波疗法对伤口愈合的疗效及其作用机理。

先前的实验室研究和早期的临床试验表明体外冲击波疗法能有效刺激实验动物无数的内源生长因子、促进内皮祖细胞的补充、诱发新血管的形成。

透膜、凝胶、水状胶质、海藻酸钙）进行伤口处理、使采用体外冲击波疗法治疗后，一氧化氮（NO）---用抗生素治疗感染、采用机械降压和压迫疗法应对静脉一种强大的血管舒张介体的数量激增，从而促进组瘀滞和淋巴水肿、以及促进血管新生和形成的针对性织灌流。体外冲击波疗法能长期促进组织灌流的机治疗。 理之一已经通过实验老鼠身上的缺血性皮瓣实验证

实。通过加强一氧化氮合酶的表达，冲击波能促进更多一氧化氮的生成。

Vol. 23, No. 7 July 2011 205

图 1. a) 第一次冲击波期间压力随时间的变化b) 体外冲击波疗法及其临床应用产生的能谱示意图

Pulse width: 脉冲宽度 time: 时间 Membrane permeability changes: 膜通透性变化 Mitochondrial alterations 线粒体变化 Cellular regeneration potential 细胞再生潜力 nuclear damage 细胞核破坏 Lithotripsy 碎石术 bone 骨骼 soft tissue 软组织

冲击波能迅速诱导血管内皮生长因子（VEGF） -- 它是一种最强大的内源血管生成促进因子。血管内皮生长因子受体在目标组织中的表达更强。

动物实验表明体外冲击波疗法能在伤口组织中形成很好的分子微环境、抑制早期的促炎细胞因子和趋化因子、促进多种伤口愈合相关基因（即ELR-阳性CXC趋化因子、CC趋化因子、细胞因子）的表达。动物实验也能够证实：与证明冲击波消炎机理而采用体外冲击波疗法治疗过的皮片相比，体外冲击波疗法促进了假治疗动物体内的早期局部炎症反应（巨噬细胞炎性蛋白[MIP-1α, MIP-1β]水平较高）。而且，冲击波显著降低了白血球和巨噬细胞渗透进同体皮片的几率。

表1. 采用体外冲击波疗法治疗软组织疾病的参数 原理

能量密度

电液

0.05– 0.20 mJ/mm2 3–5 800– 2000 1–3 1–2 周

电磁

0.15– 0.30 mJ/mm2 3–5 1500– 3000 1–3 1–2周

压电

0.15– 0.35 mJ/mm2 4–6 1500– 2500 2–4 1–2周

放射

2–3 bar 10–20 1000– 3500 3–8 1–2周

频率 脉冲数量 治疗次数 间隔

要点：

? 有时候，急性烧伤未及时采取常规的生理学措施处理，导致伤口无法愈合。这种情况下伤口下面的组织容易感染并恶化，通常会进一步引起其它疾病并造成愈合延缓。

? 动物实验表明体外冲击波疗法能在伤口组织中形成很好的分子微环境、抑制早期的促炎细胞因子和趋化因子、促进多种伤口愈合相关基因（即ELR-阳性CXC趋化因子、CC趋化因子、细胞因子）的表达。

206

WOUNDS www.woundsresearch.com

研究证明：为证明冲击波消炎机理而采用体外冲击波疗法治疗过的动物的皮片中早期局部炎症反应衰减（巨噬细胞炎性蛋白[MIP-1α, MIP-1β]水平较低）。

体外冲击波疗法能促进局部伤口组织的细胞增殖、刺激细胞外基质代谢、减少细胞凋亡，并下调白血球和巨噬细胞渗透进同体皮片所需的氧气调节量。

液电发生器 压电发生器 电磁发生器

图2a. 冲击波发生器与电液、压电、电磁冲击波发生器前端辐射示意图

电磁和压电发生器只能在聚焦区域（聚焦体外冲击波疗法）产生典型的冲击波，而电液发生器还能在聚焦区域（放射、发散式冲击波疗法）之外的区域产生冲击波，能治疗更大面积的目标区域。

聚焦冲击波 Vs 发散式压力波

图2b. 聚焦vs发散式冲击波疗法

F1: 发生器聚焦点； S: 皮肤表面； F2: 聚焦点 (冲击波所发射能量的焦点与进入组织的深度)；SW: 冲击波

体外冲击波疗法

体外冲击波疗法自二十世纪八十年代开始使用，主要用于泌尿系统结石（碎石术）的治疗。 冲击波被定义为具有峰值压力高（500bar）、

生命周期短（10ms）、压力升高快（< 10 ns）、 频谱宽（16 Hz–20 MHz）、能对界面产生很高应力的声波脉冲（图1a）。冲击波的物理能量以机械方式传导以一种未知的机理对诸如骨骼和软组织等结构产生有益的生物效应。冲击波能量、所产生的冲击波频率、脉冲数量、以及治疗间隔期限是这种治

图3. 电液发生器火花电极中的聚焦冲击波（有聚焦点F1）与其在组织中规定距离内的聚焦点（F2）。将对应电极放置在抛物面反射器的主焦点（F1）上会产生平面波，平面波经主球面波的反射后发出。这些平面波的聚焦点（F2）距F1具有无限距离。

Vol. 23, No. 7 July 2011

207

表2. 国际医学冲击波治疗学会确定的体外冲击波疗法适应症. 获批的标准适应症

慢性跟腱炎 足底筋膜炎* 跟腱 网球肘 肌腱套* 髌腱 大转子

受损骨的愈合 延缓的骨愈合 骨不连* 应力性骨折

早期股骨头缺血性坏死(AVN) 早期OD (骨骼成熟后) 泌尿系统碎石术

经过实证检验的常见用途 慢性跟腱炎 尺肱骨上踝炎 内收肌综合症 鹅足综合症 腓骨肌腱综合症

例外/专家适应症和实验性适应症

例外/专家适应症 痉挛

早期OD (骨骼成熟前)

奥-施氏病 佩罗尼氏病

肌肉病变与受损软组织愈合 肌筋膜综合症

肌肉损伤 （断裂或未断裂） 受损伤口愈合/烧伤

唾液腺结石

实验性适应症 心肌缺血 周围神经病变

非细菌性前列腺炎 牙周病 骨关节炎 蜂窝组织炎

疗方式的关键特点，很有必要对不同的体外冲击波电极两端水分子因蒸发作用发生爆炸，从而制造疗法研究进行对比并针对不同的病症确定统一的冲出球形冲击波。然后冲击波在金属椭圆球的内壁击波治疗的标准。可以利用多种物理原理产生声压上反射，在目标组织上形成一个冲击波能量焦波影响这些治疗参数（表1）。图1b显示的是根点。 据临床适应症（软组织、骨骼、肾结石）采用体外电磁：电磁系统利用一个电磁感应圈和一个对冲击波疗法所产生的能谱。当能量增加时，生物效应的金属膜。电磁感应圈发出一个高电流脉冲，应从再生转变为破坏。针对软组织病症的能量密度产生一个强大的磁场，促使对应的金属膜上形成通常在0.08-0.25 mJ/mm2范围内。聚焦、高能体外高电流。然后，磁场又在对应的金属膜上形成高冲击波疗法用于骨延迟连接和骨折后骨不连以及碎电流并促使金属膜离开电磁感应圈。这些电磁力石术，而发散式、低能冲击波用于软组织病症。 产生一个缓慢的、较低的声波脉冲，该声波脉冲 可以通过不同的物理原理--电液、电磁、压电、放射（图2a）--产生医学上使用的冲击波。请注意电磁和压电发生器只能在聚焦区域产生典型的冲击波，而电液发生器还能在聚焦区域之外的区域产生冲击波。图2b显示的是电液和反射冲击波发生器产生的声压波的差异。

液电：液电法是一种原始的冲击波产生方法（用于Dornier HM3碎石机），冲击波是通过火花隙技术产生的。电液（火花隙）系统包含一个放在注水箱体的电极（火花电极），箱体由一个椭面和患者界面构成。电极端之间产生的电火花（图3），然后电液发生器发出冲击波。

被一个声学透镜聚焦，从而引导冲击波能量到达目标组织。

压电：在电力作用下，压电效应产生机械应力。安置在注水容器中的压电陶瓷或晶体受到高频电脉冲的刺激。由于材料中的交变应力改变，产生超声波震动，从而形成冲击波。

放射：聚焦体外冲击波疗法用于对更深的组织产生疗效，能够向组织发送更高密度的能流，因此它可用于产生破坏作用（0.15–0.6 mJ/mm2），如泌尿结石碎石术。用于软组织病变治疗的冲击波被用于更广泛领域的治疗以及提供较低密度的能流(0.08–0.25 mJ/mm2)。处理伤口时，冲击波疗法通常需要较大的表面积转移能量，顶部有一个抛物面反射器而不是椭圆形反射器。