體外沖擊波在骨科臨床中的應(yīng)用黃振軍

1、概概 述述 自1980年臨床首次應(yīng)用體外沖擊波碎石術(shù)治療腎結(jié)石以來，體外沖擊波（ESW）作為一種微創(chuàng)治療手段，在臨床上得到了越來越廣泛的應(yīng)用。而最令人鼓舞的是ESW在骨科中的應(yīng)用，ESW對骨不連接及延遲愈合、網(wǎng)球肘、肩周炎、跟骨痛等疾病的有效治療使其在臨床應(yīng)用上的價值甚至超過了石術(shù) 。一、沖擊波（一、沖擊波（SW）定義）定義 能量的突然釋放而產(chǎn)生的高能量壓力波，具有壓力瞬間增高和高速傳導(dǎo)的特性。二、二、ESW在醫(yī)療應(yīng)用中的歷史回顧在醫(yī)療應(yīng)用中的歷史回顧 最早源于二戰(zhàn)時期 沖擊波對人體組織作用的最早報道源于二戰(zhàn)時期，當(dāng)時人們發(fā)現(xiàn)深水炸彈可以造成遠離爆炸中心的戰(zhàn)士死亡，盡管死者外表無任何傷痕，但解

2、剖后發(fā)現(xiàn)死者的肺組織受到了嚴重損害。 自五十年代末，沖擊波的物理特性得到廣泛研究。19661971年，德國開始研究沖擊波對動物組織的作用 ；1971年，Kiefer首次進行了沖擊波碎石的體外實驗。 1980年，進行了世界上首例人體腎結(jié)石的體外碎石治療。 1986年，首次進行了沖擊波對傷口愈合影響的觀察，導(dǎo)致了沖擊波能否促進骨折愈合的猜想 1988年，Haupt首次成功地將沖擊波用于骨不愈合病人的治療 。 此后，廣泛開展了用沖擊波對骨折不愈合及延遲愈合病人的治療。 1990年，第一次報道了用沖擊波治療肩部鈣化性肌腱炎 。治療的成功使人們想到將沖擊波用于其它慢性疼痛性疾病的治療，隨后出現(xiàn)了用沖擊波

3、治療網(wǎng)球肘（tennis elbow）、跟痛癥（painful heel syndrome）的報道1993年誕生了第一臺專為治療骨科疾病的體外沖擊波發(fā)生器（OssaTron，瑞士）。 目前，沖擊波治療骨骼肌肉疾病在歐洲及中國臺灣都得到了廣泛應(yīng)用 ，并國際沖擊波治療骨骼肌肉疾病協(xié)會ISMST 沖擊波的本質(zhì)是聲波的一種，具有聲波的一般性質(zhì)，當(dāng)其在具有相同聲阻抗的組織中傳播時，能量不衰減。沖擊波的傳播也可以理解為介質(zhì)在傳播方向上的不斷壓縮與松弛波峰壓力 5080Mpa，升壓速度極快 波谷壓力為負，波長極短，頻率范圍較寬，一般在16Hz20MHz。 三、沖擊波的物理性質(zhì)三、沖擊波的物理性質(zhì)特殊形式的聲

4、波，能在空氣、水等介質(zhì)中傳播；兼具聲學(xué)、光學(xué)和力學(xué)特性的機械波；不同介質(zhì)的聲阻抗不同，其在材料內(nèi)部衰減程度也不一樣。在不同介質(zhì)界面之間，形成反射和折射； 沖擊波在穿越人體組織時，直達深部組織；沖擊波作用于人體后，通過力-化學(xué)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)產(chǎn)生生物學(xué)效應(yīng)，促進生長激素釋放，引起微血管新生及組織再生與修復(fù)。四、沖擊波的特性四、沖擊波的特性（一）液電沖擊波（一）液電沖擊波 液電沖擊波是最早用于醫(yī)學(xué)的沖擊波，它的產(chǎn)生原理類似于汽車火花塞的放電高壓電容通過兩個相對的電極在水中放電，所產(chǎn)生的熱量使周圍的水在瞬間蒸發(fā)生成氣泡，氣泡的急速膨脹和隨后的破裂所產(chǎn)生的脈沖就形成了沖擊波。 五、沖擊波的類型五、沖擊波的類型

5、（二）電磁沖擊波（二）電磁沖擊波 需要一個電磁線圈和一個金屬膜，脈沖電流使電磁線圈產(chǎn)生交變磁場，作用于金屬膜使其產(chǎn)生往復(fù)震動，所產(chǎn)生的沖擊波則通過一個聲透鏡聚焦。 （三）壓電沖擊波（三）壓電沖擊波 依賴于壓電效應(yīng)，壓電陶瓷在電場的作用下自身會膨脹，節(jié)律性的電場作用使壓電陶瓷不斷膨脹和縮小，大量（一般1000片）壓電陶瓷片被預(yù)置于球體的內(nèi)表面，所產(chǎn)生的沖擊波即自動聚焦于焦點。 直接作用沖擊波的壓力直接產(chǎn)生的作用 間接作用由于沖擊波的“空化效應(yīng)”產(chǎn)生的 “空化效應(yīng)”是指在外力作用下，使存在于液體或組織中的氣體（溶于液體中）重新回到其氣體狀態(tài)的現(xiàn)象。六、沖擊波對組織的作用六、沖擊波對組織的作用 沖擊

6、波治療機主要由沖擊波源、耦合裝置、治療床、控制臺和定位系統(tǒng)組成。其中，沖擊波源和定位系統(tǒng)是沖擊波治療機的核心技術(shù)。 七、沖擊波的治療方法七、沖擊波的治療方法八、沖擊波的波源八、沖擊波的波源 沖擊波治療機的波源種類有液電式、電磁式和壓電式三種。 1 1、液電式波源、液電式波源 通過某一點處液體的突然蒸發(fā)來釋放球形高能沖擊波，是一種點波源，是最可靠的沖擊波發(fā)生方法。 電子液壓原理電子液壓原理2 2、電磁式波源、電磁式波源 高電壓通過儲存在電容器內(nèi)的高電壓通過儲存在電容器內(nèi)的脈沖電路，使脈沖電場通過銅線脈沖電路，使脈沖電場通過銅線圈產(chǎn)生脈沖磁場；處于磁場中的彈圈產(chǎn)生脈沖磁場；處于磁場中的彈性銅膜產(chǎn)生

7、機械振動，進而推動膜性銅膜產(chǎn)生機械振動，進而推動膜外的流體產(chǎn)生沖擊波；外的流體產(chǎn)生沖擊波； 經(jīng)聲透鏡或反射體聚焦后，形成經(jīng)聲透鏡或反射體聚焦后，形成聚焦沖擊波，導(dǎo)入需要治療的部聚焦沖擊波，導(dǎo)入需要治療的部位。位。 電磁原理電磁原理 3 3、壓電式波源、壓電式波源 用壓電晶體來產(chǎn)生沖擊波，用壓電晶體來產(chǎn)生沖擊波，屬于屬于展式波源展式波源。當(dāng)外界電場通過。當(dāng)外界電場通過壓電晶體時，其體積會發(fā)生改變壓電晶體時，其體積會發(fā)生改變，即，即“反壓電效應(yīng)反壓電效應(yīng)”，晶體的運動，晶體的運動會引發(fā)出一個壓力波。當(dāng)晶體復(fù)原會引發(fā)出一個壓力波。當(dāng)晶體復(fù)原時，同樣也會產(chǎn)生張力波。時，同樣也會產(chǎn)生張力波。 特點特點：

8、能量和頻率可調(diào)范圍：能量和頻率可調(diào)范圍最大，但輸出功率最低。最大，但輸出功率最低。 壓電式原理壓電式原理九、治療定位方式九、治療定位方式一、患者反饋定位：主要是通過患者反饋來確定治療的靶位。先由醫(yī)生觸診患者的疼痛部位，然后根據(jù)患者的疼痛反饋來指明和調(diào)整治療的部位。二、超聲定位系統(tǒng)：依探頭位置而分為內(nèi)置式和外置式兩種 。在內(nèi)置式超聲系統(tǒng)中，探頭位于沖擊波源的中央。探頭可以繞著其軸線轉(zhuǎn)動或沿著軸線方向移動。外置式系統(tǒng)的探頭位于人造臂上，可同中心地圍繞治療焦點移動。三、X線定位系統(tǒng)：C型臂X線機，C型臂X線機能夠圍繞沖擊波焦點行等中心移動。這種設(shè)計使得在行前、后位X線透視時可以通過在水平方向上移動沖

9、擊波源或移動病人來將焦點移動到目標區(qū)。 四、雙定位系統(tǒng)：超聲定位和X線定位，雙定位需要一個超聲系統(tǒng)和一個X線系統(tǒng)來完成。這樣可以對治療目標進行精確定位和對治療的全過程進行實時調(diào)控，同時又可以使輻射量降至最小，目前認為這是最好的定位法。 十、十、ESWESW治療能量及頻率治療能量及頻率1、能量選擇：骨病治療能量：能流密度應(yīng)在0.18-0.28mJ/2；骨肌疾病最佳治療能量：能流密度應(yīng)在0.08-0.28mJ/2；肌筋膜炎及滑膜炎的治療能量：能流密度應(yīng)在0.08-0.18mJ/2。 2、頻次選擇：軟組織病損：每次沖擊800-1500次，每次沖擊間隔3-5天，沖擊3次以上；骨組織病損：適量多次，每次

10、沖擊1000-2000次，每次沖擊間隔3-5天，沖擊3次以上。 十一、沖擊波優(yōu)點及安全性十一、沖擊波優(yōu)點及安全性 損傷輕微，可以替代某些外科手術(shù)治療；損傷輕微，可以替代某些外科手術(shù)治療；一般采用簡單麻醉或不必麻醉；一般采用簡單麻醉或不必麻醉；治療時間短，風(fēng)險小，可在門診進行；治療時間短，風(fēng)險小，可在門診進行；少數(shù)患者有輕微不良反應(yīng)，且無需特殊處理；少數(shù)患者有輕微不良反應(yīng)，且無需特殊處理；治療費用遠低于開放手術(shù)。治療費用遠低于開放手術(shù)。十一、沖擊波治療安全性十一、沖擊波治療安全性 一、 適應(yīng)癥骨組織疾病：骨折延遲愈合、骨折不連接、成人中早期股骨頭缺血性壞死。軟組織慢性損傷性疾?。杭绶逑禄已住㈦?/p>

11、二頭肌長頭腱炎、鈣化性岡上肌腱炎、肱骨內(nèi)外上髁炎、網(wǎng)球肘、彈響髖、跳躍膝（脛骨結(jié)節(jié)骨骺骨軟骨炎）、跟痛癥等。 肩肌腱炎肩肌腱炎振振動動按按摩摩跟腱痛跟腱痛網(wǎng)球肘網(wǎng)球肘 二、禁忌癥二、禁忌癥血友病及凝血障礙性疾??；心臟支架或心瓣膜置換術(shù)后病人；嚴重心律失常；急性感染；懷孕；下列組織位于治療范圍內(nèi)也屬禁忌：肺、腦或脊髓、骺板、惡性腫瘤。 三、副作用在用沖擊波治療骨科疾病的過程中，一個讓醫(yī)師關(guān)心并且非常重要的問題是沖擊波是否會造成周圍組織損傷，尤其是血管神經(jīng)損傷。大量臨床研究表明，沖擊波對軟組織的損傷主要是血管損傷，而且一般是小血管及毛細血管損傷。 目前為止，沖擊波用于脊柱方面的治療仍屬禁忌。 沖擊

12、波治療未有任何顯著或嚴重并發(fā)癥，也未見嚴重的后遺癥；偶有輕微皮下紅腫、出血、局部疼痛，這些多在數(shù)天內(nèi)消失。1 1、成骨效應(yīng)與代謝激活效應(yīng)成骨效應(yīng)與代謝激活效應(yīng)成骨效應(yīng)：當(dāng)能量強度的沖擊波可集聚并激活成成骨效應(yīng)：當(dāng)能量強度的沖擊波可集聚并激活成 骨細胞，達到促進骨及骨的愈合的效果；骨細胞，達到促進骨及骨的愈合的效果； 間接作用的空化效應(yīng)也誘發(fā)了成骨細胞移行和新間接作用的空化效應(yīng)也誘發(fā)了成骨細胞移行和新的骨組織的形成。的骨組織的形成。 十二、沖擊波在骨科臨床中的作用機制十二、沖擊波在骨科臨床中的作用機制 代謝激活效應(yīng)：最有可能是由直接的機械效應(yīng)引起 的，一方面壓力波可以改變離子通道，使神經(jīng)膜的極性

13、發(fā)生變化，通過抑制去極作用產(chǎn)生鎮(zhèn)痛效應(yīng);另一方面，壓力波可以使細胞內(nèi)外離子交換過程活躍，代謝分解的終產(chǎn)物被清除和吸收。 2 2、促進骨誘導(dǎo)因子的形成、促進骨誘導(dǎo)因子的形成 高能ESW導(dǎo)致的新鮮骨折血腫中含有大量的細胞因子，如：骨形態(tài)發(fā)生相關(guān)蛋(bonemorphogenetic proteins，BMP)、轉(zhuǎn)化生長因子(TGF-)、胰島素樣生長因子(IGF)、FGF、PDGF、血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)等，對細胞增殖與分化及新骨的形成都有誘導(dǎo)和調(diào)節(jié)作用。（1）沖擊波促進BMP（骨形態(tài)發(fā)生相關(guān)蛋白）的生成 BMP在ESW誘導(dǎo)成骨方面起重要作用;另外,損傷局部釋放的BMP在沖擊波誘導(dǎo)未分化間充質(zhì)

14、細胞分化為具有成骨能力的細胞,這些細胞進一步合成和分泌更多BMP,加強骨誘導(dǎo)作用,促進骨折愈合。（2）通過促進IGF-I和TGF-1表達來促進人骨髓間 充質(zhì)干細胞(hMSCs)向骨祖細胞轉(zhuǎn)化，從而促進骨折愈合。 （3）作用于骨膜后引起P物質(zhì)釋放。 （4）沖擊波作用后，周圍軟組織中會產(chǎn)生血管生成 生長因子、 VEGF和增殖細胞核抗原等因子。 3 3 、ESWESW的機械應(yīng)力效應(yīng)的機械應(yīng)力效應(yīng) ESW進入機體，表現(xiàn)為對組織細胞的拉應(yīng)張力和壓力作用，進而引起組織間的松懈、細胞的強性變形 ；機械應(yīng)力的作用引起病灶組織細胞的熱處理變化，進而加速毛細血管微循環(huán)，增加細胞吸氧功能等生理變化，達到治療目的。4

15、 4、 ESWESW的空化效應(yīng)的空化效應(yīng) 在在ESWESW傳送路徑中，介質(zhì)含有微小氣泡時，氣體傳送路徑中，介質(zhì)含有微小氣泡時，氣體在沖擊波的應(yīng)力作用下，會以極高速度膨化。人體在沖擊波的應(yīng)力作用下，會以極高速度膨化。人體軟組織、細胞、血液中含有大量微小氣泡，在骨科軟組織、細胞、血液中含有大量微小氣泡，在骨科治療中，病灶范圍內(nèi)大量氣泡的空化效應(yīng)，是疏通治療中，病灶范圍內(nèi)大量氣泡的空化效應(yīng)，是疏通生理性關(guān)節(jié)軟組織粘連的有利因素。生理性關(guān)節(jié)軟組織粘連的有利因素。 5 5 、ESWESW壓電效應(yīng)壓電效應(yīng) 機械應(yīng)力作用于骨，先引起電位變化，然后是骨生成。在使用ESW對骨不連進行的治療中取得了較好的效果，也

16、證明了機械應(yīng)力的作用可以大大促進新骨生成及愈合。 ESW的應(yīng)力引起的壓電效應(yīng)改變了骨折處的電位，活化了細胞，促進骨痂生成。6 6 、ESWESW的痛覺神經(jīng)感受器的封閉作用的痛覺神經(jīng)感受器的封閉作用 ESW對痛覺神經(jīng)感受器的刺激，改變了感受器對疼痛的接受頻率及其周圍化學(xué)介質(zhì)的組成，抑制神經(jīng)末梢細胞，使后續(xù)向心沖動無法傳遞，因此可緩解局部疼痛。 髕骨腱（跳躍膝）髕骨腱（跳躍膝）深層按摩深層按摩扳機狀指扳機狀指Osgood Schlatters 疾病疾病十三、體外沖擊波在骨科臨床中的應(yīng)用十三、體外沖擊波在骨科臨床中的應(yīng)用（一）應(yīng)用ESW技術(shù)治療創(chuàng)傷骨科疾病1、創(chuàng)傷后骨不連 隨著社會的發(fā)展，高能量損傷

17、越來越多，骨折延遲愈合及骨不連的發(fā)病率明顯增高，沖擊波可適用于各種原因?qū)е碌墓遣贿B，尤其對肥大型骨不連具有更好的效果。 大多數(shù)學(xué)者認為骨端間隙5 mm的骨折，但動物實驗發(fā)現(xiàn)沖擊波對骨端間隙6 mm的骨折仍有較好的治療效果，臨床研究證實，使用ESWT治療骨不連及骨折延遲愈合時，骨折愈合率達62% 83%，取得了顯著的臨床療效。沖擊波治療骨不連沖擊波治療骨不連 有關(guān)沖擊波治療骨折延遲愈合，我們也進行了一定的臨床研究。 我們選取符合骨折延遲愈合診斷標準患者62例，對照組30例，治療組32例，采用體外沖擊波療法觀察臨床療效。結(jié)果顯示：體外沖擊波治療后，治療組中，27例有較明顯的骨痂生長，其中，12例最

18、終愈合，5例無效。骨折延遲愈合治療后愈合時間為6-20周，平均12周。治療總有效率為84.4%；對照組治療有效率為53.3%，統(tǒng)計學(xué)有顯著差異（P3個月，近6周未接受藥物或其他治療。兩組在年齡、性別、病史等方面無統(tǒng)計學(xué)差異。方法方法： 將患者置于俯臥位，患側(cè)踝關(guān)節(jié)由特制的支架固定，與小腿成中立位。治療前患側(cè)足底外形與疼痛點標在特殊的膠片上，確保治療位置的準確性。體外沖擊波設(shè)定：頻率4HZ，強度0.23-0.37mJ/cm2。每次沖擊1000次，治療之間15分鐘，每周治療1次，共3次。療效評價：治療前后采用VAS測定疼痛強度。結(jié)果結(jié)果： 治療組總有效率70%，顯效率為43%，對照組疼痛程度無明顯

19、變化。結(jié)論： 體外沖擊波治療跟痛癥臨床療效顯著，且有效、簡便、安全，值得臨床推廣。 十六、十六、 結(jié)結(jié) 論論 總之，體外沖擊波已成為治療骨不愈及骨科慢性疼痛性疾病的重要手段，沖擊波在骨科的應(yīng)用價值甚至超過了它在碎石術(shù)中的價值。目前，F(xiàn)DA已批準沖擊波用于跟痛癥及網(wǎng)球肘的治療，隨著研究的深入及臨床效果的證實，沖擊波在骨不愈及其它骨科方面的應(yīng)用也將得到批準27。 結(jié)結(jié) 論論 沖擊波治療股骨頭壞死已進入實驗階段，并顯示了較好的療效28。沖擊波還被考慮用于人工關(guān)節(jié)的翻修，可以作用于骨水泥和骨髓腔的接觸面，利于骨水泥和假體的取出。29 十七 體外沖擊波治療儀的選擇體外沖擊波治療儀的選擇 臨床上對沖擊波治

20、療儀類型選擇報道不多，特別是對彈道式?jīng)_擊波治療儀的報道更少；而彈道式?jīng)_擊波治療儀在四種波源的沖擊波治療儀中對軟組織損傷的效果最好。這類治療儀大多治療模式齊全，比如一般分為：疼痛、激痛及針灸等治療模式，應(yīng)用方便； 十八、十八、展展 望望 ESWT應(yīng)用于治療骨骼系統(tǒng)創(chuàng)傷疾患已10余年時間，許多病人已從中獲益。大量的研究結(jié)果表明，體外沖擊波治療是一種無全身并發(fā)癥、有效、非侵襲性、并發(fā)癥少的治療方法，對多種創(chuàng)傷骨科疾患及慢性軟組織損傷疾病(足底筋膜炎、跟痛癥、肩關(guān)節(jié)疼痛、肱骨外上髁炎、棘上韌帶炎和腰痛)的治療展示了其美好的應(yīng)用前景。展展 望望 目前尚缺乏對慢性骨損傷(疲勞骨折)的研究和沖擊波對骨創(chuàng)傷作

21、用點范圍、強度、作用方式的研究，隨著一系列基礎(chǔ)與臨床研究的深入開展，體外沖擊波應(yīng)用范圍將越來越廣泛，必將對骨科疾病的治療產(chǎn)生深遠的影響并發(fā)揮更大的社會效益和經(jīng)濟效益。 十九、參考文獻十九、參考文獻1. Ogden JA, Toth-Kischkat A, Schultheiss R. Principles of shock wave therapy. Clin Orthop. 2001 Jun;(387):8-17.2. Thiel M. Application of shock waves in medicine. Clin Orthop. 2001 Jun;(387):18-21.3. O

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