第30章-冲击波疗法

第三十章冲击波疗法1体外冲击波疗法（ESWT）•体外冲击波是利用机械波经由反射器发射后集中成高能量的冲击波，其能量是超声波的1000倍左右。•冲击波是利用高压导致水份爆炸而产生的声波能量，这些声波由反射器反射后集中成高能量的冲击波。•利用体外冲击波治疗疾病的方法称为体外冲击波疗法（extra-corporealshockwavetherapy,ESWT）。概述概述•冲击波是利用能量转换及传递原理，造成不同密度组织之间产生能量梯度差及扭拉力，并形成空化效应，产生生物学效应。•冲击波分为机械波和电磁波，作用与局部组织达到治疗效应。3体外冲击波疗法（ESWT）是一种体外物理治疗技术，具有创伤小、安全性高、起效快速、精准，治疗周期较短、费用相对节省等特点，近几年已在骨肌疾病等临床治疗领域广泛应用。冲击波在穿越人体组织时，其能量不易被浅表组织吸收，可直接到达人体组织的深部。20世纪60年代，西德道尼尔航空公司科研人员发现飞机高速穿过云雨时产生冲击波，使飞机内部器件受损而外壳完好1969年，西德国防部开始研究“冲击波与动物组织间相互关系”体外冲击波疗法发展史发展史1979年德国Dornier公司研制成功第一台DornierHMI型体外冲击波碎石机，1980成功用于肾结石患者治疗。1999年“国际骨肌系统冲击波治疗联合会”（ISMST）在伦敦成立2000~2002年，美国FDA核准冲击波治疗跟痛症和网球肘等2000年，中国FDA批准冲击波治疗骨和肌组织疾病体外冲击波是一种兼具声、光、力学特性的机械波。特性：在极短时间内（约10ms）达到高峰压500bar(1bar=105pa)，且周期短（10ms），频谱广冲击波特性冲击波治疗机•冲击波治疗机主要由冲击波源、耦合装置、治疗床、控制台和定位系统组成。概述8•根据冲击波波源产生的不同形式，体外冲击波治疗机分为4种类型：1.液电式波源2.电磁波式波源3.压电式波源4.气压弹道式（放射式）波源冲击波治疗机的波源种类与冲击波碎石机相同。临床观察发现：前3种均通过反射体将能量聚焦于治疗部位，而气动弹道式则不需聚焦能量。液电式冲击波对骨病的治疗效果最好。气动弹道式冲击波，对肌肉组织效果好，且治疗易于操作、安全，更适合治疗软组织损伤性疾病。1．液电式波源：•碎石机的波源以液电式居多，发展早、技术成熟、碎石效果好，广泛采用。•液电式冲击波波源是一个半椭圆形金属反射体内安置电极。发射体内充满水，当高压电在水内放电时，在电极极尖处产生高温高压，因液电效应而形成冲击波，冲击波向四周传播。碰到反射体非常光滑的内表面而反射，电极极尖处于椭球的第一焦点处，所以在第一焦点发出的冲击波经反射后就会在第二焦点聚焦，形成压力强大的冲击波焦区，当人体结石处于第二焦点时，就会被粉碎。•2．电磁式波源：将贮存在电容器内的电路脉冲传导通过一个扁平铜线圈，产生脉冲磁场，使处于磁场中的弹性铜膜产生机械振动，进而推动膜外的流体产生冲击波。这种“面式冲击波”经声透镜或反射体聚焦后，可在一点上得到增强，最终也可形成聚焦冲击波。•治疗疼痛时应使用低中能级，即“软性”ESWT；•治疗软组织钙化性疾病时应使用中高能级；•治疗骨不连时需用高能级来诱发成骨效应。•目前用于骨科疾病治疗的多为聚焦状体外冲击波。三、物理学基础冲击波的物理基础•冲击波的压力波形包括一个在冲击波前沿迅速升压随后逐渐衰减的压力相(正相)，和一个持续时间较长的张力相(负相)。•(1)焦点、焦斑和焦区：焦点是指散射的冲击波经聚焦后产生的最高压力点，焦斑是指冲击波焦点处的横截面，焦区是指冲击波的正相压力≥50％峰值压力的区域；•(2)能流密度：表示垂直于冲击波传播方向的单位面积内通过的冲击波能量，一般用mJ/mm2表示；•(3)有效焦区能量：是指流经焦点处垂直于z轴的圆面积内的能量，即作用平面。二、冲击波的作用原理冲击波是压力急剧变化的产物。在短短的几秒钟内产生很高的压力，是冲击波所独有的特性。冲击波具有很强的张应力和压应力，能够穿透任何弹性介质，如水、空气和软组织。冲击波主要利用中低能量的冲击波产生的生物学效应来治疗疾病，其生物学效应取决于冲击波的能级和能流密度。冲击波的作用原理1、组织破坏机制（组织裂解作用）：冲击波通过机械效应及空化效应，在组织中产生拉应力及压应力，引起组织裂解。空化效应：冲击波作用组织时，人体组织内气泡内气体以极快速度膨胀。气泡在崩溃时产生高速微喷射现象，引起组织损伤的破坏性作用，局部微毛细血管的破裂，血液和细胞介质漏出，刺激新生血管生成并可提高固体物质溶解的速度。空化效应是冲击波独有的特性，它有利于疏通闭塞的微细血管，松解关节组织的粘连。组织破坏机制空化效应压力相张力相拉伸作用间接作用挤压作用破坏性力学作用直接作用冲击波2、成骨效应冲击波在组织细胞表面产生拉应力、压应力和剪切应力。而应力在骨的生长、吸收和重建中起重要调节作用。冲击波的作用原理成骨效应冲击波直接作用间接作用破坏性力学作用造成部分细胞坏死诱发成骨细胞移行骨膜发生血肿空化效应成骨细胞促进作用3.镇痛效应1.冲击波对轴突进行强刺激可以产生镇痛作用。神经系统的这种反应方式被称为“门控”，是通过激发无髓鞘C纤维和A-δ纤维启动镇痛作用。2.提高痛域来使疼痛减轻3.松解粘连冲击波的作用原理4.代谢激活效应代谢激活效应：体外冲击波可以促进局部血液循环，加速组织新陈代谢，促进损伤组织愈合。热效应：冲击波在生物体系内传播过程中，其振动能量不断地被组织吸收所产生的效应。冲击波的作用原理代谢激活效应增强代谢冲击波改变细胞膜通透性加强细胞内外离子交换抑制去极化作用镇痛作用时间依赖性和积累效应动物实验表明：体外冲击波对骨痂形成量、骨皮质增厚及致密度的影响存在时间依赖性。临床观察发现：疼痛治疗效果与体外冲击波疗法时间有正相关性。冲击波的作用原理5.组织损伤再修复作用：•冲击波作为一种细胞外物理信号，可在细胞表面产生拉应力及压应力，进而介导一系列细胞内外力-化学信号转导，从而调控相关基因表达，产生或减少有关活性蛋白，发挥组织损伤修复作用。•炎症及感染控制作用：冲击波可以活化内皮型一氧化氮合酶，从而使组织细胞内一氧化氮含量增高，始发抗炎反应。冲击波能够如诱导型一氧化氮合酶和肿瘤坏死因子-α，降低局部炎症反应。冲击波的作用原理四、生物学效应1.高能冲击波对肿瘤细胞的影响（1）高能冲击波能杀死肿瘤细胞，抑制肿瘤生长。高能冲击波冲击500～1500次可引起肿瘤细胞膜断裂，改变细胞内外渗透压，引起肿瘤细胞死亡。高能冲击波同时影响肿瘤细胞的生长能力：细胞增长日趋下降；冲击次数越多，细胞的倍增时间越长。（2）促使肿瘤细胞的转移冲击波对织的损伤程度和能量(工作的电压及冲击次数)成正比。2000次的高能冲击波就会造成细胞的损害，6000次的高能冲击波必将引起更为严重的组织损伤：损伤微细毛细血管，从而使肿瘤细胞通过血管进入血液，发生转移。因而，对肿瘤的高能冲击波治疗应于2000次以内高能冲击波对肿瘤细胞的影响生物学效应2.冲击波使细胞外的大分子进入细胞内•冲击波会使细胞膜上出现一过性的小孔，在体外实验中用冲击波将细胞外的物质导入细胞内从而达到治疗目的。•冲击波对肿瘤的化疗也显示出良好的协同作用。生物学效应3.低能冲击波对正常细胞的促进作用•用工作电压为14kV的冲击波冲击l0次1cmx1cm大小，0.3～0.5mm深的创口，能促进其愈合，而用18kV电压的冲击波冲击100次则会抑制其愈合。•低能冲击波有一定的促进创口愈合作用。临床上可将低能冲击波用于压疮的治疗。生物学效应第二节冲击波的临床应用（一）对骨骼肌肉疾病的影响1.骨组织疾病（1）诱导骨生长、促进骨愈合（2）刺激血管再生，改善局部血液循环（3）骨结构的改良与重建（4）治疗慢性软组织疼痛骨折愈合过程：I.肉芽组织修复期——骨折部血肿机化，毛细血管侵入，血肿逐渐演变成肉芽组织，伤后2—3周完成。II.骨痂形成期——骨外膜的膜内骨化及骨内膜的膜内骨化过程，骨折两端骨化部分逐渐接近并会合，同时骨折部位血肿，经肉芽组织过程形成软骨也开始骨化，此期为伤后6—10周。III.骨折愈合期——骨痂范围与密度逐渐增加。骨痂内新生骨小梁逐渐增加，排列趋于规则。骨痂与骨质界线不清，骨折线消失。但髓腔被骨痂封闭。此期为伤后8—12周。IV.塑型期——骨结构按照力学原则重新改造，多余骨痂被吸收，髓腔可重新开放。骨折痕迹基本消失。一般需伤后1—2年。•体外冲击波能够增加骨痂中骨形态发生蛋白（BMP）的表达，加强诱导成骨作用，促进骨痂形成，加速骨折愈合•促进骨不连处的骨膜下发生血肿，从而刺激骨痂生长，促进钙盐沉积，同时也可击碎骨不连处的坚硬的骨端钙化，促进新骨形成。312.冲击波治疗对软组织损伤疾病的影响•包括肩峰下滑囊炎、肱二头肌长头腱炎、钙化性冈上肌腱炎、跟痛症等。•这些病症的共同临床特征是“疼痛”。冲击波治疗慢性软组织疼痛。•体外冲击波最大限度诱导和激发肌腱组织和细胞的内在愈合能力，而抑制外在愈合，以减轻粘连，成为临床治疗肌腱末端病的一大新兴发展方向；•体外冲击波可以使受作用的组织内新生血管形成。32（二）对骨质疏松症的影响（1）可减少骨量丢失，诱导新骨形成和改良骨组织的微结构，增强局部骨质（2）使骨质疏松部位的骨膜细胞增殖和分化，启动成骨的机制冲击波的临床应用•骨质疏松症(osteoporosis，OP)是一种系统性骨病，其特征是骨量下降和骨组织的微细结构破坏，表现为骨的脆性增加，因而骨折的危险性大为增加，即使是轻微的创伤或无外伤的情况下也容易发生骨折。•目前骨质疏松症的治疗仍以药物为主，长期药物治疗有潜在的副作用，同时也增加了患者的经济负担。非药物治疗包括运动锻炼和物理因子干预，如ESW、振动、磁场和低能量脉冲超声等，是骨质疏松性骨折的有效治疗途径。•研究表明：ESWT可减少治疗组骨量丢失，诱导新骨形成和改良骨组织的微结构，增强局部骨质，是预防骨质疏松症的有效方法。•ESW刺激可使骨质疏松部位的骨膜细胞增殖和分化，启动成骨。低能量的ESW可促进成骨细胞氮氧化物、骨钙素表达，能有效地防治骨质疏松症。（三）对肢体痉挛的影响：有即时的缓解痉挛作用•痉挛是指伴有过度腱反射、以速度依赖的张力牵拉反射(肌张力)增加为特征的运动失调。主要由中枢神经系统损伤造成。•目前临床上抗痉挛的方法：药物和物理疗法。•冲击波治疗肌肉痉挛的机制：冲击波能诱导非酶性和酶性一氧化氮(NO)合成。在中枢神经系统，NO有神经传导、记忆和突触可塑的重要生理功能。冲击波的临床应用（四）对伤口愈合的影响：促进伤口愈合•处理伤口的物理治疗方法有压迫、超声、负压、体外冲击波、电刺激、电磁、光动力学、红外线、水疗等。•ESW机械刺激产生的生物学效应，可促进内皮一氧化氮合成酶和/或热振蛋白增加，ESWT使中性粒细胞、巨嗜细胞缓慢渗入伤口，抑制早期的炎性免疫反应。此外可能与冲击波作用后局部组织毛细血管数、新形成的上皮细胞数和血管外周的巨嗜细胞数明显增加有关。冲击波的临床应用（五）对缺血性心脏病的影响：•对急性心肌梗死和周围血管疾病有一定的治疗作用冲击波的临床应用临床应用一、适应证(一)骨组织疾病•1．骨折延迟愈合•2．骨不连(二)软组织慢性损伤性疾病•1．钙化性肌腱炎•2．肱骨外上髁炎•3．跟痛症38相对适应证•肩峰下滑囊炎•肱二头肌长头腱炎•肱骨内上髁炎•弹晌髋•胫骨结节骨骺骨软骨炎•成人股骨头缺血性坏死临床应用39禁忌证（一）整体因素–严重心脏病、心律失常及高血压患者，年老体弱，全身情况很差，或有严重内科疾病如心、肺、肝、肾等重要脏器功能障碍等；–安装有心脏起搏器患者，避免造成心脏起搏器工作异常；–出血性疾病凝血功能障碍患者未治疗、未治愈或不能治愈的出血性疾病不宜行体外冲击波治疗，因为可能引起局部组织出血。临床应用40–使用抗免疫药剂患者–各类局部肿瘤患者–血栓形成患者–骨质未成熟患者–孕妇第四节临床应用41禁忌证（二）局部因素–局部感染及皮肤破溃患者–肌腱及筋膜急性损伤–关节液渗漏的患者–冲击波焦点位于脑及脊髓