体外冲击波治疗在肌骨疾病中的应用(1)

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越来越多的证据表明,体外冲击波治疗(ESWT)在治疗多种肌肉骨骼疾病方面是安全有效的。

ESWT通常包括两种技术原理:聚焦型体外冲击波治疗(F-ESWT)和径向压力波(RPW)。这两种技术在其发生设备、物理特性和作用机制方面存在差异,但共享若干适应症。

有强有力的证据支持ESWT在肩部钙化性肌腱炎和足底筋膜炎的治疗中的应用。

在全面的康复框架下,对于肌腱疾病,低至中等能量水平的ESWT获得了最佳的证据支持,而对于肌腱钙化和骨病理学问题,高能量水平的ESWT也获得了最佳的证据支持。

此文作者为

Daniel Moya,MD(南美骨科学会主席,ISMST前主席)

Silvia Ramon,MD,PhD(意大利著名运动医学专家)

Wolfgang Schaden,MD(ISMST创始人之一)

Ching-Jen Wang,MD(王清贞教授,ISMST前主席)

Leonardo Guiloff,MD

Jai-Hong Cheng,MD


冲击波疗法最初是在40年前开发出来用于碎石尿疗法。自那时以来,人们对其生物学和治疗效果的认识取得了显著进展。其作用机制基于声学机械波,可以在分子、细胞和组织水平上产生生物学反应。

越来越多的证据表明,体外冲击波疗法(ESWT)对于治疗多种肌肉骨骼疾病是安全有效的。本文的目的是提供关于ESWT的物理和生物学原理、作用机制、临床适应症和争议的最新证据。

体外冲击波治疗(ESWT)包括两种技术原理:聚焦型体外冲击波治疗(F-ESWT)和径向压力波(RPW),文献中通常将RPW称为径向冲击波。这两种技术在其发生设备、物理特性和作用机制方面存在差异,但它们共享部分适应症。


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图1

如图1所示,F-ESWT采用以下3种冲击波发生原理:

1.电液源(图1-A)通过在最接近椭球形反射器的聚焦点之间的水中进行高压放电,产生等离子气泡。等离子体膨胀产生冲击波,该冲击波在反射器上反射并聚焦在目标组织的第二个焦点上。

2.电磁源(图1-B)使用平面或圆柱线圈。在第一个系统中,高压脉冲通过线圈,该线圈与金属膜相对。线圈产生磁场,导致膜突然偏转并在液体中产生压力波。波经过透镜的聚焦,靠近焦点时会形成冲击波。第二种电磁源由圆柱线圈和位于充满液体的抛物面反射器内的金属膜组成。磁场将膜从线圈中加速移开。声脉冲径向出现,并在反射器上反射后集中到系统的焦点上。

3.压电源(图1-C)通过在放置在充满液体腔内的球形背衬的内表面上安装的压电元件上进行高压放电来产生冲击波。每个元件膨胀,产生向中心或焦点区域传播的压力脉冲。所有压力脉冲的叠加和非线性效应在焦点区域产生冲击波。


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文献原文


在径向压力波(RPW)发生器中(图1-D),压缩空气加速一个抛射体在圆柱引导管内。当抛射体撞击管道末端的应用器时,产生了一股压力波,径向扩散到目标组织中。这些设备不会产生冲击波,因为压力脉冲的上升时间太长,压力输出太低(图2)。尽管如此,RPW可能会引起声学空化。RPW对活体组织的作用方式和效果可能与聚焦冲击波不同,因为生物效应与压力波形有关。F-ESWT和RPW可以相互补充。虽然RPW适用于治疗较大的区域,但聚焦冲击波可以集中在体内较深的部位。


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图2


虽然体外冲击波治疗的临床效果显著,但其作用机制仍然不明确。1997年,Haupt提出了ESWT对组织反应阶段的以下四种可能机制。

1.物理阶段:该阶段表明冲击波通过正压力引起能量在组织和细胞中的吸收、反射、折射和传输。其他研究表明,ESWT通过负压力产生拉力,诱导物理效应,如空化,增加细胞膜的渗透性和生物分子的电离。同时,许多信号转导途径被激活,包括机械转导信号通路、细胞外信号调节激酶(ERK)信号通路、聚焦粘附激酶(FAK)信号通路和Toll样受体3(TLR3)信号通路,以调节基因表达。

2.物理化学阶段:ESWT刺激细胞释放生物分子,如三磷酸腺苷(ATP),以激活细胞信号通路。

3.化学阶段:在这个阶段,冲击波改变了细胞膜中的离子通道功能和细胞内钙离子的调节。

4.生物阶段:先前的研究表明,ESWT调节血管生成(vWF[von Willebrand因子]、血管内皮生长因子[VEGF]、内皮一氧化氮合酶[eNOS]和增殖细胞核抗原[PCNA])、抗炎作用(可溶性细胞间黏附分子1[sICAM]和可溶性血管细胞黏附分子1[sVCAM])、伤口愈合(Wnt3、Wnt5a和β-catenin)和骨愈合(骨形态发生蛋白[BMP]-2、骨钙素、碱性磷酸酶、dickkopf相关蛋白1[DKK-1]和胰岛素样生长因子[IGF]-1)。

ESWT的效应总结如表I所示,ESWT诱导的新功能蛋白促进关节保护作用、新血管生成、抗炎作用、抗凋亡作用以及组织和神经再生。此外,ESWT可使巨噬细胞从M1型转变为M2型,并增加T细胞增殖,具有免疫调节作用。ESWT通过激活TLR3信号通路来调节炎症,控制白细胞介素(IL)-6和IL-10的表达,并改善缺血肌肉的治疗效果。最后,ESWT似乎参与了机械转导,通过对组织的机械刺激产生生物学反应。


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ESWT适用于慢性肌腱病变,即经过长期和全面的治疗后,传统保守治疗被认为不令人满意,或者作为手术的替代选择,用于非愈合患者。在某些情况下,当需要进行手术治疗时,ESWT是一种非侵入性的替代选择。

国际医学冲击波治疗协会(ISMST)制定了一份基于支持证据强度的批准临床适应症列表。ESWT的适应症和禁忌症的建议总结如下,分别列在表II和表III中。


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表2及表3


在ESWT治疗后,应为每种病理和每位患者的临床状况量身定制全面的治疗计划,并向患者提供以下内容:避免使用受影响的解剖结构、特定的运动计划和避免过载的指导。


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