沖擊波治療骨科及運(yùn)動創(chuàng)傷課件

體外沖擊波在骨科及運(yùn)動創(chuàng)傷領(lǐng)域的應(yīng)用北京大學(xué)第三醫(yī)院康復(fù)醫(yī)學(xué)科周謀望概述

沖擊波（SW）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20世紀(jì)60年代，西德道尼爾航空公司科研人員發(fā)現(xiàn)飛機(jī)高速穿過云雨時產(chǎn)生沖擊波，使飛機(jī)內(nèi)部器件受損而外殼完好1969年，西德國防部開始“沖擊波與動物組織間相互關(guān)系”Eisenberger開始沖擊波碎石研究發(fā)展史

特殊形式的聲波，能在空氣、水等介質(zhì)中傳播

在極短時間內(nèi)（約10ms）達(dá)到高峰壓500bar(1bar=105pa)，且周期短（10ms），頻譜廣

不同介質(zhì)的聲阻抗不同，在材料內(nèi)部衰減程度不一樣。在不同介質(zhì)界面之間，形成反射和折射

沖擊波特性不同介質(zhì)聲阻抗水脂肪肌肉空氣相鄰介質(zhì)聲阻抗差異越大，沖擊波作用的能量越大。

沖擊波在穿越人體組織時，直達(dá)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(jìn)生長激素釋放，引起微血管新生及組織再生與修復(fù)。沖擊波的波形

由壓力相（正向）與張力相（負(fù)向）組成。壓力相：前沿迅速升壓并隨后逐漸衰減的正壓波；張力相：持續(xù)較長時間的負(fù)壓波。

2、電磁式

高電壓通過安裝在電容器內(nèi)脈沖電路，產(chǎn)生脈沖電場并使之通過銅線圈產(chǎn)生脈沖磁場；處于磁場中的彈性銅膜產(chǎn)生機(jī)械振動，進(jìn)而推動膜外的流體產(chǎn)生沖擊波；經(jīng)聲透鏡或反射體聚焦后，形成聚焦沖擊波，導(dǎo)入需要治療的部位。屬“面式?jīng)_擊波”。電磁原理體外沖擊波波源4、氣動彈道式波源

利用壓縮氣體產(chǎn)生能量，驅(qū)動手柄內(nèi)的子彈體，使子彈體以脈沖方式?jīng)_擊治療部位。體外沖擊波波源

臨床觀察發(fā)現(xiàn)：前3種均通過反射體將能量聚焦于治療部位，而氣動彈道式則不需聚焦能量。液電式?jīng)_擊波對骨病的治療效果最好。氣動彈道式?jīng)_擊波，對肌肉組織效果好，且治療易于操作、安全，更適合治療軟組織損傷性疾病。

治療 ESWT RWT沖擊波 聚焦的 未聚焦的最大能量 在焦點處 在表面機(jī)械作用 最大壓力集中在治療區(qū)域組織越深壓力越低壓力 高達(dá)40MPa 高達(dá)11.9MPa脈沖時間

<1μsec 1000μsec沖擊次數(shù)

1-2次治療 410次治療ESWT和RWT的比較治療ESWTRWT滲透深度0-140mm0-35mm壓力與時間關(guān)系

不同種類沖擊波作用形式PressureTimePressureTime聚焦沖擊波碎石機(jī)碎石onebeamfocusonepoint氣壓彈道式?jīng)_擊波（非聚焦）體外沖擊波能量

定義

1、沖擊波能量（E）：對每個壓力場特定位置內(nèi)的壓力—時間函數(shù)進(jìn)行積分，再經(jīng)體積積分后算出。

2、能流密度（EFD）：沖擊波垂直作用于單位面積內(nèi)的能量。沖擊波的生物學(xué)效應(yīng)與EFD的閾值有關(guān)。其單位為毫焦/平方毫米（mJ/mm2）表示。

EFD與治愈率和副作用發(fā)生率有關(guān)。體外沖擊波的作用機(jī)制

1、空化效應(yīng)

空化效應(yīng)：沖擊波作用組織時，人體組織內(nèi)氣泡內(nèi)氣體以極快速度膨脹。氣泡在崩潰時產(chǎn)生高速微噴射現(xiàn)象，微噴射速率達(dá)400~800m/s，這比氣泡崩潰更具破壞性。

ESW與氣泡相互作用產(chǎn)生氣泡崩潰和微噴射現(xiàn)象?？栈?yīng)引起組織損傷的破壞性作用，局部微毛細(xì)血管的破裂，血液和細(xì)胞介質(zhì)如膠原酶1的漏出，刺激新生血管生成并可提高固體物質(zhì)溶解的速度?？栈?yīng)還使生物組織產(chǎn)生自由基而使其受損。空化效應(yīng)是沖擊波獨有的特性，它有利于疏通閉塞的微細(xì)血管，松解關(guān)節(jié)組織的粘連。2、應(yīng)力效應(yīng)

沖擊波在組織細(xì)胞表面產(chǎn)生拉應(yīng)力、壓應(yīng)力和剪切應(yīng)力。而應(yīng)力在骨的生長、吸收和重建中起重要調(diào)節(jié)作用。大量研究表明，骨處于生理范圍內(nèi)的高應(yīng)力時，骨改建以骨形成為主；而低應(yīng)力時，則導(dǎo)致骨質(zhì)疏松。骨組織在交變應(yīng)力作用下將出現(xiàn)輕微的損傷，表現(xiàn)為顯微裂紋。Frost（1988）認(rèn)為，交變應(yīng)力產(chǎn)生的顯微裂紋是誘導(dǎo)骨改建的主要原因。體外沖擊波的作用機(jī)制

ESW作為一種機(jī)械力作用于骨組織后，首先增加骨組織應(yīng)力，產(chǎn)生極化電位，引起壓電效應(yīng)，這種壓電效應(yīng)對骨組織的影響與ESW的能量大小有關(guān)。許多研究發(fā)現(xiàn)，高能量的ESW可以引起骨骼骨折，低能量的ESW可以刺激骨的生成。體外沖擊波的作用機(jī)制

ESW在治療劑量下對細(xì)胞的影響一般是可逆的。但隨著沖擊次數(shù)和劑量增加，有約5~95%的細(xì)胞完全變?yōu)樗槠礆⒓?xì)胞效應(yīng)。

ESW作用于組織時產(chǎn)生的自由基對細(xì)胞也有非特異性殺傷作用。鎮(zhèn)痛效應(yīng)

1.沖擊波對軸突進(jìn)行強(qiáng)刺激可以產(chǎn)生鎮(zhèn)痛作用。神經(jīng)系統(tǒng)的這種反應(yīng)方式被稱為“門控”，是通過激發(fā)無髓鞘C纖維和A-δ纖維啟動鎮(zhèn)痛作用。

2.提高痛域來使疼痛減輕

3.松解粘連體外沖擊波的作用機(jī)制

時間依賴性和積累效應(yīng)

動物實驗表明：ESW對骨痂形成量、骨皮質(zhì)增厚及致密度的影響存在時間依賴性。臨床觀察發(fā)現(xiàn)：疼痛治療效果與ESWT時間有正相關(guān)性。體外沖擊波的作用機(jī)制

沖擊波治療骨肌疾病的原理

（一）體外沖擊波治療骨組織疾病

體外沖擊波使骨病部位硬化骨與正常骨之間產(chǎn)生能量梯度差及扭拉力，造成骨病部位微骨折，微骨片具有良好的誘導(dǎo)成骨作用，啟動骨愈合。

ESW的空化效應(yīng)通過下列機(jī)制發(fā)揮治療作用：促進(jìn)血管增生，改善局部循環(huán)，引發(fā)骨組織內(nèi)微損傷而誘導(dǎo)新骨形成。

ESW對骨組織效應(yīng)具有劑量依賴性、可飽和性。

體外沖擊波促進(jìn)成骨活性因子表達(dá)缺氧誘導(dǎo)因子-1（HIF-1）：是信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的關(guān)鍵成分之一，也是血管再生和重建的重要物質(zhì)。血管內(nèi)皮生長因子（VEGF）：促進(jìn)骨形成和塑形。骨形態(tài)發(fā)生蛋白（BMP）：加強(qiáng)誘導(dǎo)成骨作用，促進(jìn)骨痂形成，加速骨折愈合。轉(zhuǎn)化生長因子-β(TGF-β)：調(diào)節(jié)ALP、Ⅱ型膠原及其他組織特殊蛋白質(zhì)的表達(dá)，促進(jìn)成骨。核結(jié)合因子-а1（CBF-а1）：是成骨細(xì)胞分化及其功能調(diào)控的核心因子。（二）治療肌腱組織疾病

肌腱組織中，腱細(xì)胞是主要的細(xì)胞成分，是一種特殊的成纖維細(xì)胞。研究表明，肌腱的愈合有以下主要生長因子參與：轉(zhuǎn)化生長因子-β(TGF-β)

成纖維細(xì)胞生長因子（FGF）血小板衍生生長因子（PDGF）；

ESW作用肌腱組織，刺激上述因子表達(dá)，誘導(dǎo)產(chǎn)生新生血管內(nèi)皮細(xì)胞，促進(jìn)組織內(nèi)新生血管形成，促進(jìn)組織修復(fù)。

正常肌腱結(jié)構(gòu)膠原纖維絲膠原纖維初級纖維束三級纖維束肌腱變性膠原纖維異常排列再生過程

（三）沖擊波治療慢性疼痛

1、釋放更多的P物質(zhì)：沖擊波一方面促使P物質(zhì)釋放起到鎮(zhèn)痛效果，另一方面促進(jìn)血管擴(kuò)張，促進(jìn)血循環(huán)減輕疼痛。

2、抑制環(huán)氧化酶（COX-Ⅱ）活性。

3、刺激神經(jīng)纖維：沖擊波增強(qiáng)神經(jīng)纖維刺激，從而阻止疼痛，加強(qiáng)止痛效果。沖擊波治療適應(yīng)證和禁忌證

（一）適應(yīng)證

1、骨組織疾?。汗钦垩舆t愈合、骨折不連接、成人中早期股骨頭缺血性壞死（ANFH）。

2、軟組織慢性損傷性疾?。杭绶逑禄已?、肱二頭肌長頭腱炎、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、髕骨腱炎、岡上肌腱綜合癥、Haglunds外生性骨疣等。

文獻(xiàn)報道有效足底筋膜炎，網(wǎng)球肘，腱鞘炎，棘上韌帶炎，髂嵴炎鈣化腱鞘炎，肩周炎，頸椎病，椎間盤突出癥骨膜炎，老年性關(guān)節(jié)炎 骨折愈合 ，股骨頭缺血壞死盆腔炎，前列腺炎

（二）禁忌證

全身因素：嚴(yán)重心臟病、心律失常、高血壓；安裝心臟起搏器者、出血性疾病及凝血功能障礙者、使用抗免疫藥劑、各類腫瘤患者、血栓形成患者、孕婦。

局部因素：局部感染及破潰、肌腱及筋膜急性損傷、關(guān)節(jié)滲漏液患者、沖擊波焦點位于腦和脊髓、沖擊波焦點位于肺、沖擊波焦點位于大血管及重要神經(jīng)干、萎縮及感染性骨不連、大段缺損性骨不連。副作用及應(yīng)當(dāng)采取的措施沖擊波已長期用來進(jìn)行體外碎石，國內(nèi)外尚無嚴(yán)重副作用的報道。

可能出現(xiàn)的不良反應(yīng)：疼痛感加重，一般是一過性的，可以自愈。治療部位紅腫加重或出現(xiàn)皮膚紅腫、充血、水泡。處理：密切患者反應(yīng)，隨時記錄不良反應(yīng)，不良反應(yīng)出現(xiàn)后停止治療，做出相應(yīng)的局部治療。

體外沖擊波治療進(jìn)展

體外沖擊波對骨質(zhì)疏松的影響

1、目的

探討體外沖擊波是否誘導(dǎo)骨質(zhì)疏松部位新骨形成。

2、資料與方法

6只雌性中華山羊，雙側(cè)卵巢切除前X線檢查股骨遠(yuǎn)端和脛骨近端骺板閉合，確認(rèn)骨骼已經(jīng)發(fā)育成熟。去勢6月后，經(jīng)量化CT(pQCT)對骨小梁豐富的跟骨、橈骨遠(yuǎn)端和股骨髁BMD進(jìn)行測量。

在左肢的跟骨、遠(yuǎn)端橈骨、股骨髁進(jìn)行體外沖擊波治療：4hz，6000次，能量密度0.50mj/mm2，每月一次，連續(xù)治療9個月，非治療右側(cè)為對照。

山羊股骨髁使用體外沖擊波治療

治療9個月后，評定BMD骨微結(jié)構(gòu)動態(tài)組織形態(tài)測量指數(shù)。治療前，跟骨和脛骨遠(yuǎn)端小梁BMD出現(xiàn)中度減少，分別為7.06%和9.03%，P＜0.01。治療9個月后，跟骨平均骨小梁BMD增加2.90%（中度），非治療側(cè)BMD較實驗前又減少1.21%。治療側(cè)遠(yuǎn)端橈骨平均骨小梁BMD減少5.11%，而非治療側(cè)BMD減少7.27%，P＝0.063；治療側(cè)股骨髁骨小梁BMD與非治療側(cè)的比較沒有差異。體外沖擊波治療區(qū)域的骨礦物沉積率（MAR）持續(xù)高于對照側(cè)。

結(jié)果骨小梁BMD測量（pQCT）

跟骨周圍量化CT：觀察內(nèi)容在ESWT接觸點以下10mm處。跟骨微CT掃描觀察的內(nèi)容在圖中圈內(nèi)，圓圈內(nèi)的白色區(qū)域為ESW治療后新骨形成區(qū)。

熒光電鏡下綠橙雙色標(biāo)記線間距可以計算礦物添附率。組織形態(tài)學(xué)

治療前與ESWT治療9月后從同一山羊收集標(biāo)本在熒光顯微鏡下所見。左側(cè)：治療組；右側(cè)：對照組。綠色熒光表示新骨形成。白色三角表示ESWT治療接觸點。

A：跟骨

B：遠(yuǎn)端橈骨

C：股骨髁

不同部位體外沖擊波治療側(cè)與對照側(cè)比較，差異顯著。骨小梁厚度（Tb.Th）

OlavP和Tam等通過實驗研究，體外沖擊波治療減少骨量丟失，誘導(dǎo)新骨形成和改良骨微結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)局部骨質(zhì)，是預(yù)防骨質(zhì)疏松的有效方法。

OlavP,LindenJC,SchadenW,vanSchieHT,etal.Unfocusedextracorporealshockwavetherapyaspotentialtreatmentforosteoporosis.JOrthopRes.2009,27(11):1528-33.

結(jié)論（二）體外沖擊波對肢體痙攣的影響

Manganotti在中風(fēng)患者前臂尺側(cè)腕屈肌、橈側(cè)腕屈肌肌腹中部、手背骨間肌進(jìn)行單次沖擊波治療。結(jié)果：腕屈肌張力從3.2降至2.0；手部肌張力從3.2降至0.8，表明體外沖擊波對中風(fēng)患者上肢痙攣肌有顯著治療作用。

Amelio對痙攣性馬蹄足腦癱兒童使用沖擊波治療后，跖屈肌痙攣等級變化顯著（從3.3降至1.8），ROM有顯著改善。

AmelioE，Manganotti,P.Effectofshockwavestimulationonhypertonicplantarflexormusclesinpatientswithcerebralpals:aplacebo-controlledstudy.JRehabilMed2010;42:339-343.

腳壓測量：a：治療前b：治療后立即c：治療1周d：治療4周

（三）沖擊波對傷口愈合的影響

Morgan動物模型研究表明：治療組傷口愈合時間（平均76天）較對照組的（90天）明顯縮短。

Arno對部分或全層燒傷面積＜5%TBSA（全身表面積）患者，在燒傷后第3天或第5天使用體外沖擊波治療。結(jié)果：經(jīng)一次體外沖擊波治療后，燒傷區(qū)域組織血流灌注顯著增加，ESWT能促進(jìn)傷口愈合。

Andressa

Silveira,JudithB,Koenig,LuisG,etal.Effectsofunfocusedextracorporealshockwavetherapyonhealingofwoundsofthedistalportionoftheforelimbinhorses.AmericanJournalofVeterinaryResearch,2010,71:229-234.

（四）沖擊波對缺血性心臟病的影響

FukumotoY等在冠心病末期患者心區(qū)使用ESWT，發(fā)現(xiàn)ESWT改善心肌缺血癥狀。

ESWT能治療急性心肌梗死和周圍血管疾病。

FukumotoY,ItoA,UwatokuT,MatobaT,etal.Extracorporealcardiacshockwavetherapyamelioratesmyocardialischemiainpatientswithseverecoronaryarterydisease.CoronArteryDis.2006,17(1):63-70.

Shockmaster500應(yīng)用界面Shockmaster500無痛療法——冷療+沖擊波治療V-actor震動技術(shù)震動治療增加結(jié)締組織細(xì)胞外基質(zhì)血液和淋巴循環(huán)，促進(jìn)新陳代謝活動。細(xì)胞外基質(zhì)動靜脈血管和淋巴系統(tǒng)末端的引流作用。我們的應(yīng)用報告LMDK-A型沖擊波治療儀治療骨關(guān)節(jié)慢性疼痛的臨床療效觀察病例資料共33例，年齡19~77歲其中男14例，女19例腱鞘炎13例網(wǎng)球肘7例足跟痛5例骨關(guān)節(jié)病4例肩周炎4例治療方法每隔3~4日進(jìn)行1次治療共4~5次沖擊治療治療一周及四周時觀察觀察方法

疼痛評分：視覺模擬定級評定(visualanalogusscale,VAS)現(xiàn)有疼痛強(qiáng)度評定(presentpainintensity,PPI)分別計算得分，結(jié)果用SPSS統(tǒng)計軟件包進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)分析結(jié)果治療一周