1、体外冲击波在骨科及运动创伤体外冲击波在骨科及运动创伤领域的应用领域的应用概概 述述 冲击波（）定义 能量的突然释放而产生的高能量压力波，具有压力瞬间增高和高速传导的特性v20世纪世纪60年代，西德道尼尔航空公司年代，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生冲击波，使飞机内部器件受损而外壳完好壳完好v1969年，西德国防部开始年，西德国防部开始“冲击波与动冲击波与动物组织间相互关系物组织间相互关系”v开始冲击波碎石研究开始冲击波碎石研究发展史发展史发展史发展史1980年，应用冲击波治疗泌尿系统结石年，应用冲击波治疗泌尿系
2、统结石1986年，发现冲击波诱导成骨细胞活化，促进成骨年，发现冲击波诱导成骨细胞活化，促进成骨1988年等动物实验无意发现冲击波的成骨作用，此后开始研年等动物实验无意发现冲击波的成骨作用，此后开始研究其对骨折愈合的影响究其对骨折愈合的影响1997年年“欧洲骨肌系统冲击波疗法联合会欧洲骨肌系统冲击波疗法联合会”（）在维也纳成立（）在维也纳成立1999年年“国际骨肌系统冲击波治疗联合会国际骨肌系统冲击波治疗联合会”（）在伦敦成立（）在伦敦成立20002002年，美国核准冲击波治疗跟痛症和网球肘等年，美国核准冲击波治疗跟痛症和网球肘等2000年，中国批准冲击波治疗骨和肌组织疾病年，中国批准冲击波治疗
3、骨和肌组织疾病 特殊形式的声波，能在空气、水等介质中传播特殊形式的声波，能在空气、水等介质中传播 在极短时间内（约在极短时间内（约10）达到高峰压）达到高峰压500(1105)，且，且周期短（周期短（10），频谱广），频谱广 不同介质的声阻抗不同，在材料内部衰减程度不不同介质的声阻抗不同，在材料内部衰减程度不一样。在不同介质界面之间，形成反射和折射一样。在不同介质界面之间，形成反射和折射 冲击波特性冲击波特性不同介质声阻抗不同介质声阻抗 水水 脂肪脂肪 肌肉肌肉 空气空气相邻介质声阻抗差异越大，冲击波作用的能量越大。相邻介质声阻抗差异越大，冲击波作用的能量越大。冲击波在穿越人体组织时，直达深部
4、组织。冲击波作用于人体后，通过力化学信号转导产生生物学效应，促进生长激素释放，引起微血管新生及组织再生与修复。冲击波的波形冲击波的波形 由压力相（正由压力相（正向）与张力相（向）与张力相（负向）组成。负向）组成。压力相：前沿压力相：前沿迅速升压并随后迅速升压并随后逐渐衰减的正压逐渐衰减的正压波；波；张力相：持续张力相：持续较长时间的负压较长时间的负压波。波。体外冲击波波源体外冲击波波源 1.液电式液电式 水中放置的两根水中放置的两根电极，在高电压作电极，在高电压作用下瞬间放电，使用下瞬间放电，使电极附近的水迅速电极附近的水迅速汽化，温度和压力汽化，温度和压力急剧升高，释放球急剧升高，释放球形高
5、能冲击波，经形高能冲击波，经聚焦后作用于人体聚焦后作用于人体的骨肌组织。的骨肌组织。属属“点波源点波源”，是，是最可靠的冲击波发最可靠的冲击波发生方法。生方法。电子液压原理 2、电磁式 高电压通过安装在电容器内脉冲电路，产生脉冲电场并使之通过铜线圈产生脉冲磁场；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；经声透镜或反射体聚焦后，形成聚焦冲击波，导入需要治疗的部位。属“面式冲击波”。电磁原理 体外冲击波波源体外冲击波波源 3、压电式波源 将数百计的压电晶体，排列在一个凹形面上；外界电场通过压电晶体时，使晶体体积发生改变，产生压力波；当晶体复原时，产生张力波。全部压电晶体共同振
6、动，一起发出冲击波，经椭球体的收集，使全部能量聚焦于治疗部位。压电式原理体外冲击波波源体外冲击波波源 4、气动弹道式波源、气动弹道式波源 利用压缩气体产生能量，利用压缩气体产生能量，驱动手柄内的子弹体，使子弹驱动手柄内的子弹体，使子弹体以脉冲方式冲击治疗部位。体以脉冲方式冲击治疗部位。体外冲击波波源体外冲击波波源四种波源比较四种波源比较 临床观察发现：临床观察发现：前前3种均通过反射体将能量聚焦于治疗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。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。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
7、果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，且治疗易于操作、安全，更适合治疗软组织损伤性疾病。组织损伤性疾病。治疗 冲击波 聚焦的 未聚焦的最大能量 在焦点处 在表面机械作用 最大压力集中在治疗区域 组织越深压力越低压力 高达 40 高达11.9 脉冲时间 1 1000 冲击次数 1-2 次治疗 410 次治疗 和和 的比较的比较 治治 疗疗渗透深度渗透深度0-140 0-35 压力与时间压力与时间关系关系 不同种类冲不同种类冲击波作用形击波作用形式式PressureTimePressureTime聚焦冲击波碎石机聚焦冲击波碎石机碎碎 石石one beamfoc
8、us one point聚焦与非聚焦冲击波治疗骨不连聚焦与非聚焦冲击波治疗骨不连 /a .气压弹道式冲击波（非聚焦）气压弹道式冲击波（非聚焦）体外冲击波能量体外冲击波能量 定义定义 1、冲击波能量（、冲击波能量（E）：对每个压力场特定位置）：对每个压力场特定位置内的压力内的压力时间函数进行积分，再经体积积分后时间函数进行积分，再经体积积分后算出。算出。2、能流密度（）：冲击波垂直作用于单位面积、能流密度（）：冲击波垂直作用于单位面积内的能量。内的能量。冲击波的生物学效应与的阈值有关。其单位为冲击波的生物学效应与的阈值有关。其单位为毫焦毫焦/平方毫米（平方毫米（2）表示。）表示。与治愈率和副作用
9、发生率有关。与治愈率和副作用发生率有关。体外冲击波能量等级体外冲击波能量等级 （2）低能量冲击波低能量冲击波 0.08 中能量冲击波中能量冲击波 0.28 高能量冲击波高能量冲击波 0.60 临床上，用中低能量冲击波产生的生临床上，用中低能量冲击波产生的生物学效应治疗骨肌疾病。物学效应治疗骨肌疾病。体外冲击波的作用机制体外冲击波的作用机制 1、空化效应 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，微喷射速率达400800，这比气泡崩溃更具破坏性。与气泡相互作用产生气泡崩溃和微喷射现象。空化效应引起组织损伤的破坏性作用，局部微毛细血管的破裂，血
10、液和细胞介质如胶原酶1的漏出，刺激新生血管生成并可提高固体物质溶解的速度。空化效应还使生物组织产生自由基而使其受损。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。2、应力效应、应力效应 冲击波在组织细胞表面产生拉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在骨的生长、吸收和重建中起重要调节作用。调节作用。大量研究表明，骨处于生理范大量研究表明，骨处于生理范围内的高应力时，骨改建以骨形成围内的高应力时，骨改建以骨形成为主；而低应力时，则导致骨质疏为主；而低应力时，则导致骨质疏松。松。骨组织在交变
11、应力作用下将出骨组织在交变应力作用下将出现轻微的损伤，表现为显微裂纹。现轻微的损伤，表现为显微裂纹。（1988）认为，交变应力产生）认为，交变应力产生的显微裂纹是诱导骨改建的主要原的显微裂纹是诱导骨改建的主要原因。因。体外冲击波的作用机制体外冲击波的作用机制 3、压电效应、压电效应 骨生物电主要表现为机械应力作骨生物电主要表现为机械应力作用下产生的压电效应和流动电位。用下产生的压电效应和流动电位。压电效应：骨基质中的胶原和蛋压电效应：骨基质中的胶原和蛋白多糖等非对称性物质在压力作用下白多糖等非对称性物质在压力作用下发生形变，其表面静止的正负电荷被发生形变，其表面静止的正负电荷被极化，从而在物质
12、两端形成电位差，极化，从而在物质两端形成电位差，表现为压电效应。表现为压电效应。流动电位：在应力等因素作用下流动电位：在应力等因素作用下，流体发生流动就会产生流动电位。，流体发生流动就会产生流动电位。体外冲击波的作用机制体外冲击波的作用机制 作为一种机械力作用于骨组织后，首先作为一种机械力作用于骨组织后，首先增加骨组织应力，产生极化电位，引起压增加骨组织应力，产生极化电位，引起压电效应，这种压电效应对骨组织的影响与电效应，这种压电效应对骨组织的影响与的能量大小有关。的能量大小有关。许多研究发现，高能量的可以引起骨骼许多研究发现，高能量的可以引起骨骼骨折，低能量的可以刺激骨的生成骨折，低能量的可
13、以刺激骨的生成。体外冲击波的作用机制体外冲击波的作用机制 在治疗剂量下对细胞的影响一般是在治疗剂量下对细胞的影响一般是可逆的。但随着冲击次数和剂量增加可逆的。但随着冲击次数和剂量增加，有约，有约595%的细胞完全变为碎片，的细胞完全变为碎片，即杀细胞效应。即杀细胞效应。作用于组织时产生的自由基对细胞作用于组织时产生的自由基对细胞也有非特异性杀伤作用。也有非特异性杀伤作用。镇痛效应镇痛效应 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纤维和纤维启动镇痛作用。2.提高痛域来使疼痛减轻 3.松解粘连体外冲击波的作用机制体外冲击波的作用机制 代谢
14、激活效应代谢激活效应 可以促进局部血液循环，可以促进局部血液循环，加速组织新陈代谢，促进损伤加速组织新陈代谢，促进损伤组织愈合。组织愈合。体外冲击波的作用机制体外冲击波的作用机制 时间依赖性和积累效应时间依赖性和积累效应 动物实验表明：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：疼痛治疗效果与时间有正相关性。体外冲击波的作用机制体外冲击波的作用机制 冲击波治疗骨肌疾病的原理冲击波治疗骨肌疾病的原理（一）体外冲击波治疗骨组织疾病（一）体外冲击波治疗骨组织疾病 体外冲击波使骨病部位硬化骨与正常骨之间产体外冲击波使骨病部位硬化骨与正常骨之间产生能量梯度差及扭拉力，造成骨病部位
15、微骨折，生能量梯度差及扭拉力，造成骨病部位微骨折，微骨片具有良好的诱导成骨作用，启动骨愈合。微骨片具有良好的诱导成骨作用，启动骨愈合。的空化效应通过下列机制发挥治疗作用：促进的空化效应通过下列机制发挥治疗作用：促进血管增生，改善局部循环，引发骨组织内微损伤血管增生，改善局部循环，引发骨组织内微损伤而诱导新骨形成。而诱导新骨形成。对骨组织效应具有剂量依赖性、可饱和性。对骨组织效应具有剂量依赖性、可饱和性。体外冲击波促进成骨活性因子表达 缺氧诱导因子-1（1）：是信号转导的关键成分之一，也是血管再生和重建的重要物质。血管内皮生长因子（）：促进骨形成和塑形。骨形态发生蛋白（）：加强诱导成骨作用，促进
16、骨痂形成，加速骨折愈合。转化生长因子-()：调节、型胶原及其他组织特殊蛋白质的表达，促进成骨。核结合因子-1（1）：是成骨细胞分化及其功能调控的核心因子。（二）治疗肌腱组织疾病（二）治疗肌腱组织疾病 肌腱组织中，腱细胞是主要的细肌腱组织中，腱细胞是主要的细胞成分，是一种特殊的成纤维细胞胞成分，是一种特殊的成纤维细胞。研究表明，肌腱的愈合有以下主研究表明，肌腱的愈合有以下主要生长因子参与：要生长因子参与：转化生长因子转化生长因子-()成纤维细胞生长因子（）成纤维细胞生长因子（）血小板衍生生长因子（）；血小板衍生生长因子（）；作用肌腱组织，刺激上述因子表作用肌腱组织，刺激上述因子表达，诱导产生新生
17、血管内皮细胞，达，诱导产生新生血管内皮细胞，促进组织内新生血管形成，促进组促进组织内新生血管形成，促进组织修复。织修复。正常肌腱结构正常肌腱结构胶原纤维丝胶原纤维初级纤维束三级纤维束肌腱变性肌腱变性胶原纤维异常排列胶原纤维异常排列再生过程再生过程（三）冲击波治疗慢性疼痛（三）冲击波治疗慢性疼痛 1、释放更多的、释放更多的P物质：冲击波一方面促使物质：冲击波一方面促使P物物质释放起到镇痛效果，另一方面促进血管扩张质释放起到镇痛效果，另一方面促进血管扩张，促进血循环减轻疼痛。，促进血循环减轻疼痛。2、抑制环氧化酶（、抑制环氧化酶（）活性。）活性。3、刺激神经纤维：冲击波增强神经纤维刺激、刺激神经纤
18、维：冲击波增强神经纤维刺激，从而阻止疼痛，加强止痛效果。，从而阻止疼痛，加强止痛效果。冲击波治疗适应证和禁忌证冲击波治疗适应证和禁忌证 （一）适应证 1、骨组织疾病：骨折延迟愈合、骨折不连接、成人中早期股骨头缺血性坏死（）。2、软组织慢性损伤性疾病：肩峰下滑囊炎、肱二头肌长头腱炎、钙化性冈上肌腱炎、肱骨内外上髁炎、网球肘、弹响髋、跳跃膝（胫骨结节骨骺骨软骨炎）、跟痛症、髌骨腱炎、冈上肌腱综合症、外生性骨疣等。文献报道有效v足底筋膜炎，网球肘，腱鞘炎，棘上韧带炎，髂嵴炎v钙化腱鞘炎，肩周炎，颈椎病，椎间盘突出症v骨膜炎，老年性关节炎v骨折愈合，股骨头缺血坏死v盆腔炎，前列腺炎v（二）禁忌证（二）
19、禁忌证 全身因素：全身因素：严重心脏病、心律失常、高血严重心脏病、心律失常、高血压；安装心脏起搏器者、出血性疾压；安装心脏起搏器者、出血性疾病及凝血功能障碍者、使用抗免疫病及凝血功能障碍者、使用抗免疫药剂、各类肿瘤患者、血栓形成患药剂、各类肿瘤患者、血栓形成患者、孕妇。者、孕妇。局部因素：局部因素：局部感染及破溃、肌腱及筋膜局部感染及破溃、肌腱及筋膜急性损伤、关节渗漏液患者、冲击急性损伤、关节渗漏液患者、冲击波焦点位于脑和脊髓、冲击波焦点波焦点位于脑和脊髓、冲击波焦点位于肺、冲击波焦点位于大血管及位于肺、冲击波焦点位于大血管及重要神经干、萎缩及感染性骨不连重要神经干、萎缩及感染性骨不连、大段缺
20、损性骨不连。、大段缺损性骨不连。副作用及应当采取的措施副作用及应当采取的措施冲击波已长期用来进行体外碎石，国内外尚无严重副作用的报道。可能出现的不良反应：疼痛感加重，一般是一过性的，可以自愈。治疗部位红肿加重或出现皮肤红肿、充血、水泡。处理：密切患者反应，随时记录不良反应，不良反应出现后停止治疗，做出相应的局部治疗。体外冲击波治疗进展体外冲击波治疗进展 体外冲击波对骨质疏松的影响体外冲击波对骨质疏松的影响 1、目、目 的的 探讨体外冲击波是否诱导骨质疏松部位新骨形成。探讨体外冲击波是否诱导骨质疏松部位新骨形成。2、资料与方法、资料与方法 6只雌性中华山羊，双侧卵巢切除前只雌性中华山羊，双侧卵巢
21、切除前X线检查股骨远端和线检查股骨远端和胫骨近端骺板闭合，确认骨骼已经发育成熟。胫骨近端骺板闭合，确认骨骼已经发育成熟。去势去势6月后，经量化月后，经量化()对骨小梁丰富的跟骨、桡骨远端和对骨小梁丰富的跟骨、桡骨远端和股骨髁进行测量。股骨髁进行测量。在左肢的跟骨、远端桡骨、股骨髁进行体外冲击波治疗在左肢的跟骨、远端桡骨、股骨髁进行体外冲击波治疗：4，6000次，能量密度次，能量密度0.502，每月一次，连续治疗，每月一次，连续治疗9个月个月，非治疗右侧为对照。，非治疗右侧为对照。山羊股骨髁使用体外冲击波治疗 治疗治疗9个月后，评定个月后，评定 骨微结构骨微结构 动态组织形态测量指数。动态组织形
22、态测量指数。治疗前，跟骨和胫骨远端小梁出现中度减少，治疗前，跟骨和胫骨远端小梁出现中度减少，分别为分别为7.06%和和9.03%，P0.01。治疗治疗9个月后，跟骨平均骨小梁增加个月后，跟骨平均骨小梁增加2.90%（中（中度），非治疗侧较实验前又减少度），非治疗侧较实验前又减少1.21%。治疗侧远端桡骨平均骨小梁减少治疗侧远端桡骨平均骨小梁减少5.11%，而非，而非治疗侧减少治疗侧减少7.27%，P0.063；治疗侧股骨髁骨小梁与非治疗侧的比较没有差治疗侧股骨髁骨小梁与非治疗侧的比较没有差异。异。体外冲击波治疗区域的骨矿物沉积率（）持续体外冲击波治疗区域的骨矿物沉积率（）持续高于对照侧。高于对
23、照侧。结结 果果骨小梁测量（）骨小梁测量（）跟骨周围量化：跟骨周围量化：观察内容在接触点以观察内容在接触点以下下10处。处。跟骨微扫描跟骨微扫描 观察的内容在图观察的内容在图中圈内，圆圈内的中圈内，圆圈内的白色区域为治疗后白色区域为治疗后新骨形成区。新骨形成区。荧光电镜荧光电镜下绿橙双色下绿橙双色标记线间距标记线间距可以计算矿可以计算矿物添附率。物添附率。组织形态学组织形态学 治疗前与治疗9月后从同一山羊收集标本在荧光显微镜下所见。左侧：治疗组；右侧：对照组。绿色荧光表示新骨形成。白色三角表示治疗接触点。A：跟骨 B：远端桡骨 C：股骨髁 不同部位体外不同部位体外冲击波治疗侧与对冲击波治疗侧与
24、对照侧比较，差异显照侧比较，差异显著。著。骨小梁厚度（）骨小梁厚度（）P和等通过实验研究，体外冲击波和等通过实验研究，体外冲击波治疗减少骨量丢失，诱导新骨形成和治疗减少骨量丢失，诱导新骨形成和改良骨微结构，增强局部骨质，是预改良骨微结构，增强局部骨质，是预防骨质疏松的有效方法。防骨质疏松的有效方法。P,W,.J .2009,27(11):1528-33.结结 论论（二）体外冲击波对肢体痉挛的影响（二）体外冲击波对肢体痉挛的影响 在中风患者前臂尺侧腕屈肌、桡在中风患者前臂尺侧腕屈肌、桡侧腕屈肌肌腹中部、手背骨间肌进侧腕屈肌肌腹中部、手背骨间肌进行单次冲击波治疗。行单次冲击波治疗。结果：腕屈肌张力
25、从结果：腕屈肌张力从3.2降至降至2.0；手部肌张力从；手部肌张力从3.2降至降至0.8，表明体，表明体外冲击波对中风患者上肢痉挛肌有外冲击波对中风患者上肢痉挛肌有显著治疗作用。显著治疗作用。对痉挛性马蹄足脑瘫儿童使用冲对痉挛性马蹄足脑瘫儿童使用冲击波治疗后，跖屈肌痉挛等级变化击波治疗后，跖屈肌痉挛等级变化显著（从显著（从3.3 降至降至1.8），有显著改），有显著改善。善。E，,P.:a .J 2010;42:339-343.脚压测量：脚压测量：a：治疗前：治疗前b：治疗后立即：治疗后立即c：治疗：治疗1周周d：治疗：治疗4周周（三）冲击波对伤口愈合的影响（三）冲击波对伤口愈合的影响 动物模
26、型研究表明：治疗组伤口愈合时间（平均动物模型研究表明：治疗组伤口愈合时间（平均76天）较对照组的（天）较对照组的（90天）明显缩短。天）明显缩短。对部分或全层烧伤面积对部分或全层烧伤面积5（全身表面积）患者，（全身表面积）患者，在烧伤后第在烧伤后第3天或第天或第5天使用体外冲击波治疗。天使用体外冲击波治疗。结果：经一次体外冲击波治疗后，烧伤区域组织结果：经一次体外冲击波治疗后，烧伤区域组织血流灌注显著增加，能促进伤口愈合。血流灌注显著增加，能促进伤口愈合。,.,2010,71:229-234.（四）冲击波对缺血性心脏病的影响（四）冲击波对缺血性心脏病的影响 Y等在冠心病末期患者心区使用等在冠心
27、病末期患者心区使用，发现改善心肌缺血症状。，发现改善心肌缺血症状。能治疗急性心肌梗死和周围血管疾能治疗急性心肌梗死和周围血管疾病。病。Y,A,T,T,.2006,17(1):63-70.应用界面应用界面震动技术震动技术NoImage震动治疗震动治疗增加结缔组织细胞外基质血液和淋巴循环，促进新陈代谢活动。增加结缔组织细胞外基质血液和淋巴循环，促进新陈代谢活动。细胞外基质动静脉血管和淋巴系统末端的引流作用。细胞外基质动静脉血管和淋巴系统末端的引流作用。我们的应用报告型冲击波治疗仪治疗骨关节慢性疼痛的临床疗效观察病例资料v共33例，年龄1977岁v其中男14例，女19例v腱鞘炎13例v网球肘7例v足
28、跟痛5例v骨关节病4例v肩周炎4例治疗方法v每隔34日进行1次治疗v共45次冲击治疗v治疗一周及四周时观察观察方法 v疼痛评分：v视觉模拟定级评定()v现有疼痛强度评定(,)v分别计算得分，结果用 统计软件包进行统计学分析结果v治疗一周后；与治疗前比较，差异显著，有统计学意义（P0.01）v治疗四周时；评分与治疗前比较，差异显著，有统计学意义（P0.01）v治疗四周时较治疗一周时、均有显著性差异（P0.01）冲击波治疗运动创伤的临床疗效观察v采用德国产 100 电-液压型体外冲击波治疗网球肘、跟痛症和肩袖损伤共173例病人，观察治疗效果 各组结果v网球肘组：共76例v年龄为16至78岁，平均年龄47岁v其中男31例女45例v网球肘治疗效果v 人数 显效 有效 不明显v 76 55 14 7 v (%)72.4%18.4%9.2%跟痛症治疗效果v跟痛症组：共28例v年龄为28至69岁，平均年龄为48.5岁v其中男8 例，女20例。v 跟痛症治疗效果v 人数 显效 有效 不明显 v 28例 9例 14例 5例 v 百分比 32.1%50%17.9%肩袖损伤治疗效果v肩袖损伤组：共12例v年龄为40至72岁，平均年龄为56岁v男3例，女9例肩袖损伤治疗效果肩袖损伤治疗效果 人数 显效 有效 不明显 12例 3例 5例 4例 百分比 25%42%33%
