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1、1体外冲击波碎石在治疗骨科疾病中的应用作者：白和平 尹卫群 周爱玲 沈龙【关键词】 冲击波; 碎石; 骨科疾病自从 1979 年德国 Dornier 公司研制成功第一台 DornierHM 1型体外冲击波碎石机，并于 1980 年 2 月 7 日成功用于肾结石患者治疗以来，人们对冲击波的物理学特性及其对组织的影响进行了广泛深入的研究。利用冲击波可使细胞膜的通透能力一过性增加的特性，还可用于骨不连、股骨头坏死、慢性肌腱炎和足跟痛的治疗。正如体外冲击波碎石机对尿路结石治疗产生了革命性的影响一样，体外冲击波将会对骨科疾病的治疗产生巨大的飞跃1，现就体外冲击波碎石在治疗骨科疾病中的应用进行综述。1 冲
2、击波碎石机的分型冲击波碎石机的医疗作用是利用冲击波的物理特性实现的，冲击波是压力急剧变化的产物。在短短的几纳秒内产生很高的压力幅度，这是冲击波独有的特性。压力急剧变化产生的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、空气和软组织等2。应用于医学的体外冲击波按其成波源的不同一般分为液电2式、电磁式和压电式三种，每种都有其独特的原理。压电式和电磁式冲击波的正向压力波上升较慢，传送的能量较低，而液电式上升较快，产生能量较大。对泌尿系结石与骨科疾病的治疗效果较好。2 冲击波碎石机对骨科疾病的治疗作用冲击波的最大优点就是它的非侵入性和非常小的局部并发症。既然冲击波能治疗泌尿系结石，也能治
3、疗骨科疾病。Schleberger等3将冲击波用于骨不连的治疗中，结果显示冲击波对肥大型骨不连治愈率几乎达到 100%，对营养不良性骨不连的疗效不理想。同时有人又将冲击波用于慢性肌腱炎的治疗，如治疗肱骨外上髁炎、足底筋膜炎和钙化性肌腱炎等也取得了理想疗效。与传统的非手术疗法相比，冲击波疗效更巩固，和手术治疗相比没有统计学上的差异4。有学者比较了体外冲击波与不吻合血管骨瓣移植的治疗效果，平均随访 25 个月，体外冲击波组 79%的患者 Harris 评分提高，高于不吻合血管腓骨瓣移植组的 29%。最近，Ludwig 等5 又将冲击波用于股骨头坏死的治疗中，结果发现冲击波对股骨头坏死的(、 期)早
4、期患者有很好的治愈率。关于冲击波治愈骨不连和股骨头无菌性坏死的机理，多认为经高能冲击波作用后，正常和坏死的骨组织同时会被击碎，被击碎的正常骨组织中的血液和骨髓将会渗入到被击碎的坏死的骨组织中。3坏死骨组织结节在冲击波刺激下，开始分化、增殖，最终将坏死的骨组织替代，达到治疗的目的。3 冲击波治疗骨组织疾病的基本原理3.1 刺激血管再生 因血脂增高、血液粘稠及血管损伤可导致股骨头内骨细胞缺血、缺氧、 “饥饿”性坏死，而良好的血供则可促进坏死区死骨的替代及骨折的愈合。形态学观察显示，14 kV 冲击波冲击 10 次，创口内的毛细血管数、新形成的上皮细胞数和血管外周的巨嗜细胞数会明显增加，是对照组的
5、2 倍。冲击波除了明显促进密质骨增生外，还与大量血管形成及促血管生长因子形成有关。研究发现，在接受冲击波治疗后，血管源性标记物最早在 1 周就可大量出现并持续约 8 周左右时间，而血管化进程伴随细胞增殖过程在第 4 周才发生，可持续 12 周甚至更长时间6 。有充足的证据显示，体外冲击波疗法能改善治疗区域的血液循环。这样长期治疗可使该病变区域的新陈代谢得到明显改善，达到治疗目的。还有人发现高能冲击波能使治疗区域机体局部药物浓度聚集，从而提高药效7。同时，根据反射控制论，重复治疗可增强治疗效果。3.2 诱导骨生长 骨折愈合是一个复杂的过程，膜内化骨与软骨内化骨在相邻处互相交叉。Haupt 等8发
6、现每次用电压为 14 kV或 18 kV 的冲击波冲击 100 次兔的骨折处，5 个疗程可促进兔骨折4愈合。随后有大量的动物实验和临床试验进一步证明冲击波可促进骨折愈合。冲击波实质上是一种压力干扰，与骨科治疗有密切相关的是空化效应。冲击波导致组织发生微创、微小骨折及血肿形成，诱导血管化发生，增强膜内化骨及加速软骨化骨。近年研究表明，多种骨生长因子与骨折愈合有关。它们共同作用可刺激成骨细胞的活性、调节局部成骨，如骨形态发生蛋白(BMP)、转化生长因子(TGF)、血小板源生长因子 (PDGF)、成纤维细胞生长因子(FGF)、胰岛素样生长因子(IGF)、血管内皮生长因子(VEGF)、表皮生长因子(E
7、GF) 等。在炎性阶段可进一步刺激间充质细胞聚集、增殖及血管形成。BMP 有较强的跨种属诱导成骨活性和骨损伤修复作用。在冲击波治疗下，骨缺损区出现明显的成骨过程并伴有明显的细胞外信号调节激酶(ERK)和 P 38 的表达。ERK 和 P 38激酶等胞外信号因子在成骨机制中起着重要的调节作用，即促进成骨细胞的增殖及分化。在冲击波诱导新生骨过程中，磷酸激酶始终在间充质干细胞、软骨细胞及骨细胞表达中起着促成骨作用。在肥大的软骨细胞中可发现活化的 P 38 的表达，它的出现表明骨缺损区软骨化骨的开始。在软骨化骨结合点处，骨髓基质出现了大量的间充质干细胞，对骨修复起到关键作用。其中，TGF1 和 VEG
8、FA在补充和分化间充质干细胞上起到了趋化和促有丝分裂作用。丝裂5原活化蛋白激酶(MAPK) 在冲击波治疗机制中，则起着调节刺激和促有丝分裂及缺损区的成骨作用。3.3 改变组织结构及重建骨骼 冲击波可以导致骨膜充血水肿，继而引起骨膜剥脱，同时压迫髓腔内容物出髓腔。镜下可见到髓腔内弥漫性出血、血肿形成、微小骨折和骨小梁紊乱，而骨皮质正常。X 线片显示骨髓腔内有透亮区，但没发现骨折迹象。在接下来的数次冲击波治疗中发现有大量新的皮质骨形成，导致骨皮质加厚，骨梁重建较少。骨小梁和髓腔内容物的改变显示了冲击波对骨作用的主要机制是空化效应。随着人们对体外冲击波认识的不断提高，一些研究发现体外冲击波除崩解结石
9、外，对周围组织细胞也有作用。一般可观察到胞外空化效应、分子离子化和胞膜通透性增加等(体外冲击波的直接影响)，还可见扩散的原子团和生物分子相互作用，线粒体损伤和细胞内分子变化等反应。人们因此开始将体外冲击波应用于骨科领域。自 1986 年应用于创伤愈合并获得成功以来，体外冲击波已用于十多种骨科疾病的治疗并取得了满意的效果，如用于治疗股骨头坏死9、骨折不愈合、骨不连、跟痛症、肩周炎、网球肘等10。4 体外冲击波治疗的禁忌证和副作用以下患者不适宜接受体外冲击波治疗:孕妇、凝血功能异常者、6外周神经病变患者、青春期骺软骨患者以及安装心脏起搏器或患有不稳定心绞痛、充血性心衰的患者。冲击波治疗后，有的患者
10、治疗部位会出现少量的淤血和淤斑，但很快自行消失。由于体外冲击波能量较强，在治疗中患者可伴有针刺样疼痛的感觉。因此，治疗前要向患者做好解释工作。另外，要提醒患者在治疗当天，严禁剧烈活动，如有疼痛加剧，应及时复诊。【参考文献】1 白和平，田学勤，药之波.冲击波在骨科的研究和应用.中华现代医学与临床,2007,7(12):3133.2 Schutheiss R.Basic physical principles of shock waves.HMT high medical technologies.Switzerland：Kreuzlingen,1998.1023.3 Schleberger R，
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