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体外冲击波治疗疼痛的进展

2014-11-26 09:14:19

 首都医科大学宣武医院疼痛诊疗中心何明伟,王江山,倪家骧

韩国疼痛冲击波治疗仪

韩国疼痛冲击波治疗仪

 

数千年前,祖先利用针灸、推拿等方法治疗慢性软组织损伤性疼痛。这些非药物疗法由于安全性远高于药物治疗,目前在国内外成为一种主流的疼痛治疗方法。1980年Chaussy首次用体外冲击波(Extracorporeal shock wave, ESW)治疗肾结石成功后,近10年来冲击波的治疗范围逐渐从碎石、治疗骨折不愈合等扩大到慢性疼痛治疗领域,其疗效肯定,专用设备也得到了充分发展。国内很多医疗机构引进体外冲击波治疗技术,并有大量文献报道了体外冲击波治疗慢性软组织损伤性疼痛的疗效,本文总结了国内外近10年体外冲击波治疗在疼痛领域应用情况,分析其临床应用的优越性与局限性,展望其未来发展前景,现综述如下。

体外冲击波疼痛治疗仪属于一种特殊形式的声波,具有很高的压强,周期很短,仅10μs,频率为16-20MHz,可在三维空间传播,传播速度随压力的增加而加快。冲击波在传导过程中,于不同声阻抗的材料界面之间,形成反射和折射,并在材料内部形成能量衰减,阻抗大的吸收能量多,阻抗小的吸收能量少,形成不同的效应。ESW的最佳传递介质是水和明胶,皮肤、脂肪、肌肉等组织同水的声阻抗接近,因此冲击波对皮肤、脂肪、肌肉、结缔组织损伤较小。

1  体外冲击波疼痛治疗机的类型

冲击波治疗仪的波源有液电式、压电式、电磁式和气压弹道式四种,各种波源均有其优缺点,对治疗结石、骨折不愈合、慢性软组织损伤疼痛性疾病各有所长。

1.1 液电式冲击波源

液电式冲击波利用液体放电原理产生冲击波,最早应用于冲击波碎石机。1980年在德国慕尼黑首次用于临床,它是水下电极尖端通过瞬间高压放电产生的冲击波,毫微秒级的强脉冲放电产生液电效应,冲击波经半椭圆球反射聚焦后,通过水传播入人体,其能量再作用于第二焦点。优点:液电式冲击波是最早使用的冲击波源,发展时间长,技术较成熟。冲击波能量大,脉冲波形稳,冲击时间快,安全可靠,使用能量最低,电压3~9KV,临床效果优于电磁波源,特别适用于骨筋膜疾病的治疗;缺点:噪声大,消耗电极,治疗一个病人需要更换一次电极,放电稳定性差,焦点漂移,对软组织损伤大。

1.2 压电晶体冲击波源

体外压电式冲击波治疗仪于1989年在法国研制成功。其原理是在一个半球的内壁安装学许多压电晶体,当高压电源加载于压电晶体上,压电晶体产生收缩效应,发生振动,产生冲击波,在水介质传导下,冲击波在第二焦点处聚焦,促进成骨细胞的增殖分化。优点:噪声极小,频率单纯,杂波少,对组织损伤轻;缺点:功率小,晶体质量和寿命及安装要求高,每个晶体触发脉冲难以同步。

1.3 电磁式冲击波源

20世纪90年代中期,世界上主要的冲击波治疗机厂家采用了电磁式冲击波技术,其原理是高压线圈通电后发生脉冲磁场,推动金属振膜在水中震动产生冲击波。优点:噪声小,聚焦稳定、不用更换电极,放电稳定;缺点:冲击波时间慢,使用能量高,电压13~20KV;临床效果较液电冲击波源差。

1.4  气压弹道式冲击波源

气压弹道系统自20世纪90年代开始应用,最早用于碎石。其原理和建筑工地的水泥枪相似,利用压缩气体产生能量驱动手柄内子弹体,使子弹体脉冲式冲击产生止痛作用,促进组织增生。优点:对肌肉组织疗效好;缺点:冲击波治疗时不能同时处理因长期停留一处形成的息肉、狭窄和其他病症。

2  体外冲击波治疗疼痛慢性软组织损伤性疼痛的理论学说及机制

虽然近几年国内外关于冲击波治疗疼痛的报道很多,但其治疗机制还处于研究推理阶段。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有传统的崩解结石作用外, 对周围组织细胞也有一定作用。一般可观察到胞外空化反应、分子离子化和胞膜通透性增加等直接影响, 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。体外冲击波的镇痛作用机制尚不完全清楚。一些学者认为冲击波能够通过提高痛阈来使疼痛减轻或缓解。另有学者认为冲击波的牵张和压应力可引起压电效应及空化效应, 从而改变受冲击部位组织细胞电位, 产生电荷变化带来的生物效应以治疗疾病。另外高能冲击波在骨与肌腱内部产生一系列物理效应, 从而松解粘连,达到治疗疾病的目的。目前主要归纳以下理论学说:

2.1 机械波学说

有人提出由于冲击波是一种机械波,其传递沿其传播的方向引起介质的压缩和膨胀,并通过介质产生衰减,在不同介面引起反射和折射。它的能量是通过纯粹作用于组织的机械效应转化为生物学效应而传递。当高能震波传输到人体时,不同软组织与骨组织的成分不同,其抗张、抗压程度等也不同,在交界面产生不同机械应力,引起软组织间弹性变形和松解。目前有人认为,关节肌肉疼痛很大程度来源于软组织粘连,所以有学者认为,冲击波通过高能量在痛点局部产生对软组织的松解,这一机制可能是冲击波获得良好疗效的重要原因。所以认为这种治疗对肢体疼痛,特别是病灶疼痛部位在肌肉、肌腱、肌腱附着点及筋膜处的松解作用较为明显。

2.2 声音震波学说

高能声音震波产生的牵张力超过水(液体)的牵张力时可产生水泡,水泡震动时体积增大和变小,产生脉冲波。在水泡体积增大时,其内向性爆破可导致高能水喷射和高温。而在人体不同密度介质的界面处,如软组织、细胞和血液中含有小的气泡,高能震波在此类介质中传递会引起空化效应,利用此效应能疏通微血管、松解关节和软组织粘连、活化骨细胞、促进新骨和骨痂形成。这些效应对于疏散炎症,缓解炎症引起的疼痛有治疗效果。

2.3体外冲击波止痛的机制

冲击波可以穿过体液和组织到达患处。当它进入人体后,由于其所接触的介质不同,如脂肪、肌腱、韧带等软组织以及骨骼组织等,在不同性质组织之间的界面处会产生不同的机械应力效应,表现为对细胞产生不同的拉应力及压应力。拉应力可以诱发组织间松解,促进微循环;压应力可促使细胞弹性变形,增加细胞摄氧,从而达到治疗目的。有学者进行临床观察,最初冲击100 次以内患者痛感明显,随后逐渐减轻。可能是由于ESW对人体组织的作用力较强,局部高强度的冲击波能对神经末梢组织产生超强刺激,引起细胞周围自由基改变,释放抑制疼痛的物质;对痛觉神经感受器高强度刺激,使神经敏感性降低,神经传导功能受阻,从而缓解疼痛;ESW还可改变伤害感受器对疼痛的接受频率,改变伤害感受器周围化学介质的组成,抑制疼痛信息的传递,从而缓解疼痛。

3 冲击波的副作用

Rompe等在1998年把体外冲击波能量大致分为低、中、高三级:低于0.08/cm2为低能量;能量在0.28/cm2左右,为中等能量;高于0.6/cm2为高能量。通常低、中级能量无副作用,高能量冲击波在治疗中有出血或神经损伤等一些副作用出现,高能量冲击波能使机体组织细胞严重受损,造成组织细胞不可逆受损,组织学发现有炎性细胞浸润、纤维样坏死。体外冲击波治疗慢性软组织损伤疼痛性疾病一般不会出现严重副作用及并发症,轻微并发症包括:局部皮肤变红或瘀斑,通常几天后消除;局部麻木或麻刺感;治疗损伤致肌腱膜撕裂;疼痛不缓解;治疗后疼痛加重;直接作用于大血管或重要神经可引起这些组织损伤。

4 体外冲击波慢性疼痛治疗的应用分析

4.1 治疗对象及应用范围

4.1.1 适应症:经一般理疗、药物治疗、局部封闭无效的慢性软组织损伤性疼痛疾病患者,如:肩峰下滑囊炎、肱二头肌长头腱炎、钙化性岗上肌腱炎、肱骨内上髁炎、肱骨外上髁炎、弹响髋、跳跃膝、跟痛症及足底筋膜炎;Ⅲ型前列腺炎等。

4.1.2 禁忌症:严重全身疾病、严重心脏病、高血压、安装心脏起搏器、出血性疾病,凝血机制障碍、14岁以下儿童及孕妇。局部因素包括感染活动期、皮肤破溃、肌腱及筋膜急性损伤、病理性骨折、萎缩及感染性骨不连,冲击波焦点位于脑及脊髓组织、肺组织,以及大血管、重要神经干走行处者,有关节液渗漏者。

4.2 体外冲击波慢性疼痛治疗的应用

4.2.1 对跟痛症的治疗

跟痛症是临床上较为常见的一种困扰众多中老年人的慢性顽固性疾病。主要表现为足跟部的疼痛, 合并有主动或被动活动受限, 其中大多数伴有跟骨骨刺的存在。体外冲击波作为一种新的治疗方法, 因能减轻疼痛并能裂解钙化的沉积物而被众多学者应用,并取得了良好的效果。Ogden等在美国食品及药物管理局(Food and Drug Administration,FDA)的支持下,首次采用随机、对照、双盲的方法进行体外冲击波治疗跟痛症的前瞻性研究,使用体外冲击波发生器治疗320例患者,病史在6个月~18年不等,3个月后治疗组成功率比对照组高56%,由此跟痛症成为第一个被FDA批准用冲击波治疗的骨科疾病。国内黄广林等对40例老年跟痛症患者行体外冲击波治疗, 37例均完成6个月随访,治疗后8周、12周及 6个月的有效率分别为62%(23例)、70 %(26例)及84 %(31例),显效率分别为35 %(13 例)、43 % (16例)及 54 %(20例)。朱宏骞等利用高能体外冲击波治疗跟痛症患者84例,治疗3个月后显效率84%。廖冬发等采用苏州产 CS 2012A9电磁式冲击波骨科治疗仪门诊治疗60例跟痛症患者,58例得到3个月随访,有效率70 %,治疗后未观察到明显并发症。常华等采德国产Sonocur Plus体外冲击波治疗仪治疗跟痛症患者,治疗三周后有效率47.9%。

4.2.2 对肱骨外上髁炎、肩周炎的治疗

肱骨外上裸炎, 又称网球肘, 常见症状为疼痛、活动受限和肌肉萎缩等。治疗以止痛、松解粘连为主。常规的非手术治疗方法有非类固醇类抗炎药、超声波治疗、局部激素注射、物理治疗和激光治疗等, 但均无持续性和肯定的疗效。近年来体外冲击波被应用于治疗网球肘并取得良好效果。有关体外冲击波治疗网球肘的临床应用,国内外学者进行了大量的研究。安华等采用德国PIEZOSON100电-液压型体外冲击波治疗仪治疗网球肘、跟痛症和肩袖损伤共116例患者,观察治疗效果。发现网球肘治疗显效率72.4%,有效率18.4%,效果不明显9.2%;肩袖损伤治疗显效25.0%,有效42.0%,效果不明显33.0%。 Loew等治疗195例肩关节病史超过一年且对常规物理治疗和封闭疗法无效的病人, X线片显示所有病人局部均有直径至少1.5cm的钙化影。用高能体外冲击波治疗1-2次后, 58%的病人得到了有效的缓解, 局部钙化影也显著减小。邢更彦等采用体外冲击波治疗网球肘、肩周炎及跟痛症,经8-26个月随访,网球肘ESW组102例中89例疗效优良,11例疗效可,2例无效,疗效优良率87.2%;肩周炎ESW组95例中77例疗效优良,15例疗效可,3例无效,疗效优良率81.0%。郑夏茹等应用体外冲击波治疗20例肩周炎患者,治愈率达85.00%。徐鹏等应用国产MODLE KDE-2002型体外冲击波碎石机治疗老年性肩周炎与跟痛症患者共110例,均取得显著地疗效。

4.2.3 对Ⅲ型前列腺炎的治疗

前列腺炎是成年男性的常见病之一。依据NIH分类,前列腺炎共分为四型,其中Ⅲ型前列腺炎是最常见的类型。Ⅲ型前列腺炎又称为慢性骨盆疼痛综合征(chronic pelvic pain syndromes,CPPS),疼痛是其最主要的症状,也是影响患者生活质量的主要原因之一, 由于CPPS 的病因学复杂,发病机制未明,因此临床治疗CPPS以缓解疼痛为主,且其镇痛作用可能是多种因素综合作用的结果。一方面是通过机械效应和NO直接或间接的舒张血管,促进局部血液循环,加速疼痛介质的稀释和降解;另一方面可以提高局部转化生长因子(TGF)、血管内皮生长因子(VEGF)的浓度,促进局部组织和血管的生长和修复,同时还可以抑制前列腺组织的细菌繁殖,降低钙盐的沉积,调节局部的免疫反应。从而达到止痛目的。Zimmermann等在2007年利用冲击波(能量强度0.25mJ/mm2,3Hz,2000次)治疗20 例CPPS患者,分别对治疗前,治疗后1、4、12 周应用NIH慢性前列腺炎症状指数(NIH- CPSI),国际前列腺症状评分(IPSS),视觉模拟评分(visual analogousscale,VAS)进行症状评分,研究显示治疗前后的症状有明显改善,并且没有发生严重不良反应,因此就一些前列腺炎引起的顽固性疼痛可以考虑冲击波治疗。

4.2.4 其他部位软组织慢性损伤疼痛

国内一些文献对体外冲击波慢性疼痛治疗应用范围除了上述疾病以外,还有关于治疗膝关节疼痛、颈腰部软组织慢性损伤性疼痛以及足底筋膜炎等的相关报道。马才英等应用低能超声波治疗肢体软组织损伤共249例,与局部注射治疗比较,超声波治疗组近期及远期缓解疼痛效果明显优于局部注射组。杨杰华等对28位创伤性膝关节功能障碍患者进行体外冲击波治疗,60次/min、强度6-11W/cm2,时间约25min,2次/周,共6次,治疗3周后,体外冲击波组膝关节活动度平均增加73.8?, 疼痛减轻47.96%, 总有效率高达100%,并且无任何不良反应发生。黄朝梁等应用体外冲击波治疗慢性腰肌劳损36例,有效率80.5%,无副作用发生;张锦佳等采用放散状冲击波治疗慢性足底筋膜炎64例,70%以上的患者疼痛明显缓解,足部恢复正常功能。朱宏骞等应用高能体外冲击波治疗慢性足底筋膜炎84例,与未进行此治疗的患者比较,并随访3月,治疗组患者的显效率显著高于对照组。郑萍等查阅65篇2007-2008年的关于体外冲击波治疗慢性足底筋膜炎的相关文章,并进行综述,认为其疗效大部分是肯定的。邢林卿等应用体外冲击波治疗髋关节置换后疼痛患者51例,均起到很好的止痛效果,并提出体外冲击波是治疗由于松动、感染、软组织炎症、异位骨化引起的髋关节置换后疼痛的有效方法。