自1988年德国科学家首次在动物实验上发现体外冲击波成骨作用以来,世界各地科学家对体外冲击波的研究兴趣日渐浓厚,涉及领域也随着研究的进展快速扩展,几乎涵盖了人体所有器官组织疾病。多少年来体外冲击波疗法在骨肌疾病方面的研究更是取得了积极的进展,体外冲击波已经广泛地应用于骨肌疾病的治疗,并取得了显著的疗效,总结目前所有报道结果可谓积极乐观。为此我们特增如此篇对体外冲击波在骨肌疾病基础、临床方面的研究应用进展做一总结和展望。
由于体外冲击波的特殊物理特性及生物力学效应,目前对其研究领域涉及多种器官、组织及细胞,涉及多种信号传导通路。有些内容我们在前面的物理特性及生物学特性相关内容已经讲述。
体外冲击波在骨肌疾病临床治疗中的应用已经有较长的历史,并且取得了很好的疗效,但其相关效应机制相当复杂,其确切机制仍未被充分认识。其基本原理是通过冲击波的相关物理效应作用于人体后产生相应的生物化学效应从而改变细胞微环境,通过不同的信号传导及细胞因子相互作用改变细胞代谢及分化状态,来影响疾病的发生发展。
20世纪80年代中期,人们发现冲击波有促进成骨作用以来,不少动物及细胞生物研究已经证实了体外冲击波对信号通路和生长因子合成方面的作用。据此体外冲击波疗法已经成为骨不连、足底筋膜炎,肌腱病,股骨头坏死等方面疾病重要的非手术治疗手段。
德国科学家的一项基础试验研究了体外冲击波干预人成骨细胞的增殖,分化及基因表达。试验通过从松质骨中分离培养成骨细胞,分别对细胞0.06mJ/mm²、0.18mJ/mm² 、0.36mJ/mm²和0.5mJ/mm²不同能量等级500次干预,在干预后24h和96h进行细胞增殖、ALP 活性和矿化分析,在96h对细胞进行基因芯片微距阵分析,实验证实了冲击波促进成骨细胞增殖分化效应,并且指出其有剂量依赖刺激效应,其相关研究为体外冲击波治疗骨肌疾病的基础理论研究提供了很好的价值。
目前对体外冲击波机械应力细胞研究主要集中在以下相关细胞:成体干细胞(骨髓、脂肪源干细胞),成骨样细胞,破骨样细胞,肌纤维细胞,软骨细胞和肌腱细胞等,由于骨细胞提取困难的原因对其研究很少,但笔者认为体外冲击波治疗骨骼相关疾病的主要起始细胞或者说直接效应与骨细胞可能有着非常密切的关系。
众所周知,体外冲击波最早应用干骨不连的治疗,其治疗机制及临床应用的安全性和有效性都已经被充分证实和验证,在短短几十年里也表现出了该疗法的优越性。但一些学者仍然没有放弃对其的进一步研究,有些学者提出,既然体外冲击波在治疗骨不连、促进骨愈合方面有如此优越的效果,那么我们是否可以在骨折后早期给予患者冲击波干预来促进其愈合,从而减少患者的卧床时间,提高患者的工作生活能力。但目前为止仍未发现有相关方面的研究报道。
体外冲击波疗法能够加速创面愈合的临床报道已经不少,但其真正的效应机制至今没有被科学充分证实,然而在2014年8月发表的文章显示冲击波可以激活间C3H10T1/2(充质干细胞)ATP的释放,激活嘌吟受体,从而通过下游的Erk1/2信号通路增强细胞增殖,从而为体外冲击波治疗创伤愈合的临床应用提供了很好的分子生物学方面的证据。
有研究报道体外冲击波可以通过改变局部血流灌注,加速血液循环加速烧伤后伤口愈合。
冲击波能促进溃疡皮肤愈合,在一项随机、前瞻性、对照研究中,研究者发现 ESWT对糖尿病患者下肢溃疡不愈合具有治疗效果。在动物实验中,体外冲击波联合骨髓源性内皮祖细胞在治疗严重肢体缺血坏死方面具有优势。冲击波还有助于加快烧伤皮肤的愈合速度,一项前瞻性随机Ⅱ期临床试验表明,采用体外冲击波治疗浅Ⅱ度烧伤创面,能够加速上皮细胞再生。即使对严重烧伤病人,ESWT 也有一定的治疗效果。它能增加缺血组织的血流灌注,刺激生长因子释放,降低炎症反应,加快伤口愈合速度。还有报道称ESWT有助于烧伤后瘢痕的治疗。同时,通过早期上调血管生成相关因子的表达及促进新生血管形成及降低炎症反应,ESWT能够降低皮瓣的缺血再灌注损伤,增加皮瓣存沽概率。即使术前使用ESWT,也能对预防皮瓣坏死起到一定的预防作用。
勃起功能障碍(ED)是一种常见身心病,由于其在人类生活中的特殊角色,ED患者往往会有影响患者的家庭及社会生活,目前对于治疗勃起功能障碍的方法很多,基本上包括:海绵体药物注射,尿道给药,性心理治疗,手术治疗等方法,但其效果都颇有争议,体外冲击波作为近年来快速发展起来的一项新兴微创的物理治疗方法,无疑给ED 患者带来了健康的福音。
许多ED患者背上了沉重的思想包袱,影响了正常的家庭生活,也往往变得性格孤僻和易于暴躁,从而影响到人际关系。人类对ED的认识也经历了漫长的过程,ED病因直到20世纪70年代前仍被视为与雄激素量的减少,自然年龄老化和心理因素有关,20 世纪70年代后由于勃起生理和病理研究的进展,人们认识到固然心理因素确实可以引起ED,但对大多数男性来说,ED与许多疾病(高血压,糖尿病,心血管疾病)、药物、外伤及手术等有关,因为勃起机制是阴茎海绵体平滑肌松弛,阴茎动脉扩张,血流增加和静脉回流受阻等完整血流动力学过程。
低能量冲击波在男科最为可喜的应用是治疗ED。美国学者的研究发现,低能量冲击波治疗能改善糖尿病性ED 大鼠的勃起功能,其疗效可能与低能量冲击波治疗促使内源性干细胞在大鼠阴茎海绵体聚集并活化有关。研究发现,低能量冲击波治疗糖尿病性ED的机制在于其能修复糖尿病大鼠阴茎海绵体的病理改变,改善阴茎海绵体的内环境,从而达到改善勃起功能的疗效。尽管低能量冲击波治疗ED 的动物实验和临床结果均显示出良好疗效,但是仍存在一些问题,如研究时间短不足以评估治疗的长期疗效,治疗方案还需要进一步探讨,冲击波治疗的安全性还需要长期监测等。此外,低能量冲击波治疗对慢性盆腔疼痛综合征也有一定的治疗作用。随机双盲对照试验显示,低能量冲击波治疗慢性盆腔疼痛综合征的患者,在治疗和随访期中均较对照组患者的疼痛程度和生活质量有显著改善。会阴部的体外冲击波治疗操作方便、安全,无需麻醉。
复合组织同种异体移植是治愈由创伤、肿瘤切除、先天畸形等引起的组织缺损的有效手段,但是移植存在排斥反应,降低排斥并诱导耐受是移植后组织存活的保证。同种异体移植大鼠后肢后给予低能量冲击波治疗能延缓排斥反应的发生,这说明低能量冲击波治疗具有诱导免疫耐受的作用,这个结果非常有临床意义,但是其机制还需要进一步研究。
体外冲击波已经被广泛应用于减肥美容领域,其基本原理是冲击波可以急速振动脂肪,在脂肪细胞内外产生无数真空气穴,强力撞击脂肪细胞,令脂肪细胞膜产生内向爆破,从而达到减肥及控制肥胖目的。此外震动细胞间相互撞击,使脂肪细胞组织在快速活跃的状态下,产生细胞体的热能摩擦热,使局部温度升高,通过汗腺及淋巴将体内的多余脂肪及毒素排出体外,达到嫩肤、提升、收紧等神奇功效。
总之,体外冲击波疗法是一种有效、无创或微创的治疗手段,尽管现有研究显示其在促进新生血管形成、改善微循环方面具有良好效果,但由于对冲击波的认识不够,冲击波治疗的基础研究还亟待深入,其临床应用更需要反复论证,优化治疗方案,长期监测其疗效和不良反应。我们相信随着对低能量冲击波治疗的生物学机制和临床研究的不断深入,ESWT的应用将更加广泛,有望成为多种防治疾病的新方法。
(杨金红)
文字内容来自《骨肌疾病体外冲击波疗法》
主编 邢更彦