2024年5月26日发(作者:蒙蔚然)
北京大学学报( 医学版)
JOURNAL OF PEKING UNIVERSITY(HEALTH SCIENCES)
・
综述・
低能量体外冲击波治疗的临床应用进展
辛钟成 ,刘 京,王林,李辉喜
100034) (北京大学第一医院男科中心,北京大学泌尿外科研究所,国家泌尿、男性生殖系肿瘤研究中心,北京
[关键词]冲击波;低能量冲击波治疗;机制;疗效
[中图分类号]R692.4 [文献标志码]A [文章编号]1671—167X(2013)04-0657-04
doi:10.3969/j.issn.1671—167X.2013.04.033
冲击波(shockwave,sw)也称“激波”,是一种双
相高能量声波,频率为16—20 MHz,它区别于普通
意义上的声波,是一种不连续峰在介质中的传播,当
它在三维空间中迅速传播时,伴随着介质给它的压
力突然上升至其最大压力,随后高峰压力在1O s
内迅速下降。冲击波发生过程中能引起介质的特性
(如压力、温度、速度等)产生一个正的阶梯函数般
的突然变化,引起压力变化并释放能量,这种压力的
变化和能量的释放可引起靶器官组织内发生一系列
将冲击波分为三级不同能量密度,并观察不同能量
密度冲击波对正常组织的损伤作用:高于0.6 mJ/
mm 为高能量冲击波,对组织有明显损伤作用;接
近于0.28 mJ/mm 为中能量冲击波,在组织局部能
引起炎症反应;低于0.08 mJ/mm 为低能量冲击
波,对组织没有损伤作用。这是学者们第一次对冲
击波的能量密度进行了分级,并探讨了能流密度和
组织损伤的关系,尽管这个结论还不完善,但对冲击
波的临床应用无疑具有重要的指导意义。
生物学效应,调节病理生理学及病理解剖学变化。
因此在上世纪8O年代,冲击波技术应用于临床并揭
开了物理医学的新篇章,它与CT、磁共振一起被誉
为20世纪三大医疗新技术。但是至今为止,不同能
量冲击波在疾病防治中的作用机制仍不是十分明
确,还需要深入的研究来为临床治疗提供理论依据,
同时冲击波的临床治疗方案还需要进一步的探索。
1冲击波医学应用的历史及进展
2000年,Gutersohn等 发现低能量的冲击波治
疗(1ow.enery shock wave tgherapy,LESWT)可以上调
体外培养的人上皮细胞的血管再生因子,这一发现
为LESWT的临床应用开拓了新的领域。在治疗缺
血性心脏病动物模型中发现,低能量冲击波可上调
促血管再生因子的表达并促进新生血管形成_l “j。
临床应用LESWT治疗缺血性心脏病(心绞痛、心肌
梗死)已取得显著疗效 。由于LESWT可以改善
微循环,这一发现使得冲击波治疗的研究重心逐渐
转移至低能量冲击波的临床应用。在骨科领域,
LESWT已经广泛应用于股骨头缺血性坏死、肌肉骨
关节疼痛性疾病(如跟痛症、肩周炎、网球肘、骨质
1980年,Chaussy等 首先将冲击波用于肾结
石的治疗并取得了成功。体外冲击波碎石(extra—
corporeal shock wave lithotripsy,ESWL)这种变革性
非手术疗法的问世使相当数量的结石患者免除了手
术痛苦,大大促进了泌尿系结石治疗的进展,并在世
界范围内得到迅速推广。继泌尿系结石治疗之后,
体外冲击波又被应用于胆囊结石_2 J、胰腺结石 J、
腮腺结石 、胃结石等疾病的治疗。
增生、肌筋膜软组织炎、钙化性肌腱炎、骨刺等)等
多种疾病的治疗_1。-14]。此外,LESWT在糖尿病足、
促进切口愈合 ]、减肥 ]、复合组织移植 ” 等方面
的应用也取得一些成功。
尽管Vardi等¨ 观察到LESWT用于治疗器质
80年代中期,人们发现冲击波有促进成骨的作
用,并成为骨不连_6 和假关节 的非手术治疗手
段。Rompe等 在观察不同能流密度(energy flux
density,EFD)的冲击波对新西兰兔跟腱的损伤时,
性勃起功能障碍(erectile dysfunction,ED)取得了良
好的效果,但其作用机制和临床安全性、有效性仍有
待于深入研究和进一步完善。
A Corresponding author’s e—mail.xinzc@bjmu.edu.cn
网络出版It ̄f's]:2013-7—16 9:44:34网络出版地址:http://www.cnki.net/kcms/detail/11.4691.R.20130716.0944.006.html
北京大学学报( 医学版)
JOURNAL OF PEKING UNIVERSITY(HEALTH SCIENCES)
2体外冲击波在泌尿系结石治疗中的应用
体外冲击波最早应用于泌尿系结石的治疗,由
于其疗效肯定,创伤较小,在结石治疗方面得到广泛
的应用 。但是,最近动物实验和长期的临床随访
观察发现,用于治疗肾结石的高能量冲击波治疗可
导致治疗区域肾实质缺血和肾功能损害,表现为肾
血管内皮细胞、肾小球、肾小管和肾间质损伤,皮质
髓质分界模糊,肾血流下降、肾小球滤过率降低,并
伴有炎症介质、氧自由基和细胞凋亡的明显增
加 J。高能量冲击波治疗后,早期反映肾功能的细
胞酶和相关蛋白[如N一乙酰一B氨基葡萄糖甘酶
(NAG)、1.谷氨酰转肽酶(1-GT)、尿微量蛋白、转铁
蛋白、尿视黄醇白蛋白等]在血液和尿液中含量显
著升高。临床观察表明,高能量冲击波碎石治疗后
还可出现肾组织纤维化、肾萎缩等远期并发症。与
高能量体外冲击波相比,LESWT治疗肾结石患者痛
苦小,组织损伤轻,焦点更为精确,逐层剥离,碎石屑
细小,易随尿液排出体外。动物实验和临床研究均
表明LESWT预处理可明显减轻ESWL引起的肾损
害 。可能与低能量冲击波预处理启动内源性保
护机制、激活体内保护物质释放,使机体快速产生自
身保护而发挥减轻或防止肾损伤的作用有关。因
此,减少或阻断组织细胞氧化应激反应、提高内源性
抗氧化物质水平是低能量冲击波预处理拮抗冲击波
诱导的肾细胞凋亡和肾功能损害的重要途径。
3低能量冲击波在骨科的应用
冲击波对骨骼的作用和能量强度、冲击治疗次
数有直接关系。一般来说,冲击波治疗的能量过高
和/或冲击次数过多会对骨结构造成破坏,而使用低
能量冲击波进行适当冲击次数的治疗后能刺激组织
发生成骨和成血管反应,刺激局部组织释放活性物
质 ,募集骨髓、肌肉和骨膜来源的成骨前体细胞,
促其分化和增殖,加快愈合 。低能量冲击波在肌
肉骨关节疼痛性疾病的治疗上应用最为广泛,但是
对其作用机制的解释众多,至今仍无定论。大量的
动物实验表明,低能量体外冲击波治疗可减少骨内
压和软骨下骨的水肿,改善关节周围软组织结构,增
加力量并加强关节稳定性,从而缓解疼痛 J。低能
量冲击波治疗还能通过改变痛觉感受器对疼痛的接
受频率及其周围化学介质的组成,抑制神经末梢细
胞,缓解局部疼痛 J。低能量冲击波还能减少前列
腺素E2(prostaglandin E2,PGE2)、P物质合成 羽 ,
促使白细胞介素(interleukin,IL)一10升高和肿瘤坏
死因子 (tumor necrosis factor. ,TNF—o【)下降达到
缓解疼痛的效果 。
4低能量冲击波在心血管疾病的应用
2003年9月,瑞士STORZ MEDICAL公司在多
年制造体外冲击波碎石设备的基础上,开发研制出
体外心脏冲击波治疗仪并成功地用于心脏病的治
疗_29j。目前已有研究表明,心脏低能量冲击波治疗
能上调促血管生长因子(VEGF、Flt、eNOS等)表达,
促进新生血管形成,改善心肌缺血症状,提高心脏灌
注,在急、慢性心肌缺血的动物模型和患者中均收到
了显著疗效 。。。急性心肌梗死后神经内分泌细胞
因子系统的长期、慢性激活促进心肌细胞及其间质
的重塑,造成心肌损伤和心功能恶化,其发生、发展
的核心是心室重构 。基质金属蛋白酶系统及其
抑制因子是影响心室重构过程中心脏基质降解及维
持心肌胶原代谢平衡的重要调节因子 。心肌
梗死后早期,低能量冲击波治疗能下调基质金属蛋
白酶mRNA表达水平,上调金属蛋白酶组织抑制因
子mRNA表达。长期观察发现,低能量冲击波治疗
能缓解和终止心室重塑发展,参与改善和恢复坏死
区休眠心肌细胞功能,重新建立胶原平衡 J。
5低能量冲击波在男科学中的应用
低能量冲击波在男科最为可喜的应用是治疗
ED。随机、双盲的对照试验发现,口服V型磷酸二
酯酶抑制剂后能勃起的ED患者经过短期的低能量
体外冲击波治疗后,阴茎的血流灌注明显提高,部分
患者能自行勃起并完成性生活。这种治疗方法的耐
受性好,加上其潜在的康复的特点,使它成为ED治
疗的新选择 。临床研究显示,对ED患者进行低
能量体外冲击波治疗2个疗程,每个疗程3周,1个
月后勃起功能(采用国际勃起功能指数评估)显著
改善,勃起持续时间和阴茎硬度也显著改善,治疗效
果在6个月后仍然存在。另一个重要的发现是
50%的患者出现自发性的勃起,在没有服用V型磷
酸二酯酶抑制剂的情况下其硬度足以插入阴道并完
成性生活_1引。近期,低能量体外冲击波治疗糖尿病
性ED的机制研究有了新的进展。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 。我们的研究发现,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
辛钟成,等低能量体外冲击波治疗的l临床应用进展
善勃起功能的疗效L3 。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_3 ,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,其不良反应可通过临床症状、影
像学检查和前列腺特异性抗原(prostate-speciifc an—
tigen,PSA)检测进行监测 。
6低能量冲击波在创伤外科中的应用
人成纤维细胞经低能量冲击波处理后增殖显
著,6~9天后转化生长因子-B1(transforming growth
factor一131,TGF.311)的mRNA表达明显上调,处理后
6天,I型胶原mRNA表达明显上调,处理后9天,
Ⅲ型胶原mRNA表达明显上调。I型胶原是胶原
纤维的主要成分,Ⅲ型胶原在创伤修复早期启动胶
原的聚集调控有着重要作用。加J,I型和Ⅲ型胶原的
增加表明低能量冲击波在促进组织修复方面有着重
要作用。慢性难愈创面的主要病理机制之一是创面
局部微血管形成和功能障碍 ,内源性生长因子表
达降低。动物实验和临床结果显示,低能量冲击波
能上调促血管生成因子表达,促进创面新生血管形
成,还能促进局部组织分泌TGF—p1 J,促进组织修
复。
7低能量冲击波在移植中的应用
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 J,这个结
果非常有临床意义,但是其机制还需要进一步研究。
8问题与展望
低能量冲击波治疗是一种有效、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,LESWT
的应用将更加广泛,有望成为防治疾病的新方法。
参考文献
[1]Chaussy C,Brendel W,Schmiedt E.Extracorporeally induced de—
struction of kidney stones by shock waves I J].Lancet,1980,2
(8207):1265—1268.
[2]Tandan M,Reddy DN,Santosh D,et 1a.Extracorporela shock
wave lithotripsy of large di艏cult colnlnon bile duct stones:efficacy
and analysis of factors that favor stone fragmentation[J].J Gas・
tmenterol Hepatol,2009,24(8):1370—1374.
『3 l Yasuda I.Management of the bile duct stone:current situation in
Japan[J].Dig Endosc,2010,22(Suppl I):¥76-78.
[4]Tandan M,Reddy DN.Extracorporeal shock wave lithotripsy for
pancreatic and large common bile duct stones[J].World J Gas.
troenteml,2011,17(39):4365—4371.
[5]Capaccio P,Torretta S,Pignataro L.Extracorporeal lithotirpsy
techniques for salivary stones[J].Otolaryngol Clin Noah Am,
2009,42(6):1139—1159.
[6]Alvarez RG,Cineere B,Channappa C,et a1.Extracorporeal
shock wave treatment of non—or delayed union of proximal metatar-
sla fractures[J].Foot Ankle Int,201l,32(8):746—754.
[7]Bars T,Synder M.Nine—years experience with the use of shock
waves for treatment of bone union disturbances[J].Oaop Tran—
matol Rehabil,2007,9(3):254—258.
[8]Rompe JD,Kirkpatrick CJ,Kullmer K,et 1a.Dose—related effects
of shock waves on rabbit tendo Achillis.A sonographic and histo—
logical study[J].J Bone Joint Surg Br,1998,80(3):546—
552.
[9]Gutersohn A,Gaspari G.Shock waves upregulate vasculra endo—
thelial growth factor m—RNA in human umbilical vascular endothe-
lila cells[J].Circulation,2000,102(Suppl 1):1—18.
[1O]Nishida T,Shimokawa H,Oi K,et a1.Extracorporeal cardiac
shock wave therapy markedly ameliorates ischemia-・induced myo-
cardial dysfunction in pigs in vim[J].Circulation,2004,l10
(19):3055—3061.
1 11 l Oi K,FukumotoY,hoK。eta1.Extracorporeal shockwave山era.
PY ameliorates hindlimb ischemia in rabbits[J].Tohoku J Exp
Med,2008,214(2):151—158.
j 12 l It0 K,Fukumoto Y,Shimokawa H.Extracorporeal shock wave
therapy as a new and non-invsaive angiogenic strategy[J].T0一
hoku J Exp Med,2009,219(1):1—9.
[13]West DL,Hawkins BJ,Langerman RJ.The use of extracorporeal
shock waves in the treatment of delayed unions and nonunions
[J].Current Orthopaedic Practice,2008,19(2):218—222.
[14]Fufia JP,Rompe JD.Extraeorporeal shock wave therapy in the
treatment of chronic plnatra fasciitis and AchiUes tendinopathy
[J].Curs Poin Orthop,2007,18(2):102—111.
i 15 7 Goertz O,Lauer H,Hirsch T,et a1.Extraeorporeal shock waves
improve angiogenesis after full thickness burn[J].Bums,2012,
38(7):1010—1018.
116】Angehm F,Kuhn C,Voss A.Can cellulite be treated with low.
eneryg extracorpoeral shock wave therapy?[J].Clin Interv
Aging,2007,2(4):623—630.
I17 l Radu CA,Kiefer J,Horn D,eta1.Shockwaveteratmentin corn.
positetissueallotransplnatafion[J].Eplsaty,2011,11:e37.
[18]Vardi Y,Appd B,Jacob G,et a1.Can low—intensity extracorporeal
shockwave therapy improve erectile function?A 6-month follow-up pi—
lot study in patients with organic erectile dysfunction[J].Ear Uml,
2010,58(2):243—248.
[19]郭应禄.体外冲击波在复杂肾结石治疗中的应用[J].医师进
修杂志,1990(7):3—4.
[20]Goktsa C,Coskun A,Bieik Z,et 1a.Evaluating ESWL.induced
renalinjury based on urinaryTNF—a,IL-ld,andIL-6levels[J].
Urol Res,2012,40(5):569—573.
[21]Willis LR,Evan AP,Connors BA。et a1.Prevention of lithotripsy—
induced renal injury by pretreating kidneys with low—energy shock
北京大学学报( 医学版)
JOURNAL OF PEKING UNIVERSITY(HEALTH SCIENCES)Vo1.45 No.4 Aug.2013
waves[J].J Am Soc Nephrol,2006,17(3):663—673.
[22]Wang CJ,Huang HY,Chen HH,et a1.Effect of shock wave
therapy on acute fractures of the tibia:a study in a dog model
[33]Fedak PW,Verma S,wreiseJ RD,et a1.Cardiac remodeling and
failure From molecules to man(Part II)[J].cardi0va8c Pathol,
2005,14(2):49—6O.
[J].Clin Orthop Relat Res,2001(387):112一l18.
【23]刘沐青,郭霞,邝适存,等.冲击波在骨折不愈合或延迟愈合
中的应用[J].北京大学学报:医学版,2004,36(3):327—
329
[34]王蹿蹿,谢华宁,郭宏.低能量体外冲击波治疗缺血性心脏病
[J].心血管病学进展,2009,30(6):960—963.
[35]Vardi Y,Appel B,Kilchevsky A,et a1.Does low intensity extra.
corporeal shock wave therapy have a physiological effect on erectile
function?Shoa.term results of a rndomiazed,double—blind,sham
I 24 I Revenaugh MS.Extracorporeal shock wave therapy for treatment of
osteoarthritis in the horse:clinical applications【J i.Vet Clin
North Am Equine Praet.2005。21(3):609—625.
controlled study[J].J Urol,2012,187(5):1769—1775.
[36]Qiu x,“n G,xin z,et a1.Effects of low—energy shockwave
therapy on the erectile function and tissue of a diabetic rat model
J 25 l Ochiai N,Ohtori S,sasho T,et a1.Extracorporeal shock wave
hempy itmproves motor dysfunction and pain originating from knee
osteoarthritis in rats[J].Osteoarthritis Cartilage,2007,15(9):
1093—1096.
[J].J Sex Med,2013,10(3):738—746.
[37 f Liu J,Zhou F,Li GY,et a1.Evaluation of the effect of different
doses of low energy shock wave therapy on the erectile function of
【26l Mueller M,Bockstahler B,Skalicky M,et a1.Effects of radial
shockwave therapy on the limb function of dogs witIl hip osteoar.
streptozotoein(STZ)一induced diabetic rats[J].Int J Mol Sci。
2013,14(5):1o661—10673.
thritis[J].Vet Rec,2007,160(22):762~765.
1 27 l Frisbie DD,Kawcak CE,Mcllwriath CW.Evaluation of the effect
of extacorrporeal shock wave treatment on experimentllay induced
[38]Hatzimouratidis K.Can we cure erectile dysfunction?[J].Eur
Urol,2010,58(2):249—250.
[39]Zimmermann R,Cumpanas A,Miclea F,et a1.Extracorporeal
shock wave therapy for the treatment of chronic pelvic pain syn.
osteoarthfitis in middle carpal joints of horses【J I.Am J Vet Res,
2009,70(4):449—454.
drome in males:a randomised,double.blind.placebo—contolrled
[28]Moretti B,Innone F,Notaamicola A,et a1.Extraeorporeal shock
waves down.regulate the expression of intedeukin-10 and tumor
study[J].Eur Urol,2009,56(3):418—424.
I 4o 1 Berta L,Fazzari A,Ficco AM,et a1.Extracorporeal shock waves
enhance normal fibroblast proliferation in vitro and activate mRNA
necrosis factor—alpha in osteoarthritic chondrocytes I J 1.BMC
Musculoskelet Disord.2oo8。9:16.
expressionforTGF・betal andfor collagentypesI andIII[J].Ac.
ta Orthop,2009,8O(5):612—617.
141 l Chao CY。Cheing GL.Microvascular dysfunction in diabetic foot
[29]孙帅,郭涛.急性心肌梗死后猪血清内皮型一氧化氮合酶的
表达:体外低能震波物理能量的影响途径[J].中国组织工程
研究与临床康复,2010,14(9):1649—1652.
[30]Fukuraoto Y,Ito A,Uwatoku T,et a1.Extraeorporeal cardiac
shock wave therapy ameliorates myocardial ischemia in patients
disease and ulceration[J].Diabetes Metab Res Rev,2009,25
(7):604—614.
[42]Yang G,Luo C,Yan X,et a1.Extraeorporeal shock wave treat.
ment improves incisional wound healing in dibetaic rats『J 1.Tn—
hoku J Exp Med,2011,225(4):285—292.
(2013J04_05收稿)
witIl severe coronary artery disease l J I.Coron Artery Dis,2006,
17(1):63—70.
[31]Jessup M,Brozena S.Heart failure[J].N Engl J Med,2003,
348(20):2007—20l8.
(本文编辑:任英慧)
[32]Spinale FG.Matirx metalloproteinases:regulation and dysregula-
tion in thefailingheart【J].Cire Res,2002,90(5):520—530.
Progress of low—energy shoekwave therapy in clinical application
XIN Zhong—cheng ,LIU Jing,WANG Lin,LI Hui—xi
(Andrology Center,Peking University First Hospital;Institute of Urology,Peking Univesirty;National Urological Cancer
Center,Beijing 100034,China)
SUMMARY A shock wave is a transient pressure disturbance that propagates rapidly in three.dimensional
space.It is associated with a sudden rise from ambient pressure to its maximum pressure.Shock wave
therapy in urology is primarily used to disintegrate urolithiasis.Recently,low—energy shock wave therapy
(LESWT).which is a novel convenient and cost.effective therapeutic modality,is extended to treat other
pathological conditions including coronary heart disease.musculoskeletal disorders and erectile dysfunc.
tion.However.the exact therapeutic mechanisms and clinical safety and eficacy fof LESWT remain to be
investigated.Based on the results of previous studies,it is suggested that LESWT could regulate angio—
genesis.related growth factors expression including endothelial nitirc oxide synthase(eNOS),vessel en—
dothelial growth factor(VEGF)and proliferating cell nuclear antigen(PCNA),which might induce the
ingrowth of neovascularization that improves blood supply and increases cell proliferation and eventual tis.
sue regeneration for restore pathological changes.The further studies on cellular and molecular biological
changes bv LES for clariifcation its mechanism and clinical safety and eficacy sftudies are recommen.
ded.
KEY WORDS Shock wave:Low—energy shock wave therapy;Mechanism;Eficacy f
2024年5月26日发(作者:蒙蔚然)
北京大学学报( 医学版)
JOURNAL OF PEKING UNIVERSITY(HEALTH SCIENCES)
・
综述・
低能量体外冲击波治疗的临床应用进展
辛钟成 ,刘 京,王林,李辉喜
100034) (北京大学第一医院男科中心,北京大学泌尿外科研究所,国家泌尿、男性生殖系肿瘤研究中心,北京
[关键词]冲击波;低能量冲击波治疗;机制;疗效
[中图分类号]R692.4 [文献标志码]A [文章编号]1671—167X(2013)04-0657-04
doi:10.3969/j.issn.1671—167X.2013.04.033
冲击波(shockwave,sw)也称“激波”,是一种双
相高能量声波,频率为16—20 MHz,它区别于普通
意义上的声波,是一种不连续峰在介质中的传播,当
它在三维空间中迅速传播时,伴随着介质给它的压
力突然上升至其最大压力,随后高峰压力在1O s
内迅速下降。冲击波发生过程中能引起介质的特性
(如压力、温度、速度等)产生一个正的阶梯函数般
的突然变化,引起压力变化并释放能量,这种压力的
变化和能量的释放可引起靶器官组织内发生一系列
将冲击波分为三级不同能量密度,并观察不同能量
密度冲击波对正常组织的损伤作用:高于0.6 mJ/
mm 为高能量冲击波,对组织有明显损伤作用;接
近于0.28 mJ/mm 为中能量冲击波,在组织局部能
引起炎症反应;低于0.08 mJ/mm 为低能量冲击
波,对组织没有损伤作用。这是学者们第一次对冲
击波的能量密度进行了分级,并探讨了能流密度和
组织损伤的关系,尽管这个结论还不完善,但对冲击
波的临床应用无疑具有重要的指导意义。
生物学效应,调节病理生理学及病理解剖学变化。
因此在上世纪8O年代,冲击波技术应用于临床并揭
开了物理医学的新篇章,它与CT、磁共振一起被誉
为20世纪三大医疗新技术。但是至今为止,不同能
量冲击波在疾病防治中的作用机制仍不是十分明
确,还需要深入的研究来为临床治疗提供理论依据,
同时冲击波的临床治疗方案还需要进一步的探索。
1冲击波医学应用的历史及进展
2000年,Gutersohn等 发现低能量的冲击波治
疗(1ow.enery shock wave tgherapy,LESWT)可以上调
体外培养的人上皮细胞的血管再生因子,这一发现
为LESWT的临床应用开拓了新的领域。在治疗缺
血性心脏病动物模型中发现,低能量冲击波可上调
促血管再生因子的表达并促进新生血管形成_l “j。
临床应用LESWT治疗缺血性心脏病(心绞痛、心肌
梗死)已取得显著疗效 。由于LESWT可以改善
微循环,这一发现使得冲击波治疗的研究重心逐渐
转移至低能量冲击波的临床应用。在骨科领域,
LESWT已经广泛应用于股骨头缺血性坏死、肌肉骨
关节疼痛性疾病(如跟痛症、肩周炎、网球肘、骨质
1980年,Chaussy等 首先将冲击波用于肾结
石的治疗并取得了成功。体外冲击波碎石(extra—
corporeal shock wave lithotripsy,ESWL)这种变革性
非手术疗法的问世使相当数量的结石患者免除了手
术痛苦,大大促进了泌尿系结石治疗的进展,并在世
界范围内得到迅速推广。继泌尿系结石治疗之后,
体外冲击波又被应用于胆囊结石_2 J、胰腺结石 J、
腮腺结石 、胃结石等疾病的治疗。
增生、肌筋膜软组织炎、钙化性肌腱炎、骨刺等)等
多种疾病的治疗_1。-14]。此外,LESWT在糖尿病足、
促进切口愈合 ]、减肥 ]、复合组织移植 ” 等方面
的应用也取得一些成功。
尽管Vardi等¨ 观察到LESWT用于治疗器质
80年代中期,人们发现冲击波有促进成骨的作
用,并成为骨不连_6 和假关节 的非手术治疗手
段。Rompe等 在观察不同能流密度(energy flux
density,EFD)的冲击波对新西兰兔跟腱的损伤时,
性勃起功能障碍(erectile dysfunction,ED)取得了良
好的效果,但其作用机制和临床安全性、有效性仍有
待于深入研究和进一步完善。
A Corresponding author’s e—mail.xinzc@bjmu.edu.cn
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北京大学学报( 医学版)
JOURNAL OF PEKING UNIVERSITY(HEALTH SCIENCES)
2体外冲击波在泌尿系结石治疗中的应用
体外冲击波最早应用于泌尿系结石的治疗,由
于其疗效肯定,创伤较小,在结石治疗方面得到广泛
的应用 。但是,最近动物实验和长期的临床随访
观察发现,用于治疗肾结石的高能量冲击波治疗可
导致治疗区域肾实质缺血和肾功能损害,表现为肾
血管内皮细胞、肾小球、肾小管和肾间质损伤,皮质
髓质分界模糊,肾血流下降、肾小球滤过率降低,并
伴有炎症介质、氧自由基和细胞凋亡的明显增
加 J。高能量冲击波治疗后,早期反映肾功能的细
胞酶和相关蛋白[如N一乙酰一B氨基葡萄糖甘酶
(NAG)、1.谷氨酰转肽酶(1-GT)、尿微量蛋白、转铁
蛋白、尿视黄醇白蛋白等]在血液和尿液中含量显
著升高。临床观察表明,高能量冲击波碎石治疗后
还可出现肾组织纤维化、肾萎缩等远期并发症。与
高能量体外冲击波相比,LESWT治疗肾结石患者痛
苦小,组织损伤轻,焦点更为精确,逐层剥离,碎石屑
细小,易随尿液排出体外。动物实验和临床研究均
表明LESWT预处理可明显减轻ESWL引起的肾损
害 。可能与低能量冲击波预处理启动内源性保
护机制、激活体内保护物质释放,使机体快速产生自
身保护而发挥减轻或防止肾损伤的作用有关。因
此,减少或阻断组织细胞氧化应激反应、提高内源性
抗氧化物质水平是低能量冲击波预处理拮抗冲击波
诱导的肾细胞凋亡和肾功能损害的重要途径。
3低能量冲击波在骨科的应用
冲击波对骨骼的作用和能量强度、冲击治疗次
数有直接关系。一般来说,冲击波治疗的能量过高
和/或冲击次数过多会对骨结构造成破坏,而使用低
能量冲击波进行适当冲击次数的治疗后能刺激组织
发生成骨和成血管反应,刺激局部组织释放活性物
质 ,募集骨髓、肌肉和骨膜来源的成骨前体细胞,
促其分化和增殖,加快愈合 。低能量冲击波在肌
肉骨关节疼痛性疾病的治疗上应用最为广泛,但是
对其作用机制的解释众多,至今仍无定论。大量的
动物实验表明,低能量体外冲击波治疗可减少骨内
压和软骨下骨的水肿,改善关节周围软组织结构,增
加力量并加强关节稳定性,从而缓解疼痛 J。低能
量冲击波治疗还能通过改变痛觉感受器对疼痛的接
受频率及其周围化学介质的组成,抑制神经末梢细
胞,缓解局部疼痛 J。低能量冲击波还能减少前列
腺素E2(prostaglandin E2,PGE2)、P物质合成 羽 ,
促使白细胞介素(interleukin,IL)一10升高和肿瘤坏
死因子 (tumor necrosis factor. ,TNF—o【)下降达到
缓解疼痛的效果 。
4低能量冲击波在心血管疾病的应用
2003年9月,瑞士STORZ MEDICAL公司在多
年制造体外冲击波碎石设备的基础上,开发研制出
体外心脏冲击波治疗仪并成功地用于心脏病的治
疗_29j。目前已有研究表明,心脏低能量冲击波治疗
能上调促血管生长因子(VEGF、Flt、eNOS等)表达,
促进新生血管形成,改善心肌缺血症状,提高心脏灌
注,在急、慢性心肌缺血的动物模型和患者中均收到
了显著疗效 。。。急性心肌梗死后神经内分泌细胞
因子系统的长期、慢性激活促进心肌细胞及其间质
的重塑,造成心肌损伤和心功能恶化,其发生、发展
的核心是心室重构 。基质金属蛋白酶系统及其
抑制因子是影响心室重构过程中心脏基质降解及维
持心肌胶原代谢平衡的重要调节因子 。心肌
梗死后早期,低能量冲击波治疗能下调基质金属蛋
白酶mRNA表达水平,上调金属蛋白酶组织抑制因
子mRNA表达。长期观察发现,低能量冲击波治疗
能缓解和终止心室重塑发展,参与改善和恢复坏死
区休眠心肌细胞功能,重新建立胶原平衡 J。
5低能量冲击波在男科学中的应用
低能量冲击波在男科最为可喜的应用是治疗
ED。随机、双盲的对照试验发现,口服V型磷酸二
酯酶抑制剂后能勃起的ED患者经过短期的低能量
体外冲击波治疗后,阴茎的血流灌注明显提高,部分
患者能自行勃起并完成性生活。这种治疗方法的耐
受性好,加上其潜在的康复的特点,使它成为ED治
疗的新选择 。临床研究显示,对ED患者进行低
能量体外冲击波治疗2个疗程,每个疗程3周,1个
月后勃起功能(采用国际勃起功能指数评估)显著
改善,勃起持续时间和阴茎硬度也显著改善,治疗效
果在6个月后仍然存在。另一个重要的发现是
50%的患者出现自发性的勃起,在没有服用V型磷
酸二酯酶抑制剂的情况下其硬度足以插入阴道并完
成性生活_1引。近期,低能量体外冲击波治疗糖尿病
性ED的机制研究有了新的进展。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 。我们的研究发现,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
辛钟成,等低能量体外冲击波治疗的l临床应用进展
善勃起功能的疗效L3 。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_3 ,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,其不良反应可通过临床症状、影
像学检查和前列腺特异性抗原(prostate-speciifc an—
tigen,PSA)检测进行监测 。
6低能量冲击波在创伤外科中的应用
人成纤维细胞经低能量冲击波处理后增殖显
著,6~9天后转化生长因子-B1(transforming growth
factor一131,TGF.311)的mRNA表达明显上调,处理后
6天,I型胶原mRNA表达明显上调,处理后9天,
Ⅲ型胶原mRNA表达明显上调。I型胶原是胶原
纤维的主要成分,Ⅲ型胶原在创伤修复早期启动胶
原的聚集调控有着重要作用。加J,I型和Ⅲ型胶原的
增加表明低能量冲击波在促进组织修复方面有着重
要作用。慢性难愈创面的主要病理机制之一是创面
局部微血管形成和功能障碍 ,内源性生长因子表
达降低。动物实验和临床结果显示,低能量冲击波
能上调促血管生成因子表达,促进创面新生血管形
成,还能促进局部组织分泌TGF—p1 J,促进组织修
复。
7低能量冲击波在移植中的应用
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 J,这个结
果非常有临床意义,但是其机制还需要进一步研究。
8问题与展望
低能量冲击波治疗是一种有效、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,LESWT
的应用将更加广泛,有望成为防治疾病的新方法。
参考文献
[1]Chaussy C,Brendel W,Schmiedt E.Extracorporeally induced de—
struction of kidney stones by shock waves I J].Lancet,1980,2
(8207):1265—1268.
[2]Tandan M,Reddy DN,Santosh D,et 1a.Extracorporela shock
wave lithotripsy of large di艏cult colnlnon bile duct stones:efficacy
and analysis of factors that favor stone fragmentation[J].J Gas・
tmenterol Hepatol,2009,24(8):1370—1374.
『3 l Yasuda I.Management of the bile duct stone:current situation in
Japan[J].Dig Endosc,2010,22(Suppl I):¥76-78.
[4]Tandan M,Reddy DN.Extracorporeal shock wave lithotripsy for
pancreatic and large common bile duct stones[J].World J Gas.
troenteml,2011,17(39):4365—4371.
[5]Capaccio P,Torretta S,Pignataro L.Extracorporeal lithotirpsy
techniques for salivary stones[J].Otolaryngol Clin Noah Am,
2009,42(6):1139—1159.
[6]Alvarez RG,Cineere B,Channappa C,et a1.Extracorporeal
shock wave treatment of non—or delayed union of proximal metatar-
sla fractures[J].Foot Ankle Int,201l,32(8):746—754.
[7]Bars T,Synder M.Nine—years experience with the use of shock
waves for treatment of bone union disturbances[J].Oaop Tran—
matol Rehabil,2007,9(3):254—258.
[8]Rompe JD,Kirkpatrick CJ,Kullmer K,et 1a.Dose—related effects
of shock waves on rabbit tendo Achillis.A sonographic and histo—
logical study[J].J Bone Joint Surg Br,1998,80(3):546—
552.
[9]Gutersohn A,Gaspari G.Shock waves upregulate vasculra endo—
thelial growth factor m—RNA in human umbilical vascular endothe-
lila cells[J].Circulation,2000,102(Suppl 1):1—18.
[1O]Nishida T,Shimokawa H,Oi K,et a1.Extracorporeal cardiac
shock wave therapy markedly ameliorates ischemia-・induced myo-
cardial dysfunction in pigs in vim[J].Circulation,2004,l10
(19):3055—3061.
1 11 l Oi K,FukumotoY,hoK。eta1.Extracorporeal shockwave山era.
PY ameliorates hindlimb ischemia in rabbits[J].Tohoku J Exp
Med,2008,214(2):151—158.
j 12 l It0 K,Fukumoto Y,Shimokawa H.Extracorporeal shock wave
therapy as a new and non-invsaive angiogenic strategy[J].T0一
hoku J Exp Med,2009,219(1):1—9.
[13]West DL,Hawkins BJ,Langerman RJ.The use of extracorporeal
shock waves in the treatment of delayed unions and nonunions
[J].Current Orthopaedic Practice,2008,19(2):218—222.
[14]Fufia JP,Rompe JD.Extraeorporeal shock wave therapy in the
treatment of chronic plnatra fasciitis and AchiUes tendinopathy
[J].Curs Poin Orthop,2007,18(2):102—111.
i 15 7 Goertz O,Lauer H,Hirsch T,et a1.Extraeorporeal shock waves
improve angiogenesis after full thickness burn[J].Bums,2012,
38(7):1010—1018.
116】Angehm F,Kuhn C,Voss A.Can cellulite be treated with low.
eneryg extracorpoeral shock wave therapy?[J].Clin Interv
Aging,2007,2(4):623—630.
I17 l Radu CA,Kiefer J,Horn D,eta1.Shockwaveteratmentin corn.
positetissueallotransplnatafion[J].Eplsaty,2011,11:e37.
[18]Vardi Y,Appd B,Jacob G,et a1.Can low—intensity extracorporeal
shockwave therapy improve erectile function?A 6-month follow-up pi—
lot study in patients with organic erectile dysfunction[J].Ear Uml,
2010,58(2):243—248.
[19]郭应禄.体外冲击波在复杂肾结石治疗中的应用[J].医师进
修杂志,1990(7):3—4.
[20]Goktsa C,Coskun A,Bieik Z,et 1a.Evaluating ESWL.induced
renalinjury based on urinaryTNF—a,IL-ld,andIL-6levels[J].
Urol Res,2012,40(5):569—573.
[21]Willis LR,Evan AP,Connors BA。et a1.Prevention of lithotripsy—
induced renal injury by pretreating kidneys with low—energy shock
北京大学学报( 医学版)
JOURNAL OF PEKING UNIVERSITY(HEALTH SCIENCES)Vo1.45 No.4 Aug.2013
waves[J].J Am Soc Nephrol,2006,17(3):663—673.
[22]Wang CJ,Huang HY,Chen HH,et a1.Effect of shock wave
therapy on acute fractures of the tibia:a study in a dog model
[33]Fedak PW,Verma S,wreiseJ RD,et a1.Cardiac remodeling and
failure From molecules to man(Part II)[J].cardi0va8c Pathol,
2005,14(2):49—6O.
[J].Clin Orthop Relat Res,2001(387):112一l18.
【23]刘沐青,郭霞,邝适存,等.冲击波在骨折不愈合或延迟愈合
中的应用[J].北京大学学报:医学版,2004,36(3):327—
329
[34]王蹿蹿,谢华宁,郭宏.低能量体外冲击波治疗缺血性心脏病
[J].心血管病学进展,2009,30(6):960—963.
[35]Vardi Y,Appel B,Kilchevsky A,et a1.Does low intensity extra.
corporeal shock wave therapy have a physiological effect on erectile
function?Shoa.term results of a rndomiazed,double—blind,sham
I 24 I Revenaugh MS.Extracorporeal shock wave therapy for treatment of
osteoarthritis in the horse:clinical applications【J i.Vet Clin
North Am Equine Praet.2005。21(3):609—625.
controlled study[J].J Urol,2012,187(5):1769—1775.
[36]Qiu x,“n G,xin z,et a1.Effects of low—energy shockwave
therapy on the erectile function and tissue of a diabetic rat model
J 25 l Ochiai N,Ohtori S,sasho T,et a1.Extracorporeal shock wave
hempy itmproves motor dysfunction and pain originating from knee
osteoarthritis in rats[J].Osteoarthritis Cartilage,2007,15(9):
1093—1096.
[J].J Sex Med,2013,10(3):738—746.
[37 f Liu J,Zhou F,Li GY,et a1.Evaluation of the effect of different
doses of low energy shock wave therapy on the erectile function of
【26l Mueller M,Bockstahler B,Skalicky M,et a1.Effects of radial
shockwave therapy on the limb function of dogs witIl hip osteoar.
streptozotoein(STZ)一induced diabetic rats[J].Int J Mol Sci。
2013,14(5):1o661—10673.
thritis[J].Vet Rec,2007,160(22):762~765.
1 27 l Frisbie DD,Kawcak CE,Mcllwriath CW.Evaluation of the effect
of extacorrporeal shock wave treatment on experimentllay induced
[38]Hatzimouratidis K.Can we cure erectile dysfunction?[J].Eur
Urol,2010,58(2):249—250.
[39]Zimmermann R,Cumpanas A,Miclea F,et a1.Extracorporeal
shock wave therapy for the treatment of chronic pelvic pain syn.
osteoarthfitis in middle carpal joints of horses【J I.Am J Vet Res,
2009,70(4):449—454.
drome in males:a randomised,double.blind.placebo—contolrled
[28]Moretti B,Innone F,Notaamicola A,et a1.Extraeorporeal shock
waves down.regulate the expression of intedeukin-10 and tumor
study[J].Eur Urol,2009,56(3):418—424.
I 4o 1 Berta L,Fazzari A,Ficco AM,et a1.Extracorporeal shock waves
enhance normal fibroblast proliferation in vitro and activate mRNA
necrosis factor—alpha in osteoarthritic chondrocytes I J 1.BMC
Musculoskelet Disord.2oo8。9:16.
expressionforTGF・betal andfor collagentypesI andIII[J].Ac.
ta Orthop,2009,8O(5):612—617.
141 l Chao CY。Cheing GL.Microvascular dysfunction in diabetic foot
[29]孙帅,郭涛.急性心肌梗死后猪血清内皮型一氧化氮合酶的
表达:体外低能震波物理能量的影响途径[J].中国组织工程
研究与临床康复,2010,14(9):1649—1652.
[30]Fukuraoto Y,Ito A,Uwatoku T,et a1.Extraeorporeal cardiac
shock wave therapy ameliorates myocardial ischemia in patients
disease and ulceration[J].Diabetes Metab Res Rev,2009,25
(7):604—614.
[42]Yang G,Luo C,Yan X,et a1.Extraeorporeal shock wave treat.
ment improves incisional wound healing in dibetaic rats『J 1.Tn—
hoku J Exp Med,2011,225(4):285—292.
(2013J04_05收稿)
witIl severe coronary artery disease l J I.Coron Artery Dis,2006,
17(1):63—70.
[31]Jessup M,Brozena S.Heart failure[J].N Engl J Med,2003,
348(20):2007—20l8.
(本文编辑:任英慧)
[32]Spinale FG.Matirx metalloproteinases:regulation and dysregula-
tion in thefailingheart【J].Cire Res,2002,90(5):520—530.
Progress of low—energy shoekwave therapy in clinical application
XIN Zhong—cheng ,LIU Jing,WANG Lin,LI Hui—xi
(Andrology Center,Peking University First Hospital;Institute of Urology,Peking Univesirty;National Urological Cancer
Center,Beijing 100034,China)
SUMMARY A shock wave is a transient pressure disturbance that propagates rapidly in three.dimensional
space.It is associated with a sudden rise from ambient pressure to its maximum pressure.Shock wave
therapy in urology is primarily used to disintegrate urolithiasis.Recently,low—energy shock wave therapy
(LESWT).which is a novel convenient and cost.effective therapeutic modality,is extended to treat other
pathological conditions including coronary heart disease.musculoskeletal disorders and erectile dysfunc.
tion.However.the exact therapeutic mechanisms and clinical safety and eficacy fof LESWT remain to be
investigated.Based on the results of previous studies,it is suggested that LESWT could regulate angio—
genesis.related growth factors expression including endothelial nitirc oxide synthase(eNOS),vessel en—
dothelial growth factor(VEGF)and proliferating cell nuclear antigen(PCNA),which might induce the
ingrowth of neovascularization that improves blood supply and increases cell proliferation and eventual tis.
sue regeneration for restore pathological changes.The further studies on cellular and molecular biological
changes bv LES for clariifcation its mechanism and clinical safety and eficacy sftudies are recommen.
ded.
KEY WORDS Shock wave:Low—energy shock wave therapy;Mechanism;Eficacy f