。而haakem等(17)分別將不同能量密度的沖擊波作用于體外培養(yǎng)的人體骨髓細胞，發(fā)現(xiàn)即使低能量沖擊波也會引起細胞的形態(tài)及數(shù)量的變化，而此前人們一直認為低能量沖擊波不會引起相關(guān)成骨細胞的形態(tài)及數(shù)量的變化。同時還發(fā)現(xiàn)隨著能量密度及頻率的增加，骨髓細胞損傷空洞的大小、數(shù)量及細胞碎裂數(shù)也增加，并發(fā)現(xiàn)eswt可引起培養(yǎng)的骨髓細胞增殖。雖然，有關(guān)研究取得了一些進展，但是沖擊波是如何在骨組織內(nèi)傳導(dǎo)并被成骨細胞感知，進而誘導(dǎo)成骨，最佳聲波總量等，目前均不清楚。
沖擊波療法治療股骨頭缺血性壞死的可能機制
1）沖擊波療法轉(zhuǎn)導(dǎo)的骨組織損傷再修復(fù)：當沖擊波進入人體，由于介質(zhì)不同時，如組織成分不同，細胞之間密度和結(jié)構(gòu)不同，軟組織成分與骨組織之間的成分和密度的巨大差異，均會在界面處產(chǎn)生不同程度的機械應(yīng)力效應(yīng)，在不同密度組織之間產(chǎn)生能量梯度差及扭拉力，尤其是在骨組織內(nèi)部產(chǎn)生一系列微小的損傷，從而誘導(dǎo)成骨。實驗證明，由于機械應(yīng)力作用于骨組織或細胞后，先引起電位變化和空化效應(yīng)等，進而引起組織細胞的拉應(yīng)張力，組織間松解，細胞的彈性變形，活化了細胞，激活細胞的增殖，促進骨痂生成，從而引起細胞或組織內(nèi)一系列生理生化變化，改善局部組織血液循環(huán)，最后達到治療的目的。在新西蘭種兔肢體實施體外沖擊波治療，取骨膜組織進行體外培養(yǎng)和3h-tdr滲入放射自顯影研究，結(jié)果表明，沖擊波治療后1-2周，實驗側(cè)骨膜組織3h-tdr標記率為對照側(cè)的2倍，表明沖擊波加速了dna的復(fù)制，促進了骨膜成骨細胞的增殖，因而骨膜成骨作用加強，加速創(chuàng)傷后骨折愈合。而haakem等分別將不同能量密度的沖擊波作用于體外培養(yǎng)的人體骨髓細胞，發(fā)現(xiàn)即使低能量沖擊波也會造成細胞的形態(tài)及數(shù)量的變化，引起培養(yǎng)的骨髓細胞增殖。在治療成人股骨頭缺血壞死時，沖擊波作用于壞死區(qū)仍存活的骨組織細胞及周邊骨組織細胞，可能通過上述作用將機械應(yīng)力轉(zhuǎn)導(dǎo)為一系列生理、生化反應(yīng)，通過綜合作用激活成骨活動。
2）沖擊波療法可改善骨及其周圍組織的血液循環(huán)：(1)加速組織微循環(huán)：沖擊波產(chǎn)生的空化效應(yīng)可改善微循環(huán)，空化效應(yīng)是指沖擊波傳輸通路中，介質(zhì)含有小的氣泡時，氣體會以極高的速度膨化，該效應(yīng)可以使受沖擊部位組織微循環(huán)加速，打通生理性關(guān)閉的微血管，加速毛細血管微循環(huán)，增加細胞吸氧功能等，起到改善血液微循環(huán)作用。(2)促進毛細血管再生：已有文獻報道體外沖擊波可引起局部組織毛細血管再生，組織觀察可以看到受沖擊波焦點區(qū)的組織細胞的變化過程是：未見變化一輕微紅腫一細腫一點狀出血一片狀出血一急性損傷一毛細血管再生一損傷修復(fù)。沖擊波治療成人股骨頭缺血壞死，尤其是ficati、ⅱ期的病例，可能會使仍未完全壞死的骨組織再血管化，重新獲得血液供應(yīng)，進而使缺血壞死較輕的骨組織死而復(fù)生，逐漸爬行替代其它壞死骨組織。
體外沖擊波碎石與核磁，CT共稱為二十世紀八十年代三大醫(yī)學(xué)奇跡。將體外沖擊波碎石改進用于治療骨科疾病，進而產(chǎn)生了骨肌疾病體外沖擊波療法。目前已經(jīng)在世界各地廣泛用于治療肌腱末端病、骨折延遲愈合及不愈合、股骨頭缺血性壞死、肩關(guān)節(jié)鈣化性肌腱炎、肱骨外上髁炎、足底筋膜炎、距骨骨軟骨損傷、心肌缺血、燒傷及潰瘍創(chuàng)面愈合等多種疾病。
目前認為沖擊波療法具有以下作用：
1、物理機械作用；
2、組織粘連松解作用；
3、擴張血管作用；
4、鎮(zhèn)痛及神經(jīng)末梢封閉作用；
5、組織及細胞損傷修復(fù)作用；
6、炎癥及感染控制作用；
7、腫瘤靶向治療作用等。
該療法相對于傳統(tǒng)療法具有精準、高效、微創(chuàng)、安全、并發(fā)癥少、費用低廉、容易被患者接受等優(yōu)勢，隨著該療法技術(shù)的不斷完善及患者需求逐漸增大，該療法必將成為一種全新的治療方法而被醫(yī)生和患者廣泛接受。
沖擊波在醫(yī)療中應(yīng)用的歷史：
沖擊波對人體組織作用的最早報道源于二戰(zhàn)時期，當時人們發(fā)現(xiàn)深水炸彈可以造成遠離爆炸中心的戰(zhàn)士死亡，盡管死者外表無任何傷痕，但解剖后發(fā)現(xiàn)死者的肺組織受到了嚴重損害。隨后，在二十世紀五十年代，開始了對沖擊波的系統(tǒng)研究，發(fā)現(xiàn)液電沖擊波可以擊碎水中的陶瓷，第一臺液電沖擊波發(fā)生器于此時在美國申請了專利。五十年代末，沖擊波的物理特性得到廣泛研究。1966～1971年，德國開始研究沖擊波對動物組織的作用，研究發(fā)現(xiàn)，沖擊波在經(jīng)過肌肉、脂肪及結(jié)締組織時幾乎不產(chǎn)生損害，完整的骨組織在沖擊波的作用下也無受損跡象，沖擊波傳播的最佳媒介物是水或與人體組織聲阻抗相近的凝膠，沖擊波對肺、腦及腹部器官的作用也得到研究。此次研究導(dǎo)致用體外沖擊波治療腎結(jié)石的設(shè)想。1971年，Haeusler和Kiefer首次進行了沖擊波碎石的體外實驗。1980年，進行了世界上首例人體腎結(jié)石的體外碎石治療。[2]
1986年，首次進行了沖擊波對傷口愈合影響的觀察，結(jié)果發(fā)現(xiàn)低能量的沖擊波可以促進傷口愈合，而高能量的沖擊波則延緩傷口愈合。這次實驗導(dǎo)致了沖擊波能否促進
骨折愈合的猜想[3,7]。在此之前，人們已經(jīng)作了大量研究來尋找促進骨折愈合的方法，發(fā)現(xiàn)電刺激、電磁場、直流電、壓電效應(yīng)及低強度脈沖超聲等對骨折愈合有促進作用，但沒有一種方法在臨床中得到廣泛應(yīng)用。1986年，Haupt首次進行了沖擊波治療骨不愈的動物實驗，結(jié)果發(fā)現(xiàn)沖擊波可以促進骨折愈合。1988年，Haupt首次成功地將沖擊波用于骨不愈病人的治療，并申請了專利（USpatent No. M 1139,1989）。此后，廣泛開展了用沖擊波對骨折不愈合及延遲愈合病人的治療。[2]
用沖擊波治療骨科慢性疼痛性疾病的想法首先起源于肩部鈣化性
肌腱炎（calcifyingtendinitis）。最初的想法是用沖擊波將鈣化斑擊碎有可能使疼痛緩解及活動障礙減輕。1990年，第一次報道了用沖擊波治療肩部鈣化性肌腱炎，治療的成功使人們想到將沖擊波用于其它慢性疼痛性疾病的治療，隨后出現(xiàn)了用沖擊波治療網(wǎng)球肘（tenniselbow）、跟痛癥（painful heelsyndrome）的報道。由于碎石機是為治療泌尿系結(jié)石而設(shè)計,所以在治療骨科疾病時存在許多缺點,有鑒于此,1993年誕生了第一臺專為治療骨科疾病的體外沖擊波發(fā)生器（OssaTron，瑞士）[8]。目前，沖擊波治療骨骼肌肉疾病在歐洲及中國臺灣都得到了廣泛應(yīng)用，并成立了國際沖擊波治療骨骼肌肉疾病協(xié)會（InternationalSociety For Musculoskeletal Shockwave Therapy，ISMST）[3]。
沖擊波治療的副作用:
在用沖擊波治療骨科疾病的過程中，一個讓醫(yī)師關(guān)心并且非常重要的問題是沖擊波是否會造成周圍組織損傷，尤其是血管神經(jīng)損傷。
盡管最初的研究顯示沖擊波對器官和組織未造成損傷，但隨后的動物實驗和臨床應(yīng)用表明沖擊波可引起各種急性和慢性并發(fā)癥[25,26]。在腎結(jié)石的治療中，10%的病人會出現(xiàn)皮膚瘀斑及破損[3]。很明顯，肺組織是最易受到?jīng)_擊波損傷的組織，10MPa壓力即可引起肺泡內(nèi)出血，所以在沖擊波治療中，肺組織總是很好地被保護起來。1990年，Delius用80 MPa-1500shock的沖擊波作用于小豬的肝臟和腎臟，發(fā)現(xiàn)可產(chǎn)生廣泛的包膜下瘀斑，但實質(zhì)改變局限在焦點區(qū)域。腎實質(zhì)內(nèi)有彌漫性的出血及血腫，鏡下可見與之相關(guān)聯(lián)的小靜脈及毛細血管破裂；在肝實質(zhì)內(nèi)，僅見散在點狀出血，有小靜脈血栓形成。McCullough發(fā)現(xiàn)用沖擊波以20kV-1500shock作用于小鼠卵巢，將會產(chǎn)生鏡下出血及血管增生；Yeaman觀察到?jīng)_擊波作用于未成年小鼠的脛骨，將會在生長板上造成缺損從而影響長骨生長。研究表明，沖擊波對軟組織的損傷主要是血管損傷，而且一般是小血管及毛細血管損傷[20,25]。Schelling等發(fā)現(xiàn)沖擊波可以像電刺激一樣使蛙坐骨神經(jīng)產(chǎn)生動作電位，他們同時也發(fā)現(xiàn)沖擊波并不能直接刺激神經(jīng)，而沖擊波引起的“空化效應(yīng)”可能才是刺激因子，神經(jīng)刺激可能也是臨床治療中引起疼痛的一個因素。沖擊波似乎還可以引起軸突內(nèi)容物扭曲，使細胞膜張力增加，從而導(dǎo)致細胞膜通透性增加和去極化，使其機械敏感性增強[3]。Dahmen等報道了用沖擊波治療背痛的效果，這是沖擊波用于脊柱疾病治療的唯一報道，由于沖擊波對大神經(jīng)及脊髓的影響還不清楚，所以到目前為止，沖擊波用于脊柱方面的治療仍屬禁忌[3]。
沖擊波產(chǎn)生的兩種作用可以造成組織損傷：剪切應(yīng)力和“空化效應(yīng)”[25]。剪切應(yīng)力是沖擊波在兩種介質(zhì)交界面的散射引起的，而沖擊波對人體組織的副作用主要由“空化效應(yīng)”引起。研究表明，沖擊波主要引起血管損傷，而且主要是小血管及毛細血管損傷。2001年，Zhong等[25]報道用不同管徑的人造血管置于沖擊波第二焦點，血管內(nèi)不停流動造影劑，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，沖擊波因“空化效應(yīng)”在血管內(nèi)產(chǎn)生的氣泡是血管損傷的主要原因。在不受限的情況下，沖擊波產(chǎn)生的氣泡一般能膨脹到2mm，在小血管及毛細血管中，氣泡膨脹可以引起血管壁局部瞬間膨脹甚至破裂。在大的血管中，氣泡破裂后產(chǎn)生的高壓微水流同樣可以造成血管受損[20]。研究表明，沖擊波能量越高（產(chǎn)生的氣泡越大），血管管徑越小，血管損傷的可能性越大。[20,25]
