低能量體外沖擊波用于痙攣治療的研究

林歆，叢芳，李辰

體外沖擊波(extracorporeal shock wave,ESW)是一種兼具聲、光、力學特性的機械波，它的特性在于能在極短的時間(約10 ns)內達到500 bar(1 bar=105Pa)的高峰壓，而且周期短(10μs)、頻譜廣(16～2×108Hz)[1]。沖擊波是利用能量轉換和傳遞原理，造成不同密度組織之間產生能量梯度差及扭拉力，并形成空化效應，產生生物學效應。它在穿越人體組織時，其能量不易被淺表組織吸收，可直接到達人體組織的深部[2]。20世紀80年代初，Chaussy首先應用體外沖擊波治療泌尿系結石[3]。近30年來，有多項研究證實沖擊波在假關節[4]、肩周炎[5]、網球肘[6]和足底筋膜炎[7]等不同骨骼肌肉疾病的治療中具有可靠療效。最近國外有研究報道ESW具有緩解痙攣的作用。

1 痙攣的研究進展

1.1 痙攣的定義

1.1.1 經典的痙攣的定義 痙攣是指伴有過度腱反射、以速度依賴的張力牽拉反射(肌張力)增加為特征的運動失調[8]。臨床上表現為在靜止狀態下，對肌肉牽拉和肌腱敲擊的過度反應。靜止狀態下，在較低的閾值出現由牽拉引起的收縮。因此痙攣的觸發必須是在牽拉的條件下，并且只能在靜止狀態下觀察和測量。痙攣作為上運動神經元綜合征的一個組成部分，它由牽張反射的超興奮性引起。主要由中樞神經系統損傷造成，分為腦源性和脊髓源性：腦源性包括腦外傷、腦卒中、腦癱、缺氧性腦病和腦代謝性疾病等；脊髓源性主要為脊髓外傷、多發性硬化、脊髓缺血、變性性脊髓病、頸椎病和橫斷性脊髓炎等。

1.1.2 肌肉過度緊張[9]與痙攣 痙攣是肌肉過度緊張的一種表現。除此以外，還包括痙攣性張力障礙[10]、痙攣性協同收縮[11]等。

1.1.2.1 痙攣性張力障礙 痙攣性張力障礙是指在安靜狀態下，沒有明顯的觸發因素而出現的自發活動過度[10]。它可導致關節變形、姿勢異常。上肢可表現為肩關節內旋內收、前臂屈曲旋前和手腕及指間關節的屈曲；下肢則表現為跖屈，導致馬蹄足內翻和/或趾屈，導致爪形趾。

1.1.2.2 痙攣性協同收縮 痙攣性協同收縮的定義是：在有意識控制收縮肌肉時出現的被協同收縮肌肉的張力牽拉誘發的、拮抗肌不自主的過度興奮[11]。因此，痙攣性協同收縮的主要觸發因素是主動收縮，只能在此條件下觀察和測量。上肢可表現為，意圖伸展時出現肘、腕及手指屈曲；下肢則表現為在步行的擺動相，痙攣性協同收縮導致髖關節伸展，可能限制髖關節屈曲；而痙攣性協同收縮導致的跖屈則限制足背伸[12]。

1.1.3 痙攣性運動失調(SMD)[13]人們越來越清楚地認識到，在類似步行這樣的功能活動中，反射過度在痙攣性運動失調的臨床綜合情況下表現出來。這種情況不僅涉及痙攣，還有運動模式中其他相關損害(無力、肌肉僵硬等)。因此，SMD以更廣義的方式表示了痙攣患者病態運動模式的多種決定因素[13]。

1.2 痙攣的發病機理 痙攣的發病機理主要為牽張反射過度增高。牽張反射是機械負荷牽拉肌肉時引起的相反方向的肌肉收縮反應，它的感受器為肌梭和高爾肌腱器官。后者與肌纖維(有時叫梭外肌)串聯。肌梭的傳入神經纖維有兩類：一類屬于傳導速度快、直徑較粗的Ⅰ類傳入神經纖維，與α運動神經元發生興奮性突觸聯系；另一類傳入神經纖維系直徑較細的Ⅱ類神經纖維，與本體感覺有關。支配梭外肌纖維的傳出神經纖維發源于脊髓前角大型運動神經元——α運動神經元；支配肌梭的運動神經纖維較細，分布于肌梭的兩端，它發源于脊髓前角一種小型的γ運動神經元。當γ傳出神經纖維活動增強時，梭內肌纖維收縮，從而提高了肌梭感受裝置的敏感性，其傳入沖動增加，引起支配同一肌肉的α運動神經元興奮，使梭外肌收縮，這一反射稱為環路。γ傳出神經纖維的運動調節肌梭內感受器的敏感性，進而調節牽張反射。當梭外肌收縮時，梭內肌纖維將被放松，于是其傳入沖動減少，α運動神經元的興奮性減弱，肌肉放松。牽張反射受中樞神經系統調節，中樞神經系統損傷后，由于失去大腦皮質及其他高級中樞的抑制，牽張反射閾值降低，γ運動神經元敏感性增強，極度的牽張反射造成肢體痙攣。目前臨床上選擇性脊神經后根切斷術就是切斷γ-環路。

1.3 痙攣的評價 包括被動關節活動度評定、陣攣和痙攣級別的量表評定[14]、主動活動范圍評定、快速加速運動頻率測定[15]、嚴重癱瘓患者的功能評價(殘疾評價量表[16])、運動功能較好的患者的功能評價(日常生活活動、Fugl-Meyer等量表)、伴有軟組織攣縮和痙攣性張力失調的痙攣評價(改良的Ashworth評分[14])和疼痛的評價。

1.4 痙攣的治療 緩解痙攣，降低肌張力的傳統方法主要是手術和肉毒毒素注射，還有口服藥物、牽伸和夾板固定以及某些物理治療方法等。這些方法雖然都能起到治療效果，但在有效性和安全性等方面都存在各自的缺陷。

1.4.1 A型肉毒素注射 肉毒桿菌毒素(Botulinum toxin,BTX)是梭狀芽胞桿菌屬肉毒桿菌在厭氧環境中產生的一種極強烈的外毒素。根據毒素抗原性的不同，分為A、B、C、D、E、F、G 7種類型，各型的分子量、亞單位結構與藥理作用相似，均可作用于神經末梢，通過突觸囊泡阻滯乙酰膽堿的釋放。由于A型肉毒毒素(BTX-A)易于結晶成標準狀態，使用時可用生理鹽水稀釋成50 IU/ml的溶液，人們對其研究較多。BTX-A治療痙攣的優勢在于：微創、實用、緩解肌肉痙攣快。但缺點也很明顯：如多點注射，尤其對腦癱患兒不易接受，對于嚴重或者大范圍痙攣可能因劑量限制而效果不佳，或誘發肌肉無力；此外肌肉纖維化或者變性將降低有效性，且在某些患者體內產生的中和抗體會降低治療效果[17]等。

1.4.2 口服藥物治療 常用的緩解痙攣藥物有巴氯酚、丹曲洛林、替扎尼定和地西泮等，它們都有非選擇性地降低肌張力和導致肌肉無力的副作用，患者耐受性較差，易引發嗜睡甚至認知障礙，并且加減藥量都必須逐漸進行。

1.4.3 鞘注巴氯酚 通常用于脊髓損傷和多發性硬化的患者，采用內置藥泵的方式進行脊髓內給藥。此治療價格較昂貴，有可能出現嚴重的并發癥，治療時需注意過量反應，且注射局部會出現纖維化，給二次注射造成困難。

1.4.4 手術 包括選擇性脊神經后根切斷術、選擇性周圍神經切斷術、脊髓切開術，以及肌腱切斷或松解術等。由于手術都具有風險，因此通常作為最后的選擇。

1.4.5 物理治療

1.4.5.1 日常牽伸和夾板固定 Tardieu等認為，每天6 h以上的長時間牽伸可以緩解肌肉緊張[18]。但有文獻報道，日常牽伸和夾板固定用于治療痙攣的療效不確切，且缺乏理論依據。

1.4.5.2 冷療和熱療 有研究證明，冷療的效果只能保持2 h[19]。而熱療對緩解痙攣的長期效果也缺乏證據和臨床研究。

1.4.5.3 超聲波 臨床研究不多。Ansari等認為，超聲波不能使痙攣的電生理評價和臨床評分降低[20]。

1.4.5.4 振動 局部和全身的振動都有降低痙攣的效果，但持續時間最多不超過幾小時。

1.4.5.5 電刺激 經皮神經電刺激(TENS)可緩解腦卒中、腦癱及截癱患者的痙攣，但對多發性硬化患者沒有明顯的緩解痙攣的效果。

1.4.5.6 生物反饋 可以通過訓練患者，讓患者主動放松起到降低痙攣的作用，但需要患者配合，對患者的認知水平有一定要求。

2 沖擊波緩解痙攣的機制

沖擊波緩解痙攣的機制尚不明確。可能有以下幾種。

2.1 對肌腱附近肌肉的直接壓力作用 沖擊波由于頻率很高，它傳遞給介質的能量要比一般聲波大得多，可達人耳能忍受的聲強(1 W/m2)的10萬倍，因而沖擊波與彈性物質作用時有很強的機械作用。當沖擊波作用于人體組織時，在不同組織的界面處可以產生不同的機械應力效應，可以引起組織松解，促進微循環。另外有實驗證明，對肌腱持續或者間歇的壓力可以降低運動神經元的興奮性。Joseph等對包括3例男性和5例女性在內的8例腦卒中患者進行研究，記錄比目魚肌的H和M反應，對每個對象分別進行4項測試(間斷5 kg、連續5 kg、間斷10 kg、連續10 kg)后發現，施壓后H-反射均有不同程度的抑制，其中間斷施壓比連續施壓對H-反射的抑制更加明顯，而不同強度(5 kg和10 kg)的壓力之間沒有顯著性差異[21]。

2.2 對血管的作用 ESW可以促進血管生成相關因子、血管內皮因子等的早期表達，以及P物質、前列腺素-2的釋放，促進血管擴張，刺激血液循環；同時，刺激血管內皮細胞產生一氧化氮(NO)也有血管擴張的效果。有研究證明，ESW可以使受作用的組織內新生血管形成。Wang等選用50只新西蘭白兔，在右側跟腱處進行沖擊波治療，左側不接受沖擊波治療。在0、1、4、8和12周時分別進行組織活檢，結果顯示沖擊波治療產生大量的新生血管和與血管發生相關的標記物，如內皮一氧化氮合成酶(eNOS)、血管內皮生長因子(VEGF)和增生細胞核抗原(PCNA)；eNOS和VEGF在1周后開始增加，并持續8周，在12周以后開始下降；而PCNA和新生血管在4周后開始增長，并持續12周[22]。

2.3 誘導一氧化氮合成 一氧化氮參與神經肌肉接頭形成以及中樞神經系統的重要生理功能，包括神經傳遞、存儲和突觸變形。Ciampa等使用沖擊波照射小鼠神經膠質細胞C6，發現ESW可加強細胞質一氧化氮合成酶(NOS)的活性，且能量密度為0.03 mJ/mm2500個脈沖時，NOS的活性已經達到最強；ESW可以快速增加神經元一氧化氮合成酶(nNOS)的活性和基礎NO的生成。此外，ESW照射C6細胞可恢復由脂多糖類(LPS)、γ干擾素(IFN-γ)和腫瘤壞死因子α(TNF-α)混合物誘導的nNOS活性下降和NO生成的減少[23]。另有研究證明，ESW還可通過非酶途徑促進NO合成。Gotte等用沖擊波對含有1～10 mmol/L的L-精氨酸和0.1～10 mmol/L的H2O2的混合溶液沖擊1000個脈沖后，發現有大量亞硝酸鹽產生[24]。

2.4 對周圍神經的影響 與肉毒堿通過神經阻斷作用緩解痙攣不同，有學者認為ESW不會損傷神經。Manganotti等對20例腦卒中患者應用ESW緩解上肢高肌張力。對每個患者進行安慰劑刺激后間隔1周應用沖擊波治療，ESW作用于高肌張力的前臂屈肌肌群和手的骨間肌：1500個脈沖沖擊于前臂屈肌肌群，主要作用于肌腹，3200個脈沖沖擊于骨間肌(每塊骨間肌800下)，能量密度為0.030 mJ/mm2。在安慰劑治療后和單次ESW治療前后，以及ESW治療后1、4、12周隨訪，通過刺激尺神經，記錄小指外展肌的末梢運動神經傳導速度和F反應；并在ESWT處理4周后，記錄第一骨間肌的針狀電極肌電圖。實驗結果顯示，沒有電位改變等失神經的指征，從而證明沖擊波降低腦卒中患者肌張力不是通過損傷周圍神經或者失神經支配引起的[25]。Wu等使用ESW作用于大鼠的坐骨神經，測量其運動神經傳導速度，實驗結果證明ESWT對周圍神經沒有損傷[26]。

2.5 其他機制 根據已報道的對骨骼肌肉疾病的治療效果[4-7]，沖擊波可能對慢性痙攣肌肉的纖維化和黏彈性有直接作用；其次，沖擊波具有緩解疼痛的作用[4-7]，可能間接降低患者的緊張，從而起到降低肌張力的作用。

3 臨床研究

目前有關ESWT緩解痙攣的資料非常有限。

3.1 緩解腦卒中患者上肢痙攣 Manganotti等選取包括11例男性和9例女性在內的20例腦卒中患者，使用Ashworth量表評定手腕和手指的肌張力，沖擊波治療后，肌張力明顯下降，關節活動范圍增加，且不伴有失神經改變[25]。

3.2 治療張力失調 Trompetto等使用ESWT治療3例繼發于基底節損傷的上肢痙攣和3名原發書寫痙攣患者，根據統一的張力失調分級(UDRS)評價上肢痙攣患者的前臂和手的張力失調，使用4點疼痛程度分級評價患者疼痛程度；應用上肢張力失調分級(ADDS)評價原發書寫痙攣患者的張力失調。第1次ESWT后，所有患者的UDRS或ADDS都下降，第2次ESWT后，3例繼發上肢痙攣患者均明顯緩解，并持續1個月以上；3例原發書寫痙攣中有2例緩解，但是結束治療2個月后作用消失[27]。

3.3 緩解腦癱患者上肢痙攣 Manganotti等應用沖擊波治療12例腦癱患者的足內翻：1500個脈沖沖擊于腓腸肌和比目魚肌，主要作用于肌腹，能量密度為0.030 mJ/mm2。使用電子測角計測量腳踝的角度，使用改良的Ashworth分級評價跖屈肌群的痙攣分級，并進行足壓描記。實驗結果顯示，上述檢測指標與安慰劑治療對照的統計學數據有顯著性差異，治療后跖屈痙攣分級下降，并且在4周以后仍然有顯著性差異；12周以后，仍有5例患者有效；同時發現肌張力的緩解與肌張力的嚴重程度沒有相關性；使用數字測角計測量腳踝的被動關節活動度，治療前為20°，治療1周后為50°，4周后為40°，12周以后則沒有顯著性差異。ESWT后，足底支持面積由治療前的40.3變為80.2，1周后為70.1，4周后為68.1；足跟峰值壓力數值由20.6變為99.6，1周后變為95.1，4周后變為70.1，12周以后均沒有明顯的統計學差異[28]。實驗結果說明ESWT可以緩解腦癱患者下肢的屈肌張力。

4 前景

綜上所述，傳統的緩解痙攣的方法都存在各自的缺陷，而ESWT作為一種安全、非侵入性、無痛、價格低廉，并且沒有明顯副作用的新療法，有可能成為一個補償或者替代傳統方法的新型治療技術。但是，目前關于ESWT用于緩解痙攣方面的報道還很少，在關于其治療痙攣的近期和遠期療效以及其最佳治療參數等方面還需要更深入的研究。

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