體外沖擊波治療膝骨關節炎應用進展

胡前 陶英波

(1.裝甲兵學院教練團衛生隊，233050；2.山東省軍區門診部，250099)

膝骨性關節炎(knee osteoarthritis，KOA)是一種膝關節退行性改變，又稱為膝關節退行性關節炎、膝骨關節病等，主要表現為膝關節疼痛、腫脹、活動受限，骨贅形成。我國社區中老年人KOA的發病趨勢是隨著年齡增長逐漸上升，主要以慢性、老年性發病為流行病學特征，年齡在60歲以上的老年人發病率為60.1%，明顯高于60歲或以下的中老年人的發病率39.9%[1]。體外沖擊波(extracorporeal shock wave，ESW)是一種優于其他微創的非侵入性治療技術，是一種安全、可靠、痛苦小的治療方法。基礎研究和臨床觀察已證實體外沖擊波治療骨折延遲愈合及不愈合、多種骨骼肌肉疾病安全有效[2-3]。現就ESW治療KOA的研究進行綜述。

1 ESW主要作用機制

ESW屬于一種特殊形式的聲波，具有很高的壓強，周期很短，僅10μs，頻率為16～20 MHz，可在三維空間傳播，傳播速度隨壓力的增加而加快。ESW在傳導過程中，于不同聲阻抗的材料界面之間，形成反射和折射，并在材料內部形成能量衰減，阻抗大的吸收能量多，阻抗小的吸收能量少，形成不同的效應。ESW的最佳傳遞介質是水和明膠，皮膚、脂肪、肌肉等組織同水的聲阻抗接近，因此，沖擊波對皮膚、脂肪、肌肉、結締組織損傷較小[4]。

ESW的生物學效應主要有以下3個方面：機械效應、壓電效應、空化效應[5]。其治療KOA的機制主要有：①機械應力效應。機械刺激產生生物力學效應，具有促進細胞增殖與代謝，刺激微血管再生和增強組織修復能力，壓應力可促使細胞彈性變形，增加細胞攝氧，從而達到治療目的。②應力壓電效應。ESW在非均質性物體(如大部分實質性器官)中傳播時因介質聲學特性和機械特性的差異而形成拉力梯度，在物體內部產生剪切力，對組織和細胞產生應力作用，改變病損處的電位，活化了骨細胞，促進軟骨修復。③空化效應。高能ESW使介質中含有小的氣泡急速膨脹，有利于疏通閉塞的微細血管，使受沖擊部位微循環加速，改善局部血液循環，減輕局部炎癥反應，起到治療作用。④代謝激活效應。在上述效應的作用下可激活細胞代謝，一方面壓力波可以改變離子通道，使膜的極性發生變化；另一方面，壓力波可以激活細胞內外離子交換過程，加速清除和吸收代謝分解的終產物。加速炎性、致痛物質吸收消散，減輕或消除局部組織水腫，有利于炎癥消退。⑤止痛機制。ESW能對神經末梢組織產生強刺激，引起細胞周圍自由基改變，釋放抑制疼痛的物質。使神經敏感性降低，神經傳導功能受阻，還可改變傷害感受器對疼痛的接受頻率，改變傷害感受器周圍化學介質的組成，抑制疼痛信息的傳遞，從而緩解疼痛[6]。有學者認為ESW可起到中醫疏通經絡、行氣活血、舒筋緩急、針刺效應、養生保健的作用[7]。

2 基礎研究

動物實驗表明ESW治療能降低脊髓背根神經節神經元的降鈣素基因相關肽(CGRP)的表達，迅速緩解KOA關節疼痛癥狀，改善關節運動功能[8]。促使關節軟骨血管內皮生長因子(VEGF)、骨形態發生蛋白-2(BMP-2)、膠原蛋白、骨鈣蛋白的基因表達，在KOA的發生過程中起保護軟骨的作用，應用ESW具有時效性，以治療4周時效果最佳[9]。降低關節液中一氧化氮(NO)的水平，減少軟骨細胞凋亡，延緩KOA的進展[10]。而NO是KOA中一個重要的慢性關節損傷的調控劑，NO合成的抑制能夠減緩關節軟骨的退行性改變[11]。Wang等[12]研究表明ESW能增強軟骨細胞活性，減少軟骨細胞凋亡，具有延緩KOA軟骨退行性改變，改善軟骨下骨重建的作用。通過ESW適當能量的干預，可以在較短時間內培養出數量較大的軟骨細胞；ESW作為機械應力在一定能量強度和頻次的情況下可顯著促進軟骨細胞增殖；適當能量的ESW作用能促進軟骨細胞促增殖因子堿性成纖維細胞生長因子(bFGF)、結締組織生長因子(CTGF)表達[13]。趙 等[14]研究認為在不同壓強和沖擊次數下，軟骨細胞增殖活性不同，在1.5×105Pa、600次ESW干預后，軟骨細胞增殖活性達最高；隨壓強、次數升高，軟骨細胞增殖活性明顯下降，ESW在一定壓強和次數下可顯著促進軟骨細胞增殖。適當能量強度及頻次的體外沖擊波刺激，能夠明顯促進軟骨細胞的增殖及Ⅱ型膠原表達，從細胞水平證實軟骨細胞是對體外沖擊應力敏感細胞，具有能量依賴性和積累效應[15]。Iannone F等[16]通過體外研究表明在應用1 000個脈沖，能量密度為0.055 mJ/mm2時，正常人和骨性關節炎患者的成骨細胞表達白細胞介素-10(IL-10)均升高，應用500個脈沖，能量密度為0.17 mJ/mm2時，只有骨性關節炎患者的CD29、CD105表達升高。IL-10通過抑制成骨細胞的分化影響骨的重塑，ESW對骨的生長和愈合起促進作用。因此，提出ESW可能增加骨密度而造成骨贅的形成，加重骨性關節炎的病情。

3 臨床應用

國外臨床應用ESW治療KOA的報道不多，多為動物實驗。ESW可迅速緩解兔KOA關節疼痛癥狀，增強關節運動功能[8]。對狗的KOA有較好的治療作用，可增加關節的活動范圍，改善關節功能[17]。于鐵成等[18]將72例KOA患者分為ESW治療組和對照組，對治療前后的膝關節功能進行綜合評價，治療后1、2和3個月后，ESW組的VAS評分和Lequesne指數明顯下降，KSKS評分明顯升高，認為ESW能夠有效的減輕膝關節骨性關節炎患者的疼痛，改善其功能。唐夢雨等[19]采用ESW治療KOA 48例，以患者壓痛點為中心，在垂直于壓痛點方向進行ESW治療，根據患者耐受力，合理調節工作電壓及沖擊劑量，以患者能忍受為限，一般3～5次為1個療程，總有效率95.8%，療效明顯優于微波治療。孟嵐等[20]利用關節腔注射玻璃酸鈉配合膝周痛點沖擊波治療KOA，療效明顯優于關節腔注射玻璃酸鈉配合復方倍他米松痛點注射，能有效緩解KOA的癥狀，隨訪半年療效滿意，可在無法使用糖皮質激素且KOA癥狀明顯的患者中推廣應用。

4 展望

ESW治療KOA臨床治療報道較少，目前多是基于動物實驗及細胞實驗，臨床治療時應嚴格掌握適應證，優化ESW與其他療法的綜合運用，為患者提供理想的治療方法。應注重科研與臨床應用的結合，規范試驗設計、實施及報告流程，在循證醫學基礎上科學評價ESW對KOA的治療作用，讓更多的KOA患者減輕痛苦、提高生活質量。

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