體外心臟震波治療冠心病新進展

周超、王靜、龐璽倬綜述，郭濤審校

體外心臟震波治療冠心病新進展

周超、王靜*、龐璽倬綜述，郭濤審校

體外心臟震波治療（ESWT）用于缺血性心臟疾病治療已經有10年歷史，早期研究即觀察到ESWT可以增加缺血心肌部位血管新生，促進各類生長因子上調，改善心肌功能。新近的一系列研究發現，ESWT不僅可通過促進血管新生而起治療作用，在治療缺血性心臟疾病時，亦可促進心肌干細胞潛能激活，抑制炎癥、氧化應激、減少纖維化及細胞凋亡。大量研究證據還表明，ESWT可有效改善心臟功能及臨床癥狀。ESWT治療在基礎研究和臨床研究中，并沒有發現會導致心肌損傷及其他嚴重并發癥，可認為該項治療是安全可靠的。

冠心病；體外心臟震波治療；機制；安全性；方法學

1 冠心病治療概況

冠心病（CAD）是指冠狀動脈（冠脈）粥樣硬化使血管管腔狹窄或阻塞，或冠脈功能性改變（ 痙攣） 導致心肌缺血缺氧或壞死而引起的心臟病。目前的治療手段，多在藥物治療的基礎上，進行經皮冠脈介入治療（PCI）或冠脈旁路移植術（CABG）。 PCI 或 CABG 雖然可以使罪犯血管再通或保證主干血管的血流供給， 但不能消除微血管床閉塞、 痙攣、 缺失，同時，其昂貴的費用及復雜的技術設備也限制了其發展。在此背景下，體外震波治療（ESWT）成為了完善缺血性心臟病治療體系的新手段。

2 體外心臟震波治療機理簡介

ESWT產生低壓聲學脈沖。低壓聲學脈沖經周圍介質反射后向焦點匯聚并傳遞，其振幅在短短的幾百納秒中被非線性地增強，形成高能量沖擊波。正壓波和低張力波經過兩種介質的界面時，會發生反射和折射，形成剪切力和空穴效應，二者使活體組織內氣體形成微泡，這些微泡在震波作用下呈周期性的循環產生正負雙向壓縮運動， 由此產生的超微氣流及內向爆炸力，可導致組織中亞細胞結構形變。ESWT使用獨特的電磁震波源和拋物面反射器，聯合同軸超聲掃描探頭，使震波精細聚焦于缺血心肌靶區，治療深度 150 mm，治療孔徑角 48 度，治療能量僅為體外震波碎石能量的十分之一。震波經實時體表心電圖R波觸發，在心電活動絕對不應期發放，心肌組織在震波剪切力和空穴效應反復作用下，改變了一系列因子釋放及內環境功能的調整，促使各類生長因子表達增加，并降低炎癥介質釋放，促進心肌干細胞增值，抑制凋亡基因表達等，進而改善心肌功能。

3 體外心臟震波治療初期進展和面臨問題

2004年Nishida等[1]將ESWT用于迷你豬的實驗，提出ESWT促進血管內皮生長因子 （VEGF）等因子上調，促進缺血區域血管新生;研究結果也證明ESWT治療后，可以改善心肌缺血區域的血流，并進一步改善心功能。當時，ESWT已廣泛運用于其他軟組織疾病的治療，尤其在組織修復過程中效果顯著，因此，與之機理相似的心臟震波也就自然被劃入了促進血管新生的理念。其后大量的臨床實驗都依照著這一理念設計，證實VEGF等因子表達上調，心肌毛細血管密度有增加。Zimpfer等[2]對120只Sprague-Dawley兔進行前降支結扎，對60只予超聲震波治療，實驗組及對照組各30只。6周、14周分別行組織學觀察，亦發現血管再生及多種生長因子的表達增加。Ito 等[3，4]研究也發現ESWT可以使VEGF分泌上調，促進血管再生，改善慢性心肌缺血區域灌注和毛細血管密度，并且沒有觀察到明顯不良反應。

但這一理念面臨著諸多質疑：①ESWT是否確實使相關缺血區域的缺血情況和心肌功能改善；②治療有效的具體機制不清楚，不能明確獲益確實來自于心肌血流的改善；③震波治療的安全性并沒有得到明確。Jargin等[5]在2009發表一篇文章是長期以來對ESWT質疑的總結。認為超聲震波作為一種機械波，其更多的影響可能是非選擇性的損傷作用—損傷細胞膜，細胞骨架和小血管。而心肌細胞不可再生，超聲震波可能導致缺血加重，誘發壞死和自發性凋亡以及其他心肌毒性作用。而嚴重損傷可能導致更多的纖維化和功能喪失。VEGF等增高并不一定都是凈獲益，VEGF在治療缺血性心臟病和動脈粥樣硬化中作用是矛盾的，該因子可能有類似刺激平滑肌細胞增殖的作用，導致冠脈血管粥樣硬化和狹窄加重。而且，VEGF可能還會導致斑塊不穩定進展。本文提供了兩個建議：①要明確ESWT的安全治療劑量，規避帶來的細胞傷害；②其遠期的安全性和有效性需要進行嚴格的考量。

后續的大量研究都對此文展開了反擊[6]，認為該文章有故意忽略ESWT治療效果的嫌疑，同時本身亦缺乏支持理論的基礎研究。但不可否認，本文對后續一系列重要研究產生了深遠的影響。眾多的研究開始不僅僅滿足于刺激血管增生的理論，開始了新的探索。同時促使了一系列對ESWT后并發癥和細胞損傷的觀察研究，促進改良原有的治療標準，探索新的方法學。

4 研究突破及新理論探索

4.1 抑制心肌重構，改善心功能

在最初將ESWT應用于治療缺血性心臟疾病時，就已經發現ESWT能改善心臟功能，如左心室射血分數（LVEF）等[1]。但由于缺乏對照，且樣本量較小，觀察指標單一，證據可靠性有限。后來進行了一系列后續實驗研究[4]。發現ESWT治療后，上調了VEGF表達，促進血管再生，改善慢性心肌缺血豬模型的心肌缺血，并且沒有觀察到副反應。Ito 等[7]為實驗豬90只前降支阻斷術，再開放灌注，并進行震波治療。發現震波組明顯改善左心室重構，LVEF、左心室舒張末壓等指標明顯優于對照，心肌血流、毛細血管密度、一氧化氮合酶活性也明顯增加。對冠心病患者的震波治療臨床研究也都證實，ESWT可以有效改善心肌重構，改善各項心臟功能指標[8]。

我院在前期試驗成果和經驗的基礎上，進行了中國首次ESWT治療冠心病患者的隨機雙盲實驗[9，10]。我們的研究進行了評估震波的有效性、安全性的隨機雙盲實驗，選取25例患者，震波組14例，對照組11例，實施標準震波治療。通過相關標準化評分和量表，以及心臟彩超、單光子發射計算機斷層成像術（SPECT）和核素檢測對心臟功能進行評估，同時嚴密觀察不良事件。結果發現震波治療組患者評估紐約心臟協會心功能分級（NYHA），加拿大心血管病學會心絞痛評分（CCS）， 6分鐘步行實驗，硝酸脂類的用量明顯好轉。心臟彩超，Tc99m顯像，F-18 SPECT檢查心臟灌注及相關功能指標都獲得改善。并且，未發現明顯的不良反應。我們還發現對于頑固性心絞痛，體外震波治療也是有效、安全的[11]。Leibowitz等[12]設計的隨機雙盲實驗也證實ESWT對于頑固性心絞痛治療有效。

目前對心功能改善的理論，已和早期理論不同。ESWT改善LVEF等指標，可能還來自對改善心肌重構的直接抑制作用。雖然具體的機制尚不很清楚，但這一理念最大的支撐來自于大量動物及臨床治療實驗證據。大量證據已經顯示患者癥狀得到改善，各項指標明顯好轉。不過，目前尚仍缺乏長期對療效的觀察研究，尤其是并發癥和不良反應的觀察。

4.2 促進干細胞功能

ESWT可能不僅影響細胞再生，同時還起到某種對干細胞潛能的保護和優化作用。Suhr等[13]研究發現ESWT對于人骨髓基質干細胞，可以促進其保持分化潛能，促進增殖遷移，同時降低凋亡。預示著通過ESWT的預處理，人骨髓間充質干細胞（hBMSCs）的治療潛能可能得到了優化。

Sheu等[14]研究了多能骨髓細胞（BMDMNCs）加用ESWT后治療心肌梗死后兔模型的療效。在ESWT+BMDMNCs組，內皮素-1的mRNA和金屬蛋白酶-9（MMP9）的mRNA表達，線粒體氧化應激，以及纖維化區域最低；而縫隙鏈接蛋白43（Cx43）和細胞色素C的蛋白表達，一氧化氮合酶的mRNA表達則最高。隨訪6個月的射血分數（LV）功能彩超、造影結果顯示SW+BMDMNCs組優于BMDMNCs組，同時BMDMNCs組也較空白對照組更佳。Di Meglio等[15]在對梗死兔模型行震波治療，研究也發現與心肌干細胞聯系緊密的C-kit陽性細胞，Ki67陽性細胞，2.65倍高于對照。進一步證明ESWT對心肌干細胞和心肌細胞再生是有效的，安全的。

CELLWAVE試驗招募了102例心力衰竭患者，將ESWT與骨髓干細胞（BMCs）相結合，進行了5年的隨機雙盲、安慰劑對照試驗[16]。給予左心室前壁的震波治療或假震波干預，24小時之后又隨機分為冠脈內注入BMCs組和安慰劑組。結果顯示：ESWT+BMCs治療同對照組相比可以顯著改善LVEF，且主要不良心血管事件的發生率更低。其意義不僅是證明ESWT能協同干細胞促進活體心肌功能改善。更有理由相信，ESWT可以促進了心肌干細胞的分化、增殖的進行，還可能產生某種對干細胞的預處理作用，使得干細胞的外環境得到優化，協助其功能更容易實現。

4.3 抑制炎癥，氧化應激，心肌凋亡作用

ESWT治療能有效抑制氧化應激、炎癥的研究相對較少，但這并不影響這些證據的權威性和對其治療理論機制的完善。在超聲震波與多能骨髓細胞聯合對兔心梗模型治療時發現，震波治療可能增加了Cx43和細胞色素C的蛋白表達。同時，減少了內皮素-1的mRNA和MMP9的mRNA表達和線粒體氧化應激，且未明顯增加纖維化區域[14]。

冠心病疾病進展與慢性炎癥反應相關[17]，Fu等[18]的實驗首次對炎癥，細胞凋亡及氧化應激等反應進行整體的研究。在震波組，趨化因子受體4（CXCR4），基質細胞衍生因子-1α（SDF-1α）， 血管性血友病因子（vWF），白介素8/腫瘤生長相關因子（IL-8/Gro）等抗炎及促血管新生因子的mRNA的表達明顯高于非震波組。整合作用宿主因子（IHF）染色發現CXCR4，SDF-1α，vWF和CD31陽性細胞的表達也高于對照。同時，內皮型一氧化氮合酶（eNOS）的mRNA表達，在非震波組中顯著減低。有研究顯示， MMP9為炎癥前期參考指標，與冠心病進展有顯著相關，此研究中卻明顯增高[19]。IHC染色發現CD40陽性細胞（炎癥反應的指標），在非震波組表達顯著。新近在動物的急性心肌梗死模型的ESWT治療研究也發現，其有效抑制炎癥因子的釋放，并有促進血管再生作用[20]。 這些發現，為ESWT機制能有效降低炎癥反應提供可靠依據。

在實驗中非震波組較震波組，其線粒體氧化應激的蛋白表達明顯增加。而細胞色素C的表達—線粒體能量支持和儲備的指標，無論在線粒體內，還是胞漿中，震波組和正常細胞的含量都是很接近；而非震波組則明顯減低。這表明ESWT可能在線粒體轉運孔道及通透功能改善同時，減低了氧化應激的損傷。相較于非震波組的細胞線粒體損傷，震波組心肌細胞功能得到更多的保存。

同時發現3Bax和caspase3基因（兩種凋亡相關指標）的mRNA轉錄，在非震波組明顯增高。相反，Bcl-2等抗凋亡基因，震波組表達更高。有理由認為ESWT可有心肌增強抗凋亡作用，有效保護心肌成活。

4.4 安全性研究

Ito等[3]對迷你豬及兔心臟缺血模型震波治療的實驗中，均未發現震波治療可加重心血管事件發生或導致斑塊破裂等情況。Vasyuk等[21]在治療缺血性心力衰竭患者的研究中，也未發現震波組患者有突發心血管事件。我院yang等[10]在國內病例的研究也呈類似結果，并未觀察到對冠脈斑塊造成有害影響。目前，震波治療對斑塊影響的研究還處于起步階段，還缺乏大量的動物實驗基礎及冠脈斑塊評估新技術協助下的病例研究。

Di Meglio等對4個月的344只Fisher兔行震波治療。通過免疫組化對炎癥癥狀，凋亡，纖維化進行評估，觀察發現震波的應用并沒有引起心律失常或增加肌鈣蛋白I的增加。LVEF維持穩定。組織學檢查顯示，均未出現細胞外膠質纖維激活和纖維化的表現。同樣，也沒有發現炎癥反應的征象。在另一實驗中，TUNEL染色發現，兩組均有細胞凋亡，非震波組較震波組程度為重，Masson染色也發現震波組有更少的左心室心肌纖維化表現[18]。

5 方法學的探索

方法學的探索和優化對于ESWT治療的推廣及實用性的完善是極其重要的，雖然目前仍缺乏這方面的系統探索，但隨著震波治療理論的進展，實用性方法學的更新優化會被提到更重要的高度。

Zhang等[22]對體外培養EPC細胞，予不同劑量的超聲震波治療。發現低能量震波時（0.04～0.13 mJ/mm），NO合酶，血管生成素增加，同時IL6，成纖維細胞因子2，CXCR4，VEGFa等和凋亡蛋白3降低。當能量＞0.16 mJ/mm大部分細胞因子表達降低，而成纖維細胞因子及凋亡表達增加，細胞凋亡。最后確定，血管生成素和增生反應在0.10～0.13 mJ/mm，200～300次刺激時達到峰值，此時Bax/Bcl-2表達達最低。本研究是自2004年確立治療標準后，首次對ESWT劑量優化的研究。不過是試管內離體細胞研究，暫沒有動物及相關組織學結果。

Khattab 等[23]則對10例有頑固性心絞痛且不能行搭橋或PCI的患者，改良頻次為每天都進行震波治療，8例患者完成試驗，癥狀明顯好轉，心臟功能和血流灌注都得到改善。不過該實驗缺乏空白對照，且樣本量太小，尚需后續研究跟進。

6 預期進展和有待完善的方向

ESWT從2004年首次治療缺血性心臟病至今正好10年，已經取得了顯著的發展。有多個隨機雙盲臨床實驗成為治療缺血性心臟病研究及治療的堅實依靠。ESWT改善心肌重構，改善心功能作用尤為明顯，同時還有優化干細胞、抑制炎癥、減少細胞損傷及凋亡等作用。一系列的研究不僅為ESWT的療效提供了依據，也擴展了ESWT研究的方向和領域。ESWT目前正考慮應用于心力衰竭領域的治療，這又是對ESWT治療機制的新一輪探索。不可否認，在改良目前治療流程優化方法學，長期觀察并發癥及相關心血管事件發生率等研究方面，尚處于空白階段。ESWT在臨床應用方面普及應用，還需要更多高質量的基礎及臨床研究的支持。

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（編輯：汪碧蓉）

650032 云南省昆明市， 昆明醫科大學第一附屬醫院 心內科

周超 碩士研究生 主要從事心臟電生理研究 Email：zhouc2009@126.com*共同第一作者 通訊作者：郭濤 Email：guotao20@hotmail.com

R54

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1000-3614( 2015 )03-0287-03

10.3969/ j. issn. 1000-3614. 2015.03.022

2014-08-20）

綜述