体外冲击波治疗膝骨关节炎应用进展

胡前 陶英波

(1.装甲兵学院教练团卫生队，233050；2.山东省军区门诊部，250099)

膝骨性关节炎(knee osteoarthritis，KOA)是一种膝关节退行性改变，又称为膝关节退行性关节炎、膝骨关节病等，主要表现为膝关节疼痛、肿胀、活动受限，骨赘形成。我国社区中老年人KOA的发病趋势是随着年龄增长逐渐上升，主要以慢性、老年性发病为流行病学特征，年龄在60岁以上的老年人发病率为60.1%，明显高于60岁或以下的中老年人的发病率39.9%[1]。体外冲击波(extracorporeal shock wave，ESW)是一种优于其他微创的非侵入性治疗技术，是一种安全、可靠、痛苦小的治疗方法。基础研究和临床观察已证实体外冲击波治疗骨折延迟愈合及不愈合、多种骨骼肌肉疾病安全有效[2-3]。现就ESW治疗KOA的研究进行综述。

1 ESW主要作用机制

ESW属于一种特殊形式的声波，具有很高的压强，周期很短，仅10μs，频率为16～20 MHz，可在三维空间传播，传播速度随压力的增加而加快。ESW在传导过程中，于不同声阻抗的材料界面之间，形成反射和折射，并在材料内部形成能量衰减，阻抗大的吸收能量多，阻抗小的吸收能量少，形成不同的效应。ESW的最佳传递介质是水和明胶，皮肤、脂肪、肌肉等组织同水的声阻抗接近，因此，冲击波对皮肤、脂肪、肌肉、结缔组织损伤较小[4]。

ESW的生物学效应主要有以下3个方面：机械效应、压电效应、空化效应[5]。其治疗KOA的机制主要有：①机械应力效应。机械刺激产生生物力学效应，具有促进细胞增殖与代谢，刺激微血管再生和增强组织修复能力，压应力可促使细胞弹性变形，增加细胞摄氧，从而达到治疗目的。②应力压电效应。ESW在非均质性物体(如大部分实质性器官)中传播时因介质声学特性和机械特性的差异而形成拉力梯度，在物体内部产生剪切力，对组织和细胞产生应力作用，改变病损处的电位，活化了骨细胞，促进软骨修复。③空化效应。高能ESW使介质中含有小的气泡急速膨胀，有利于疏通闭塞的微细血管，使受冲击部位微循环加速，改善局部血液循环，减轻局部炎症反应，起到治疗作用。④代谢激活效应。在上述效应的作用下可激活细胞代谢，一方面压力波可以改变离子通道，使膜的极性发生变化；另一方面，压力波可以激活细胞内外离子交换过程，加速清除和吸收代谢分解的终产物。加速炎性、致痛物质吸收消散，减轻或消除局部组织水肿，有利于炎症消退。⑤止痛机制。ESW能对神经末梢组织产生强刺激，引起细胞周围自由基改变，释放抑制疼痛的物质。使神经敏感性降低，神经传导功能受阻，还可改变伤害感受器对疼痛的接受频率，改变伤害感受器周围化学介质的组成，抑制疼痛信息的传递，从而缓解疼痛[6]。有学者认为ESW可起到中医疏通经络、行气活血、舒筋缓急、针刺效应、养生保健的作用[7]。

2 基础研究

动物实验表明ESW治疗能降低脊髓背根神经节神经元的降钙素基因相关肽(CGRP)的表达，迅速缓解KOA关节疼痛症状，改善关节运动功能[8]。促使关节软骨血管内皮生长因子(VEGF)、骨形态发生蛋白-2(BMP-2)、胶原蛋白、骨钙蛋白的基因表达，在KOA的发生过程中起保护软骨的作用，应用ESW具有时效性，以治疗4周时效果最佳[9]。降低关节液中一氧化氮(NO)的水平，减少软骨细胞凋亡，延缓KOA的进展[10]。而NO是KOA中一个重要的慢性关节损伤的调控剂，NO合成的抑制能够减缓关节软骨的退行性改变[11]。Wang等[12]研究表明ESW能增强软骨细胞活性，减少软骨细胞凋亡，具有延缓KOA软骨退行性改变，改善软骨下骨重建的作用。通过ESW适当能量的干预，可以在较短时间内培养出数量较大的软骨细胞；ESW作为机械应力在一定能量强度和频次的情况下可显著促进软骨细胞增殖；适当能量的ESW作用能促进软骨细胞促增殖因子碱性成纤维细胞生长因子(bFGF)、结缔组织生长因子(CTGF)表达[13]。赵 等[14]研究认为在不同压强和冲击次数下，软骨细胞增殖活性不同，在1.5×105Pa、600次ESW干预后，软骨细胞增殖活性达最高；随压强、次数升高，软骨细胞增殖活性明显下降，ESW在一定压强和次数下可显著促进软骨细胞增殖。适当能量强度及频次的体外冲击波刺激，能够明显促进软骨细胞的增殖及Ⅱ型胶原表达，从细胞水平证实软骨细胞是对体外冲击应力敏感细胞，具有能量依赖性和积累效应[15]。Iannone F等[16]通过体外研究表明在应用1 000个脉冲，能量密度为0.055 mJ/mm2时，正常人和骨性关节炎患者的成骨细胞表达白细胞介素-10(IL-10)均升高，应用500个脉冲，能量密度为0.17 mJ/mm2时，只有骨性关节炎患者的CD29、CD105表达升高。IL-10通过抑制成骨细胞的分化影响骨的重塑，ESW对骨的生长和愈合起促进作用。因此，提出ESW可能增加骨密度而造成骨赘的形成，加重骨性关节炎的病情。

3 临床应用

国外临床应用ESW治疗KOA的报道不多，多为动物实验。ESW可迅速缓解兔KOA关节疼痛症状，增强关节运动功能[8]。对狗的KOA有较好的治疗作用，可增加关节的活动范围，改善关节功能[17]。于铁成等[18]将72例KOA患者分为ESW治疗组和对照组，对治疗前后的膝关节功能进行综合评价，治疗后1、2和3个月后，ESW组的VAS评分和Lequesne指数明显下降，KSKS评分明显升高，认为ESW能够有效的减轻膝关节骨性关节炎患者的疼痛，改善其功能。唐梦雨等[19]采用ESW治疗KOA 48例，以患者压痛点为中心，在垂直于压痛点方向进行ESW治疗，根据患者耐受力，合理调节工作电压及冲击剂量，以患者能忍受为限，一般3～5次为1个疗程，总有效率95.8%，疗效明显优于微波治疗。孟岚等[20]利用关节腔注射玻璃酸钠配合膝周痛点冲击波治疗KOA，疗效明显优于关节腔注射玻璃酸钠配合复方倍他米松痛点注射，能有效缓解KOA的症状，随访半年疗效满意，可在无法使用糖皮质激素且KOA症状明显的患者中推广应用。

4 展望

ESW治疗KOA临床治疗报道较少，目前多是基于动物实验及细胞实验，临床治疗时应严格掌握适应证，优化ESW与其他疗法的综合运用，为患者提供理想的治疗方法。应注重科研与临床应用的结合，规范试验设计、实施及报告流程，在循证医学基础上科学评价ESW对KOA的治疗作用，让更多的KOA患者减轻痛苦、提高生活质量。

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