第一章 概述

一、冲击波的发展历史

1980年代开始应用体外冲击波（extracorporeal shock wave therapy，ESWT）治疗泌尿系统结石以来，体外冲击波的应用范围不断扩展，从促进骨不连和骨折延迟愈合，到慢性软组织损伤疾病的治疗，逐步被广大临床医生和患者接受。我国国家药品监督管理局于2000年批准国产体外冲击波治疗仪用于临床治疗肌骨系统疾病。目前，体外冲击波已被美国食品药物管理局（Food and Drug Administration，FDA）批准用于足底筋膜炎和肱骨外上髁炎的临床治疗。

随着体外冲击波临床和基础研究的不断深入，该治疗方法已扩展应用到包括康复医学科、疼痛科等多个临床科室，如泌尿外科的阳痿治疗、内分泌科的糖尿病足、烧伤整形外科的皮肤溃疡和瘢痕、血管外科的血管疾病等。

我国体外冲击波的应用发展迅速，已成为多个临床科室的重要治疗技术，并且成立了国家级、省级的体外冲击波医学专业学术组织，极大地推动了体外冲击波的临床应用和研究工作，并推动了该治疗技术的规范化发展和应用。

二、体外冲击波的物理特性

体外冲击波是一种具有声、光、力学特性的机械波，能够在极短的时间内达到数百巴（bar）的压力高峰（1bar=100kPa=0.1MPa）。冲击波是由各种频率、波长和波速的多个波叠加而成的波群，含有宽而连续的频谱，从200kHz～20MHz。

冲击波能在空气、水、人体各种组织中传播。在人体组织中传播时，其衰减系数随频率的平方而增加，因此高频波衰减大于低频波。频率分布的差异决定了冲击波的破坏能力和对组织的穿透能力。一般来说，高频波破坏能力强，但组织穿透能力较弱；而低频波的组织穿透能力强，但聚焦性能差，焦点能流密度低，破坏能力弱。

三、体外冲击波波源发生分类

根据冲击波波源的原理不同，常用的体外冲击波的产生类型可分为液电式、电磁式和气压弹道式。

液电式冲击波是利用液体中流注放电原理产生冲击波，最早应用于冲击波碎石机。液电式冲击波的优点是峰值较高，能量大，脉冲波形稳定，冲击时间短；缺点是噪声大、消耗电极，放电稳定性差，焦点漂移，对组织损伤大。

电磁式冲击波是通过高压线圈通电后产生脉冲磁场，推动金属振膜在水中振动产生冲击波。其优点是噪声小，不用更换电极，聚焦稳定，不易偏移；缺点是冲击波时间慢，焦点能量较低，价格较高。

气压弹道式冲击波是利用压缩气体产生的能量驱动手柄内的子弹体，使子弹体产生脉冲式冲击。其优点是没有能量焦点，相对安全，波源传播范围广泛，治疗过程中治疗头可灵活移动，对软组织疗效较好；缺点是穿透力不足，不能用于深层组织、骨组织疾病的治疗。

四、体外冲击波的传递方式

体外冲击波能量的传递分为发散传播、聚焦传播、平波传播和智能聚焦。临床上常用的体外冲击波为发散式体外冲击波和聚焦式体外冲击波。

（一）发散式体外冲击波

发散式体外冲击波（radial extracorporeal shock wave therapy，rESWT）以发散的形式向四周传播，如同水中产生的涟漪，能量涉及范围较广，随着传播距离逐渐增大，而能量密度随传播距离的增加而减少（图1-1）。优点是输出波形平缓，治疗压力和治疗频率可以由低开始，逐渐增加。缺点是能量较发散，不聚焦，靶向性较差。常用于浅层骨疾病、软组织损伤疾病的治疗。

（二）聚焦式体外冲击波

聚焦式体外冲击波（focused extracorporeal shock wave therapy，fESWT）的能量汇聚于一点，是冲击波能量集中的一种必要形式。其特征是存在聚焦区，有能量最集中的治疗范围。优点是能量较大、集中、靶向性较强（图1-2）。缺点是需要精确定位、不良反应较多、恢复期较长、价格高。多用于碎石和深层骨疾病如股骨头坏死、骨软骨损伤性等的治疗。

五、体外冲击波的生物学效应

（一）机械应力效应

冲击波传播途中介质密度变化引起声阻抗变化，遇到障碍产生应力作用，引起机械性振动，促进新陈代谢和循环。拉应力可引起组织间的松解，促进微循环；而压应力可使细胞弹性变形，增加细胞摄氧。

（二）压电效应

冲击波的牵拉和压应力，可改变冲击部位组织的细胞电位，产生电荷变化带来的生物效应。骨基质中的胶原和蛋白多糖等非对称性的生物质在压力作用下发生形变，静止的正负电荷极化，形成电位差，表现为压电效应。负电荷激活成骨细胞，抑制破骨细胞促进骨形成，正电荷激活破骨细胞促进骨吸收。

（三）空泡化效应

空泡化效应是在冲击波的负向阶段，液体中水泡快速形成、膨胀、爆破而产生的。其治疗性生物学作用是疏通闭塞微细血管、松解关节软组织粘连。副作用有血肿、血管破裂和组织器官（肺、肾脏）损伤。

（四）热效应

冲击波的刺激强度达到5×103～3×104W/m2可产生热效应。不同组织的界面温度升高不同。优先加热的组织包括肌腱和韧带附着处、关节的软骨面和骨皮质。非热效应的刺激强度为1×103～2×104W/m2。

（王红星 朱兴国）