冲击波原理及使用说明书.docx

冲击波疗法

冲击波〔ShockWave〕是利用能量转换和传递原理，造成不同密度组织之间产生能量梯度差及扭拉力，并形成空化效应，产生生物学效应。冲击波分为机械波和电磁波，作用于局部组织而到达治疗效应。它在穿越人体组织时，其能量不易被浅表组织吸取，可直接到达人体组织的深部[1]。

体外冲击波(extracorporealshockwave,ESW)是一种兼具声、光、力学特性的机械波，它的特性在于能在极短的时间(约10ns)到达500bar(1bar=105Pa)的顶峰压，周期短(10μs)、频谱广(16Hz～2×108Hz)[2]。

自从1979年德国Dornier公司研制成功第一台DornierHMI型体外冲击波碎石机，并于1980年2月7日成功用于肾结石患者治疗以来，人们对冲击波的生疏越来越深刻，同时冲击波的应用也越来越广泛。人们对冲击波的物理学特性及其对组织产生的影响进展了广泛而深入的争论；开头试图用高能冲击波来治疗肿瘤，并在体外试验中取得肯定的疗效。

此外，目前西欧各国已经将体外冲击波疗法〔ExtracorporealShockWave

Therapy，ESWT〕应用于10余种骨科疾病，ESWT已经成为治疗特定运动系统疾病的疗法。近年来，国也在间续开展此疗法。

一、冲击波的物理根底

冲击波的压力波形包括一个在冲击波前沿快速升压随后渐渐衰减的压力相(正相)，和一个持续时间较长的力相(负相)。通过对冲击波压力分布的测量，可以引出以下几个临床上常用的概念和治疗参数[1,3]：(1)焦点、焦斑和焦区：焦点是指散射的冲击波经聚焦后产生的最高压力点，焦斑是指冲击波焦点处的横截面，焦区是指冲击波的正相压力≥50％峰值压力的区域；(2)压力场；(3)冲击波

能量；(4)能流密度：表示垂直于冲击波传播方向的单位面积通过的冲击波能量，一般用mJ/mm2表示；(5)有效焦区能量：是指流经焦点处垂直于z轴的圆面积的能量，即作用平面。我们临床上最常用的是能流密度。典型的冲击波波形见图1。

图1典型的冲击波波形

二、冲击波的作用原理

冲击波是压力急剧变化的产物。在短短的几纳秒产生很高的压力，这是冲击波所独有的特性。冲击波具有很强的应力和压应力，能够穿透任何弹性介质，如水、空气和软组织[4]。ESWT主要是利用中、低能量的冲击波产生的生物学效应来治疗疾病，其生物学效应取决于冲击波的能级和能流密度。

组织破坏机制：冲击波具有压力相和力相。在压力相产生挤压作用，而在力相则为拉伸作用。冲击波本身产生的破坏性力学效应是直接作用，在冲击波的力相时，由力波产生的空化效应是组织破坏的间接作用。正是这两种作用，可以使冲击波治疗骨性疾病和软组织钙化性疾病[1]。

成骨效应：冲击波诱发的成骨促进作用发生在骨皮质局部和网状构造局部的界面处。冲击波的直接作用导致骨不连处的骨膜发生血肿,空化效应不仅可以造成局部细胞坏死，也会诱发成骨细胞移行和的骨组织形成。

镇痛效应：高能冲击波作用于轴突产生强刺激可以起到镇痛作用。神经系统的这种反响方式也被称为“门控”，是通过激发无髓鞘C纤维和A-δ纤维来启动的。

代激活效应：可能是由于冲击波的直接机械效应引起的。一方面冲击波可以转变细胞膜通透性，使神经膜的极性发生转变，通过抑制去极化作用产生镇痛效应。另一方面，冲击波可以使细胞外离子交换过程活泼，从而使代分解的终产物被去除和吸取。

三、冲击波对细胞的作用

急剧上升的冲击波的正向波段40MPa，会对焦点处的细胞产生很强的应力，同时空化反响会引起微小气泡膨胀/爆炸，产生微喷，也会产生很强的应力变化

[5]。我们知道磷脂大分子由亲水的头部和疏水的尾部组成。细胞膜中，亲水的头

部面对液体水，而疏水的尾部朝向部、或指向彼此。这样的构造使系统的能量更小，从而更稳定。然而，当细胞膜受到各向同性的力作用时，磷脂大分子被拉向两边，使磷脂大分子的疏水的尾部暴露于液体水分子，形成一个疏水性的孔。孔径小于1Onm时，膜可以复原，但假设大于10nm，将使细胞不稳定，发生裂开[6]。通过电子显微镜对受冲击波作用的细胞形态观看觉察：冲击波作用后，细胞外表

的微绒毛消逝，同时细胞外表消灭小凹(疏水性的孔)[7]，这是由于细胞膜外表受到各向同性的力所致。细胞膜上消灭孔或裂开，这取决于流体力场的参数，流体力场的参数是由产生冲击波的电容、工作电压和冲击的数量所打算的。

〔一〕高能冲击波对肿瘤细胞的影响

高能冲击波(焦点能量大于35MPa)能杀死肿瘤细胞，抑制肿瘤生长[8]。争论觉察，高能冲击波冲击500～1500次可引起肿瘤细胞膜断裂，转变细胞外渗透压，引起肿瘤细胞死亡[9]。电镜扫描觉察细胞的膜性构造受损。高能冲击波同时影响肿瘤细胞的