冲击波讲稿讲课课件

1、冲击波的临床应用福建省人民医院 疼痛科 卓锦钊我们已知的冲击波Shock waves in athmosphere: Supersonic aircraft大气中的冲击波：超音速飞机20世纪60年代，西德道尼尔航空公司科研人员发现飞机高速穿过云雨时产生冲击波，使飞机内部器件受损而外壳完好1969年，西德国防部开始“冲击波与动物组织间相互关系”研究Eisenberger开始冲击波碎石研究发展史发展史1980年，Chaussy应用冲击波治疗泌尿系统结石1986年，Haupt发现冲击波诱导成骨细胞活化，促进成骨1988年，Graff发现冲击波的成骨作用，开始研究其对骨折愈合的影响1997年“欧洲骨肌

2、系统冲击波疗法联合会” （ESMST）在维也纳成立1999年“国际骨肌系统冲击波治疗联合会”（ISMST）在伦敦成立20002002年，美国FDA核准冲击波治疗跟痛症和网球肘等2000年，中国批准冲击波治疗骨和肌组织疾病Chaussy, Eisenberger & ForssmanDiagram of patient positioning for SWL冲击波碎石治疗的患者体位图 肾结石患者支撑冲击波源椭球体反射器1980年2月7日：首例人体肾结石治疗（大哈登地区慕尼黑大学医院）07 February 1980: First treatment of kidney stones in a h

3、uman University Hospital of Munich, Grosshadern1980年2月7日：首例人体肾结石治疗（大哈登地区慕尼黑大学医院）LithotriptorFragmention of kidney stones碎石机粉碎肾结石1985: First treatment of biliary stones University Hospital of Munich, Grosshadern (Prof. Sauerbruch)1985：首例胆结石治疗,大哈登地区慕尼黑大学医院（Sauerbruch教授）Biliary stones 胆结石 Treatment of

4、salivary stones唾液腺结石治疗1985: First treatment of biliary stones University Hospital of Munich, Grosshadern (Prof. Sauerbruch)1985：首例唾液腺结石治疗,大哈登地区慕尼黑大学医院（Sauerbruch教授）1994: First treatments in orthopaedics using extracorporeal lithotripters (Heel spur, Shoulder calcifications, Tennis elbow)1994：最早利用体外碎

5、石机进行的骨科治疗（跟骨骨刺，肩部钙化，网球肘）1996: First compact orthopaedic shock wave device MINILITH SL1 on Summer Olympics in Atlanta 1996：首部紧凑型骨科冲击波设备MINILITH SL1应用于亚特兰大夏季奥运会 （Heinz Lohrer教授，高级医学研究者）1997: First treatment IPP(Dr. Butz, Nrnberg)1997：首例阴茎纤维性海绵体炎治疗（纽伦堡Butz医生）Induratio Penis Plastica阴茎纤维性海绵体炎1999: First

6、 cardiac shock wave treatment of angina pectoris (CSWT)(Prof. Erbel, Essen)1999： 首例冲击波心绞痛治疗（CSWT）（埃森Erbel教授）1999/2000: First generations of radial shock waves (G. Haupt/H. Lohrer/E. Diesch et al)1999/2000：最早的发散式冲击波设备 (G. Haupt/H. Lohrer/E. Diesch 等)Treatment in orthopaedics骨科治疗2001: Myofascial trigg

7、er point therapy(M. Gleitz/W. Bauermeister)2001：肌筋膜扳机点疗法（M. Gleitz/W. Bauermeister）2004: First acupuncture shock wave therapy (H. Everke, Konstanz)2004：首例冲击波针灸疗法（康斯坦茨H.Everke）2004: Wound healing, burns(Various centres)2004: 伤口愈合，烧伤 （多个医疗中心）before therapy治疗前after therapy治疗后2005: First combined shock

8、wave therapy system: Radial and focused shock waves (H. Lohrer, Institute for Sports Medicine, Frankfurt/U. Piontkowski, Bietigheim-Bissingen)2005：首个联合式冲击波治疗系统：发散式和聚焦式冲击波 (法兰克福运动医学研究所H. Lohrer / 比蒂希海姆-比辛根U. Piontkowski)Prototype of DUOLITH SD1, the first combined shock wave therapy systemDUOLITH SD1

9、的原型，首部联合式冲击波治疗系统2005: First treatment chronic pelvic pain syndrome (CPPS) (A. Stenzl/R. Zimmermann, Tbingen)2005：首例慢性骨盆疼痛综合征治疗（CPPS） (图宾根A. Stenzl/R. Zimmermann)2005: Skin tightening and cellulite treatment with radial shock waves(Christ/Steiger, Utoquai, Zrich)2005：发散式冲击波的皮肤紧致和抗脂肪团治疗（苏黎世Utoquai的Chr

10、ist/Steiger）2010: Craniomandibular dysfunction (CMD)(Various centres)2010：颅颌功能紊乱（CMD） （多个医疗中心）2010: Fascia treatment(U. Piontkowski)2010：筋膜治疗(U. Piontkowski)2010: Erectile dysfunction(R. Zimmermann, Salzburg) 2010：勃起功能障碍（萨尔茨堡R. Zimmermann）Number of installations 1980: Munich/Stuttgart, Germany1980年总

11、装机数：德国慕尼黑/斯图加特Number of installations 2011 = 35.000 shock wave units worldwide in daily use2011年总装机数 = 全球范围内日常使用35000台冲击波设备Device overview 设备一览MINILITH SL1MODULITH SLCMASTERPULS MP50DUOLITH SD1 - TowerDUOLITH SD1 T-TopMASTERPULS MP200Since 1995Since 2006MASTERPULS Family since 2004Since 2005Since 20

12、02MASTERPULS MP100Since 2010电磁式冲击波骨科治疗机无透镜聚焦式电磁波源1、冲击波的峰值压力 10MPa-40Mpa；2、冲击波的脉宽 2s； 冲击波的前沿 1s；3、冲击波聚焦范围：101050 mm4、冷却方式：循环水冷却。5、焦距：80mm6、可调节治疗深度：0-40mm手持式聚焦式电磁波源1、冲击波的峰值压力 6MPa-30Mpa；2、冲击波的脉宽：2s； 冲击波的前沿：1s；3、冲击波聚焦范围：7730 mm4、冷却方式：循环水冷却。5、焦距：15mm（可选配20mm、30mm）What are shock waves? 什么是冲击波？Shock Waves

13、: 冲击波：are mechanical waves是机械波are sound waves是声波require an elastic medium for propagation like 传播时需要介质，如Water 水Air 空气Tissue 组织feature a steep pressure rise in nano second range 特点是几纳秒内压力急剧上升至峰值冲击波与超声波对比1，冲击波是一种高能机械波，属于量子物理研究范畴；超声波是一种声波。2，冲击波与超声波都是压缩波。3，冲击波是由各种频率，波长和波速的许多个波叠加而成的群波；超声波只有一个单一频率。4，冲击波在介

14、质中传递可以使介质膨胀和聚集，从而改变介质的密度和压力；超声波在介质中传播过程中，介质的压力和密度始终保持不变。Physics 物理特性Continuous acoustic wave 连续的声波like Ultrasound 像超声波Acoustic pulse wave 声脉冲波like Shock wave 像冲击波Pulses propagating into the tissue脉冲传播至组织中No thermal effect无热效应No micro lesions (ESWT)非侵入式微创疗法（体外冲击波疗法）1980Electro-hydraulicellipsoid液电式椭球

15、体1985Piezo-electricsphere压电式球体1986Electro-magneticflat coil/lens电磁式平板线圈/透镜1989Electro-magneticcylinder coil/Paraboloid电磁式圆柱线圈/抛物面Generation of Shock Waves冲击波的产生Concept of Shock Wave Therapy冲击波疗法的概念Shock wave source冲击波源Effect in the depthBody人体Coupling cushion耦合垫Focus聚焦作用于深度From ESWL to ESWT/AWT从体外冲击

16、波碎石术到体外冲击波疗法/声波疗法mJ/mm20,20,40,60,81,0ESWT/AWT: Cell stimulation 细胞刺激lowmiddlehighenergy flux density 能流密度Cell repair and regeneration 细胞修复与再生Lithotripsy 碎石术Non unions 骨不连 2,03,04,0Pain therapy 疼痛疗法 ESWL: Stone disintegration 结石崩解Biological effects 生物效应Energy release at acoustic boundaries声学边界的能量释放S

17、tone disintegration 结石崩解1 cmBiological effects 生物效应Energy release at acoustic boundaries 声学边界的能量释放Cavitation 空化作用Cavitation bubbles 空化作用气泡 Cavitation bubbles near obstacles causes the development of micro-jets that lead to erosion of cell membranes 障碍附近的空化气泡产生微射流，侵蚀细胞膜Crum, L.A.: Cavitation on micro

18、jets as a contributary mechanism for renal calculi disin-tegration in ESWL. J. Urol. 140: 1587, 1988Collapsing cavitation bubbles 爆裂空化气泡 v = 100-700 m/sGeneration of Micro-Jets 微射流的产生Biological effects 生物效应Energy release at acoustic boundaries 声学边界的能量释放Cavitation 空化作用Increase of cell wall permeabili

19、ty 增加细胞壁的通透性Ohl et al, Biochemica et Biophysica Acta (2003) 131-138Increase of cell wall permeability增加细胞壁的通透性Molecular transfer trough cell membrane 分子通过细胞膜转移W.Siems et al , BioFactors 24 (2005) 275282Fat release from cells 细胞的脂肪释放 Biological effects 生物效应Energy release at acoustic boundaries 声学边界的能

20、量释放Cavitation 空化作用Increase of cell wall permeability 增加细胞壁的通透性Stimulation of Microcirculation (Blood, Lymph) 刺激微循环（血液、淋巴）Biological effects 生物效应Energy release at acoustic boundaries 声学边界的能量释放Cavitation 空化作用Increase of cell wall permeability 增加细胞壁的通透性Stimulation of Microcirculation (Blood, Lymph) 刺激微

21、循环（血液、淋巴）Release of Substance P 释放P物质Reduction of unmyelinated nerves 减少无髓鞘神经Chronic pain treatment 慢性疼痛治疗Tendinosis Calcarea 钙化性肌腱炎Achillodynia 跟腱痛Heel spur 跟骨骨刺Golfers elbow 高尔夫肘IPP, CPPS阴茎纤维化海绵体炎，慢性骨盆疼痛综合症Trigger-Points 扳机点Tennis elbow 网球肘Biological effects 生物效应Energy release at acoustic boundari

22、es 声学边界的能量释放Cavitation 空化作用Increase of cell wall permeability 增加细胞壁的通透性Stimulation of Microcirculation (Blood, Lymph) 刺激微循环（血液、淋巴）Reduction of unmyelinated nerves 减少非髓鞘神经Release of Nitric oxide 释放一氧化氮Mariotto et al., Nitric Oxide (2005) 89-960.03mJ/mmRelease of Nitric oxide 释放一氧化氮increased cell meta

23、bolism 细胞新陈代谢增加anti-inflammatory effect 抗炎作用vasodilation 血管舒张neoangiogenesis (VEGF) 血管新生（血管内皮生长因子）Release of Nitric oxide 释放一氧化氮Neoangiogenesis (VEGF) 血管新生（血管内皮生长因子）0.09mJ/mmOi, Shimokawa et al, Tohuku J.Exp.Med. (2008) 151-158Nishida, Shimokawa et al., Circulation (2004) 3055-30610.09mJ/mmRelease o

24、f Nitric oxide 释放一氧化氮Neoangiogenesis (VEGF) 血管新生（血管内皮生长因子）Schaden, Journal of Surgical Research (2007) 112Revascularization and Tissue regeneration 血管与组织再生Treatment of open wounds 开放性创口治疗Biological effectsEnergy release at acoustic boundaries 声学边界的能量释放Cavitation 空化作用Increase of cell wall permeabilit

25、y 增加细胞壁的通透性Stimulation of Microcirculation (Blood, Lymph) 刺激微循环（血液、淋巴）Release of Substance P 释放P物质Reduction of unmyelinated nerves 减少非髓鞘神经Release of Nitric oxide (vasodilation, increased cell metabolism, neoangogenesis, anti-inflammatory effect) 释放一氧化氮（血管舒张，细胞新陈代谢增加，血管新生，抗炎作用）Antibacterial effect 抗菌

26、作用L.GerdesmeyerJ.Novak et al, ISMST Toronto 2007e.g. Streptococus mutans 变链球菌: 100 pulses with 0.3mJ/mmBiological effectsEnergy release at acoustic boundaries 声学边界的能量释放Cavitation 空化作用Increase of cell wall permeability 增加细胞壁的通透性Stimulation of Microcirculation (Blood, Lymph) 刺激微循环（血液、淋巴）Release of Sub

27、stance P 释放P物质Reduction of unmyelinated nerves 减少非髓鞘神经Release of Nitric oxide (vasodilation, increased cell metabolism, neoangogenesis, anti-inflammatory effect) 释放一氧化氮（血管舒张，细胞新陈代谢增加，血管新生，抗炎作用）Antibacterial effect 抗菌作用Stimulation of Growth factors 刺激生长因子Schatz, Orthopdie (2002) Stimulation of Bone g

28、rowth factor 刺激骨生长因子Neogenesis of bone 新生骨Stimulation of Collagen growth factor 刺激胶原蛋白生长因子Epidermis 表皮: 0.03-2mmDermis 真皮: 0.5-1.5mmSubcutis 皮下组织: 0.5-30mmC.Christ et al., Aesthetic Surg J (2008) 28:538544Biological effectsEnergy release at acoustic boundaries 声学边界的能量释放Cavitation 空化作用Increase of cel

29、l wall permeability 增加细胞壁的通透性Stimulation of Microcirculation (Blood, Lymph) 刺激微循环（血液、淋巴）Release of Substance P 释放P物质Reduction of unmyelinated nerves 减少非髓鞘神经Release of Nitric oxide (vasodilation, increased cell metabolism, neoangogenesis, anti-inflammatory effect) 释放一氧化氮（血管舒张，细胞新陈代谢增加，血管新生，抗炎作用）Antib

30、acterial effect 抗菌作用Stimulation of Growth factors (neogenesis of vessels, bone, collagen) 刺激生长因子（血管、骨骼、胶原蛋白新生）Stimulation of Stem cells 刺激干细胞Stimulation of Stem cells 刺激干细胞Neuland et al., ISMST Newsletter (2008)Cell proliferation 细胞增殖Cell migration 细胞移行Stimulation of Stem cells 刺激干细胞Vigato et al., I

31、SMST (2007)Cell proliferation 细胞增殖Cell migration 细胞移行Cell differentiation 细胞分化rESWT(应用于肌肉骨骼系统的放散状冲击波)治疗性冲击波ESWT: 体外冲击波治疗ESWL: 体外冲击波碎石fESWT(应用于肌肉骨骼系统的聚焦型冲击波)ESWL(用于肾脏碎石的聚焦型冲击波）RSWT的概念 RSWT（发散式冲击波疗法）是慢性疼痛闭合手术疗法。该技术利用气压弹道射出高速弹子碰撞产生中低能级冲击波对患区多次冲击，形成微损伤，达到激活人体自我修复系统。从而达到“治本”的目的。2003:发散式冲击波疗法 RSWT - Radia

32、l Shock Wave Therapy 压缩空气Compressed air64气压弹道式冲击波的产生方式放散状/气压弹道式体外冲击波(Swiss DolorClast Smart)示意图是瑞士Dolorclast手柄的工作原理。压缩气体进入发射到导向管，推动撞块撞击冲击头，通过冲击头作用到皮肤及软组织。发射器在冲击头产生压力波，然后冲击头把压力波传播到组织中去。Energy 1/r2rConcept of Pressure Wave Therapy压力波疗法的概念superficial effect作用于体表Body人体Projectile抛射物Transmitter探头Compresse

33、d air 压缩空气Physics 物理特性Pressure Waves (ballistic)发散式压力波（弹道式） 1MPaTimePressurePressureTime 0.2 s 10-100 MPaShock Waves(electro-magnetic)聚焦式冲击波（电磁式）(1000 : 1)(1 : 10-100) 0.2-5 msPulse pattern is the common feature: EPAT 脉冲波为共同特征Extacorporeal Pulse Activation Therapy 体外脉冲激活疗法Pressure and Shock Waves 压力

34、波与冲击波Both are mechanical waves 同为机械波Both are sound waves 同为声波Both require an elastic medium for propagation like 传播时都要求弹性介质例如Water 水Air 空气Tissue 组织Both are no electro-magnetic waves 都不是电磁波Both are effective in medicine 同有医学效应But have different qualities 但具有不同特性Physics 物理特性 发散式冲击波 聚焦式冲击波 Pressure Wav

35、es Shock Waves 物理特性Physics Different techniques不同技术Shock waves冲击波Pressure: 100-1000bar压力Duration: 0.2s脉冲时长 Precise focus 精确聚焦Superficial and in depth作用于表面和深度Concentrated localized集中于局部different waves不同波Pressure wave压力波 1-10 bar0.2 - 5 ms Unfocussed 不聚焦Superficial 作用于表面radially divergent发散Physics 物理特

36、性Summarizing the differencies 不同点总结Physics 物理特性Maximal therapeutic effective depth and different intensity distribution最大有效治疗深度与不同强度分布Focused聚焦式30mm55mm125mmPlanar/Defocused平面/散焦式Radial发散式空化作用的生物效应空化效应是指冲击波传输路径中，介质含有微小汽泡时，在连续冲击波作用下，气体会以极高的速度膨化，产生微射流。该效应可使受冲击部位的组织微循环加速从而改善局部组织血液循环起到治疗作用应力作用的生物效应RSWT进

37、入人体后，路径中介质不同，如脂肪、脂肪结节、肌腱、肌腱中的扳机点、韧带、韧带钙化等，因此，不同组织界面处可产生应力效应，拉应力产生松解作用,促进微循环；压应力可以使细胞弹性变形增加细胞摄氧，从而达到治疗目的。 压电作用的生物效应RSWT作用于人体中的组织中，带正电荷的离子质量远大于带负电荷离子及电子的质量，在相同压力下，产生生物电流即微电流效应。研究表明，微电流刺激能够增加三磷酸腺苷近500，提高氨基酸转换和蛋白质合成水平达3040，毛细血管增生达300，大大提高毛细血管灌注。代谢激活效应RSWT可以促进局部血液循环，加快组织新陈代谢促进弹力纤维形成，引起组织局部细胞膜通透性的改变，从而促进软

38、组织损伤的修复。代谢反应可以使细胞内外离子交换过程活跃，代谢分解终产物被清除和吸收有利于慢性炎症减轻和消退。损伤效应RSWT作用组织时产生的自由基对细胞有非特性杀伤作用。RSWT在治疗剂量下对细胞的影响一般是可逆的。但随着冲击波压力增大，冲击次数增加，有595细胞完全变为碎末。这被称为RSWT杀细胞效应。时间依赖性和累积效应RSWT治疗慢性疼痛，是损伤启动肌体自我修复疗法，肌体自我恢复需要时间，因此，不能追求即时效应。RSWT抗炎作用分子生物学相关研究RSWT作为一种细胞外物理信号，可在组织细胞表面产生拉应力及压应力进而介导一系列细胞内外“力化学”信号传导，从而调控相关基因表达，产生或减少有关

39、活性蛋白，最终起到治疗作用。RSWT产生NO低能级RSWT在治疗中活化eNOS（内皮一氧化氮合成酶）从而使组织细胞内NO含量增高，始发抗炎反应。NOcGMP信号通路研究证实，NO可作为鸟苷酸环化酶的激活物，催化三磷酸苷（GTP）生成cGMP。NO是一种新型的、不典型递质和理想的时空信使，在舒张血管、促进吞噬细胞免疫功能及维护神经细胞传递功能中发挥重要作用。NO既可作为第一信使，又有第二信使的作用。冲击波被广泛的运用于治疗软组织损伤性疼痛中，成为无创伤治疗肩周炎、网球肘、筋膜炎等疾病的首选。Combined shock wave therapy applications联合式冲击波疗法应用Rad

40、ial shock wave therapy applications发散式冲击波疗法应用肌腱、韧带类劳损性疾病足底筋膜炎关节滑囊炎钙化髌腱炎肌筋膜疼痛和扳机点疼痛肌组织张力异常假关节不愈合或延迟愈合PRE- TRATTAMENTOPOST- TRATTAMENTOE: 0,11mJ/mm2PRE- TRATTAMENTOPOST- TRATTAMENTOE: 0,11mJ/mm2PRE- TRATTAMENTOPOST- TRATTAMENTOE: 0,11mJ/mm2冲击波的适应症肩周炎肌腱炎（钙化性、非钙化性）网球肘,高尔夫球肘肩、肘或膝关节的液囊炎症颈肩僵硬跟腱痛髌骨综合征伴有或不伴有

41、骨刺的足底筋膜炎绝对禁忌症ABSOLUTE CONTRAINDICATIONS妊娠Pregnancy血栓症thrombosis血凝固紊乱（血友病）coagulation disorders (haemophilia)肿瘤疾病tumour diseases 急性炎症acute inflammation目标治疗区脓肿pus focus in the target area相对禁忌症RELATIVE CONTRAINDICATIONS抗凝血剂使用者，特别是苯丙香豆素（维生素K拮抗剂） use of anticoagulants, especially marcumar (vitamin k anta

42、gonist)有多发性神经病的糖尿病 polyneuropathy in case of diabetes mellitus可的松治疗结束六周后才能使用体外冲击波治疗 cortisone therapy up to 6 weeks before first ESWT treatment风湿性疾病 rheumatic disease肿胀swelling变红reddening血肿haematomas瘀点petechiae灼伤般疼痛感pain like sunburn治疗初期病情恶化first worsening副作用SIDE EFFECTS治疗方法PROTOCOL治疗间隔：5-7天 interva

43、l5 7days治疗次数：3-5次 sessions3 5最晚在第5次治疗后进入休息期 break latest after 5th session冲击波治疗的益处Benefits of Shock Wave Treatment 几次治疗后，疼痛即得到缓解/减轻 pain relief/ reduction after a few treating sessions 治疗依从性好 the compliance is very good 治疗后病人能直接感受到第一疗效 the patients can feel first effects directly after the treatment 能治疗复杂症状及相关适应症 treatment of complex symptoms/ indications po