超声和冲击波疗法治疗肌腱病

定义和基本原理

LITUS，通常称为治疗超声，是一种非聚焦正弦声波模式（图 2）（I _SATA < 3 W/cm ²，连续或脉冲模式），已在家庭和临床环境中用于治疗肌腱损伤几十年^5、6。 LIPUS（或低强度脉冲超声）有时可与脉冲 LITUS 互换使用。尽管与其他超声疗法相比，超声能量相对较低，但 LITUS 暴露可以引发非破坏性热和/或非热效应，从而加速愈合（图 2））。 LITUS 愈合的已知因素包括改变组织生物力学特性（例如治疗横断的大鼠跟腱，1 MHz，0.5 W/cm ²，连续模式，每天 5 分钟，持续 9 天）⁷，刺激纤维增殖和改善胶原排列（例如治疗部分破裂的大鼠跟腱，1 MHz，1.5 W/cm ²，连续模式，每天 4 分钟，持续 8 天，每隔 13 天⁷；治疗部分破裂的大鼠跟腱，1 MHz，0.5 W/cm ²，连续模式，每天 5 分钟，持续 9 天⁸）。超声波引起的高热或轻度加热是由于肌腱内的声能吸收（1 MHz 时为 0.95 dB/cm）而发生的，这可以导致局部血液灌注增加。反过来，这已被证明可以减少肿胀并增加胶原蛋白合成，从而提高小动物模型中受伤肌腱的修复速度⁷。为了最大程度地减少与快速加热相关的不适和皮肤烧伤的可能性，LITUS 会持续数周，持续数天，并且传感器通常在受伤部位周围以圆周运动移动。压力波的机械效应也被认为可以通过改变细胞信号传导来诱导愈合反应，并可能改善胶原蛋白的排列；微流、辐射力、组织的周期性运动或周围流体对压力波的响应可能会改变边界层的细胞外浓度梯度或使细胞膜变形并影响细胞运输⁵。 LITUS 引起的潜在生物效应的相对贡献很难辨别，因为大多数出版物缺乏报告的声学测量的详细信息。各个出版物中声场或参数选择的微小差异可能会导致 LITUS 报告的成功率参差不齐。

动物研究

评估 LITUS 与肌腱模拟超声处理的小动物研究报告了不同的结果，具体取决于其成功指标。一些研究显示了加速愈合的特征，包括与对照组相比，断裂强度、拉伸强度、延展性、胶原蛋白合成和胶原排列的增加^7 – 10。其他报告称，没有足够的证据支持 LITUS 在临床剂量下的有益效果（机器输出通常限制为 ≤ 3 W/cm ²）^5 , 6。在众多 LITUS 研究中，参数和方法在很多方面都有所不同。一般来说，研究使用 1 MHz 连续压力波、强度为 0.5–1.5 W/cm ^{2 的}LITUS 疗法（I_SATA或未知），有效辐射面积为 5 cm ^2 7或 0.8 cm ^2 8，每天 4-5 分钟，持续 8 天以上，发现在治疗完全横断、缝合和缝合的大鼠跟腱后，与假手术相比，愈合速度显着加快。固定⁷，或通过 18G 针穿刺^7、8部分破裂。这些报告推测，促成机制可能包括： 微按摩（声波引起的组织振荡），引起膜渗透性的变化⁸；流体的相对运动搅动并缩短细胞附近的扩散边界层，从而调节细胞内钙浓度⁷;和/或其他未知的非热超声效应，可增强蛋白质合成⁷并提高分子过程⁷的速率。

当频率以略低的 0.2 – 0.75 W/cm ²强度增加至 3 MHz 时（I _SATA或未知；连续或脉冲模式；每天 3–4 分钟，持续长达 20 天），有效辐射面积为 0.5– 5 cm ²，处理完全横断、缝合或未缝合的固定鸡屈肌腱后，超声处理组和对照组之间的机械强度没有显着差异⁹。与 1 MHz (0.5–1.5 W/cm ² )下的结果相比，这些结果在 3 MHz (0.2–0.75 W/cm ^{2 )}）表明较低的频率或较高的强度可能对增强肌腱愈合很重要。值得注意的是，肌腱中声能的吸收随着频率的增加而增加（肌腱吸收∝ f ^0.8），这会降低肌腱内的声强度并增加加热。对于相同尺寸的换能器，全宽半高焦点体积也会随着频率的增加而减小，从而减少暴露于超声的组织体积。在评估 LITUS 从小动物到人类的转化时，这些是重要的考虑因素。

连续波 LITUS (LICUS) 和脉冲 LITUS (LIPUS) 应用之间的成功率也存在差异。尽管如此，只有少数人对两种方法进行了直接比较⁷。一些研究表明，与连续 LITUS 相比，脉冲 LITUS 能在小动物肌腱中诱导更好的愈合反应^9 , 11。例如，达库尼亚等人。 (2001) ⁹应用 1 MHz 20% 占空比脉冲治疗，I _SATA为 0.5 W/cm ²，I _SATP 2.5 W/cm ²，有效辐射面积为 0.5 cm ²，每天 5 分钟，持续 12 天（第 6 天和第 7 天休息）给大鼠跟腱。结果显示胶原蛋白合成、纤维排列和组织再生率有所改善⁹。尽管在相同的强度、频率和换能器下，连续波治疗与假治疗相比没有显示出有益效果⁹。然而，其他研究人员表明，连续模式和脉冲模式（1-3 MHz，≤ 1.5 W/cm ²，连续或 20% 脉冲模式，大鼠或兔子跟腱或髌腱，部分或完全横断）之间诱导的愈合没有差异¹⁰ .

临床研究

当在小动物研究中测试的成功 LITUS 参数转化为人类时，急性和慢性肌腱病病例的结果通常都很差。随机对照试验一致表明，与安慰剂相比，LITUS 在疼痛（通过视觉模拟量表确定）、功能障碍或运动范围方面没有有益效果^6 , 11。在结果更有希望的试验中，有些被认为是“低质量”的，因为它们不是真正的随机对照试验^10 , 11。其他人在疼痛管理和日常任务表现的 Constant-Murley 评分方面表现出与安慰剂相似的短期改善，持续时间不到 9 个月。贝斯特等人。 (2016) ^{10结果表明，在连续模式下应用 3 MHz LITUS、0.132 W/cm 2}后，肘部和跟腱“肌腱病”患者的肌腱疼痛显着减轻。然而，这项研究样本量小，退出率高，并且缺乏安慰剂比较。将 LITUS 与其他肌腱病疗法进行比较的研究表明，LITUS 的效果比其他疗法更差^11 , 12。吉翁比尼等人。 (2007) ^{12表明，采用两种不同参数集（3.2 MHz 连续模式，1.5 W/cm 2}，5 cm ²有效辐射面积；1 MHz 连续模式，2 W/cm 2 ） ，微波诱导热疗比超声诱导热疗更成功。厘米² , 10 厘米²髌骨和跟腱病治疗 4 周后，运动员的疼痛减轻（有效辐射面积）。在 6 周的随访中，微波热疗的患者总体满意度为 77%，而超声治疗的总体满意度为 33% ¹²。尽管使用设备软件计算了微波引起的高温，但并未在目标深度测量或计算超声波引起的高温。这使得直接比较不同热疗方式的功效变得困难¹²。据推测，由于单元件换能器的加热面积有限，超声波引起的热疗对于较大的肌腱可能不太有效¹²。 LITUS 疗法应用于人类的成功率参差不齐，凸显了增加声学参数知识和报告的重要性。然后，声学信息可以直接与生物效应联系起来，并允许在 LITUS 协议之间进行比较，并更成功地转化为人类。

概括

总之，LITUS 因其低强度和非破坏性、可逆机制而成为一种低风险的超声治疗。作为最常用的超声疗法之一，LITUS 治疗方案和各自的生物效应已在小动物模型中进行了广泛的研究。然而，临床成功的报告参差不齐，几乎没有显示出积极的临床结果，这可能是由于剂量和声学指标报告不一致所致。参数优化方面还需要做更多的工作，才能成功地将临床前模型转化为临床采用。因此，很难根据该领域的现状对某些肌腱病提出具体建议。

定义和基本原理

ESWT 最初设计用于粉碎肾结石，现已在治疗肌腱病方面获得广泛应用，例如上髁病、足底筋膜病、肩袖肌腱病、粗隆病、跟腱病和髌腱病¹³。 ESWT 与 LITUS 的不同之处在于，波前是由聚焦在目标上的压电、电磁或电液源产生的压力冲击波（图 2）。一般来说，ESWT 在焦点处实现 50-80 MPa 的激波前沿，初始上升时间 < 10 ns，随后是相对较长 (~ms) 的负压尾部，最高可达 10 MPa ¹⁴（图 2）。由于病灶处的电击幅度较高，ESWT 可能会很痛苦，有时需要麻醉¹⁴ . ESWT 剂量通常由医生根据能量通量密度 (EFD) 来报告，以描述流过垂直于源的区域的冲击波能量¹³。与 LITUS 类似，这种时间平均强度缺乏细节，包括峰值压力和脉冲持续时间，这有助于确定哪些机制有助于愈合反应。即使临床使用ESWT治疗肌腱病已有10多年，但关于ESWT对肌腱生物学效应的研究还很少。缺乏信息可以解释为什么报告的成功率在 48-81% 之间，并且高度依赖于剂量¹³。

动物研究

声空化已被认为是 ESWT 愈合刺激的主要机制，因为它可以引起局部微损伤，增加灌注，从而愈合^13 , 15。使用 0.3–0.6 mJ/mm ²的较高 EFD 进行治疗已在治疗肌腱病钙化方面取得了一些成功，因为空化活动的增加可能会破坏矿物质沉积^2 , 13。高声压可能发生的一种非空化机制是神经过度刺激，由于对最不适的目标施加强烈的感觉输入，从而产生镇痛效果¹⁶。低（< 0.08 mJ/mm ²）和中（< 0.28 mJ/mm ²) EFD 治疗已在治疗动物慢性肌腱病方面取得成功，因为它们可以释放一氧化氮并促进血管生成（例如治疗横断的兔跟腱，0.42 Hz 下 500 次 0.12 mJ/mm ²冲击波），从而减少炎症并促进生长因子水平（例如治疗胶原酶降解的大鼠跟腱，1 Hz 下0.16 mJ/mm ^{2的冲击波 200 次） 2}。

临床研究

格德斯梅尔等人。 (2003) ¹⁷在一项双盲随机慢性钙化性肩腱病临床试验中显示，高 EFD（0.32 mJ/mm ²，2 次 2 Hz 冲击波 1500 次治疗）和低 EFD（0.08 mJ/mm ² , 2）与假手术相比，ESWT（2 Hz 6000 次冲击波治疗）可减少疼痛和钙化。这一结果得到了其他几项使用这些 EFD 水平治疗肩腱病和足底筋膜病的研究的支持^{2 , 11 , 17}。然而，相同肌腱病方案的一些研究表明，与假手术相比，没有额外的好处^{2 , 11 , 17}。由于未报告峰值压力、脉冲持续时间和上升时间，因此很难确定这些研究中的差异，特别是在比较不同源尺寸和换能方法之间的压力场时。这些换能器的焦距^{大小、深度和对准也很重要，}因为 ESWT 中典型的宽焦距体积可能会损伤肌腱周围的组织^13、15。如果空化是主要机制，则峰值负压幅度、脉冲持续时间和脉冲重复尤其重要，因为这些值有助于在筋中产生空化气泡，并在脉冲之间形成气泡屏蔽，从而降低后续脉冲的效率。

据报道 ESWT 在肌腱病治疗中取得不同成功的另一个可能原因是安慰剂方法。 ESWT 在安慰剂组中的应用通常是通过以下方式实现的：(1) 修改设备，使其吸收冲击前沿并抑制大部分能量传输； (2)反射冲击波，使其不进入体内；或 (3) 施加较少数量的冲击波²。第一种选择提供了最好的患者盲法，因为它使用相同的设备和治疗时间。尽管如此，正如 LITUS 治疗中所指出的，低强度脉冲仍然可以产生有益的效果，这使得这是一种无效的安慰剂治疗。第二种选择允许治疗师和可能的患者了解治疗，因为该设备经过物理改造。尽管所有安慰剂选项都可能比 ESWT 治疗产生更少的疼痛，但由于既没有疼痛也没有刺激，完全缺乏超声处理是显而易见的。第三种选择还允许治疗师和患者由于治疗时间的减少而对他们的群体有潜在的了解，从而导致盲目研究的腐败。例如，布赫宾德等人。 （2002）¹⁸对慢性足底筋膜病进行安慰剂治疗，以 1 Hz（< 2 分钟）的频率施加 100 次 0.02 mJ/mm ²的冲击波，而 ESWT 治疗则应用 2000 多次 0.02–0.33 mJ/mm ²的冲击波，最高 4 Hz（> 10 分钟） ），逐渐增加至每位患者可忍受的最高疼痛水平^14 , 18。因此，安慰剂组接受的疼痛更少，治疗时间更短，这与活性组有很大不同。需要更多考虑来开发适合 ESWT 治疗的安慰剂。

总体而言，体外冲击波疗法在缓解疼痛方面有所改善，与安慰剂或其他疗法相比，报告的成功率好坏参半。与 LITUS 不同的是，LITUS 只能提供短期（如果有的话）缓解，而 ESWT 则显示出对长期疼痛缓解的有益维持。一些研究表明，ESWT 可以在 3-12 周内改善症状，据报道，与假手术相比，疼痛缓解可持续长达 2 年^2 , 16。 Lizis (2015) ^{16直接比较了外上髁病的 ESWT 治疗（每周 5 次，8 Hz、0.4 mJ/mm 2}的 1000-2000 次冲击波）与 LITUS 治疗（每周 3 次、1 MHz 连续波、0.8 W/10 次）厘米²）并且在 ESWT 中显示出明显更大的疼痛缓解，并且持续超过 3 个月。然而，其他关于外上髁病的研究表明疼痛减轻，与安慰剂相比没有显着差异^2 , 17。这可能源于肌腱病类型的差异，因为有人推测 ESWT 治疗对急性肌腱病患者并不那么有效¹⁴。与其他肌腱病治疗方法相比，如非甾体抗炎药 (NSAID)、物理疗法和髌骨带，Wang 等人。 (2007) ¹⁹治疗髌腱病后，ESWT（1500 次 0.18 mJ/mm ²冲击波，1-2 Hz）显示出显着改善。此外，Rebuzzi 等人。 （2008）²⁰和卢韦伦斯等人。 (2016) ³显示 ESWT（每两周 3 次 1500 次 0.1-0.13 mJ/mm ²冲击波，频率 4 Hz ²⁰；1-4 次 1000-2400 次 0.2-0.55 mJ/mm ^2 3冲击波）和慢性钙化性冈上肌腱病的关节镜手术表明 ESWT 有潜力作为手术的无创替代方案。

概括

简而言之，ESWT 聚焦高振幅冲击波，有可能在肌腱内产生空化。反过来，这可能会引起微损伤，从而促进该部位愈合因子的释放，这是比 LITUS 机制更积极的治疗肌腱的方法。因此，ESWT 治疗可能会很痛苦，这使得随机对照研究难以进行，因为无痛安慰剂将表明患者没有接受 ESWT 治疗。与 LITUS 相比，ESWT 中的动物模型尚未得到广泛研究。临床设备的焦点压力不受监测，因此尚不清楚是否实现了空化，或者是否在临床研究中的目标区域内。尽管 ESWT 在人类研究中显示出混合潜力，应该在动物模型中进行更多研究，以更好地了解愈合过程中涉及的生物效应，从而更好地调整治疗的声学参数。从目前该领域的状况来看，ESWT 在长期疼痛管理方面比 LITUS 取得了更好的成功。尽管需要更多的研究来针对某些肌腱病提出具体建议，但 ESWT 治疗已显示出相对于急性肌腱病，ESWT 治疗在治疗钙化性肌腱病方面取得了一些成功，这可能是由于空穴作用导致矿物质沉积物破碎。ESWT 治疗对钙化性肌腱病的治疗已显示出比急性肌腱病取得的一些成功，这可能是由于空穴作用导致矿物质沉积物破碎。ESWT 治疗对钙化性肌腱病的治疗已显示出比急性肌腱病取得的一些成功，这可能是由于空穴作用导致矿物质沉积物破碎。

定义和基本原理

RSWT 是 ESWT 的一个子集，于 2000 年左右开发，作为“浴外”治疗²¹。该疗法会在表面产生脉冲，该脉冲径向传播到肌腱中（图 2）。径向波是通过压缩空气加速弹丸而产生的，弹丸撞击施药器或子弹。子弹直接接触皮肤，与聚焦 ESWT ²²相比，效果更表面（图 2）。由于最高压力和 EFD 位于施源器尖端而不是深层组织，因此 RSWT 无需麻醉即可进行^14 , 22。尽管有这个名称，RSWT 治疗不应被视为冲击波治疗，因为施药器实际上不会在皮肤上产生冲击波或压力时间曲线中的垂直尖峰。当声波穿透组织时，径向几何扩散将压力衰减至1/3^{次方，因此在肌腱22}中也不存在冲击波。因此，波形缺乏 ESWT 冲击波的特征，例如上升时间短（长 90 倍）、峰值正压高（<10 MPa）以及腱¹⁵中的非线性（图 2））。穿透深度也被假设限制为大约3.5cm，这限制了RSWT用于治疗较深肌腱（如肩袖处^22）的效用。 Cirovic 等人指出，患者之间的皮肤厚度在潜在机制中也起着关键作用。 (2016) ²³在两个尸体模型中测量的足底筋膜部位的峰值负压分别为 0.9 和 2 MPa，而软组织中空化的发生建议为 1.5 MPa ²³。

临床研究

与其他疗法类似，RSWT 报道钙化性肩肌腱病治疗的成功率为 10-90%（每 7-10 天 8 Hz， 2000 个脉冲 0.191-0.12 mJ/mm ^{2进行 3 个疗程） 22}。由于目标部位的峰值压力较低，RSWT 通常被认为只能通过直接刺激愈合过程和释放部位附近的生长因子来缓解疼痛，或者通过过度刺激增加疼痛耐受性的抑制作用^22、24。此外，它还具有许多潜在的副作用，包括短暂肿胀、神经损伤或足底筋膜病足弓变平¹⁴。在涂抹器尖端附近，径向波尚未衰减，这可能会在皮肤附近而不是肌腱深处产生空化气泡。随后，气泡破裂会引发二次冲击波并造成表面损伤¹⁴。虽然这些副作用可能归因于空化，但肌腱中引起的生物效应仍然是一个问题，因为压力要低得多并且不太可能产生空化。

RSWT 人体试验的成功率参差不齐。与安慰剂相比，一些药物显示疼痛减轻幅度更大，并且在 6 个月、^{25 个月}和 12 个月时与安慰剂相比差异更显着（例如足底筋膜病，8 Hz ^{14下 0.16 mJ/mm 2}的 2000 次脉冲；外上髁病，4 次治疗） 4-10 Hz 下 0.11-0.12 MPa 2000 次脉冲¹⁶ ；钙化性肩肌腱病，每 7-10 天 8 Hz 下2000 次 0.191-0.12 mJ/mm ²脉冲 3 次²² )。然而，其他实验与假手术相比并无差异（例如足底筋膜病，每 3 天 500-2000 次 0.16 mJ/mm ²脉冲 3 个疗程）²⁶。比较这些研究存在挑战，因为患者的病理范围从急性到慢性，这可能解释了症状持续时间的大标准偏差（RSWT 为 35.6 +/- 43.2 天；安慰剂为 21.0 +/- 16.4 天）^14 , 26。与其他肌腱病疗法相比，例如 LITUS（每两周 10 次，1 Hz 1.2 W/cm ²治疗，工作频率未知）²⁷与物理治疗相结合，或单独 LITUS（每三周 10 次 2 W/cm ² 3 MHz 治疗，连续或脉冲模式未知）^24、28，RSWT 的疼痛缓解更快（足底筋膜病，每周 3 次，每次 6 Hz 下 2000 次 3 MPa 脉冲）³⁰或在 RSWT 治疗 4 周随访后，在 UP-PFQ（“伯罗奔尼撒大学疼痛、功能和生活质量问卷”）中得分较高（肘外侧肌腱病²⁴和足底筋膜病²⁸，每周 3-5 次疗程） 1500–2000 个 0.16–0.18 MPa 脉冲（1–21 Hz）^24 , 28。与集中 ESWT 相比，van der Worp 等人。 (2014) ²⁹显示，使用 ESWT 和 RSWT 方法治疗髌腱病（每周 3 次，每次 2000 个脉冲；4 Hz 下聚焦 ESWT 为 0.12 mJ/mm 2，8 Hz 下 RSWT 为 0.24 MPa）^之间没有统计学显着差异在 14 周的随访中显着减轻疼痛并改善功能。李等人。 (2021) ³⁰结果表明，在治疗非钙化性肩袖肌腱病后，ESWT 在长期（24 周随访）疼痛水平和功能管理方面明显优于 RSWT（每周 4 次，每次 3000 次脉冲；集中 ESWT 为 0.01-0.15 mJ/ mm ²（4–16 Hz 时），RSWT 0.1–0.5 MPa（3–5 Hz）。

概括

基于压力测量的少量数据，RSWT 的生理效应可能介于 LITUS 和 ESWT 之间²³。伪冲击波机制不太可能像聚焦 ESWT 那样在肌腱中产生空化，但由于弹道换能器的设计，声压可能超过 LITUS。由于它不像其他超声疗法那样广泛使用并且相对较新，因此缺乏在动物模型中调查肌腱病治愈的研究。在临床研究中，RSWT 相对于 ESWT 的主要好处是不需要麻醉，但 RSWT 的副作用风险比 LITUS 更高。虽然需要更多的研究来阐明哪些机制参与愈合过程并确定肌腱内产生的压力，但 RSWT 可能在浅表肌腱病（例如髌骨）上表现更好，而不是在更深的肌腱病（例如肩袖）上表现更好，因为它的局限性穿透深度。现在，没有足够的证据强烈推荐 RSWT 优于其他治疗性超声和冲击波疗法，但 RSWT 在短期内表现出与 ESWT 类似的效果，并且在髌腱病疼痛治疗方面比 LITUS 产生更快的结果。