19和20世纪科学技术的进步促进了各种测量系统的发展,引领了1875年的米制公约和随后成立的国际度量衡大会。这一汇聚旨在为统一的测量系统制定标准,对于科学交流至关重要,特别是在医学中,有助于促进共同治疗方案的制定。冲击波,作为自然力的一部分,在20世纪末发现了治疗应用。其中,体外冲击波碎石术(SWL)在20世纪80年代初彻底改变了泌尿结石的治疗方式,并引发了广泛的研究。即使在今天,SWL仍然是特定肾脏部位的特定大小结石患者的首选治疗方式。有趣的是,冲击波在SWL之后迅速出现了意想不到的生物学效应,从骨骼肌肉病变到各种医学领域的扩展,建立了体外冲击波疗法(ESWT)的概念。随后引入的发散性冲击波进一步扩展了治疗范围,然而,术语上的不确定性,历史惯例以及对冲击和非冲击压力波缺乏区分导致了在设备和临床实践的命名和描述上普遍的混淆。诸如“发散式冲击波疗法”和“体外脉冲激活疗法”之类的术语,尽管流行,却不准确地描述了技术,因此需要更精确的命名,例如“体外冲击波治疗”。此外,在ESWT发展初期,对于评估发散式压力波源的方法缺乏共识,突显了对标准化评估方法的需求。国际电工委员会(IEC)最初作为评估的参考标准,设计用于SWL,而不适用于发散式压力脉冲设备。目前,IEC 63045:2020标准为生成非聚焦式或弱聚焦式压力脉冲的体外设备的特定参数进行了概括,阐明了这些源的测量方法。
区分冲击波和发散式压力波对于理解其治疗效果至关重要。冲击波以其快速的压力上升特征而明显不同于发散式压力波,后者产生较低的峰值正压和较长的上升时间。尽管临床上使用的冲击波主要采用聚焦式技术,但冲击和压力波都可以呈现为平面或非集中,一些发散式压力波源略微集中了压力场。峰值正/负压、上升时间、脉冲持续时间和能量通量密度(EFD)等参数对治疗结果至关重要。EFD表示单位面积每脉冲传递的能量,取决于能量的聚焦方式,即使两台设备产生相同的能量,其EFD也可能不同。与直观预期不同,增加电能、强度设置或气动压力可能不会线性地与增加EFD相关。与能量聚焦于治疗目标区域的冲击波源不同,发散式压力波治疗设备将最高的压力和EFD集中在应用器的表面上,限制了其对深层组织的有效治疗效果。-6dB焦点体积最初用于SWL,在设备表征之外还有应用。
近年来,多个医学学会对冲击波和发散式压力波的治疗应用提出了重要见解。西班牙冲击波治疗学会(SETOC)与早期机构一致,概述了“聚焦冲击波”和“非聚焦式或非焦点式冲击波”的区别。聚焦式冲击波在广泛的频率范围内体外产生,迅速产生高压峰值,随后产生拉伸波,适用于相对较大和表浅的组织区域,特别适用于某些皮肤病。相反,非聚焦式冲击波将能量传递到更大的软组织区域(约30-50 mm2),适用于特定治疗。SETOC强调,虽然发散式压力波无法达到足够高的压力幅度或具备冲击波所需的上升时间,但可能会引发空化作用,暗示其潜在的治疗效果。
同样,巴西冲击波治疗医学学会(SMBTOC)作为一个全球知名机构,将“真正的冲击波”定义为适用于肌肉骨骼系统表浅和深部损伤的“聚焦”波。尽管存在物理差异,发散式波与真正的冲击波相比,在表浅肌腱病疗效方面表现出可比性。这种微妙的区分凸显了不同波类型之间多样且潜在相似的治疗效果,强调了对其应用的精确分类和理解的必要性。
进一步证实这些观察,德国ESWT学会(DIGEST)作为该医学领域的先驱机构,强调了冲击波和压力波之间的实质差异。这些差异不仅涵盖了它们的物理特性和产生技术,还包括了常用参数的显著变化。这些声明强调了对冲击波和压力波的独特特征和治疗潜力的全面理解的必要性,敦促医学界根据这些差异进行细致分类和精准应用。
医学科学领域,尤其是机械波的治疗应用,需要明确定义参数和概念,以确保准确性和清晰度。对这些要素的全面理解不仅有助于医疗专业人士之间的有效沟通,还促进了治疗方案的再现性、比较性和完善性。然而,该领域面临着一些挑战,如混淆、信息缺失和在全球范围内普遍存在的矛盾问题,这些问题存在于各种论坛、临床报告和商业推广中。然而,令人振奋的是,许多科学学会已经采取了明确的立场,并提出了基于物理原理和临床观察的标准,倡导国际标准化。
在体外冲击波治疗(ESWT)领域,压力场的复杂性及其对治疗结果的影响仍在不断研究之中。与体外冲击波碎石术(SWL)不同,在SWL中,直接的物理现象作用于结石,而在ESWT中,各个压力场参数的确切影响仍然不为人知。发散式压力波或冲击波引起的多方位生物反应,包括机械转导、组织愈合、基因表达和酶反应,对于精确理解构成挑战。解决这一差距需要通过可靠的ESWT设备产生的压力场可靠测量来获取坚实的数据,需要与日益增长的制造商群体进行合作。当前的研究重点是明确影响特定分子级联和细胞反应的参数,然而在已发表的研究中,参数、压力波源、评分系统和随访时间的差异阻碍了实质性进展。
临床报告实践中也存在一些关键问题。临床报告缺乏全面的细节,缺乏描述用于推导压力或能量值的方法,并且比较方法不一致,这制约了对治疗之间的有意义比较,从而限制了研究和临床进展的速度。临床报告必须包括全面的设置、设备详细信息、治疗方案和方法说明。标准化认证、设备规定和全面课程是能够显著提高患者安全和临床结果的关键因素。
然而,由于一些制造商缺乏或不提供报告,可能导致潜在的不可靠结论。在不同设备之间进行能量比较的统一化需要考虑特定设计细微差异,因此,在相应的电压、强度或气动压力设置之间进行直接比较是不切实际的。对于潜在购买者来说,验证设备是否符合既定标准至关重要。临床方案应包括全面的信息,包括能量通量密度(EFD)、波应用细节、压力曲线、设备细节和治疗会话参数,以确保全面的报告,并促进对治疗方法的更好理解和比较。
在治疗领域中,关于冲击波术语的定义仍然混淆不清。然而,在这种不确定性的迷雾中,科学学会制定了根植于成熟物理原理的明确定义和参数。这些标准化基准应被普遍采用,以加强研究协调,实现不同研究的无缝比较,并促进健全治疗方案的发展。关键在于认识到成功的临床结果取决于对所采用压力场特征的精确理解。由知名学会提供的认证课程,提供全面的理论和实践培训,是在这一追求中至关重要的工具。它们为更深入地理解微妙概念和复杂实际应用提供了途径。为了确保全球范围内的标准化水平,理想情况下,这些教育努力应该在所有国家中得到规定。遵守已达成的定义和参数是揭示治疗性机械波固有复杂性的关键一步。通过统一的术语、增强的研究合作以及强制性的全面培训,医学界可以为更可靠的治疗方法和改善患者预后铺平道路。