冲击波疗法的演进:从泌尿学到肌肉骨骼应用的全面历程

文摘   Science   2024-01-23 08:02   美国  

摘要:

冲击波疗法的历史演进揭示了一个迷人的旅程,从其起源于泌尿学到在肌肉骨骼病理学中的重要应用。本文探讨了冲击波疗法的轨迹,突出了在医学实践中多样用途的关键发展、临床应用和技术进步。


引言:

冲击波最初在自然现象中研究,有着跨越数个世纪的丰富历史。尽管它们在火山爆发、雷声、流星坠落和地震中的存在已经被注意到,但直到相对最近,冲击波才成为科学探索的主题。本文旨在提供冲击波疗法演进的概述,重点关注其从自然现象到肌肉骨骼疾病治疗的历程。

冲击波知识的发展:

对冲击波的理解是逐渐演变的,来自各个国家的科学家做出了贡献。冲击波产生源的发展,特别是通过使用爆炸物和静电发生器,为冲击波的治疗应用铺平了道路。冲击波对生物体的影响根深蒂固,可以追溯到第一次世界大战期间的观察。在德国多尔尼尔航空航天公司,于20世纪60年代末和70年代初,对冲击波与生物组织的相互作用进行了深入研究。

第一次治疗应用的发展:

冲击波的第一次治疗建议是基于其特性的,并来自地震学领域。冲击波的第一次治疗应用是基于寻找一种无创方法来处理肾结石的实际需求,而不是基于特定的生物学理论。1980年,第一台冲击波碎石机(TM1)亮相,标志着冲击波治疗正式进入临床领域。

进一步的研究和临床应用:

随着对冲击波生物效应的研究逐渐深入,冲击波治疗的应用领域得到了进一步拓展。在80年代初,德国慕尼黑的Ludwig-Maximilians大学的Chaussy等人首次在体外进行了冲击波碎石治疗,取得了成功的治疗效果。然而,在初期的应用中,由于超声定位的困难,决定将三维X射线系统整合到设备中,以提高治疗的准确性。首台人体模型临床碎石机(HM 1)于1980年由Dornier制造,并于同年在印第安纳波利斯开设了第一个碎石中心。压电冲击波源于1978年由Richard Wolf GmbH公司开发。电磁压力波源的设计在1960年代初由Wolfgang Eisenmenger发表,但直到1980年代初才发展出电磁碎石机。在1985年后,冲击波也被用于治疗其他器官的结石,如胆囊、胆管、胰腺和唾液腺。

生物效应和机械转导的发现:

冲击波治疗的治疗应用是机械力对活体细胞和组织产生影响的卓越例证。冲击波对软组织的影响在初期的治疗中变得明显,引发了对生物效应的深入研究。与此同时,人们迅速意识到冲击波的机械效应不仅局限于破碎结石,还可以用于治疗其他病症。这一发现推动了冲击波治疗领域的扩展,超越了泌尿学的界限。


生物效应和机械转导的发现:

冲击波治疗的治疗应用是机械力对活体细胞和组织产生影响的卓越例证。然而,对机械作用机制的解释花费了许多年。在80年代初,有关冲击波生物效应的研究不断增加,Urologists在放射学监测碎石治疗期间的实时图像。这一进展解决了定位问题,并确保冲击波准确地定位于结石。生物效应的研究表明,冲击波对生物体的影响是复杂的,既包括机械破碎也包括对细胞和组织的生物学效应。这推动了冲击波治疗机制的更深入研究。

冲击波在肌肉骨骼病理学中的应用:

随着对冲击波生物效应的深入了解,人们逐渐将冲击波治疗的应用扩展到肌肉骨骼病理学。在1986–1987年,由保加利亚的Electron-Varna工厂制造的“Stereorestorer”标志着冲击波在肌肉骨骼病理学中的关键发展。该设备于1990年获得专利,并在1991年发表了保加利亚作者的经验,为进一步的非愈合研究奠定了基础。这一创新推动了冲击波治疗在肌肉骨骼领域的广泛应用,取得了在肌肉骨骼病理学中的显著成就。

治疗演进和临床应用:

随着冲击波治疗的进展,人们对其进行全球性的关注。在1991年,保加利亚作者发表了他们的经验,为进一步研究非愈合问题奠定了基础。1990年的专利批准为冲击波在各种肌肉骨骼疾病中的应用铺平了道路。研究表明,冲击波在肌肉骨骼病理学中的应用取得了令人瞩目的成果,尤其是在肥大性非愈合方面。结果显示,1995年Haist报告的肥大性非愈合的愈合率达到100%,而非肥大性非愈合的治愈率仅为23%。


技术的演进:

自1999年以来,引入了产生弹道压力波的设备,这一技术被称为径向冲击波疗法。与聚焦冲击波产生器不同,这些设备生成径向压力波,而不是冲击波。相比于聚焦冲击波,这些径向“冲击波”产生源有着不同的物理学特点。一些径向压力波源的敷设器可以轻微聚焦压力场,使用户更容易混淆。尽管从物理学角度来看它们不同,但两种技术并非毫无交集。冲击波疗法和径向冲击波疗法共享适应症,但也存在各自的特定适应症。

共识指南:

1995年,在冲击波在肌肉骨骼领域的应用中制定了共识指南。这些建议强调了诸如高能量、小“焦点”、麻醉、图像引导应用、避免生长板、无急性伤害、骨附近的软组织疼痛(插入性肌腱病变)和伴有软组织钙化的肌腱病变等因素。这些指南的制定旨在确保冲击波治疗在肌肉骨骼领域中的安全和有效应用。

结论:

冲击波疗法的历史反映了一段卓越的旅程,从自然现象到治疗应用,塑造了其在肌肉骨骼病理学中的角色。尽管治疗效果令人鼓舞,但进一步进行高水平证据的研究对于将这项技术广泛整合到治疗工具中至关重要。多样化的应用和不断进行的技术进步突显了冲击波疗法在医学领域中的动态性。

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