張慶熙，孫偉，高福強(qiáng)，王云亭

(1.北京大學(xué)中日友好臨床醫(yī)學(xué)研究所，北京 100029；2.北京中日友好醫(yī)院骨關(guān)節(jié)外科，骨壞死與關(guān)節(jié)保留重建中心，北京 100029)

綜 述

體外沖擊波治療股骨頭壞死的臨床研究進(jìn)展

張慶熙1，孫偉2*，高福強(qiáng)2，王云亭2

(1.北京大學(xué)中日友好臨床醫(yī)學(xué)研究所，北京 100029；2.北京中日友好醫(yī)院骨關(guān)節(jié)外科，骨壞死與關(guān)節(jié)保留重建中心，北京 100029)

股骨頭壞死(osteonecrosis of the femoral head，ONFH)又稱為股骨頭缺血性壞死，是指由于各種原因(機(jī)械、生物等)使骨循環(huán)中斷，骨的活性成分死亡及隨后修復(fù)的一系列復(fù)雜病理過(guò)程。股骨頭壞死自然病程的最終結(jié)果是髖關(guān)節(jié)的退行性變和股骨頭塌陷，有報(bào)道稱平均股骨頭壞死23個(gè)月后的股骨頭塌陷率高達(dá)100%，之后只能行全髖關(guān)節(jié)置換手術(shù)[1]。同時(shí)有報(bào)道指出，股骨頭壞死在青年人群中的發(fā)病率在逐年攀升[2]。由于人工關(guān)節(jié)置換術(shù)后假體使用壽命有限，如果早期進(jìn)行人工關(guān)節(jié)置換，常需行多次翻修手術(shù)，給患者及家屬身心與經(jīng)濟(jì)上都帶來(lái)沉重的負(fù)擔(dān)和痛苦，因此早期診斷及有效治療是治療早期股骨頭壞死的關(guān)鍵。據(jù)報(bào)道，美國(guó)每年會(huì)確診10 000～20 000 例股骨頭壞死患者，每年超過(guò)500 000 例全髖關(guān)節(jié)置換術(shù)中5%到18%是由于股骨頭壞死導(dǎo)致的[2-3]。該病在國(guó)內(nèi)的患病率尚不清楚，國(guó)內(nèi)人口是美國(guó)的3～4倍，且濫用激素及酗酒嚴(yán)重，因此骨壞死發(fā)病率及人數(shù)會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于美國(guó)，估計(jì)在500～750萬(wàn)。股骨頭壞死的發(fā)病機(jī)制尚未完全闡明，創(chuàng)傷、應(yīng)用皮質(zhì)類固醇激素、酒精、吸煙以及股骨頭內(nèi)外壓力的變化等都與股骨頭壞死的發(fā)生有密切關(guān)系[4]。

針對(duì)早期股骨頭壞死有很多保髖治療的方法，但療效多不確切，許多患者最終進(jìn)展到晚期不得不進(jìn)行人工關(guān)節(jié)置換。早期診斷和治療對(duì)防止股骨頭壞死進(jìn)一步惡化并塌陷有重要臨床意義，人們也一直在追求有效、安全、無(wú)創(chuàng)的治療方法。

體外沖擊波治療術(shù)(extracorporeal shock wave therapy，ESWT)最早在1980年應(yīng)用于治療腎結(jié)石，基本原理是利用高速聲波達(dá)到碎石目的。1986年，Valchanov等第一次將ESWT應(yīng)用于治療假關(guān)節(jié)，其想法是破壞假關(guān)節(jié)交界處堅(jiān)硬的骨質(zhì)同時(shí)保留骨皮質(zhì)，目的是保留骨皮質(zhì)中的成骨組織和血管[5]。1995年ESWT開(kāi)始用于治療股骨頭壞死，作為一種非侵入性、操作簡(jiǎn)單、治療周期短、并發(fā)癥少、安全的治療方法，近些年來(lái)越來(lái)越被人們重視。以下就ESWT在治療股骨頭壞死方面的應(yīng)用做一綜述。

1 體外沖擊波的物理性質(zhì)及其機(jī)制

沖擊波(shock wave，SW)是一種從正極到負(fù)極的高壓強(qiáng)、短周期的特殊機(jī)械波，頻率在幾周～幾兆周，并且其傳播速度與壓力成正比。SW兼具聲、光、力學(xué)等特性，在均勻介質(zhì)中的傳播符合聲學(xué)原理，在不同密度物質(zhì)中的聲阻抗和傳導(dǎo)速度不同，會(huì)在界面產(chǎn)生應(yīng)力作用。儀器負(fù)極的水分子在拉力作用下發(fā)生變構(gòu)，產(chǎn)生大量氣體并形成氣泡，同時(shí)氣泡內(nèi)壓力迅速增高，隨后氣泡內(nèi)氣體迅速增溫并發(fā)生爆裂，產(chǎn)生球形SW和噴射氣流。SW具有光的傳播特性，在不同介質(zhì)之間會(huì)產(chǎn)生吸收、折射和反射現(xiàn)象，故而可以通過(guò)特定的半橢圓球反射體將沖擊波機(jī)械聚焦，經(jīng)水囊內(nèi)液體傳遞，作用于病患局部[6-7]。

2 體外沖擊波治療股骨頭壞死的機(jī)制

目前應(yīng)用于臨床治療的SW主要有液電式、電磁式和壓電式三種，其中技術(shù)最成熟、應(yīng)用最廣、研究時(shí)間較長(zhǎng)的是液電式治療儀[7]。應(yīng)用SW治療的基本原理是將治療儀正負(fù)電極之間產(chǎn)生的能量通過(guò)機(jī)械波的形式匯聚于靶組織，ESWT的療效主要取決于SW的壓力，高能量SW會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞結(jié)構(gòu)不可逆的改變，低能量SW可誘導(dǎo)細(xì)胞膜的變形和細(xì)胞器與細(xì)胞質(zhì)功能的改變，最終影響到細(xì)胞核的轉(zhuǎn)錄與表達(dá)[7]，隨后細(xì)胞核產(chǎn)生的蛋白、生長(zhǎng)因子及一氧化碳等都能激發(fā)一系列生物學(xué)過(guò)程[8，9]。ESWT治療股骨頭壞死的具體機(jī)制尚未完全闡明，現(xiàn)階段多數(shù)學(xué)者認(rèn)為組織的再生與血管的再生是緊密相連的。目前對(duì)ESWT治療股骨頭壞死的機(jī)制探討如下：a)ESW是有著極高壓力和速率的機(jī)械波，能夠在液體和軟組織中傳播，當(dāng)沖擊波進(jìn)入人體后主要作用于電阻抗改變的位點(diǎn)，如骨-軟組織交界面，在骨與軟組織之間的多重交界面沖擊波能量得到反射與吸收并產(chǎn)生不同的機(jī)械應(yīng)力效應(yīng)，表現(xiàn)為對(duì)細(xì)胞產(chǎn)生不同的拉應(yīng)力和壓應(yīng)力[8，10]，拉應(yīng)力可以引起組織間的松解促進(jìn)微循環(huán)，壓應(yīng)力可使細(xì)胞發(fā)生彈性變形，沖擊波治療正是通過(guò)這種能量的吸收引發(fā)骨生成和血管生成效應(yīng)[10-12]。b)ESWT能夠誘導(dǎo)松質(zhì)骨和皮質(zhì)骨的生物合成效應(yīng)，同時(shí)增強(qiáng)骨的力學(xué)性能，它能夠引起一過(guò)性的骨髓損傷，但有利于疏通閉塞微細(xì)血管，松解關(guān)節(jié)軟組織的黏連，這可能與合成效應(yīng)有關(guān)[10，13]。c)ESWT能夠誘導(dǎo)骨鈣蛋白的產(chǎn)生和生長(zhǎng)因子如轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β1(transforming growth factor-β1，TGF-β1)、血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)、內(nèi)皮型一氧化碳合酶(endothelial nitric oxide synthase，eNOS)等的釋放，TGF-β1刺激骨髓基質(zhì)細(xì)胞向骨母細(xì)胞及骨皮質(zhì)細(xì)胞的分化；VEGF可作用于血管內(nèi)皮細(xì)胞，刺激血管內(nèi)皮細(xì)胞增殖，從而促進(jìn)血管新生和改善血液供應(yīng)[8-9，14-15]。因此體外沖擊波能夠增加血管生成以及血管生長(zhǎng)因子的表達(dá)，這都能夠有效地治療早期股骨頭壞死[16-17]。e)ESWT對(duì)人體組織的作用力較強(qiáng)，可直接抑制神經(jīng)末梢細(xì)胞，從而緩解疼痛；可改變傷害感受器對(duì)疼痛的接受頻率及感受器周?chē)瘜W(xué)介質(zhì)的組成，抑制疼痛信息的傳導(dǎo)[12]。

綜上所述，ESWT是通過(guò)液電能量轉(zhuǎn)換與傳遞的原理，造成不同密度組織之間產(chǎn)生能量梯度差及扭拉力，達(dá)到裂解硬化骨和促進(jìn)骨與血管再生，使壞死灶得以消除。

3 體外沖擊波對(duì)股骨頭壞死治療的臨床觀察

近20年來(lái)，臨床上一直沒(méi)有建立體外沖擊波治療股骨頭壞死的適應(yīng)證，對(duì)于其療效也沒(méi)有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，多數(shù)學(xué)者認(rèn)為體外沖擊波對(duì)早期股骨頭壞死的療效較好。Ludwig等[18]報(bào)道了對(duì)22名股骨頭壞死患者進(jìn)行體外沖擊波治療的效果，根據(jù)國(guó)際骨循環(huán)研究會(huì)(the Association Research Circulation Osseuse，ARCO)分期，患者的股骨頭壞死為I期至Ⅲ期。所有病例分別在治療前、治療后2周、6周、3個(gè)月、6個(gè)月和一年行MRI檢查、髖關(guān)節(jié)Harris評(píng)分(100分)和視覺(jué)模擬評(píng)分(VAS評(píng)分，10分)。其中14名患者取得了明顯的治療效果(有效組)，8名患者考慮對(duì)ESWT治療有抵抗(無(wú)效組)。術(shù)后6個(gè)月的結(jié)果顯示8名對(duì)ESWT有抵抗的患者的VAS評(píng)分平均值從8.7分改善為8.4分，而14名治療有效患者的VAS評(píng)分平均值從8.4分改善為2.0分(P<0.001)。在髖關(guān)節(jié)Harris評(píng)分中也可觀察到同樣的趨勢(shì)，8名患者的髖關(guān)節(jié)Harris評(píng)分平均值僅從33.3分增加為34.7分，另外14名患者的髖關(guān)節(jié)Harris評(píng)分平均值從48.3分增加至88.9分。通過(guò)MRI檢查發(fā)現(xiàn)在有效組中有4名患者完全康復(fù)，6名患者股骨頭供血不良的面積明顯減小，4名患者和治療前相比無(wú)明顯差異；無(wú)效組中6名患者和治療前相比無(wú)明顯差異，1名患者供血不良面積增大，1名患者排除。此外，檢查發(fā)現(xiàn)兩組患者的年齡分布無(wú)太大差異(P>0.05)。本報(bào)道證明ESWT可改善早期股骨頭壞死患者的癥狀，延緩病情的發(fā)展。Kusz等[19]在2012年的一篇前瞻性報(bào)道中也證實(shí)了ESWT對(duì)ARCOI至Ⅲ期的患者有明確療效，經(jīng)治療后患者髖部疼痛癥狀減輕，Harris評(píng)分提升。雖然兩篇報(bào)道均證實(shí)了ESWT對(duì)股骨頭壞死的療效，但兩者采用的體外沖擊波強(qiáng)度、數(shù)量及時(shí)間都有較大區(qū)別。在Ludwig[18]的研究中患者接受頻率為0.5 Hz，能量密度為25.5 mJ/mm2的體外沖擊波治療，以股骨頭壞死區(qū)域及相鄰骨質(zhì)為沖擊點(diǎn)共沖擊4 000次。而在Kusz等[19]的研究中每位患者通過(guò)X線確定4個(gè)沖擊點(diǎn)，每個(gè)沖擊點(diǎn)接受1 500次頻率為4 Hz，能量密度為0.4 mJ/mm2的沖擊波治療?，F(xiàn)階段尚無(wú)對(duì)體外沖擊波治療股骨頭壞死用法用量的明確規(guī)定，但給我們以后的研究提出了要求，指明了方向。

在明確ESWT對(duì)股骨頭壞死有效后，有學(xué)者將ESWT與其他股骨頭壞死的治療方法進(jìn)行了對(duì)比研究。Wang等[20]報(bào)道了48 例股骨頭壞死患者(57 髖)的治療情況，這些患者被隨機(jī)分為兩組，第一組包括23 例患者(29 髖)，采用ESWT治療；第二組包括25 例患者(28髖)，采用髓心減壓合并帶血管腓骨移植術(shù)治療。術(shù)后6個(gè)月、12個(gè)月、24個(gè)月的隨訪中，ESWT組疼痛評(píng)分的平均值與髖關(guān)節(jié)Harris評(píng)分平均值均優(yōu)于手術(shù)組(P<0.001)，ESWT組在每次隨訪中股骨頭壞死灶面積的平均值較手術(shù)組都有明顯的減小(P<0.001，0.003和0.040)。Wang等[20]認(rèn)為與髓心減壓合并帶血管腓骨移植術(shù)相比，ESWT治療早期股骨頭壞死患者的效果更好。隨后對(duì)這48 例患者進(jìn)行了為期8至9年不等的隨訪觀察，并于2012年報(bào)道了其隨訪結(jié)果[21]。報(bào)道顯示ESWT組患者在治療后第1年、第2年和第8或第9年進(jìn)行全髖關(guān)節(jié)置換術(shù)的比例分別為3%、10%和24%，手術(shù)組分別為21%、32%和64%；在不同時(shí)期，ESWT組患者髖關(guān)節(jié)疼痛評(píng)分與Harris評(píng)分都優(yōu)于手術(shù)組患者，并且股骨頭壞死面積有減小趨勢(shì)[22-24]。國(guó)內(nèi)學(xué)者也進(jìn)行了相關(guān)研究，邢更彥等[22]報(bào)道了120 例股骨頭壞死患者(180髖)的治療情況。這些患者男性80 例，女性60 例，平均年齡35 歲，均為ARCO分期ⅢA期之前，分為空白對(duì)照組(22 髖)，單純ESWT組(45 髖)，單純干細(xì)胞移植組(34 髖)，ESWT+干細(xì)胞移植組(79 髖)。術(shù)后隨訪3年，統(tǒng)計(jì)患者的髖關(guān)節(jié)Harris評(píng)分和股骨頭塌陷率。結(jié)果顯示，ESWT聯(lián)合自體骨髓干細(xì)胞移植治療股骨頭壞死組在Harris評(píng)分中明顯優(yōu)于單純ESWT組(P<0.05)和單純骨髓干細(xì)胞移植術(shù)組(P<0.05)，聯(lián)合療法組在3年時(shí)股骨頭塌陷率明顯低于單純治療組。結(jié)論為ESWT聯(lián)合自體骨髓干細(xì)胞移植在治療股骨頭壞死上具有療效顯著，創(chuàng)傷小，患者易于接受等優(yōu)點(diǎn)。

在Wang等[23]2008年的一篇研究中報(bào)道了對(duì)4 例股骨頭壞死患者采用雞尾酒療法，即聯(lián)合應(yīng)用EWST、高壓氧療和口服阿倫磷酸鈉治療后4年的隨訪情況。隨訪結(jié)果顯示，這4 例患者的視覺(jué)模擬疼痛評(píng)分和髖關(guān)節(jié)Harris評(píng)分均得到明顯改善(P<0.001)，MRI檢查顯示4 例患者股骨頭骨髓水腫和壞死灶面積有減小的趨勢(shì)，但分期沒(méi)有改變。Wang認(rèn)為雞尾酒療法可以減緩股骨頭壞死的進(jìn)展。隨后Wang等[24]的另一篇研究中，48 例股骨頭壞死患者被隨機(jī)分為兩組：A組包括25 例患者，采用ESWT治療；B組包括23 例患者，采用ESWT治療，并且術(shù)后口服阿倫磷酸鈉70 mg/周，持續(xù)一年。對(duì)比結(jié)果顯示兩組在疼痛評(píng)分和髖關(guān)節(jié)功能上無(wú)明顯差異，術(shù)后兩組患者股骨頭壞死灶范圍和骨髓水腫都有改善，認(rèn)為ESWT治療股骨頭壞死的效果與是否合并阿倫磷酸鈉治療無(wú)相關(guān)性。

Wang等[25]還進(jìn)行了以下研究：對(duì)39 例均為ARCO分期I期至Ⅲ期的股骨頭壞死患者采用ESWT進(jìn)行治療，其中實(shí)驗(yàn)組15 例患者合并系統(tǒng)性紅斑狼瘡(systemic lupus erythematosus，SLE)，對(duì)照組24 例患者，對(duì)術(shù)后所有患者的VAS疼痛評(píng)分、髖關(guān)節(jié)Harris評(píng)分和MRI檢查進(jìn)行隨訪。實(shí)驗(yàn)組有12%的患者最終行人工全髖關(guān)節(jié)置換術(shù)，對(duì)照組為14%(P=0.802)；術(shù)后兩組之間視覺(jué)模擬疼痛評(píng)分和髖關(guān)節(jié)Harris評(píng)分無(wú)明顯差異。進(jìn)而得出結(jié)論，對(duì)于有無(wú)合并SLE的股骨頭壞死患者，ESWT治療的生物學(xué)療效是相同的。

4 ESWT應(yīng)用現(xiàn)狀及展望

ESWT作為一種具有非侵入性、組織損傷小、并發(fā)癥少及操作簡(jiǎn)便等特點(diǎn)的治療方法，在過(guò)去20年間對(duì)跟腱炎、肩關(guān)節(jié)鈣化性肌腱炎、骨折延遲愈合及不愈合等的治療都已取得了肯定的療效，近期ESWT的臨床應(yīng)用已擴(kuò)大至髕骨軟化及早期骨關(guān)節(jié)炎，并在多個(gè)國(guó)家及地區(qū)得到廣泛認(rèn)可[26，27-33]。回顧現(xiàn)已報(bào)道的ESW治療早期股骨頭壞死療效的臨床觀察中，可得出結(jié)論：這種物理療法對(duì)于多種原因造成的股骨頭壞死其療效都是肯定的，并且相較于其他保頭治療方法(髓心減壓合并帶血管腓骨移植術(shù)、單純骨髓干細(xì)胞移植術(shù))具有療效顯著、并發(fā)癥少、住醫(yī)院周期短等優(yōu)點(diǎn)。而隨著MRI和CT技術(shù)的迅速發(fā)展，股骨頭壞死的早期診斷和有效評(píng)估有了可靠依據(jù)，這無(wú)疑將促進(jìn)體外沖擊波技術(shù)在治療股骨頭壞死中得到不斷地發(fā)展及拓展治療股骨頭壞死的思路[34]，現(xiàn)在越來(lái)越多的臨床醫(yī)生已經(jīng)接受并越來(lái)越廣泛地應(yīng)用體外沖擊波治療股骨頭壞死。但是在應(yīng)用ESWT特別是高能SW治療股骨頭壞死時(shí)，需要準(zhǔn)確定位才能取得最好的療效，并且可以避免損傷周?chē)M織，因此借助一些影像學(xué)方法來(lái)定位非常必要?，F(xiàn)階段常用的定位方法有三種：a)體表解剖標(biāo)志結(jié)合疼痛點(diǎn)定位；b)X射線定位；c)B超定位。在實(shí)際研究中發(fā)現(xiàn)，由于定位方法的不同，其治療結(jié)果相差很大[35]。如何科學(xué)定位，還需進(jìn)行進(jìn)一步的研究探討。

綜上所述，目前對(duì)于ESW治療股骨頭壞死疾病的臨床報(bào)道還相對(duì)較少，其治療股骨頭壞死的適應(yīng)證及禁忌證都沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，并且其原理也尚未闡明。上述6篇報(bào)道中雖然都得出了治療有效的結(jié)論，但均有不同的局限性，如：樣本量少，患者股骨頭壞死程度不同，應(yīng)用于治療的設(shè)備不同，沖擊波的頻率、聚焦范圍、聚焦點(diǎn)能量以及沖擊次數(shù)等都沒(méi)有規(guī)范化的標(biāo)準(zhǔn)，缺少嚴(yán)格的隨機(jī)對(duì)照實(shí)驗(yàn)(RCT)，隨訪時(shí)間短等。同時(shí)研究得出的有利結(jié)果多體現(xiàn)在疼痛評(píng)分及活動(dòng)能力的改善，對(duì)于預(yù)防骨頭塌陷的能力報(bào)道較少，并且缺少長(zhǎng)期隨訪結(jié)果。ESWT尚有許多問(wèn)題需要進(jìn)一步研究。我們相信隨著相關(guān)治療和研究的不斷深入，體外沖擊波治療股骨頭壞死的技術(shù)和療效將會(huì)不斷提高，必將成為治療股骨頭壞死不可或缺的重要手段。

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國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目(81372013)；中日友好醫(yī)院院級(jí)課題(2013-MS-27)；中日友好醫(yī)院青年科技英才計(jì)劃(2004-QNYC-A-06)；*本文通訊作者：孫偉

1008-5572(2015)08-0714-04

R681.8

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2014-12-10

張慶熙(1989- )，男，研究生在讀，北京大學(xué)中日友好臨床醫(yī)學(xué)研究所，100029。