基于筋骨并重理论对体外冲击波治疗慢性筋骨病的作用机制的探讨*

秦大平 张晓刚 宋 敏 张 华 曹林忠 高国栋 权 桢 陈 钵 徐 斌 徐世伟

(1.甘肃中医药大学中医临床学院,甘肃 兰州 730000; 2．甘肃中医药大学附属医院脊柱外科,甘肃 兰州730020; 3.甘肃中医药大学附属医院医学影像中心,甘肃 兰州730020)

体外冲击波(Extracorporeal shock wave，ESW)应用于临床也是不断探索的过程，上世纪50年代美国研究者FrankRieber发明一种能够击碎陶瓷的冲击波(Shock wave, SW)装置，明确了SW冲击波的碎裂解离效应；继而Haeusler和Kiefer教授于1971年报道了利用冲击波治疗肾结石、输尿管结石并取得成功的案例，这使得ESW逐步开始应用于临床治疗中。1979年世界首台医用冲击波设备在德国产生，SW的临床应用范围也不断延伸和拓展，将其应用于骨科软组织创面修复与组织愈合，疗效确切，Haupt教授将SW应用于骨不连的骨重建修复治疗中，发现其对骨折愈合具有促进作用，加速了骨折端的愈合与骨重建[1，2]。至此，ESW对诸多疾病的治疗效应逐渐被医学界所重视，后来被广泛应用于肿瘤、骨性关节炎、组织钙化病及疼痛等的治疗。骨科慢性筋骨病是骨骼肌肉系统的一种亚健康模式下的慢性疼痛性疾病，其病变靶点是筋骨局部的病理性增生硬化，筋骨平衡失调及软组织顺应性紊乱，ESW作为一种软组织无创性治疗，已经在慢性筋骨病的治疗中被广泛认可，并得到了深入的研究与应用[3]。

ESW通过修复与重建筋骨系统的动静力平衡，起到“逆病理、顺生理”的作用，而筋-骨是构成人体复杂的动静力平衡系统的关键元素和主要结构，是维持人体运动系统平衡协调的核心动力[4]。关于“筋”论述，在《说文解字》曰：“筋，肉之力也；腱，筋之本，附着于骨”。“筋束骨、利机关”，其内容包括连属各骨骼关节的筋肉组织(肌肉、筋键、筋膜、系膜等)，其实质与肌肉、肌腱、筋膜乃至神经等组织密切相关[5]。《杂病源流犀烛·筋骨皮肉毛发病源流》曰：“筋也者，所以束节络骨……为一身之关纽，利全体之运动者也”，明确了筋是构成人体动力平衡系统的重要组成部分[6]，能够维持机体的筋骨生物力学性能，筋束节络骨、主司运动。关于“骨”的论述，骨包括骨骼与关节。既可支持形体，又能保护内脏。中医学在《灵枢·经脉》曰：“人始生，先成精，精成而脑髓生，骨为干，脉为营，筋为刚，肉为墙”“肝主身之筋膜，脾主身之肌肉，肾主身之骨髓”等主要阐述筋与骨生理关系，筋束骨，骨张筋[7，8]。

冲击波是一种具备声、光、力学特性的机械波，由冲击波治疗仪发出瞬间高频压力穿过组织介质到达组织深处[9]，通过空化作用、拉伸力及剪切力，激发活体组织产生多种生物学效应，动力传导作用促进组织的生物学愈合过程，从而达到对肌肉-骨骼系统疾患的治疗作用[10，11]。ESW作为一种新的治疗方法，主要作用有4个方面，一是机械效应：通过对肌肉-骨骼系统的机械性刺激生物学效应，促进新陈代谢、血液和淋巴循环；二是空化效应：气体在冲击波的应力刺激下使得急速膨化，改善微环境血液供给和缓解组织粘连；三是代谢激活效应：促进和改善“病态”区域的新陈代谢，化解钙质沉着，减少炎性渗出和组织水肿；四是镇痛效应：通过对抑制神经末梢组织产生超强刺激减少炎性致痛物质和炎症因子的释放，提高痛阈值，减轻疼痛[12，13]。

1 从筋骨并重理论阐述ESW的作用机制

目前，骨科临床中应用ESW在治疗软组织慢性损伤性疾病，包括冈上肌腱炎、肱骨外上髁炎、肱骨内上髁炎、足底筋膜炎、跟腱炎、肱二头肌长头肌腱炎等；对骨性关节炎、腱鞘炎、肩峰下滑囊炎、髌腱炎、腕管综合征、骨质疏松症以及骨质疏松性骨折愈合亦有作用；此外对骨折迟缓愈合、不愈合、骨不连，成人股骨头坏死、应力性骨折等临床疗效明确。对于此类疾患，ESW具有治愈率高、无创性、并发症少、治疗周期短、重复性好、效果可叠加、患者依从性高、费用少等优势，可以作为一种独立方法或者同其他治疗措施一起协同促进患者康复，为骨科和再生医疗领域提供了一种新的治疗手段[14]。

2 在治疗慢性筋骨病过程中ESW对筋骨调衡作用机制

利用ESW的机械、空化、抑炎镇痛效应干预和治疗慢性筋骨疾患，起到抑制、逆转、修复和重构筋骨病理状态，促使血管内皮细胞生成，从而达到消炎止痛、松解粘连、改善局部微循环的作用，恢复筋骨生理平衡状态。

2.1 冲击波的临床治疗效应与筋骨系统 ESW的机械、空化、抑炎镇痛效应是3种基本治疗作用，通过对机体不同刺激强度产生不同的生物学效应，起到促进细胞增殖、代谢、血管再生和组织修复的能力[15]。对肌肉骨骼系统的作用是拉伸、压缩、剪切的流体应力生物学效应，激活多种化学传导信号途径和通路，以修复和重构筋骨系统。流体剪切应力刺激是骨骼细胞感知的最主要的力学刺激信号，当成骨细胞受到流体剪切应力刺激后可通过多种途径传导信号，包括细胞膜离子通道、G蛋白偶联的磷脂酶C通道、细胞内钙离子和细胞骨架等，使三磷酸肌醇、环磷酸腺苷和前列腺素E2的生成增加。通过信号传导，成骨细胞内成骨转录因子(CBFA1)、骨钙素及碱性磷酸酶(ALP)等的mRNA表达被激活，进而促进骨痂形成，有利于骨组织损伤的修复[16]。

空化效应是气体在ESW的应力刺激下，产生自由基，造成细胞膜破坏，激活TGF-β1 mRNA表达以及胶原蛋白细胞增殖，在病灶区域内修复损伤[17]。李明亮等[18]通过实验研究发现ESW对冷冻致股骨头缺血性坏死和激素致股骨头缺血性坏死均有较好的疗效。其治疗机制可能是通过空化效应促进骨折断端局部血液供应、改善微循环、成骨分化、细胞增殖、骨痂形成和骨折愈合。由此可见，ESW的刺激与治疗能够有效地促进骨骼的再生与重塑，恢复“筋骨”的生理状态。

镇痛效应主要是ESW影响神经元受体动作电位，对传导通路进行抑制和阻断，减缓或者减少炎症因子、血管内皮生长因子及致痛物质的释放，起到止痛的作用。研究[19]报道ESWT能降低脊髓背根神经节神经元的降钙素基因相关肽(CGRP)的表达，迅速缓解膝关节骨关节炎的疼痛症状。通过ESW对病变部位和区域进行机械刺激，可产生多种生物学效应，起到抑制致痛物质的分泌，减少局部炎性反应，促进“筋骨”病理状态的修复与重构，达到消炎止痛、松解粘连、改善局部血液循环的作用，从而恢复“骨正筋柔，气血以流”筋骨平衡的生理状态。

2.2 筋骨失衡是慢性筋骨病变发生的主要因素 筋骨系统是人体生物力学平衡的关键要素，肝主筋，肾主骨，筋在外，骨在内，共同维持着人体肌肉、骨骼的动静力平衡[4]。《素问·生气通天论》言：“骨正筋柔，气血以流，腠理以密，如是则骨气以精”[20]。“骨正筋柔，气血以流”是人体保持健康状态的物质基础[21]。在人体遭受外力损伤或长期劳损情况下，致使筋骨失衡，从而导致“筋出槽、骨错缝”的病理状态的发生。筋骨失衡是慢性筋骨病变的核心要素，也是采用冲击波治疗慢性筋骨疾患的关键作用靶点，冲击波治疗作用是通过对病变部位的物理刺激产生生物学效应，起到抑制和阻断炎性致痛物质的释放，促进组织再生与机体修复作用，达到消炎镇痛、松解粘连、改善微循环，恢复“骨正筋柔，气血以流”筋骨平衡的生理状态。

2.3 筋骨调衡理论的力学调衡作用 《素问·脉要精微论》曰：“膝者筋之府，屈伸不能，行则偻附，筋将惫矣。骨者髓之府，不能久立，行则振掉，骨将惫矣。得强则生，失强则死”。明确筋骨失衡则人体关节屈伸不利，难以站立行走。筋束骨，骨张筋，骨靠筋的伸展和收缩实现位移运动功能，筋靠骨的支撑和承载协助身体各种运动，共同维持机体的动态平衡。中医认为，筋骨在运动中保持平衡，才能使脏腑筋骨各司其职；反之，筋骨力学平衡失调，则会影响脏腑筋骨之协调平衡，导致损伤、退行性病变等，即“筋出槽、骨错缝”的病理状态。而现代医学研究认为，人体骨骼-肌肉系统的生理稳定依赖于筋骨动静力平衡，例如脊柱的动力平衡因素有肌肉、筋膜，静力平衡单元有椎骨、关节、附件等，任何结构模块的力学失衡均可引发脊柱内外应力分布不均而最终导致脊柱力学失稳，加速脊柱筋骨组织的退行性改变。总之，筋骨力学协调平衡是治疗人体脊柱骨骼-肌肉等运动系统相关性疾病的关键环节。

3 ESW治疗慢性筋骨病的基础与临床应用

自20世纪80年代，ESW广泛应用临床以来，并由HAUPT[1]研究者证实ESW可以激活骨折周期的成骨细胞，促进骨折愈合，使得ESW逐渐被应用于治疗骨骼肌肉系统疾病[3]。目前临床上ESW主要用来治疗骨性关节炎、软组织劳损性、无菌性炎症，包括颈肩肌筋膜炎、肩关节周围炎、冈上肌腱炎、肱二头肌长头肌腱炎、肱骨内外上髁炎、钙化性肌腱炎、足底筋膜炎、腰肌劳损、椎间盘源性腰背痛等疾病。此外对骨折迟缓愈合或不愈合、成人股骨头坏死、骨代谢性疾病骨质疏松症与骨质疏松性骨折等疾病的治疗效果明确[22-28]。其对筋骨系统重构与再生意义重大。

但对ESW治疗骨科慢性筋骨病的作用机制的研究尚不够深入，尤其是在促进“筋骨”再生与重构方面。一些研究者认为，当ESW的机械信号传导至骨陷窝-小管的网状结构时，导致骨折周围对ESW产生张力，剪切力和压力所发生的应力改变发挥作用[29]。也就是ESW能够诱导和促进骨形成，重塑骨结构到达使骨折加速愈合的目的。因此这种学说又被称之为“ESW诱导骨形成术”[30]。研究者[31]通过动物实验，发现ESW对兔动物模型骨折术后骨不连有促进骨痂形成的作用，骨痂形成的量与ESW刺激量和作用方式相关。另外，CHENG等[30]研究发现ESW刺激兔子跟腱的腱骨交界处组织可以促进局部eNOS、VEGF、PCNA和BMP-2等血管活化因子和成骨生长因子的生成释放，促进新生血管的生成。因此，ESW能够在“筋骨”失衡病理状态下促进“筋骨”的代谢、修复与重构[32，33]。

这也符合“筋骨并重”理论的科学内涵，《素问·五脏生成》曰：“诸筋者皆属于节”。骨居筋内，筋位骨外。筋为机体活动的动力、联络之纽带；骨为全身之支架。筋络骨，骨连筋。筋病影响肢体活动，骨病则引起负重及支架功能障碍。伤筋可影响到骨，伤骨必伴有不同程度的伤筋[4]。《医宗金鉴·正骨心法要旨》曰：“骨肉相连，筋可束骨……诸筋从骨，联续缠固，手之所以能摄，足之所以能步，凡阙运动，罔不顺从”。《杂病源流犀烛·筋骨皮毛发病源流》曰：“筋也者，所以束节络骨，绊肉弸皮，为一身之关纽，利全身之运动者也”。可见，筋附于骨，骨连着筋，筋与骨相互连接、相互统一。骨靠筋的伸展和收缩实现位移运动功能，筋靠骨的支撑和承载协助身体各种运动[34]。人体生理状态下“筋”与“骨”处于一种平衡状态，即“筋骨平衡”。

骨的稳定与支撑结构是由肌肉、肌腱、韧带、筋膜等组成，即受“筋”所产生的应力载荷变化的力学调控系统的控制，通过这种力学调控达到“筋-骨”的结构、功能与生物学特性的平衡关系；这种力学调控过程符合Wolff定律，通过对“筋”的微环境的调控来调节骨骼发育、修复和重建。ESW疗法对病理状态下“筋-骨”系统的干预、刺激、敏化生物学信号通路传导环节，达到调控“筋-骨”之间能量转换、化学元素、分子信号、靶向基因的相关表达作用，起到维持“筋-骨”之间的动态平衡作用[4-35]。

4 结语

ESW疗法在骨科慢性筋骨疾病中的应用越来越广泛，临床疗效明确，但其作用机制尚不十分清楚，而从“筋骨并重”理论来探讨和分析其在骨骼肌肉系统疾病中的治疗作用机制是阐释ESW治疗慢性筋骨病的一条重要途径，不同剂量、不同频率、不同治疗方式和不同治疗周期对骨骼肌肉系统作用结果完全不同，这就需要研究人员对ESW所产生的多种生物学效应进行深入、全面的研究。

ESW可产生多种生物学效应来调整“筋出槽、骨错缝”“筋骨失衡”的病理状态，使“筋归槽，骨归位”，达到“骨正筋柔”生理状态，重建肌肉-骨骼系统之筋骨生物力学平衡[4]。明确ESW在治疗慢性筋骨病方面的作用机制可为其在肌肉-骨骼系统疾病的治疗提供一个更广阔的学术平台，使其治疗更加规范化，为临床应用提供循证医学证据。