高能量激光疗法用于骨关节疾病所致疼痛治疗的研究进展

解珊 华艳 白玉龙

（复旦大学附属华山医院康复医学科 上海 200040）

骨关节疾病等所致疼痛已成为影响现代人生活质量的重要问题。现有的疼痛治疗手段包括药物治疗、物理治疗和手术介入等。近年来，随着医疗技术的发展，激光疗法也已逐渐用于疼痛治疗。激光疗法是将激光作用于人体，从而改变人体细胞和组织功能的一种治疗方法[1]，其具有非侵入性和不良反应少等优点[2]，主要可分为高能量激光疗法（high-intensity laser therapy，HILT）和低能量激光疗法（low-level laser therapy，LLLT）两类。

1 HILT

HILT采用较高强度的激光辐射，使用的设备为Ⅳ类激光器，功率范围多为0.6～25 W。HILT对人体组织的穿透能力强（5～15 cm），能作用于人体深层组织，并产生较大的光子数量，达到多重物理治疗的效果[3]。目前最常用的HILT用设备是Phoenix Thera-Lase系统，其已获得美国FDA批准，功率范围为1～75 W，波长为1 275 nm[4]。LLLT使用的设备为Ⅰ、Ⅰm、Ⅱ或Ⅲ类激光器，功率范围为5～500 mW。相较于HILT，LLLT对人体组织的穿透能力较弱（＜2 cm），不能作用于人体深层组织[3]。

近年来，HILT已被用作一种无痛、无创的疼痛治疗手段，止痛效果显著[1]。HILT系通过生物和光学机械刺激来促进组织细胞再生和神经修复，具有提高痛阈、缓解疼痛的作用。HILT时黑色素和血红蛋白对激光束的吸收较LLLT少，其激光束能量高度集中，定向性好、发散性小，可不影响其他正常组织，直接穿透浅表组织而聚焦至人体深层治疗部位[5]，患者基本没有不适感。HILT能显著减轻多种慢性和急性疾病所致疼痛的程度[3]。

2 HILT的作用机制及影响因素

2.1 HILT的物理学特征和生物学效应

HILT具有独特的光化学、光热和光学机械作用，能通过增加细胞代谢、血管通透性和血流量来影响人体出现异常的深层组织、结构和难以触及的区域[5]。HILT的低频率、高峰值功率和长波长的物理学特征可确保在短时间内实现高能量转移，避免浅表组织的热积累现象[6]。因此，HILT不会导致组织的热积累，而能在有限时间内通过热效应来促进组织内的血管舒张[7-8]，加快代谢产物与氧气的物质交换[2]。有组织学研究发现，HILT可使部分与组织愈合相关的生物标志物水平发生显著的正向改变[9]。HILT能将高能量转移至人体组织内，刺激线粒体氧化反应的发生和三磷酸腺苷的产生，同时通过血管舒张作用促进新陈代谢和血液循环，加快水肿吸收，迅速清除渗出物[10]。

2.2 HILT缓解疼痛的作用机制

HILT的疼痛缓解效果可能与多种机制有关。在神经系统中，P物质可优先激活神经激肽-1受体，通过初级传入纤维向脊髓和脑干二级神经元传导痛觉信号，从而导致痛觉过敏[11]。有研究表明，HILT能通过减少感觉神经外周末梢释放P物质来缓解疼痛[8，12]。HILT也可通过抑制Aδ和C纤维的传导，延长感觉神经的潜伏期，降低感觉神经的传导速率，同时改变神经电生理学参数，使痛觉感受器出现特异性的神经传导阻滞，导致疼痛信号从外周到中枢神经系统的传导受到抑制[13]。HILT对神经末梢疼痛也有缓解效果，能通过电神经纤维传导阻滞机制减少受损组织中缓激肽的合成和乙酰胆碱、组胺的释放[12]，提高患者的痛阈，从而缓解疼痛[1，6]。还有研究认为HILT是通过减轻炎性反应来缓解疼痛并促进组织愈合的，其作用机制可能是：HILT可提高血管通透性和血流速率，加快血液循环和营养供应，增加局部组织细胞内DNA、RNA和三磷酸腺苷的合成[8]，同时通过刺激组织中的生色团吸收激光束来触发线粒体氧化反应[14]，由此促进细胞新陈代谢，增强局部组织自我修复能力。总的来说，HILT的疼痛缓解机制尚未完全阐明，尤其是其神经系统作用机制。

2.3 影响HILT治疗效果的因素

HILT的治疗效果受到所用设备的输出功率、波长、激光辐射时间和治疗周期等多种因素的影响。在实际进行HILT治疗时，应首先准确识别患者的疼痛区域及其支配神经，然后再根据患者的具体病情和高能量激光治疗仪的参数，制订出适合患者个体的治疗方案，其中输出功率、波长和治疗时间3个因素与HILT治疗效果的关联最为密切[15]。

波长决定了激光束穿透人体组织的能力。LLLT只能将光能传输到人体表皮和皮下组织层，适用于浅表伤口和皮肤疾病的治疗。HILT则可将光能传输到人体皮下组织深部，故适用于软组织损伤的治疗[3]。输出功率和治疗时间决定了激光在目标组织内的能量饱和度[16]。HILT能在较短的时间内将治疗剂量的光能传输到人体更深的目标组织内。

3 HILT在骨关节疾病所致疼痛治疗中的应用

3.1 骨关节炎

Nazari等[17]的研究发现，HILT对膝骨关节炎所致疼痛有较好的止痛效果。他们采用三盲法进行随机对照试验，将93例膝骨关节炎患者随机分为HILT治疗组、常规物理治疗组和运动训练组并给予相应的干预治疗，结局指标包括膝关节疼痛视觉模拟量表（visual analogue scale，VAS）评分、膝关节屈曲活动范围、起立-行走计时测试结果、6 min步行测试结果，以及西安大略和麦克马斯特大学关节炎指数评分。Cantero-Téllez等[18]对拇指腕掌关节骨关节炎患者进行HILT治疗，经将HILT作用于患者不同的出现骨关节炎的关节，结果发现HILT有降低患者疼痛敏感度和改善关节功能的作用，且患者拇指捏力也有一定程度的提高。

Ciplak等[19]将48例膝骨关节炎患者随机分为HILT治疗组与经皮神经电刺激（transcutaneous electrical nerve stimulation，TENS）和超声波联合治疗组，结果经静息、活动和夜间疼痛评分，以及膝关节功能和僵硬评分评估后发现，HILT治疗组患者在第6周时的疼痛和功能评分均较TENS和超声波联合治疗组患者有显著改善。Kheshie等[20]的研究发现，HILT联合运动训练能有效减轻膝骨关节炎患者的疼痛并提高其膝关节功能。Alayat等[21]的研究发现，HILT联合运动训练能减缓膝骨关节炎患者的膝关节软骨磨损程度，减少患者的手术需求。Akaltun等[12]对40例膝骨关节炎患者进行的随机对照试验也得出了类似结论，但未发现加用HILT可较单纯运动训练显著增加患者膝关节软骨和股骨软骨的厚度，这可能与研究所用设备和治疗方案的不同有关。

3.2 跖筋膜炎

Ordahan等[22]将75例跖筋膜炎患者随机分为LLLT治疗组和HILT治疗组。HILT治疗组患者均接受了Ⅰ、Ⅱ期治疗，其中Ⅰ期治疗为3次脉冲模式的间歇性止痛治疗，Ⅱ期治疗为6次连续模式的生物刺激效应治疗。研究采用VAS评分、足跟压痛指数评分和足踝关节预后评分为结局指标来评定患者治疗前后的疼痛和功能状态。Naruseviciute等[2]使用与Ordahan等研究相同的设备对102例单侧跖筋膜炎患者进行HILT治疗，主要结局指标为VAS评分，次要结局指标包括压力测痛法结果和超声测量的足底筋膜厚度等。Ordahan等发现，治疗后HILT治疗组患者各项指标值的改善幅度均优于LLLT治疗组患者；但Naruseviciute等的研究却显示，HILT和LLLT治疗的疼痛缓解效果的差异没有统计学意义。这是否与两项研究LLLT治疗所用设备不同有关，尚难作出结论。足底筋膜厚度是跖筋膜炎诊疗过程中常用的评价指标之一，其值＞4 mm被认为是跖筋膜炎的标志。Naruseviciute等的研究发现，HILT治疗组患者的足底筋膜厚度在3周治疗期内逐渐减小，虽然与LLLT治疗组患者的差异没有统计学意义，但减小速率更快，若延长随访时间，两治疗组患者的足底筋膜厚度差异很可能将具有统计学意义。

3.3 颈腰部疼痛

Yilmaz等[6]对40例颈椎间盘突出症所致颈痛患者进行了一项单盲随机对照试验，结果发现HILT治疗可较超声波联合TENS治疗更显著地改善患者的VAS、颈部疼痛和残疾量表评分，以及颈部关节活动范围。Huang等[5]设计了一项前瞻性随机对照试验方案，将100例腰椎间盘突出症患者随机分为HILT治疗组和超声波治疗组，预设研究结论为两治疗组患者的腰椎间盘突出症所致疼痛缓解效果相当。不过，根据Yilmaz等的研究结果，推测HILT的治疗效果可能优于超声波治疗效果。

Ozkaraoglu等[23]将下背痛患者随机分为HILT治疗组和TENS治疗组（均还同时接受运动训练、超声波和热敷治疗），通过比较治疗前后患者的VAS评分、脊柱关节活动范围、Oswestry残疾量表评分和贝克抑郁问卷评分等结局指标值的变化情况，发现HILT治疗组患者的疼痛减轻幅度优于TENS治疗组患者，但无法明确单独使用HILT对患者疼痛的改善作用。Choi等[10]的研究显示，同时接受HILT和运动训练治疗的慢性背痛患者的疼痛减轻幅度优于仅接受运动训练治疗的患者。Fiore等[24]的研究采用VAS和意大利版的Oswestry残疾量表来评定治疗前后下背痛患者的疼痛程度和相关功能评分的变化情况，结果发现HILT治疗患者的症状改善幅度优于超声波治疗患者。Zati等[25]将腰椎间盘突出症所致下背痛患者随机分为TENS、HILT和非甾体类抗炎药治疗3组，结果发现在短期内，3种治疗方法的疼痛缓解效果基本一致，但从远期效果看，HILT的治疗效果更优。

4 HILT的禁忌证与不良反应

目前已知的HILT的唯一不良反应是短暂的皮肤发红和灼烧感，但发生率较低[15，26]。在进行HILT治疗过程中，操作者和患者均须佩戴墨镜，以避免激光损伤眼睛。HILT不应用于有人工耳蜗或心脏起搏器植入、发热症状、皮肤结核、出血倾向、合并肿瘤或癫痫的患者，也不可用于妊娠、光过敏的患者。

不过，由于HILT治疗的最佳剂量、持续时间、频率等参数的设定还无明确的共识或标准，HILT治疗的不同参数与治疗效果之间的关联并未得到完全阐明，HILT治疗可能存在一些尚没有被观察到的不良反应。

5 结论与展望

作为一种新型非侵入性辅助镇痛疗法，HILT对缓解骨关节疾病所致疼痛有较好的治疗效果，且基本上没有不良反应。随着疼痛症状改善，患者的相关功能状态尤其是运动能力和生活质量也会有所提高[2，17-18]。激光疗法还可降低疼痛患者对阿片类药物的依赖性[27]，这对疼痛患者乃至整个社会都有益。非成瘾性药物联合非药物治疗有可能为疼痛管理提供一种更安全的有效镇痛方式。

激光疗法现已用于临床医疗的多个方面，除骨关节疾病所致疼痛外，在神经根性疼痛[28]、皮肤科疾病、妇科疾病治疗和口腔正畸[29]等方面也有较广泛的应用。有研究发现，HILT联合传统物理治疗能缓解血友病性关节病患儿的疼痛，改善患儿的运动功能和步态表现，且改善效果显著优于仅接受传统物理治疗的患儿[26]。目前，激光疗法的应用范围仍在不断扩展，即使有研究发现LLLT会促进癌细胞生长，但其实际上并未增强癌细胞的活性[4]。因此，也有学者在探索不加速肿瘤进展的前提下应用HILT治疗癌痛的可行性，但相关研究结论缺乏一致性，需要继续深入研究，同时慎重思考肿瘤患者接受这一疗法的临床必要性。

关于HILT及其联合其他干预措施治疗疼痛，现亟需进行进一步的临床研究来确定HILT用于特定疼痛治疗的最佳治疗参数。今后进行的HILT相关研究应是针对性强且设计合理的随机对照试验并作长期随访，以消除以往不同试验之间的异质性[30]，明确HILT对特定疼痛的治疗效果，使研究结论更具说服力。相信随着研究的不断深入，HILT的作用机制、治疗效果和应用范围将会得到明确界定，从而推动HILT的规范化应用。