震波治疗技术在20世纪80年代首先应用于泌尿系和胆道结石的治疗。20世纪90年代后被用于肌腱炎、骨折创伤等的康复治疗。21世纪初，研究者在动物实验中观察到震波治疗区域组织修复速度增快，新生血管数目增多。之后这一技术开始尝试应用于缺血心肌的治疗。瑞士STORZ MEDICAL公司于2003年开发研制出体外心脏震波治疗系统。整个系统包括电磁震波源、聚焦能量的抛物面反射器、机载实时同轴超声探头和心电信号同步装置。作为一种物理能量，心脏震波是一种低能量、窄脉宽的脉冲机械波，波形具有陡峭的脉冲上升段，持续时间极短，在脉冲峰值时具有很高的压力，焦点压力可达3~75 MPa(兆帕)，而其后的张力波较小。震波主要波形成分的频率为0.1~0.2 MHz、能流密度为0.005~0.640 mJ/mm²，仅是体外碎石能量的1/10。震波类似于超声波，可穿越水和软组织。工作时在心电触发下，高压脉冲电流在震波源中心通过电磁原理产生震波，经过抛物面反射器反射，再经过耦合水囊进入体内，于同轴定位超声探头准确定位的治疗靶区域内聚焦，焦点为一个纺锤形的区域，根据选取的能量大小，纺锤形的焦点短轴直径为3.5~8.0 mm，长轴直径为90~110 mm。震波在人体组织中传播时衰减小、剪应力小、穿透力强，在震波的焦点区域产生剪应力和空穴效应，引发微气泡在组织/细胞微环境内反复地形成/破裂，产生各种物理效应和生物学效应^[3]。

震波通过物理学机制，引发一系列的生物学作用，如促进细胞内多种细胞因子及血管生成因子的表达，激活相关信号转导通路，抑制凋亡、氧化应激等，最终增加治疗区域的新生血管数量，改善缺血状态。

1.2.1　细胞生物学水平研究

国内外学者进行了大量基础研究以探索震波治疗的细胞机制，目前已获知的细胞水平相关机制主要涉及以下几个方面(图1)。

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图1

体外心脏震波治疗作用机制

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VEGF：血管内皮生长因子；flt-1：fms样酪氨酸激酶受体1；miR：微小RNA；IFN-γ：干扰素γ；IL-6：白细胞介素6；MMP-9：基质金属蛋白酶9；TNF-α：肿瘤坏死因子α；NF-кB：核因子кB；NO：一氧化氮；αSMA：α-平滑肌肌动蛋白；Smad3：细胞内信号传导蛋白Smad家族3；TGF-β：转化生长因子β；SDF-1：基质细胞衍生因子1；PGC-1α：过氧化物酶体增殖物激活受体辅激活因子1α；NADPH：还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸

图1

体外心脏震波治疗作用机制

(1)促进内皮细胞血管新生：CSWT可上调血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)等多种细胞因子的表达，诱导血管内皮祖细胞增殖、迁移、黏附、归巢而直接促进血管内皮的形成^{[4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15]}。CSWT的上述作用可促进毛细血管"芽生式"生长，形成新的毛细血管网，引起心脏血管舒张，起到保护缺血心肌的作用。

(2)抑制心肌细胞凋亡：心肌细胞凋亡可以造成心肌细胞的减少和心脏功能的降低，在心室重构、缺血性心肌病及心力衰竭的发生发展中扮演了重要角色。CSWT通过抑制心肌细胞的凋亡，减少心肌损伤，对缺血缺氧的心肌发挥保护作用^{[13,15,16,17,18,19,20,21,22]}。

(3)抑制心肌局部炎症反应：CSWT可通过抑制缺血心肌局部炎症反应而改善缺血性心肌病患者的症状及预后^{[23,24,25,26,27,28]}。

(4)抑制心肌梗死后心肌纤维化：心肌纤维化通常发生在心肌梗死区及其边缘区，是心肌梗死后心力衰竭发生发展的主导因素之一，抑制心肌纤维化可能是CSWT发挥心肌保护效应的一个重要机制^{[13,29,30,31]}。

(5)减轻细胞线粒体损伤及氧化应激、调节心肌细胞自噬作用：CSWT通过调节心肌细胞自噬水平，减轻心肌细胞缺血缺氧引起的线粒体损伤，并降低缺血心肌组织氧化应激相关蛋白表达水平，延缓或逆转缺血引起的左心室功能障碍及左心室重构^{[8,16,22,23,32]}。

震波在高能量水平可粉碎肾结石，但在低能量水平下可促进组织修复。心脏震波采用更低的能量，已应用于临床近20年。早期曾有学者对其安全性提出了担忧和质疑^[37]，并在学术界引起了不小的争议，但也有学者认为采用不同的合理能量密度，几乎不会有不良反应发生^[38]。

早期的动物实验研究在探索有效性的同时，发现适当能量水平的震波治疗无不良反应。组织学研究显示，震波后细胞膜、细胞核无受损征象，细胞间质未见炎症细胞浸润^[35]。CSWT后也没有发现组织损伤、出血或心律失常等不良反应^{[10,29,33,36,39]}。CSWT的动物模型研究显示出即刻的良好安全性，有研究报道以心脏超声评估CSWT后1个月和3个月后的大鼠心脏结构和功能，未观察到血流动力学异常、心律失常、血清肌钙蛋白I升高等，也未发现对左心室功能有不良影响。病理学研究提示，CSWT后心肌组织在光学显微镜下未见心肌组织纤维化及炎症反应加重的迹象；Liu等^[40]采用扫描电子显微镜观察心肌细胞超微结构发现，CSWT未对心肌超微结构造成明显损害，证实其在细胞水平是安全的；同期，另一研究报道CSWT不会增加正常心肌细胞凋亡^[41]。上述研究为CSWT的安全性提供了重要依据。2021年Pölzl等^[42]的研究探讨了震波治疗的剂量，即安全治疗范围，结果显示在0.15~0.27 mJ/mm²通量密度能量水平范围，震波治疗不会引起细胞损伤，证实优化能量强度的CSWT是安全的。

CSWT的一个主要优势是它的非侵入性，多项研究观察了CSWT相关的临床不良反应^{[43,44,45,46,47,48,49,50,51]}，但在接受CSWT的患者中未观察到心绞痛或心力衰竭加重，无出血、无栓塞、无恶性心律失常(室性心动过速/心室颤动)、无心肌坏死等并发症，血压、心率和血氧饱和度无明显变化^[52]；血液学指标如肌钙蛋白、肌酸激酶、脑钠肽、肝肾功能等在CSWT治疗前后差异无统计学意义^[53]；心电图、超声心动图未记录到任何不良事件^[54]。在治疗慢性心力衰竭患者的CELLWAVE研究中，接受CSWT治疗的患者均耐受良好，未监测到心律失常、肌钙蛋白增加^[55]。另一项研究随访CSWT患者长达6年，在治疗期间未发现严重的心律失常、心力衰竭、呼吸衰竭、出血、栓塞或心原性休克等不良事件，6年的随访也未发现任何震波相关的不良反应^[56]。也有研究报道，患者在治疗过程中伴有轻微的疼痛和治疗区域皮肤发红或出现瘀斑，但其皮肤变化轻微，1周后均可消失^[57]。

缺血性心力衰竭是冠心病的终末期表现，严重影响患者生存质量并增加死亡率。2010年俄罗斯学者对24例缺血性心力衰竭患者进行CSWT自身对照临床研究，对比治疗前及治疗后3个月、6个月的纽约心脏病协会(New York Heart Association，NYHA)心功能分级、CCS心绞痛分级、6MWT、LVEF、左心室静息及负荷灌注总分，结果显示上述指标在治疗后3个月和6个月均明显改善^[65]。2012年我国云南学者报道CSWT可有效改善缺血性心力衰竭患者临床症状、提高生活质量及运动耐力，显效机制与促进血管内皮生长因子及其受体高表达密切相关^[66]。2013年德国学者应用CSWT联合干细胞治疗慢性心力衰竭，该研究共纳入103例患者(第一阶段以2∶2∶1比例，随机分为高剂量震波组、低剂量震波组及假震波组；第二阶段震波治疗组以1∶1比例，随机分为骨髓干细胞组及骨髓干细胞安慰剂组)，结果显示CSWT+骨髓干细胞组(42例患者)LVEF明显改善，且严重心脏不良事件总体发生率也明显低于非CSWT+骨髓干细胞组(21例)及CSWT+骨髓干细胞安慰剂组(39例)^[55]。2016年上海市胸科医院对23例缺血性心力衰竭患者完成9次CSWT后，单光子发射计算机断层显像(single photon emission computed tomography，SPECT)显示CSWT治疗后缺血心肌血流改善，并发现CSWT可促进血管内皮生长因子和趋化因子的表达，同时抑制细胞凋亡^[67]。

鉴于急性心肌梗死早期属于心血管事件高发期，CSWT在此时期的临床研究相对较少。2018年日本学者报道了对17例急性心肌梗死行直接PCI术后48~72 h内的患者实施3次CSWT，并采用超声心动图、心脏磁共振和左心室造影评价左心室大小和心室功能，同时匹配25例患者作为对照组；6个月随访提示，CSWT组LVEF明显改善，左心室内径有减小趋势，但差异无统计学意义^[60]。因样本量较小，随访周期过短，CSWT是否有助于改善急性心肌梗死后患者的心室重构，还有待进一步研究探索。

CSWT安全性良好，对于一些存在特殊情况的患者，可作为常规药物治疗以外的另一种治疗选择。

冠状动脉造影或冠状动脉CT血管成像，提示中度至重度冠状动脉狭窄，经标准药物治疗、再血管化治疗[PCI和(或)CABG]后仍有心绞痛，但不适宜(如复杂弥漫病变、严重钙化病变、反复介入术后再狭窄病变、冠状动脉远端病变等)，或不愿意接受PCI或CABG治疗，并同时满足以下条件的患者^[59,72,73]：

(1)CCS心绞痛分级Ⅱ级及以上，NYHA心功能分级Ⅰ~Ⅲ级。

(2)影像学检查[负荷超声心动图和(或)负荷心肌灌注显像]提示存在可逆性心肌缺血客观证据^[74,75]。

(3)血流动力学稳定。

(1)无保护的严重左主干病变。

(2)左心室收缩功能受损且伴有血流动力学不稳定。

(3)慢性阻塞性肺疾病、肺大疱、假乳置入术后或其他原因导致超声检查声窗差^[74]。

(4)合并胸部恶性肿瘤^[60]。

(5)妊娠^[76]。

(6)治疗区域皮肤破溃或感染^[61]。

(1)NYHA心功能分级Ⅳ级^[47]。

(2)急性心肌炎、心包炎、中量或大量心包积液、感染性心内膜炎、深静脉血栓形成、心腔内血栓；严重主动脉瓣狭窄、主动脉瘤、胸主动脉夹层、胸主动脉瘤、心脏移植术后、心脏金属瓣膜置换术后、肺栓塞^{[47,57,61,64,66,67,75,77]}。

按疗程时间分为3个月疗法和1个月密集疗法。前者应用更为广泛。

4.1.1　治疗疗程

3个月内完成9次治疗为1个疗程，每个月治疗1周，休息3周，每个治疗周内进行3次CSWT，分别在治疗周的第1、3、5天进行，共持续3个月(图2)。

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图2

体外心脏震波治疗疗程流程图

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图2

体外心脏震波治疗疗程流程图

也有研究报道1个月密集疗法，即1个月内进行3周共9次的治疗，治疗的能量和靶点等同3个月疗法。其主要优点是疗程缩短后方便患者来院治疗。

(1)治疗前评估：根据适应证和禁忌证选择合适的患者，向患者及家属进行必要的解释并签署CSWT知情同意书，治疗前对患者进行临床症状、专科疾病、生活质量、血生化指标等方面的评估。

(2)按CSWT操作方法进行治疗。

(3)治疗后评估：评估临床效果及有无不良反应或不良事件。

CSWT的操作流程如图3所示。

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图3

体外心脏震波治疗操作流程图

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CCS：加拿大心血管学会心绞痛分级；SAQ：西雅图心绞痛量表评分；SF-36：36项健康调查简表；BNP：B型利钠肽；NT-proBNP：N末端B型利钠肽原

图3

体外心脏震波治疗操作流程图

(1)确定治疗靶心肌：按常规将左心室心肌划分为17节段，通过负荷超声或负荷核素心肌灌注显像，结合心电图、冠状动脉造影等结果，判定治疗靶心肌节段^[78](图4)。

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图4

左心室17节段示意图

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1：基底部前壁；2：基底部近前壁间隔；3：基底部近下壁间隔；4：基底部下壁；5：基底部近下壁侧壁；6：基底部近前壁侧壁；7：中部前壁；8：中部近前壁间隔；9：中部近下壁间隔；10：中部下壁；11：中部近下壁侧壁；12：中部近间隔侧壁；13：心尖部前壁；14：心尖部间隔壁；15：心尖部下壁；16：心尖部侧壁；17：心尖部；LAD：左前降支；LCX：左回旋支；RCA：右冠状动脉

图4

左心室17节段示意图

(2)生命体征监测：治疗时患者安静平卧，描记12导联体表心电图，连接心电、血压及氧饱和度监测。

(3)设置水囊高度：定位前依据靶心肌部位调节水囊高度(定位)，之后使超声探头下移并略突出于水囊表面达到清晰定位。定位后增加水囊高度至轻触但不压迫患者胸壁为宜，目的是减少震波传导过程中的能量衰减，见图5。

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图5

体外心脏震波治疗仪水囊高度及能量控制界面

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图5

体外心脏震波治疗仪水囊高度及能量控制界面

(4)机载超声寻找靶心肌节段：当探头下移接触胸壁后，先显示左心室长轴影像，之后顺时针旋转超声调节钮，依次显示为左心室短轴、四腔和左心二腔切面，当2个以上切面共同锁定同一个节段时视为定位成功。

(5)能量控制：定位完成之后升高探头以免干扰震波释放。之后按下震波释放器，从小能量0.8级(相当于0.024 mJ/mm²)开始，成功释放的标志为出现与患者心率快慢一致的"哒、哒"声，每200个点为1个频率周期。若无特殊，能量级别可逐渐调至3级(0.09 mJ/mm²)，见图5。

(6)靶区内治疗点微调：见图6。常规情况下，我们对每个区域在1~0~-1或2~0~-2之间行9点组合，每点发放200次脉冲，共发放1 800次脉冲(9×200)。

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图6

体外心脏震波治疗仪靶区治疗点调整操作台

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上、下2个精确调节旋钮分别有6个微调角度，以黑笔标注为"3、2、1、0、-1、-2、-3"，上微调每旋转1格治疗角度移动6°，下微调每旋转1格治疗区域移动2.5 mm

图6

体外心脏震波治疗仪靶区治疗点调整操作台

(7)治疗过程中监测：询问患者症状并观察生命体征及心电图，若出现不适或心电图改变，可先降低能量级别并继续观察，酌情处理，详实记录并分析原因。

CSWT改善患者临床症状至少可持续6个月，治疗后6个月时改善尤为明显^{[62,65,74,76,79,80,81,82,83,84]}；推荐第1次震波治疗后半年，有适应证者重复震波治疗^[75]。