關(guān)于“體外沖擊波治療機(jī)”聲場(chǎng)測(cè)量報(bào)道中技術(shù)錯(cuò)訛的提醒

                                                 關(guān)于“體外沖擊波治療機(jī)”聲場(chǎng)測(cè)量報(bào)道中技術(shù)錯(cuò)訛的提醒

                                                                   中國(guó)科學(xué)院聲學(xué)所  牛鳳岐
      
      上網(wǎng)檢索有關(guān)醫(yī)用沖擊波的信息，無(wú)意中發(fā)現(xiàn)“新浪新聞”于2018年4月3日發(fā)布，題為“力學(xué)所等在醫(yī)用體外沖擊波定量化評(píng)估研究中取得進(jìn)展”的報(bào)道(具體內(nèi)容附后)，然拜讀之后發(fā)現(xiàn)其中有多項(xiàng)原則性錯(cuò)訛，特此提醒：

(1)碎石、治療用沖擊波不是“體外沖擊波”
      英文術(shù)語(yǔ)“extracorporeal shock wave ”，國(guó)內(nèi)有關(guān)單位和人士幾乎無(wú)一例外將其譯為“體外沖擊波”。在漢語(yǔ)語(yǔ)境中，“體外沖擊波”的意思是，沖擊波處在人體之外。但腎臟、尿路等處的結(jié)石，骨骼、筋腱、軟組織乃至陰莖血管等，都是生長(zhǎng)在人體之內(nèi)的，處于體外的沖擊波與它們根本不見(jiàn)面，如何實(shí)現(xiàn)粉碎和治療？

      行家們都知道，醫(yī)學(xué)臨床目前所用的沖擊波源有三種，即液電式、電磁式(按聚焦方式又分為兩種)、壓電式。它們都是在體外引發(fā)，傳播至體內(nèi)后，在焦點(diǎn)處對(duì)目標(biāo)起粉碎或治療作用。所不同的是，液電式的，產(chǎn)生時(shí)即是沖擊波；而電磁式和壓電式的，起初并非沖擊波，進(jìn)入體內(nèi)聚焦后才成為沖擊波。故該術(shù)語(yǔ)的準(zhǔn)確譯法應(yīng)是“體外引發(fā)沖擊波”，或更簡(jiǎn)練地譯為“外發(fā)沖擊波”。對(duì)此，剛剛出版的《醫(yī)用沖擊波的基礎(chǔ)與臨床》一書(shū)中特別做了解說(shuō)和糾正。

(2)醫(yī)學(xué)治療用沖擊波不是“低強(qiáng)度的超聲波”
      行家們知道，按波形劃分，聲波有連續(xù)波和脈沖波，而脈沖波又分為普通尖脈沖、沖擊脈沖和猝發(fā)聲脈沖三種。其中的“沖擊脈沖”才是沖擊波。按其產(chǎn)生原理和波形特征，醫(yī)用沖擊波的準(zhǔn)確定義應(yīng)是，“因媒質(zhì)中劇烈壓力擾動(dòng)產(chǎn)生，以陡前沿、短持續(xù)時(shí)間、高正聲壓、低負(fù)聲壓為特點(diǎn)的聲脈沖波”，因波形酷似英文字母N，也稱“N波”。其頻率覆蓋數(shù)十赫茲至數(shù)十兆赫茲，但醫(yī)學(xué)臨床所用的部分處于數(shù)百千赫茲至兆赫茲頻段，屬于超聲波。表征醫(yī)用沖擊波“強(qiáng)弱”的常用參數(shù)有聲壓(壓力)、脈沖聲強(qiáng)時(shí)間積分(能量密度)和指定面積聲脈沖能量，不用聲強(qiáng)參數(shù)，故沒(méi)有“低強(qiáng)度沖擊波”之說(shuō)。

(3)所謂“發(fā)散式體外沖擊波治療儀”根本不產(chǎn)生沖擊波，不是沖擊波治療儀
      所謂“發(fā)散式體外沖擊波”,國(guó)際上通用的英文名稱為radial pressure wave，即徑向聲壓脈沖波，系歐洲某國(guó)產(chǎn)品，現(xiàn)國(guó)內(nèi)也有制造。在美國(guó)FDA注冊(cè)的公告中，制造商對(duì)該產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和工作原理的自述為：“該產(chǎn)品由控制單元和手柄組成，治療頭安裝于手柄的遠(yuǎn)端，用螺帽固定；壓縮空氣產(chǎn)生的壓力脈沖驅(qū)動(dòng)手柄內(nèi)的子彈擊打治療頭的內(nèi)表面，從而在治療頭內(nèi)產(chǎn)生沖擊波，該沖擊波傳播到治療頭的外表面，再傳遞給與之直接接觸的治療目標(biāo)；沖擊波由接觸點(diǎn)沿徑向進(jìn)入人體組織，最大能量密度位于皮膚表面的耦合點(diǎn)處，瞄準(zhǔn)的是緊靠皮膚的治療區(qū)，不具有聚焦特性”。
      
      然而，迄今的研究和實(shí)踐表明：只有在打雷、爆炸、飛行器超高速飛行，或人工裝置中壓力擾動(dòng)的傳播速度超過(guò)所在媒質(zhì)內(nèi)的聲速時(shí)才會(huì)產(chǎn)生沖擊波，而該產(chǎn)品手柄內(nèi)子彈的運(yùn)行速度不超過(guò)15m/s，遠(yuǎn)低于空氣中聲速，更遠(yuǎn)低于金屬制“治療頭”中數(shù)千m/s的聲速，根本不具備產(chǎn)生沖擊波的條件。

      為驗(yàn)證制造商的說(shuō)法，美國(guó)夏威夷大學(xué)的Cleveland早在2007年，就按照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IEC61866中所述方法對(duì)該類產(chǎn)品進(jìn)行了系統(tǒng)測(cè)量。結(jié)果表明，其“治療頭”無(wú)論是凸面形還是凹面形，在水中產(chǎn)生的不過(guò)是一些完全不具有沖擊波特征的無(wú)規(guī)振蕩。

      事實(shí)上，該類產(chǎn)品與利用木槌敲打患處的“理療槌”甚至拳頭并無(wú)本質(zhì)差異，所不同的只是將拳頭、木槌改成了氣錘，從而使敲擊力度更大而已。

      2011年，國(guó)際沖擊波治療學(xué)會(huì)（International Society of Medical Shockwave Tratment，ISMST）曾在“術(shù)語(yǔ)和定義共識(shí)聲明”中將醫(yī)用沖擊波劃分為“聚焦和非聚焦體外引發(fā)沖擊波”與“徑向體外引發(fā)沖擊波”，二者并列。鑒于學(xué)界的研究結(jié)果，2017年的ISMST“術(shù)語(yǔ)和定義共識(shí)聲明”中已經(jīng)變更為“聚焦和非聚焦體外引發(fā)沖擊波”與“徑向聲壓波”二者并列，從而明白無(wú)誤地將“徑向聲壓波”從醫(yī)用沖擊波中排除了。

(4)醫(yī)用沖擊波聲場(chǎng)、聲輸出測(cè)量早有標(biāo)準(zhǔn)
      作為科研人員，尤其是現(xiàn)代的，在中科院工作的大多具有博士學(xué)位的科研人員，在遇到先前不曾接觸過(guò)的對(duì)象、題目時(shí)，首先要做文獻(xiàn)檢索求助。醫(yī)用沖擊波屬于超聲波，關(guān)于其聲場(chǎng)、聲輸出的基本知識(shí)、測(cè)量方法、測(cè)量手段，即使不算“浩如煙海”，至少是很容易查到的。在這方面，不僅有論文、書(shū)籍，而且多項(xiàng)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。然而，從報(bào)道看，他們完全未做，完全不懂，自稱為發(fā)明創(chuàng)造的土辦法，牛頭不對(duì)馬嘴。

(5)“壓力分布與圓形活塞聲源所產(chǎn)生的輻射聲場(chǎng)分布類似”恰恰證明測(cè)量有問(wèn)題
      所謂徑向壓力波治療儀的聲場(chǎng)分布，舉世皆知，是以敲擊點(diǎn)為中心發(fā)散傳播的。研究者居然得出“與圓形活塞聲源所產(chǎn)生的輻射聲場(chǎng)分布類似”，說(shuō)明他們“發(fā)明創(chuàng)新”的辦法歪曲了原有聲場(chǎng)。




附報(bào)道原文：
                                                                    力學(xué)所等在醫(yī)用體外沖擊波定量化評(píng)估研究中取得進(jìn)展

      醫(yī)用體外沖擊波治療(extracorporeal shock wave therapy，ESWT)是使用低強(qiáng)度的聲波來(lái)治療假關(guān)節(jié)、足底筋膜炎、外側(cè)上髁炎、肩部鈣化性肌腱炎、跟腱病、股骨頭壞死等多種骨科疾病的一項(xiàng)非侵入式技術(shù)。發(fā)散式ESWT因臨床效果良好，近年來(lái)應(yīng)用逐漸增多，但其所產(chǎn)生的生物效應(yīng)仍不明確，很大程度上依賴于臨床醫(yī)生的個(gè)人經(jīng)驗(yàn)和判斷，且無(wú)法確定器械設(shè)置的劑量與目標(biāo)部位的治療劑量之間的關(guān)系，難以對(duì)不同患者采用個(gè)性化的治療方案。

      近期，中國(guó)科學(xué)院力學(xué)研究所科研團(tuán)隊(duì)聯(lián)合北京積水潭醫(yī)院骨科臨床醫(yī)生、中科院生態(tài)環(huán)境研究中心研究人員，在發(fā)散式ESWT定量化評(píng)估研究中取得重要進(jìn)展。

      研究人員發(fā)展了一種實(shí)驗(yàn)測(cè)量與模擬計(jì)算結(jié)合的方法，來(lái)獲得發(fā)散式體外沖擊波治療儀在生物組織內(nèi)所產(chǎn)生的壓力場(chǎng)。采用粘貼和嵌入薄膜傳感器的方式，分別測(cè)量了培養(yǎng)皿底部和生物組織內(nèi)的壓力變化；利用顯式動(dòng)力學(xué)有限元分析方法得到了水中和生物組織內(nèi)詳細(xì)的壓力波傳播過(guò)程，并使用測(cè)量結(jié)果對(duì)模擬設(shè)置進(jìn)行標(biāo)定和驗(yàn)證。

      結(jié)果表明，發(fā)散式ESWT所產(chǎn)生壓力波的傳播具有指向性，壓力分布與圓形活塞聲源所產(chǎn)生的輻射聲場(chǎng)分布類似。
研究據(jù)此建立了培養(yǎng)皿底部和生物組織內(nèi)軸線方向上的壓力分布模型，通過(guò)發(fā)散式體外沖擊波在人體腰椎及周圍軟組織內(nèi)傳播的有限元分析，得到了詳細(xì)的動(dòng)態(tài)壓力場(chǎng)。

      該研究為發(fā)散式ESWT療法提供了理論依據(jù)，為個(gè)性化治療方案的制定和定量化生物學(xué)機(jī)理研究奠定了基礎(chǔ)。
相關(guān)研究成果以Quantitative assessments of mechanical responses upon radial extracorporeal shock wave therapy為題，以整頁(yè)插圖（Frontispiece）的形式發(fā)表在Advanced Science上。

      該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金委、中科院、北京市科學(xué)技術(shù)委員會(huì)的資助。