微能量LIPUS平台的作用机制及操作方法

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作者：医学镜界

低强度脉冲超声（Low-Intensity Pulsed Ultrasound，LIPUS）是近年来兴起的微能量治疗手段中的新贵，属于基于超声波的一种治疗形式。在20世纪50年代就陆续开展过探索LIPUS用于治疗骨骼疾病等。LIPUS由于具有低成本、非侵袭性和安全性高等特点，目前正逐渐推广应用于临床之中，它能够加速骨骼愈合、促进组织再生、抑制炎症、改善伤痛和肿胀，常用于治疗骨骼疾病。与传统超声相比，LIPUS还具有较低的能量强度（<3W/cm2）并以脉冲波形式输出的安全特点。今天我们就来全面了解一下：

一、LIPUS的作用机制

超声的治疗机制主要通过热效应和非热效应来发挥作用。而LIPUS因为其低强度输出模式，产生的热效应极低，所以主要靠非热效应来发挥作用，即空化效应和机械效应，这也是当下绝大多数研究者的主要关注焦点。

1.空化效应超声波空化效应主要指超声波作用于液体时，其中微小气核空化泡声压达到一定值时发生膨胀和崩溃的一系列动力学过程。有稳定空化效应和不稳定空化效应两种形式。 稳定空化主要用于增强药物传输和治疗吸收1，出现在治疗强度超声中，这时气泡经过大量声学循环，已经达到最大尺寸，气泡半径大约接近平衡值。 不稳定空化主要用于癌症消融和姑息治疗。其出现在高强度超声中（≥1000W/cm2），气泡可以释放大量能量，造成细胞损伤，迅速杀死组织。 但是两者对比，保持稳定的空化效应，才可以更好的发挥超声的治疗作用。

2.机械效应机械效应主要有声流和传质强化。

声流是指空化气泡振动时液体周围产生的环流，又分为宏流和微流。宏流是当超声波在液体中传播时，流体同向移动而导致的大量流动；微流是振荡源附近发生的微小涡流。宏流的机械能力弱于微流。微流继发出现在空化中，其强度可以改变膜渗透性，可以影响扩散速率和膜通透性，改变蛋白质合成和细胞分泌过程2。保持稳定的空化和声流对LIPUS非热效应的应用非常重要。

传质强化在LIPUS非热效应中起着至关重要的作用。超声波主要是促进传质和反应速度来增强液体介质运动，这也出现于经过LIPUS治疗的细胞和靶组织中。一般发生于细胞膜、胞质溶胶和边界层。振动气泡时会产生环绕声场的微流，然后将试剂引至酶的活性位点或细胞。这时生物制品会被释放到介质中，导致生物效应产生3。 综上所述，LIPUS利用低强度的脉冲式超声波微能量，能够通过机械力传导来激活干细胞增殖和分化，从而促进组织再生与修复。有研究显示LIPUS可以显著提高勃起功能障碍大鼠的阴茎海绵体内压，并改善和修复阴茎海绵体组织内的病理变化4。另外超声能够刺激血管生成因子，如IL-8、bFGF和VEGF的生成。当超声处理成纤维细胞、单核细胞和成骨细胞时，VEGF都会有显著的增强。LIPUS还可以增加NO合成酶的活性，提高NO水平，促进VEGF-A基因表达，从而有利于血管内皮细胞的生成，促进血管再生5。 LIPUS还可通过抑制TLR4和COX-2发挥抗炎作用。Nakao等6研究LIPUS如何影响脂多糖（Lipopolysaccharide，LPS）诱导的成骨细胞的炎症反应时发现LIPUS是通过抑制TLR4信号转导发挥抗炎作用的。另外在MRL/lpr小鼠试验中发现，LIPUS处理过的动物，COX-2阳性细胞受到抑制，出现显著降低7。这些都表明，LIPUS治疗可能是前列腺炎等炎症疾病的一种有效治疗方法。

二、LIPUS的操作方法

下面以使用湖南揽月医疗科技有限公司的多功能LIPUS低强度脉冲超声治疗仪进行治疗为例，进行LIPUS治疗男科疾病的流程介绍。

1.治疗ED时

每次治疗分4个步骤，每个步骤一个部位：先用ED-1001探头（额定输出功率：15W；有效辐射面积：6cm2；声工作频率：1.0MHz；治疗位置：阴茎脚；治疗模式：ED模式）治疗两侧阴茎脚，每个部位治疗5分钟。然后用ED-1701探头（额定输出功率：7.5W；有效辐射面积：6cm2；声工作频率：1.7MHz；治疗位置：阴茎体；治疗模式：ED模式）治疗两侧阴茎海绵体远端，每个部位治疗5分钟，可根据患者的耐受程度自行选择功率。每周治疗三次，隔日一次，连续治疗8次为一个疗程。

治疗时间表

2.治疗慢性前列腺炎

选择会阴部和耻骨联合部，双探头十字交叉叠加治疗，每次治疗十分钟，隔天一次，五次为一疗程。

总之作为低成本、非侵袭性、安全的一种生物物理治疗手段，LIPUS在临床治疗上有着独特优势，相信随着研究的不断进展，LIPUS会在男性勃起功能障碍、慢性前列腺炎等顽固性疾病的治疗上发挥重要作用，为广大男科患者带来治疗新希望！

【参考文献】

1、AZAGURY A, KHOURY L, ENDEN G, et al. Ultrasound mediated transdermal drug delivery［J］. Adv Drug Deliv Rev, 2014, 72: 127.

2、WATSON T. Ultrasound in contemporary physiotherapy practice［J］. Ultrasonics, 2008, 48(4): 321-329.

3、LIN G, REED- MALDONADO A B, LIN M, et al. Effects and mechanisms of low-intensity pulsed ultrasound for chronic prostatitis and chronic pelvic pain syndrome［J］. Int J Mol Sci, 2016, 17(7): 1057.

4、Lei H, Xin H, Guan R, et al. Low-intensity Pulsed Ultrasound Improves Erectile Function in Streptozotocin-induced Type I Diabetic Rats. Urology 2015; 4(Suppl 1):1241.e11-1241.e18

5、郭霜. 低强度脉冲超声的生物物理学效应及相关机制的研究进展[J].中国医学物理学杂志，2019,36(5):605-609.

6、NAKAO J, FUJII Y, KUSUYAMA J, et al. Low-intensity pulsed ultrasound (LIPUS) inhibits LPS-induced inflammatory responses of osteoblasts through TLR4-MyD88 dissociation［J］. Bone, 2014, 58(1):

7、NAKAMURA T, FUJIHARA S, YAMAMOTONAGATA K, et al. Lowintensity pulsed ultrasound reduces the inflammatory activity of synovitis［J］. Ann Biomed Eng, 2011, 39(12): 2964-2971.

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