In de jaren ’60 groeide het idee om shock waves in te zetten voor het verpulveren van nierstenen. Vandaag de dag kent deze behandeling al een hele hoop andere toepassingen; gaande van pijnbestrijding bij orthopedische aandoeningen tot de behandeling van patiënten met de ziekte van Alzheimer. Het is dus bewezen dat shock waves een brede waaier aan medische effecten kunnen hebben.
Naast de shock waves wordt er in de medische wereld ook veel gebruik gemaakt van de radiale drukgolven. In de volksmond spreekt men soms ook van radiale shock waves, al is dat niet de correcte term voor deze behandeling. Het verschil tussen radiale drukgolven en shockwave zit zowel in de manier waarop ze opgewekt worden, als in het doordringingsvermogen in het te behandelen weefsel.
We geven je graag een kort overzicht van de shock wave toepassingen. Mocht je nog verdere vragen hebben, dan kun je steeds contact opnemen met info@tendim.be of neem een kijkje bij onze toestellen voor ShockWave-therapie.
Focused Shock Waves 
Belangrijk om mee te beginnen is dat ‘shock waves’ geluidsgolven zijn. Deze akoestische golven worden gekenmerkt door hoge positieve drukamplitudes en steile drukverhogingen t.o.v. de omgevingsdruk.
Het verschil tussen shock waves en ultrasound
Vaak vergelijkt men shock waves met ultrasound. Er is echter een heel groot verschil tussen ultrasone golven en geluidsgolven: shock waves hebben een substantieel hogere drukamplitudes, waardoor men rekening dient te houden met het effect van de golven op het weefsel of medium dat ze doordringen.
Verspreiding van de shock waves
Shock Waves zijn dus geluidsgolven. Wanneer we spreken over medische shock waves, dan worden de golven meestal opgewekt in water buiten het lichaam. Aangezien het weefsel in ons lichaam hoofdzakelijk uit water bestaat, bevat het heel gelijkaardige eigenschappen, waardoor de golven gemakkelijk kunnen worden overgedragen. Het gevolg: shock waves worden van buiten het lichaam overgedragen naar biologisch weefsel, zonder enig significant verlies.
Belangrijk om te onthouden bij de behandeling van patiënten met shock waves is dat schokgolven worden gereflecteerd en gebroken op akoestische raakvlakken (zoals gebeurt wanneer licht een spiegel raakt). Hoe groter het verschil tussen de akoestische weerstand van twee media, hoe sterker dit effect zal zijn. Het is belangrijk om na te gaan of de toegepaste energie van de shock waves effectief bijdraagt aan de behandeling van je patiënt.
Let ook steeds op met gevangen lucht(belletjes) tussen het Shock Wave apparaat en het lichaam van je patiënt, aangezien die de effectiviteit van shock waves aanzienlijk verminderen.
Fysieke en biologische effecten van shock waves
Directe effecten op het raakoppervlak
Het feit dat shock waves selectief kunnen werken op verschillende weefsel- en materiaaloppervlakken, ligt aan de basis van het fysische mechanisme van momentumoverdracht. Door de hoogfrequente componenten binnen het megahertz-bereik en de bijbehorende korte pulslengtes van slechts enkele millimeters, kunnen schokgolven worden gericht op diepere gebieden in het lichaam. Hier betekent het mechanisme van momentumoverdracht dat ze specifiek langere stimulatiepulsen kunnen genereren in het fysiologisch effectieve millisecondebereik.
De krachten die ontstaan op weefselinterfaces tijdens impulsoverdracht (door middel van transmissie en selectieve reflectie) zijn in staat om lichte bewegingen in deze raakoppervlakken teweeg te brengen. Deze bewegingen zorgen ervoor dat cellagen worden uitgerekt en vervormd, waardoor ze kortstondig doorlaatbaar worden voor ionen en bepaalde moleculen. Dat mechanisme wordt mechanotransductie genoemd en wordt momenteel beschouwd als de sleutelfactor in tal van werkingsmechanismen die betrokken zijn bij medische toepassingen van schokgolven.
Het is aangetoond dat schokgolftherapie in de meeste gevallen resulteert in een verhoogde bloedcirculatie en een verhoogde metabolische activiteit, wat leidt tot het begin van het genezingsproces.
Schokgolven veroorzaken ook verschillende biologische reacties als gevolg van de schuif- en drukkrachten die ze produceren. Dit werkingsmechanisme wordt mechanotransductie genoemd. Wetenschappelijk bewijs toont aan dat hierbij de volgende effecten ontstaan:
- Toename van celpermeabiliteit
- Stimulatie microcirculatie (bloed, lymfe)6,7
- Vrijkomen van stof Substance P 18
- Vermindering van niet-gemyeliniseerde zenuwvezels
- Afgifte van stikstofoxide (NO), wat leidt tot vaatverwijding (vasodilatatie), verhoogde metabolische activiteit en angiogenese en een ontstekingsremmend effect heeft 9,10
- Antibacteriële werking11
- Afgifte van groeihormonen (bloedvaten, epitheel, botten, collageen, enz.)9,12,13,14
- Stimulatie van stamcellen15,16
- Stimulatie van neuronen (neurale spikes)8,18,19
Indirecte effecten : cavitatie
Naast het directe krachteffect van schokgolven op grensvlakken, treedt er ook cavitatie op in specifieke media zoals water en, tot op zekere hoogte, het weefsel.3
Microjet-vorming
Cavitatiebellen ontstaan direct nadat de druk/spanning van de schokgolven door het medium is gegaan. Het merendeel van de bellen groeit ongeveer 100 microseconden nadat de golven zijn gepasseerd, en stort dan met geweld in terwijl secundaire sferische schokgolven worden uitgezonden. In de buurt van interfaces kunnen cavitatiebellen niet meer instorten zonder gestoord te worden. Het terugstromende medium (bijv. water of lichaamsvloeistof) kan niet meer ongehinderd stromen. Daarom stort de bel asymmetrisch in tijdens het ontwikkelen van een microjet.4 Deze microjet wordt met een snelheid van enkele honderden meters per seconde op het grensvlak gericht (Fig. 12).
De microjets bevatten een hoge hoeveelheid energie en hebben een hoog doordringend vermogen. Terwijl de schokgolven door het medium gaan, komt gas dat is opgelost in het bloed of weefsel vrij en vormt het bellen. Dat fenomeen wordt zachte cavitatie genoemd. De op deze manier gevormde cavitatiebellen kunnen bloedvaten en cellen openscheuren. Dat veroorzaakt microbloedingen of membraanperforatie. Cavitatie is niet beperkt tot alleen de focale zone, maar is daar vooral uitgesproken.1,2,5
Bronnen
1 Wess, O.: Physikalische Grundlagen der extrakorporalen Stoswellentherapie. Journal für Mineralstoffwechsel, 11(4), 7 – 18, 2004.
2 Wess, O. et al.: Working group technical developments – consensus report. In: Chaussy, C. et al. (eds.): High Energy Shock Waves in Medicine. Georg Thieme Verlag, Stuttgart, 1997.
3 Church, C.: A theoretical study of cavitation generated by an extracorporeal shock wave lithotripter. The Journal of the Acoustical Society of America, 86(1), 215 – 227, 1989.
4 Crum, L. A.: Cavitation on microjets as a contributory mechanism for renal calculi disintegration in ESWL. The Journal of Urology, 140(6), 1587 – 1590, 1988.
5 Coleman, A. J. et al.: Acoustic cavitation generated by an extracorporeal shockwave lithotripter. Ultrasound in medicine and biology, 13(2), 69 – 76, 1987.
6 Kisch, T. et al.: Repetitive shock wave therapy improves muscular microcirculation. Journal of Surgical Research, 201(2), 440 – 445, 2016.
7 Goertz, O. et al.: Short-term effects of extracorporeal shock waves on microcirculation. Journal of Surgical Research, 194(1), 304 – 311, 2015.
8 Maier, M. et al.: Substance P and prostaglandin E2 release after shock wave application to the rabbit femur. Clinical Orthopaedics and Related Research, (406), 237 – 245, 2003.
9 Nishida, T. et al.: Extracorporeal cardiac shock wave therapy markedly ameliorates ischemia-induced myocardial dysfunction in pigs in vivo. Circulation, 110(19), 3055 – 3061, 2004.
10 Mariotto, S. et al.: Extracorporeal shock waves: From lithotripsy to anti-inflammatory action by NO production. Nitric Oxide, 12(2), 89 – 96, 2005.
11 Horn, C. et al.: The effect of antibacterial acting extracorporeal shockwaves on bacterial cell integrity. Medical Science Monitor, 15(12), 364 – 369, 2009.
12 Chao, Y.-H. et al.: Effects of shock waves on tenocyte proliferation and extracellular matrix metabolism. Ultrasound in medicine and biology, 34(5), 841 – 852, 2008.
13 Christ, Ch. et al.: Improvement in skin elasticity in the treatment of cellulite and connective tissue weakness by means of extracorporeal pulse activation therapy. Aesthetic Surgery Journal, 28(5), 538 – 544, 2008.
14 Gollwitzer, H. et al.: Radial extracorporeal shock wave therapy (rESWT) induces new bone formation in vivo: results of an animal study in rabbits. Ultrasound in medicine and biology, 39(1), 126 – 133, 2013.
15 Schuh, C. M. et al.: In vitro extracorporeal shock wave treatment enhances stemness and preserve multipotency of rat and human adipose-derived stem cells. Cytotherapy, 16(12), 1666 – 1678, 2014.
16 Raabe, O. et al.: Effect of extracorporeal shock wave on proliferation and differentiation of equine adipose tissue-derived mesenchymal stem cells in vitro. American Journal of Stem Cells, 2(1), 62 – 73, 2013.
18 Wess, O.: A neural model for chronic pain and pain relief by extracorporeal shock wave treatment. Urological Research, 2008; 36(6), 327 – 334, 2008.
19 Beisteiner, R. et al.: Transcranial Pulse Stimulation with Ultrasound in Alzheimer’s Disease – A New Navigated Focal Brain Therapy. Advanced Science, 7(3):1902583, 2019. doi: 10.1002/advs.201902583.