慢性傷口發病率高，病程長，且會給患者帶來沉重的經濟負擔，是目前臨床治療的難點。因此，尋找一種有效的方法促進慢性傷口愈合迫在眉睫。近年來，治療性超聲在慢性傷口治療中的應用逐漸得到重視，已成為一種有前景的輔助治療手段。該文就傷口愈合過程、治療性超聲促進傷口愈合的作用原理、治療性超聲在傷口愈合不同時期的生物效應及其在糖尿病性潰瘍、下肢靜脈潰瘍和壓力性潰瘍等方面的應用展開綜述，以期為慢性傷口的治療提供新的思路和方向。
引用本文： 王鈺宏, 羅凱旋, 王彬, 陳茉弦, 敖麗娟. 治療性超聲在慢性傷口愈合中的研究進展. 華西醫學, 2021, 36(10): 1460-1464. doi: 10.7507/1002-0179.202011016 復制
慢性傷口是指在各種因素的干擾下，4～8 周內未愈合也無愈合傾向的傷口[1]。常見的慢性傷口包括靜脈性潰瘍、動脈性潰瘍、糖尿病性潰瘍和壓力性潰瘍等。慢性傷口引起的疼痛、睡眠障礙、活動不能等嚴重影響患者的身心健康，且還可導致殘疾，尤其是糖尿病足潰瘍，約 84% 的小腿截肢均由慢性傷口引起[1]。此外，傷口一旦發展為慢性傷口，將會給患者帶來沉重的經濟負擔。據估計，美國每年至少有 650 萬慢性傷口患者，用于治療的費用已超過 250 億美元[2]。因此，學者們也在不斷探索不同的方法促進慢性傷口愈合，水凝膠敷料[3]、高壓氧[4]、生長因子[5]、負壓傷口治療[6]和干細胞療法[7]等已被開發用于慢性傷口的治療，但療效參差不齊，且治療費用昂貴，甚至有些方法因加重疼痛而難以廣泛使用。近年來，治療性超聲促進慢性傷口修復的作用逐漸得到重視，相比其他療法，超聲的優勢在于成本低且操作簡單，它無痛、無創的治療方式也使患者更樂于接受。目前，治療性超聲在糖尿病性潰瘍[8]、下肢靜脈潰瘍[9]和壓力性潰瘍[10]等的治療中已初顯成效，本文將對治療性超聲在慢性傷口中的研究進展進行綜述，以期為慢性傷口的治療提供新的思路和方向。
1 傷口愈合過程
傷口愈合是多系統參與的復雜過程，可分為炎癥期、增殖期和重塑期，3 個階段既相互獨立又相互重疊[2]。皮膚傷口出現后，受損組織的局部血管迅速收縮，暴露血管內皮細胞以激活凝血系統止血。隨后，傷口啟動炎癥反應。活化的血小板釋放血小板源性生長因子和轉化生長因子 β 等生長因子和趨化因子，募集中性粒細胞和巨噬細胞進入傷口區，以清除細胞外基質中受損和失活的組織，吞噬并消化異物。與此同時，巨噬細胞還會分泌成纖維細胞生長因子、血小板源性生長因子和轉化生長因子 β 等，刺激成纖維細胞和血管內皮細胞的增殖和遷移，為下一階段做準備[11]。增殖期內，由于血管內皮生長因子和成纖維細胞生長因子等的刺激，血管內皮細胞突破基底膜向傷口區域移動，介導毛細血管的新生與重建。肉芽組織也逐漸形成，并向創口內生長[12]。成纖維細胞則聚集在傷口周圍，一部分產生大量的蛋白多糖和膠原，合成新的細胞外基質；另一部分分化為肌成纖維細胞，開始收縮傷口。一般來說，傷后 2～3 周，傷口過渡到重塑期，肉芽組織中豐富的毛細血管網隨代謝降低而退化，細胞間質的蛋白多糖和水分也逐漸減少。隨后細胞外基質中的Ⅲ型膠原變少，而Ⅰ型膠原增多，逐漸形成瘢痕組織。巨噬細胞和成纖維細胞等分泌膠原酶，逐漸分解和吸收瘢痕組織中的膠原纖維，使瘢痕組織變軟、變平。自此，表皮、血管等組織完成重塑，形成一個新的功能組織。免疫功能缺陷、組織中的生長因子缺乏、傷口感染、皮膚供養不足等因素都可能會影響傷口正常的修復過程，使其無法恢復解剖和功能完整，最終形成慢性傷口[13]。
2 超聲波及其促進傷口愈合的機制
超聲波是頻率高于 20 000 Hz 的機械振動波，因其作用于組織后可引起獨特的生物效應而被廣泛應用于治療[14]。治療性超聲是區別于診斷性超聲的概念，診斷性超聲多用于診斷和骨骼肌肉疾病的引導注射，而治療性超聲則在臨床或研究中用于疾病的治療。根據超聲能量的聚焦情況，可將治療性超聲分為聚焦超聲和普通超聲。聚焦超聲穿透性強，可將超聲能量靶向聚集于特定部位達到組織損毀和熱消融的目的，2016 年美國食品藥品監督管理局批準了聚焦超聲熱消融丘腦切除術用于原發性震顫和帕金森病震顫的治療[15]。普通超聲的靶向性差，但作用較為溫和，多用于物理治療領域。臨床上用于慢性傷口治療的超聲為普通超聲，其頻率一般為 20 kHz～3 MHz，強度通常在 0.125～3 W/cm2[14]。根據頻率的大小，又可將其分為低頻超聲和高頻超聲。非接觸式低頻超聲（noncontact low-frequency ultrasound，NCLFU）是低頻超聲的一種特殊形式，已被批準用于傷口治療[16]。NCLFU 的特點在于其聲頭不直接接觸創口，而是在皮膚周圍的一定位置通過霧化無菌鹽水將聲能傳遞到傷口區域，從而有效減少了因接觸傷口而引發的疼痛和感染[17]。目前關于超聲波促進傷口愈合的機制研究尚不透徹，但可能與超聲的熱作用和非熱作用相關。
2.1 熱作用
超聲波作用于組織后，聲能會被不同的組織吸收并轉化為熱能，這就是其熱作用的原理。超聲波的熱作用與其頻率、強度及介質性質等因素相關。頻率越高，強度越大，超聲波產熱越多，高強度聚焦超聲就是利用其熱效應使局部組織溫度迅速升高引起蛋白質變性、DNA 斷裂，最終導致熱凝固性壞死[18]。而普通超聲產生的熱量較低，它可以增加結締組織的延展性并緩解疼痛，最終增強組織的愈合能力[16]。普通超聲產生的熱量有 79%～82% 經血液循環帶走，18%～21% 由鄰近組織的熱傳導散熱，因此適宜參數的超聲一般不會使局部組織溫度過高而發生燙傷[19]。
2.2 非熱作用
2.2.1 機械作用
超聲波是一種機械振動波，當聲波在介質中傳播時會引起分子振動，使介質內部發生有節律的疏密變化，由此產生的壓力差可引起細胞容積的細微改變，通常將這種改變稱為“細胞微按摩”。超聲波的細胞微按摩作用可能會改變細胞膜的通透性，進而促進組織液的交換，改善組織營養狀況并提高細胞的再生能力[19]。
2.2.2 空化效應
空化是指超聲波通過組織中的液體時形成微小氣泡，這些微氣泡會隨著超聲波的周期性變化而震蕩，根據穩定性的不同，通常可將其分為穩定性空化和不穩定性空化。當聲強過高時，一般形成不穩定性空化，此時的微氣泡在超聲作用下劇烈震蕩，隨后迅速塌陷并釋放出大量能量，導致細胞死亡和組織損傷[20]。在治療劑量下，微氣泡一般不會破裂或爆炸，而是在超聲作用下反復膨脹和壓縮，通常將其稱為穩定性空化。穩定性空化的周圍會產生聲流，即細胞膜周圍微小的單向液體流動。穩定性空化和聲流可能會增加細胞膜的通透性，加速細胞生長從而促進組織愈合[14]。
3 傷口愈合不同時期超聲的生物效應
超聲波在傷口愈合的 3 個時期會產生不同的生物效應。研究發現，超聲波在炎癥期具有雙向作用[21]。一方面，超聲可以刺激肥大細胞、血小板、白細胞并能增強其活性，從而促進炎癥階段的正常發生。巨噬細胞對細菌和異物的吞噬作用是炎癥期傷口清創的基礎，而低頻脈沖超聲可以通過促進肌動蛋白聚合以及激活細胞外調節蛋白激酶和 p38 絲裂原活化蛋白激酶信號通路來增強巨噬細胞的吞噬作用[22]。此時超聲的整體作用是促炎而不是抗炎。另一方面，當炎癥反應過度時，超聲可通過抑制白細胞介素-6、白細胞介素-8、腫瘤壞死因子-α 等促炎性因子的釋放，逆轉傷口的長期炎癥狀態而促進其向下一階段過渡[19]。基質金屬蛋白酶 9 是降解細胞外基質的重要成分，而在慢性傷口中，基質金屬蛋白酶 9 表達上調可導致細胞外基質過度降解，傷口處于長期炎癥狀態，但經超聲作用后，傷口中的基質金屬蛋白酶 9 的含量明顯減少，新的細胞外基質逐漸形成，傷口的炎癥反應隨之減輕[17]。超聲還可降低纖維蛋白原的數量，改善傷口的氧灌注情況，進一步減輕傷口的持續炎癥反應[23]。在增殖期，超聲可以刺激不同細胞的增殖和遷移，改善傷口的愈合效率。成纖維細胞來源于間充質組織，負責在細胞外基質中產生膠原和纖維結締組織，是增殖期的關鍵細胞，傷口的有效愈合與成纖維細胞的運動遷移能力相關。在急性傷口中，纖維粘連蛋白通過與成纖維細胞表面的整合素 α5β1 和雙棲蛋白聚糖結合以激活 Rac1，進而使成纖維細胞持續遷移到創面內以收縮傷口，而在慢性傷口中，成纖維細胞遷移的速度及持續性均明顯下降[24-25]。研究發現，超聲可以在不依賴纖維蛋白通路的情況下通過機械刺激使鈣調蛋白激酶Ⅱ磷酸化，進而激活 Rac1，增強慢性創面中成纖維細胞的運動能力[24]。α 平滑肌蛋白與肉芽組織的形成相關，一項體外實驗顯示，用超聲輻照成纖維細胞 24 h 后，α 平滑肌蛋白的信使 RNA 明顯增多，成纖維細胞生長因子 β1 的表達也出現了明顯上調[26]，表明超聲可通過提高 α 平滑肌蛋白的表達來改善傷口的增殖狀況。在重塑期，超聲可以促進Ⅰ、Ⅲ型膠原基因和蛋白的表達，增加膠原纖維的延展性，減少瘢痕攣縮和粘連[27]。成纖維細胞沿其遷移途徑產生膠原，瘢痕組織中的膠原纖維呈平行排列，而超聲可以改變成纖維細胞的遷移模式，使其在傷口周圍均勻分布，進而減少瘢痕組織的產生[28]。傷口區膠原的無序沉積會導致皮膚失去正常的形態結構，甚至出現纖維化，而低頻超聲可以使創面內膠原纖維和肌纖維的排列趨于正常，改善傷口的愈合質量[29]。
4 治療性超聲在慢性傷口中的應用
4.1 糖尿病性潰瘍
炎性因子和生長因子的平衡有利于慢性傷口的愈合。研究顯示，低頻超聲可以增強糖尿病大鼠創面內血管內皮生長因子和轉化生長因子-β1 的表達，降低腫瘤壞死因子-α、白細胞介素-6 的信使 RNA 和蛋白水平，恢復傷口正常有序的修復機制[30]。基質細胞衍生因子 1 是一種有效的趨化和促血管生成細胞因子，在糖尿病發病過程中，基質細胞衍生因子 1 的水平也隨之降低，有研究顯示 NCLFU 可以增加糖尿病小鼠創面內基質細胞衍生因子 1 的表達，進而促進新生血管的形成，同時 NCLFU 還可以增加傷口床中真皮層的厚度，縮短傷口的愈合時間[31]。糖尿病導致傷口不愈合的原因諸多，有研究者認為 2 型糖尿病患者機體內造血干細胞向單核細胞/巨噬細胞的分化減少，導致傷口中 M1/M2 型巨噬細胞的極化失衡，從而阻礙了創面的愈合[32]。而 Bajpai 等[8]的試驗結果也表明，超聲可以降低 M1/M2 型巨噬細胞的比值，進而緩解糖尿病性潰瘍患者傷口的炎癥反應。該試驗還發現超聲的療效明顯優于標準護理，在 12 周的治療中，低頻超聲組的 4 例患者均痊愈，而標準護理組的 4 例患者中僅有 1 例痊愈。亦有研究對超聲治療頻次進行了探究，發現相比每周 1 次的治療，每周進行 3 次 NCLFU 治療可讓糖尿病性潰瘍患者保持較好的治療效果[17]。
4.2 下肢靜脈潰瘍
靜脈性潰瘍通常發生在下肢，靜脈功能不全是導致其發生的主要原因。人們從上世紀便開始探索將超聲用于靜脈性潰瘍治療。1976 年 Dyson 等[33]首次用 3 MHz 的高頻超聲來治療下肢靜脈曲張導致的潰瘍，結果患者的潰瘍面積明顯減少，自此人們開始意識到超聲對靜脈性潰瘍的作用。到 1997 年，Peschen 等[34]發現超聲可有效提高靜脈性潰瘍愈合效率，當用頻率 30 kHz 和強度 100 MW/cm2的連續超聲波治療時，超聲組 12 例患者的潰瘍半徑呈 0.08 mm/d 的速度縮小，而對照組的縮小速度僅為 0.03 mm/d。另外，不同頻率和治療時長的超聲對靜脈性潰瘍的影響也不同，2013 年的一項研究發現，對于下肢靜脈潰瘍患者，接受 20 kHz 15 min 治療的傷口愈合速度明顯加快，且愈合效率顯著高于 20 kHz 45 min 組、100 kHz 15 min 組和標準護理組[9]。此外，也有研究者發現，超聲不僅可以促進創面愈合，還可以緩解患者的疼痛，改善生活質量，經 NCLFU 治療 4 周后，30 例患者的疼痛評分下降了 83%，生活質量評分也有所改善[16]。鑒于超聲在靜脈性潰瘍中的諸多療效，2017 年國際靜脈性潰瘍治療指南推薦將其用于靜脈性潰瘍的治療[35]。
4.3 壓力性潰瘍
壓力性潰瘍又稱壓力性損傷、壓瘡、褥瘡，是臨床上常見的慢性傷口。深部組織壓力性損傷是壓瘡的早期階段，深部組織壓力性損傷若得不到及時有效的治療，容易進展到 3～4 期壓瘡，所以深部組織壓力性損傷的早期識別和管理是壓瘡治療的重點。Honaker 等[36]發現，NCLFU 可以促進深部組織壓力性損傷創面的愈合，相較患者入院時的情況，治療結束時，NCLFU 聯合標準治療組的創面平均面積減少了 8.8 cm2，而標準治療組縮小了 0.3 cm2；此外，NCLFU 還可改善深部組織壓力性損傷的預后，對照組的 30 例患者中，約 57% 的患者進展到不穩定性壓瘡階段，而治療組的癥狀較輕，大部分患者均為 2 期壓瘡。超聲亦可促進 2～4 期壓瘡創面的愈合，近期一項研究對比了高壓電刺激和超聲治療 2～4 期壓瘡的療效，結果發現超聲和高壓電刺激均可促進創面的愈合，相較患者治療前的基線水平，超聲組創面面積縮小了 63%，而高壓電刺激組僅減少了 43%[10]。Polak 等[37]也發現了類似的結果，用頻率為 1 MHz、強度為 0.5 W/cm2和占空比為 20% 的超聲對老年壓瘡患者進行為期 6 周的治療后，超聲組 25 例患者的潰瘍愈合率達 46.43%，而標準護理組 28 例患者的愈合率僅為 22.58%。但也有學者認為超聲促進壓力性潰瘍愈合的證據有限，其在壓力性潰瘍中的療效和臨床價值有待進一步研究[38]。
4.4 其他慢性傷口
大面積燒傷的常見并發癥包括創面不愈合和瘢痕增生，這使燒傷的治療充滿挑戰性。隨著超聲在組織修復領域研究的不斷深入，人們也將其用于燒傷創面的治療。研究發現超聲可以增加Ⅲ度燒傷大鼠創面內纖維蛋白白細胞殼的合成，進而促進組織新生以填補創口[29]。Blanco 等[39]發現 3 MHz 超聲可以改善燒傷患兒的瘢痕質量，經超聲治療后，患兒的疼痛減輕了 42.4%，且瘢痕的柔韌性明顯增加，厚度也有所減少。此外，感染是慢性傷口的常見并發癥，抗感染治療是促進傷口愈合的重要措施之一，隨著細菌對抗生素的耐藥性不斷增加，探索一些新的方法來治療傷口感染尤為重要。早期的研究發現，單獨的超聲治療雖無殺菌效果，但當其作用于細菌后，可在電鏡下觀察到細菌細胞壁的破裂或解體[40]。根據這一特性，人們便開始探索超聲聯合抗生素的抗菌效果。Durham 等[41]發現超聲聯合微泡造影劑可暫時破壞生物膜，提高抗生素在細菌生物膜中的滲透率，在 600 kPa 聲壓的超聲輻照后，超聲使達托霉素聯合利奈唑胺的滅菌效率增加了 90%。
5 小結與展望
綜上，治療性超聲已經在糖尿病性潰瘍、下肢靜脈潰瘍和壓力性潰瘍的治療中取得良好成效，有望成為慢性傷口治療的輔助治療方法。加速慢性傷口愈合是改善患者身體功能和心理健康的關鍵，但目前設計良好、隨訪時間長、大樣本量的研究還較少，為獲得可靠結果，仍需設計高質量的方案來指導實踐。此外，不同傷口的治療方法存在差異，發展基于傷口類型的標準治療以及精準劑量范圍的研究對推動超聲在慢性傷口中的應用具有重要意義。
慢性傷口是指在各種因素的干擾下，4～8 周內未愈合也無愈合傾向的傷口[1]。常見的慢性傷口包括靜脈性潰瘍、動脈性潰瘍、糖尿病性潰瘍和壓力性潰瘍等。慢性傷口引起的疼痛、睡眠障礙、活動不能等嚴重影響患者的身心健康，且還可導致殘疾，尤其是糖尿病足潰瘍，約 84% 的小腿截肢均由慢性傷口引起[1]。此外，傷口一旦發展為慢性傷口，將會給患者帶來沉重的經濟負擔。據估計，美國每年至少有 650 萬慢性傷口患者，用于治療的費用已超過 250 億美元[2]。因此，學者們也在不斷探索不同的方法促進慢性傷口愈合，水凝膠敷料[3]、高壓氧[4]、生長因子[5]、負壓傷口治療[6]和干細胞療法[7]等已被開發用于慢性傷口的治療，但療效參差不齊，且治療費用昂貴，甚至有些方法因加重疼痛而難以廣泛使用。近年來，治療性超聲促進慢性傷口修復的作用逐漸得到重視，相比其他療法，超聲的優勢在于成本低且操作簡單，它無痛、無創的治療方式也使患者更樂于接受。目前，治療性超聲在糖尿病性潰瘍[8]、下肢靜脈潰瘍[9]和壓力性潰瘍[10]等的治療中已初顯成效，本文將對治療性超聲在慢性傷口中的研究進展進行綜述，以期為慢性傷口的治療提供新的思路和方向。
1 傷口愈合過程
傷口愈合是多系統參與的復雜過程，可分為炎癥期、增殖期和重塑期，3 個階段既相互獨立又相互重疊[2]。皮膚傷口出現后，受損組織的局部血管迅速收縮，暴露血管內皮細胞以激活凝血系統止血。隨后，傷口啟動炎癥反應。活化的血小板釋放血小板源性生長因子和轉化生長因子 β 等生長因子和趨化因子，募集中性粒細胞和巨噬細胞進入傷口區，以清除細胞外基質中受損和失活的組織，吞噬并消化異物。與此同時，巨噬細胞還會分泌成纖維細胞生長因子、血小板源性生長因子和轉化生長因子 β 等，刺激成纖維細胞和血管內皮細胞的增殖和遷移，為下一階段做準備[11]。增殖期內，由于血管內皮生長因子和成纖維細胞生長因子等的刺激，血管內皮細胞突破基底膜向傷口區域移動，介導毛細血管的新生與重建。肉芽組織也逐漸形成，并向創口內生長[12]。成纖維細胞則聚集在傷口周圍，一部分產生大量的蛋白多糖和膠原，合成新的細胞外基質；另一部分分化為肌成纖維細胞，開始收縮傷口。一般來說，傷后 2～3 周，傷口過渡到重塑期，肉芽組織中豐富的毛細血管網隨代謝降低而退化，細胞間質的蛋白多糖和水分也逐漸減少。隨后細胞外基質中的Ⅲ型膠原變少，而Ⅰ型膠原增多，逐漸形成瘢痕組織。巨噬細胞和成纖維細胞等分泌膠原酶，逐漸分解和吸收瘢痕組織中的膠原纖維，使瘢痕組織變軟、變平。自此，表皮、血管等組織完成重塑，形成一個新的功能組織。免疫功能缺陷、組織中的生長因子缺乏、傷口感染、皮膚供養不足等因素都可能會影響傷口正常的修復過程，使其無法恢復解剖和功能完整，最終形成慢性傷口[13]。
2 超聲波及其促進傷口愈合的機制
超聲波是頻率高于 20 000 Hz 的機械振動波，因其作用于組織后可引起獨特的生物效應而被廣泛應用于治療[14]。治療性超聲是區別于診斷性超聲的概念，診斷性超聲多用于診斷和骨骼肌肉疾病的引導注射，而治療性超聲則在臨床或研究中用于疾病的治療。根據超聲能量的聚焦情況，可將治療性超聲分為聚焦超聲和普通超聲。聚焦超聲穿透性強，可將超聲能量靶向聚集于特定部位達到組織損毀和熱消融的目的，2016 年美國食品藥品監督管理局批準了聚焦超聲熱消融丘腦切除術用于原發性震顫和帕金森病震顫的治療[15]。普通超聲的靶向性差，但作用較為溫和，多用于物理治療領域。臨床上用于慢性傷口治療的超聲為普通超聲，其頻率一般為 20 kHz～3 MHz，強度通常在 0.125～3 W/cm2[14]。根據頻率的大小，又可將其分為低頻超聲和高頻超聲。非接觸式低頻超聲（noncontact low-frequency ultrasound，NCLFU）是低頻超聲的一種特殊形式，已被批準用于傷口治療[16]。NCLFU 的特點在于其聲頭不直接接觸創口，而是在皮膚周圍的一定位置通過霧化無菌鹽水將聲能傳遞到傷口區域，從而有效減少了因接觸傷口而引發的疼痛和感染[17]。目前關于超聲波促進傷口愈合的機制研究尚不透徹，但可能與超聲的熱作用和非熱作用相關。
2.1 熱作用
超聲波作用于組織后，聲能會被不同的組織吸收并轉化為熱能，這就是其熱作用的原理。超聲波的熱作用與其頻率、強度及介質性質等因素相關。頻率越高，強度越大，超聲波產熱越多，高強度聚焦超聲就是利用其熱效應使局部組織溫度迅速升高引起蛋白質變性、DNA 斷裂，最終導致熱凝固性壞死[18]。而普通超聲產生的熱量較低，它可以增加結締組織的延展性并緩解疼痛，最終增強組織的愈合能力[16]。普通超聲產生的熱量有 79%～82% 經血液循環帶走，18%～21% 由鄰近組織的熱傳導散熱，因此適宜參數的超聲一般不會使局部組織溫度過高而發生燙傷[19]。
2.2 非熱作用
2.2.1 機械作用
超聲波是一種機械振動波，當聲波在介質中傳播時會引起分子振動，使介質內部發生有節律的疏密變化，由此產生的壓力差可引起細胞容積的細微改變，通常將這種改變稱為“細胞微按摩”。超聲波的細胞微按摩作用可能會改變細胞膜的通透性，進而促進組織液的交換，改善組織營養狀況并提高細胞的再生能力[19]。
2.2.2 空化效應
空化是指超聲波通過組織中的液體時形成微小氣泡，這些微氣泡會隨著超聲波的周期性變化而震蕩，根據穩定性的不同，通常可將其分為穩定性空化和不穩定性空化。當聲強過高時，一般形成不穩定性空化，此時的微氣泡在超聲作用下劇烈震蕩，隨后迅速塌陷并釋放出大量能量，導致細胞死亡和組織損傷[20]。在治療劑量下，微氣泡一般不會破裂或爆炸，而是在超聲作用下反復膨脹和壓縮，通常將其稱為穩定性空化。穩定性空化的周圍會產生聲流，即細胞膜周圍微小的單向液體流動。穩定性空化和聲流可能會增加細胞膜的通透性，加速細胞生長從而促進組織愈合[14]。
3 傷口愈合不同時期超聲的生物效應
超聲波在傷口愈合的 3 個時期會產生不同的生物效應。研究發現，超聲波在炎癥期具有雙向作用[21]。一方面，超聲可以刺激肥大細胞、血小板、白細胞并能增強其活性，從而促進炎癥階段的正常發生。巨噬細胞對細菌和異物的吞噬作用是炎癥期傷口清創的基礎，而低頻脈沖超聲可以通過促進肌動蛋白聚合以及激活細胞外調節蛋白激酶和 p38 絲裂原活化蛋白激酶信號通路來增強巨噬細胞的吞噬作用[22]。此時超聲的整體作用是促炎而不是抗炎。另一方面，當炎癥反應過度時，超聲可通過抑制白細胞介素-6、白細胞介素-8、腫瘤壞死因子-α 等促炎性因子的釋放，逆轉傷口的長期炎癥狀態而促進其向下一階段過渡[19]。基質金屬蛋白酶 9 是降解細胞外基質的重要成分，而在慢性傷口中，基質金屬蛋白酶 9 表達上調可導致細胞外基質過度降解，傷口處于長期炎癥狀態，但經超聲作用后，傷口中的基質金屬蛋白酶 9 的含量明顯減少，新的細胞外基質逐漸形成，傷口的炎癥反應隨之減輕[17]。超聲還可降低纖維蛋白原的數量，改善傷口的氧灌注情況，進一步減輕傷口的持續炎癥反應[23]。在增殖期，超聲可以刺激不同細胞的增殖和遷移，改善傷口的愈合效率。成纖維細胞來源于間充質組織，負責在細胞外基質中產生膠原和纖維結締組織，是增殖期的關鍵細胞，傷口的有效愈合與成纖維細胞的運動遷移能力相關。在急性傷口中，纖維粘連蛋白通過與成纖維細胞表面的整合素 α5β1 和雙棲蛋白聚糖結合以激活 Rac1，進而使成纖維細胞持續遷移到創面內以收縮傷口，而在慢性傷口中，成纖維細胞遷移的速度及持續性均明顯下降[24-25]。研究發現，超聲可以在不依賴纖維蛋白通路的情況下通過機械刺激使鈣調蛋白激酶Ⅱ磷酸化，進而激活 Rac1，增強慢性創面中成纖維細胞的運動能力[24]。α 平滑肌蛋白與肉芽組織的形成相關，一項體外實驗顯示，用超聲輻照成纖維細胞 24 h 后，α 平滑肌蛋白的信使 RNA 明顯增多，成纖維細胞生長因子 β1 的表達也出現了明顯上調[26]，表明超聲可通過提高 α 平滑肌蛋白的表達來改善傷口的增殖狀況。在重塑期，超聲可以促進Ⅰ、Ⅲ型膠原基因和蛋白的表達，增加膠原纖維的延展性，減少瘢痕攣縮和粘連[27]。成纖維細胞沿其遷移途徑產生膠原，瘢痕組織中的膠原纖維呈平行排列，而超聲可以改變成纖維細胞的遷移模式，使其在傷口周圍均勻分布，進而減少瘢痕組織的產生[28]。傷口區膠原的無序沉積會導致皮膚失去正常的形態結構，甚至出現纖維化，而低頻超聲可以使創面內膠原纖維和肌纖維的排列趨于正常，改善傷口的愈合質量[29]。
4 治療性超聲在慢性傷口中的應用
4.1 糖尿病性潰瘍
炎性因子和生長因子的平衡有利于慢性傷口的愈合。研究顯示，低頻超聲可以增強糖尿病大鼠創面內血管內皮生長因子和轉化生長因子-β1 的表達，降低腫瘤壞死因子-α、白細胞介素-6 的信使 RNA 和蛋白水平，恢復傷口正常有序的修復機制[30]。基質細胞衍生因子 1 是一種有效的趨化和促血管生成細胞因子，在糖尿病發病過程中，基質細胞衍生因子 1 的水平也隨之降低，有研究顯示 NCLFU 可以增加糖尿病小鼠創面內基質細胞衍生因子 1 的表達，進而促進新生血管的形成，同時 NCLFU 還可以增加傷口床中真皮層的厚度，縮短傷口的愈合時間[31]。糖尿病導致傷口不愈合的原因諸多，有研究者認為 2 型糖尿病患者機體內造血干細胞向單核細胞/巨噬細胞的分化減少，導致傷口中 M1/M2 型巨噬細胞的極化失衡，從而阻礙了創面的愈合[32]。而 Bajpai 等[8]的試驗結果也表明，超聲可以降低 M1/M2 型巨噬細胞的比值，進而緩解糖尿病性潰瘍患者傷口的炎癥反應。該試驗還發現超聲的療效明顯優于標準護理，在 12 周的治療中，低頻超聲組的 4 例患者均痊愈，而標準護理組的 4 例患者中僅有 1 例痊愈。亦有研究對超聲治療頻次進行了探究，發現相比每周 1 次的治療，每周進行 3 次 NCLFU 治療可讓糖尿病性潰瘍患者保持較好的治療效果[17]。
4.2 下肢靜脈潰瘍
靜脈性潰瘍通常發生在下肢，靜脈功能不全是導致其發生的主要原因。人們從上世紀便開始探索將超聲用于靜脈性潰瘍治療。1976 年 Dyson 等[33]首次用 3 MHz 的高頻超聲來治療下肢靜脈曲張導致的潰瘍，結果患者的潰瘍面積明顯減少，自此人們開始意識到超聲對靜脈性潰瘍的作用。到 1997 年，Peschen 等[34]發現超聲可有效提高靜脈性潰瘍愈合效率，當用頻率 30 kHz 和強度 100 MW/cm2的連續超聲波治療時，超聲組 12 例患者的潰瘍半徑呈 0.08 mm/d 的速度縮小，而對照組的縮小速度僅為 0.03 mm/d。另外，不同頻率和治療時長的超聲對靜脈性潰瘍的影響也不同，2013 年的一項研究發現，對于下肢靜脈潰瘍患者，接受 20 kHz 15 min 治療的傷口愈合速度明顯加快，且愈合效率顯著高于 20 kHz 45 min 組、100 kHz 15 min 組和標準護理組[9]。此外，也有研究者發現，超聲不僅可以促進創面愈合，還可以緩解患者的疼痛，改善生活質量，經 NCLFU 治療 4 周后，30 例患者的疼痛評分下降了 83%，生活質量評分也有所改善[16]。鑒于超聲在靜脈性潰瘍中的諸多療效，2017 年國際靜脈性潰瘍治療指南推薦將其用于靜脈性潰瘍的治療[35]。
4.3 壓力性潰瘍
壓力性潰瘍又稱壓力性損傷、壓瘡、褥瘡，是臨床上常見的慢性傷口。深部組織壓力性損傷是壓瘡的早期階段，深部組織壓力性損傷若得不到及時有效的治療，容易進展到 3～4 期壓瘡，所以深部組織壓力性損傷的早期識別和管理是壓瘡治療的重點。Honaker 等[36]發現，NCLFU 可以促進深部組織壓力性損傷創面的愈合，相較患者入院時的情況，治療結束時，NCLFU 聯合標準治療組的創面平均面積減少了 8.8 cm2，而標準治療組縮小了 0.3 cm2；此外，NCLFU 還可改善深部組織壓力性損傷的預后，對照組的 30 例患者中，約 57% 的患者進展到不穩定性壓瘡階段，而治療組的癥狀較輕，大部分患者均為 2 期壓瘡。超聲亦可促進 2～4 期壓瘡創面的愈合，近期一項研究對比了高壓電刺激和超聲治療 2～4 期壓瘡的療效，結果發現超聲和高壓電刺激均可促進創面的愈合，相較患者治療前的基線水平，超聲組創面面積縮小了 63%，而高壓電刺激組僅減少了 43%[10]。Polak 等[37]也發現了類似的結果，用頻率為 1 MHz、強度為 0.5 W/cm2和占空比為 20% 的超聲對老年壓瘡患者進行為期 6 周的治療后，超聲組 25 例患者的潰瘍愈合率達 46.43%，而標準護理組 28 例患者的愈合率僅為 22.58%。但也有學者認為超聲促進壓力性潰瘍愈合的證據有限，其在壓力性潰瘍中的療效和臨床價值有待進一步研究[38]。
4.4 其他慢性傷口
大面積燒傷的常見并發癥包括創面不愈合和瘢痕增生，這使燒傷的治療充滿挑戰性。隨著超聲在組織修復領域研究的不斷深入，人們也將其用于燒傷創面的治療。研究發現超聲可以增加Ⅲ度燒傷大鼠創面內纖維蛋白白細胞殼的合成，進而促進組織新生以填補創口[29]。Blanco 等[39]發現 3 MHz 超聲可以改善燒傷患兒的瘢痕質量，經超聲治療后，患兒的疼痛減輕了 42.4%，且瘢痕的柔韌性明顯增加，厚度也有所減少。此外，感染是慢性傷口的常見并發癥，抗感染治療是促進傷口愈合的重要措施之一，隨著細菌對抗生素的耐藥性不斷增加，探索一些新的方法來治療傷口感染尤為重要。早期的研究發現，單獨的超聲治療雖無殺菌效果，但當其作用于細菌后，可在電鏡下觀察到細菌細胞壁的破裂或解體[40]。根據這一特性，人們便開始探索超聲聯合抗生素的抗菌效果。Durham 等[41]發現超聲聯合微泡造影劑可暫時破壞生物膜，提高抗生素在細菌生物膜中的滲透率，在 600 kPa 聲壓的超聲輻照后，超聲使達托霉素聯合利奈唑胺的滅菌效率增加了 90%。
5 小結與展望
綜上，治療性超聲已經在糖尿病性潰瘍、下肢靜脈潰瘍和壓力性潰瘍的治療中取得良好成效，有望成為慢性傷口治療的輔助治療方法。加速慢性傷口愈合是改善患者身體功能和心理健康的關鍵，但目前設計良好、隨訪時間長、大樣本量的研究還較少，為獲得可靠結果，仍需設計高質量的方案來指導實踐。此外，不同傷口的治療方法存在差異，發展基于傷口類型的標準治療以及精準劑量范圍的研究對推動超聲在慢性傷口中的應用具有重要意義。