衝撃波とは、音速を超えるときなど状況が変わるときに大気中で発生する音波、圧力の波であり、火山の爆発や雷、ロケットが音速を超えるときなどに発生します。また衝撃波は圧力振幅が非常に高いことと急勾配な圧力であるという特性を持ち、発生ポイントから離れた場所に窓ガラスを突き破るように爆発的にエネルギーを伝えることができます。
同じような音響的特性を持つ物質内を直進することから、体外衝撃波は体外で発生させた衝撃波を皮膚表面から体内に送り込み、通過する周囲の組織を傷つけることなく狙った患部に届かせることができます。
この原理を応用して腎臓結石や胆石を破壊するという発想が1960年代にうまれました。
そこで発明されたのが体外衝撃波結石破砕装置です。
この体外衝撃波が世界で初めて人間の治療に使われ成功したのは1980年2月ミュンヘンでのことでした。日本でも1988年に保険適応となり、以降、体外衝撃波は上部尿路結石治療の第一選択肢として世界中で採用されています。

近年では結石破砕など泌尿器系の分野の治療だけではなく、低出力の体外衝撃波を利用して整形外科の分野での偽関節や停止腱、疼痛治療や難治性の骨折の治療など様々な活用方法で利用されるようになりました。さらにその安全性から、狭心症や動脈硬化症にも体外衝撃波を使った治療法が開発されました。

体外衝撃波は、その活用方法によって体外衝撃波砕石術‹ＳＷＬ›と呼ばれたり、体外衝撃波療法‹ＥＳＷＴ›と呼ばれたりと様々な医療シーンで広く使用されるようになっており、今後もさらに新しい治療方法が開発されていくことでしょう。

衝撃波とその効果について

衝撃波について、もう少し詳しく記述していきます。
衝撃波は、実は超音波と非常によく似ているのですが、大きな違いがあり、それは衝撃波の圧力振幅が非常に高いという点です。超音波は周期振動が一定の幅であるのに対し、衝撃波は一度大きな陽の圧脈が発生した後に比較的小さな陰の圧脈が現れます。衝撃波は単体の振動であり、超音波は連続振動であるということです。
衝撃波は、衝撃波発生器によって生成することができ、電気水力学の方法では直接的に原発巣に伝えることができ、電磁方式や電圧方式を用いると傾斜の急な波の重なり合いによって衝撃波が生成されるため、焦点領域でのみ衝撃波を発生させることができます。
例えば、前述した電磁誘導の物理的原理に基づいた電磁方式で衝撃波を発生させる場合、電磁衝撃波発生器では狙った範囲に正確に緩やかに衝撃波エネルギーを当てることができます。さらにこの衝撃波の発生源の開口部は焦点サイズに合わせて比較的大きいため、衝撃波エネルギーは痛みを最小限に抑えながら体内の焦点に正確に当てることができるのです。
このように発生器の種類によって異なる衝撃波を生成できるということは、それぞれの治療で選択するべき衝撃波が異なる医療の分野で対外衝撃波を活用する場合においてとても重要なポイントです。

体外衝撃波のメリット

体外衝撃波の物理的な直接的効果として、衝撃波は、衝撃波エネルギーを伝えたい方向への動的効果によって決定づけられ、これが境界面へ伝える信号を発生させて腎臓結石を破砕する強度にまで増加させることができます。そしてこの動的効果は組織や水などの人体に関わる物質ではほとんど発生することはありません。つまり伝播路上にある組織などに干渉することなく、そして衰えることなく目的の箇所の深部にまで影響を与えることができるのです。
さらにこの体外衝撃波療法を使用することで新陳代謝や血液循環などが改善されることが多く、よりスムーズに治療を始めることができます。

直接的効果とは別に副次的効果として、体外で生成された衝撃波が体内を伝わる際に、脂肪細胞の血管に近い部分でキャビテーションと呼ばれる空洞現象が起こります。これは、衝撃波が媒体を通過するときに組織や血液中に溶け込んだ気体が気泡となり、この気泡のほとんどはマイクロジェットを起こしながら左右非対称に破裂します。脂肪細胞膜では血管に近いところで傷がつき、傷から脂肪滴が細胞間に漏れ出すことで脂肪細胞が変形します。その際に脂肪細胞核にダメージが加わることはなく、この現象が起こることによって、脂肪細胞のサイズが小さくなるため、見た目のサイズダウンにつながります。キャビテーションは焦点領域の範囲だけでなく血管と細胞にも影響をあたえるということになります。