细胞和动物实验表明体外震波治疗骨损伤修复作用机制复杂,研究发现,体外震波的机械刺激作用可直接作用于细胞或细胞外基质,通过信号传导通路启动细胞核反应,启动在细胞、分子生物水平生物学效应,即机械力-电生化-生物效应机制,但相关确切机制尚不明确。体外震波与骨组织相互作用,上调和表达各种促血管及促成骨生长因子,促进骨组织修复。Ma H Z等研究应用ESWT作用于兔股骨头坏死模型,发现ESWT可促进的血管内皮生长因子(VEGF) 蛋白及其mRNA表达。VEGF是一种促进血管内皮细胞有丝分裂的因子,能够直接刺激血管内皮细胞的增殖,促进血管新生,并增加血管通透性,改善局部血供,从而在骨组织修复过程中起重要作用。Ma H Z等另一项兔股骨头坏死模型的研究发现,ESWT作用后可增加骨形态发生蛋白-2(BMP-2)的生成和mRNA表达。BMP-2是骨骼发育和修复的一种重要调节因子,可以动员骨祖细胞,促进成骨细胞分化,进而诱导骨形成。Chen Y 等在鼠节段性骨损伤ESWT治疗研究中发现,经 ESWT 治疗后转化生长因子(TGF-β1)及VEGF-A mRNA表达明显增加。在骨髓间质细胞募集及分化为成骨细胞过程中,TGF-β1及VEGF-A起趋化因子及促分裂作用。