Hugh U. Cameron, MBChB, FRCS[C]
Elektroterapia i elektromagnetyzm są od niedawna znów używane w medycynie, przede wszystkim w terapii narządów ruchu. Ekstrawaganckie teorie i techniki z tym związane były jednak stosowane i dyskutowane już wiele razy. Czy elektroterapia to kolejny mit, czy jest też w niej ziarnko prawdy?
Historia
Czterysta pięćdziesiąt lat temu Theophrastus Bombastus Paracelsus von Honenheim zauważył, że użycie odpowiednio przyłożonych żelaznych pręcików „ Leczy złamania, naderwania, zmniejsza obrzęki, a także leczy przetoki, raka oraz krwawienia u kobiet.” Oczywiście teorie Paracelsusa nie uznano odkryciami a opisywane zjawiska poddano badaniom dopiero w XVIII w., kiedy to Franz Anton Mesmer, wykwalifikowany lekarz medycyny, zaczął studiować magnetyzm. Dzięki żelaznym magnesom udało mu się uzyskać efekty terapeutyczne, jednakże jego badania przybrały inny kierunek - przepływu „sił magnetycznych” poprzez dotyk rękoma.
W XVIII wieku podstawowe badania nad elektrycznością były przeprowadzane przez Franklina, Lavoisiera, Galvaniego oraz Volta. Niektóre z ówczesnych eksperymentów są wykonywane przez studentów medycyny do dzisiaj. Pod koniec XVIII w. Michael Faraday odkrył indukcję elektromagnetyczną a na podstawie jego pracy uczeni z Anglii zaprojektowali urządzenie wytwarzające fale magnetyczne, które przepływały przez ciało pacjenta. Poza Europą Wschodnią urządzenie to było uznawane za szarlatanerię i czarną magię.
Podstawy elektromagnetyzmu w medycynie należy wiązać ze sławnym eksperymentem Fukady i Yasudy ¹, który dotyczył piezoelektrycznych właściwości kości. Piezoelektryczność jest właściwością anizotropicznych krystalicznych struktur i składa się z elastycznych i elektrycznych oscylacji w odmiennej przyczynowości. Elastyczna i elektryczna polaryzacja mają zależność równoległą; obydwie mogą być nie tylko utworzone za pomocą siły mechanicznej, ale także poprzez siły pola elektrycznego. To dało pierwsze racjonalne wytłumaczenie prawa Wolff’a, czyli dlaczego funkcja kości określa jej kształt.
Wywołało to szczególną aktywność w badaniach, które wykazały, że bezpośrednia aplikacja małej dawki prądu w mikroamperach powoduje przyrost tkanki kostnej w obrębie przyłożonej katody lub elektrody ². Później udokumentowano, że prąd pulsujący lub zmienny powoduje przyrost kości po obydwu stronach elektrody. Efekt ten można uzyskać zarówno inwazyjnie, to znaczy poprzez wszczepienie elektrody, jak też nieinwazyjnie, czyli poprzez wytworzenie pola elektrycznego w pobliżu tkanki kostnej. Ryzyko związane z użyciem wysokiego napięcia elektrycznego spowodowało, że większą popularnością w medycynie cieszyło się zastosowanie pola magnetycznego. Pulsujące pole magnetyczne wywołuje prąd o kierunku zmiennym podczas gdy przepływ magnetyczny wzrasta i opada.
Obecna wiedza na temat leczenia kości
W użyciu klinicznym obecnie dostępnych jest kilka systemów. Są one używane wtedy, gdy złamanie się nie goi przez dłuższy czas lub w ciężkich przypadkach, gdy nie może się zrosnąć.
Metody nieinwazyjne
Dwa szeroko znane i stosowane systemy nieinwazyjne to system EBI, wynaleziony przez Bassett ³ oraz system DeHaas ⁴. EBI jest kalibrowany osobno dla każdego pacjenta, a używa on pola magnetycznego o bardzo niskiej intensywności z bardzo szybkim pulsem. To bardzo dostępne na rynku urządzenie ma skuteczność w około 80-85% przypadków. System DeHaas, zaprojektowany w Calgary, używa wysokiego natężenia pola o 200 gausach i częstotliwości 1 Hz. Skuteczność jest podobna do systemu Basset’a. Urządzenia te mogą być używane przez pacjenta w domu i są zazwyczaj stosowane w okresie 6 do 12 tygodni przez 20 godzin dziennie, co oznacza, że pacjent w tym czasie jest praktycznie unieruchomiony. Gips lub szyna chronią miejsce złamania oraz służą do podtrzymania magnesu.
Metody inwazyjne
Kompletnie wszczepialny system został zaprojektowany przez Alana Dwyer’a w 1971 roku w Australii do wspomożenia zrostu kręgosłupa. Jego zastosowanie zostało rozszerzone przez Sir Denis’a Paterson’a, który używał urządzenie w leczeniu braku zrostów, opóźnionych zrostów, wrodzonej pseudo-artrozy oraz defektów kości. System ten jest także skuteczny w 80-85% przypadków i nie wymaga dostosowania się pacjenta do sposobu leczenia tak, jak w metodach nieinwazyjnych. Urządzenie to może być używane w miejscach gdzie magnes nie mógłby być umocowany zewnętrznie. Można używać go też wraz ze śrubami. Dużym minusem jest jednak ryzyko spowodowane inwazyjnością tej metody, a po zakończeniu leczenia, zazwyczaj 6 miesięcy, konieczność usunięcia implantu ponownie metodą chirurgiczną. Żywotność tego urządzenia jest relatywnie krótka i powinno ono być udoskonalane.
Istnieje także system, który używa podskórnych elektrod z zewnętrznym zasilaniem, jednakże takie rozwiązanie łączy niestety w sobie minusy metod inwazyjnej oraz nieinwazyjnej, czyli konieczność operacji chirurgicznej i dostosowania się pacjenta do sposobu leczenia.
Dodatkowe zastosowanie
Urządzenia podobne do zaprojektowanego przez Smith’a w 1869 roku są obecnie sprzedawane jako produkty dające wręcz fantastyczne efekty w leczeniu wielu chorób. Te obiecywane efekty są często tak niewiarygodne, że trudno w nie uwierzyć. Jedno z takich urządzeń było testowane w Szpitalu Ortopedycznym w Toronto, przy czym chciano sprawdzić, na ile zmniejszy się obrzęk pooperacyjny w całkowitej wymianie stawu kolanowego. Wyniki eksperymentu były pozytywne i obrzęk zmniejszył swoje rozmiary, jednakże nie przebadano żadnych innych parametrów, które mogłyby mieć znaczenie w procesie gojenia ⁶.
Pracownicy z DeHaas udokumentowali, że ich system może być pomocny w gojeniu się ścięgien i więzadeł u zwierząt eksperymentalnych, a niektóre wyniki badań sugerują, że pole magnetyczne może też pomóc w leczeniu osteoporozy.
Zarówno system Bassett jak i DeHaas były używane w eksperymencie badawczym w terapii zapalenia szpiku kości. U zainfekowanych bez zrostów kostnych zauważono, że infekcja się zmniejsza. Użycie tych systemów pomogło też w leczeniu zatok. W badaniach laboratoryjnych wykazano jednak, że pole magnetyczne całkowicie nie ma wpływu na wzrost bakterii.
Sposób działania
Dokładny sposób działania elektromagnetoterapii na poziomie komórkowym nie jest jasny. Poczyniono wiele obserwacji, na przykład taką, że hydroksyprolina/hydroksylizyna modyfikuje się podczas oddziaływania pola magnetycznego w gojących się ścięgnach. W eksperymencie z osteoporozą zauważono, że formacja kolagenu i proteoglikanu wzrasta. W tkankach bez zrostu, przerwa kalcyfikuje się progresywnie, po czym naczynia krwionośne pochodzące z marginesów kości zaczynają się tworzyć. Następnie, skalcyfikowana chrząstka zostaje wymieniona na kość płytkową.
Zastosowanie kliniczne
Obecnie pole magnetyczne używane jest w medycynie tylko przy opóźnionym zroście kości lub jego kompletnym braku. Pole elektromagnetyczne nie ma wpływu na szybkość zrostu przy złamaniu bez komplikacji. Techniki te nie pomagają także przy maziowej pseudo artrozie oraz przy niekontrolowanym ruchu. Radiograficzna przerwa większa niż 1em lub obecność tkanki miękkiej w przerwie złączeniowej może przeciwdziałać zrostowi. Obecność tych czynników powoduje, że niezbędna jest interwencja chirurgiczna z przeszczepem tkanki kostnej oraz wewnętrznej stabilizacji.
Infekcja nie zrastającej się kości powinna być leczona w klasyczny sposób. Infekcja jest przeciwwskazaniem do użycia stymulatora w postaci implantu.
W martwicy jałowej z pożądanym przeszczepem kości, zastosowanie terapii elektromagnetycznej jest przeciwwskazane.
Chociaż nie jest to potwierdzone klinicznie, pulsujące pole magnetyczne może pomóc w leczeniu odleżyn, a także w odzyskaniu czucia w skórze po jej ciężkich urazach.
Podsumowanie
Potrzeba dużo więcej badań w kierunku stymulacji elektromagnetycznej. Jest to na pewno bardzo pomocne narzędzie w leczeniu bardzo poważnych schorzeń.
Piśmiennictwo
1. Fukada E, Yasuda I Piezoelectric effects in collagen. Japn J Appl Phys
1964;3:117-21.
2. Friedenberg ZB, Kohanim J The effect of direct current on bone. Surg
Gynecol Obstet 1968; 127:97-102.
3. Basset CAL, Mitchell SA, Gaston SA Treatment of ununited tibial
diaphyseal fractures with pulsing electromagnetic fields. J Bone J Surg
1981; 63A:511-23.
4. DeHaas WG, Lazaroviv MA, Morrison DM The effect of low frequency
magnetic fields on the healing of esteotomized rabbit radius. Clin Orthop
1979;145:245-53.
6. Paterson D, Lewis GN, Cass CA Clinical experience in Australia with an
Implanted
bone growth stimulator. Orthop Trans 1979; 3:288-9.
6. Cameron HU, Mode M, Thorthon S The effect of pulsed magnetic fields in
the reduction of post-operative edema. (In preparation).
(Reprinted with permission from Modern Medicine of New Zealand
1983(Jan); 16(1):17)
Komentarz
Minęło niemal trzydzieści lat odkąd Cameron opublikował artykuł o użyciu elektromagnetyzmu w leczeniu złamań kości. Od drugiego akapitu praca zawiera opis początków stosowania tej techniki z ostatnim zdaniem, zawierającym opinię pochodzącą z 1869 roku treści: „Poza Europą Wschodnią to urządzenie było uznawane za szarlatanerię i czarną magię”. Jaka jest opinia na temat terapii elektromagnetycznej wśród fizjoterapeutów w Nowej Zelandii w 2012 roku?
We wczesnych latach 50-tych ubiegłego wieku opublikowano pracę na temat sił piezoelektrycznych w tkance kostnej (Yasuda 1953), co w konsekwencji spowodowało większą ilość badań na temat pola elektromagnetycznego (w skrócie EMF od ang.: Electromagnetic field) i jego zastosowania w procesie gojenia. Od tamtego czasu przeprowadzono wiele badań na ten temat. Jednakże, w niedawnym artykule przeglądowym Cochran’a o EMF i gojeniu się tkanki kostnej (Griffin et al. 2011) doszukano się tylko czterech randomizowanych badań klinicznych opublikowanych na przestrzeni lat 1983-2003. Jak było do przewidzenia pomimo, że terapia EMF miała pozytywny skutek, nie był on statystycznie istotny, a brak dowodów spowodował, że leczenie elektrostymulacją nie jest często praktykowane w medycynie. W Stanach Zjednoczonych rządowa organizacja do spraw żywienia i leków (skrót: FDA, ang.: Food and Drug Administration) zaakceptowała użycie EMF do leczenia schorzeń mięśniowo-szkieletowych takich jak: złamań bez obecności zrostu (Bassett et al. 1978, Heckman et al. 1981); wrodzonej pseudo-artrozy (Bassett et al. 1991), reumatoidalnego zapalenia stawów (Ganguly et al. 1998), zapalenia kości i stawów (Nelson et al. 2012) oraz tendinopatii (Binder et al 1984). Aby otrzymać zezwolenie na wytwarzanie i sprzedaż urządzeń, producent musi wykazać poprzez badania naukowe, że jego technologia jest efektywna i bezpieczna w użyciu.
Badania sugerują, że mechanizm działania pulsacyjnego EMF można wytłumaczyć poprzez indukcję prądu jonowego wewnątrz tkanki, co podwyższa ilość jonów wapnia i ATP w komórce (Thumm et al. 1999), a także podwyższa syntezę kolagenu, proteoglikanów, DNA i RNA (Pezzeti et al. 1999, Goodman et al. 1989). EMF podnosi także poziom reaktywnych form tlenu i produkcję tlenku azotu (Kim et al. 2002), które wspomagają proces gojenia. Podsumowując, w eksperymentach prowadzonych na komórkach i zwierzętach, gdzie badania obejmują bezpośrednie działanie, EMF ma pozytywną rolę w procesie gojenia. Jednakże, jeśli przyjrzymy się badaniom klinicznym, gdzie badamy pośrednie skutki działania EMF, dowody nie są już tak mocne. Jest to za sprawą wielu czynników, takich jak technika aplikacji, jakość leczenia czy ilość dawki. Powoduje to, że w niektórych doświadczeniach mamy pozytywne wyniki, a w innych obserwujemy brak jakiegokolwiek efektu.
Dzisiejsza służba zdrowia jest oparta na praktyce wywiedzionej z badań i dowodów naukowych, co możemy zdefiniować jako: „sprecyzowane, rozsądne oraz sumienne używanie najnowszych i najlepszych dowodów z klinicznych badań naukowych w podejmowaniu decyzji o leczeniu pojedynczego pacjenta jak i całej populacji”(Sackett et al. 2000). Definicja ta podnosi wagę meta-analizy oraz randomizowanych badań klinicznych ponad opinię eksperta, który czerpie swoją wiedzę z wielu źródeł, między innymi: poprzez znajomość mechanizmów patofizjologicznych oraz własnego doświadczenia, a pod ich wpływem podejmuje decyzje dotyczące leczenia. Ewolucja znaczenia praktyki opartej na dowodach naukowych przybiera jednak bardziej elastycznego wymiaru niż: „ wyniki badań naukowych są najlepszym dowodem”. Obecnie praktyka ta także opiera się na doświadczeniu personelu medycznego, a także opiniach i celach leczenia pacjenta. Dlatego też, definicja praktyki opartej na dowodach naukowych zmieniła się w ostatnich czasach: „integracja indywidualnej praktyki klinicznej oraz opinia pacjenta z najlepszą ekspertyzą naukową z systematycznie powtarzanych badań i uwzględnieniem możliwych ograniczeń podczas leczenia”(Tonelli 2006).
Biorąc pod uwagę bardziej nowoczesną definicję praktyki opartej na dowodach oraz upowszechnianie wiedzy z badań naukowych jak i wiedzy ogólnej, jaki jest Twój pogląd na EMF? Czy różni się od tego z 1869 roku?
Dr Steve Tumilty PhD
Lecturer, School of Physiotherapy, University of Otago
brak komentarzy, skomentuj jako pierwszy
