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Campo elettromagnetico pulsato ad alta intensità per il trattamento delle fratture

22 aprile 2021

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Nonostante l’enorme incremento della ricerca nel trattamento delle fratture, una grande percentuale di pazienti continua ad affrontare la terapia in maniera non idonea (1). Per questo motivo, sono state introdotte nuove terapie invasive di stimolazione ossea (come la stimolazione elettrica percutanea), nonché strategie non invasive tra cui la terapia del campo elettromagnetico pulsato (PEMF) (2). Diversi studi hanno evidenziato l'efficacia della PEMF (1,3), sebbene ci siano stati anche risultati contraddittori (4). Tuttavia, una recente meta-analisi ha dimostrato che la PEMF aumenta il tasso di riparazione ossea ed è efficace nell'alleviare il dolore da frattura (3).

Meccanismo di azione

La terapia del campo elettromagnetico pulsato prevede l'uso di una bobina in cui una corrente elettrica genera un campo magnetico, che a sua volta induce un flusso di cariche elettriche all'interno dei tessuti biologici (5). Nel 2018, Yuan, Xin e Jiang (6) hanno riesaminato i principi ed i meccanismi di azione cellulare coinvolti nella riparazione ossea basata sulla terapia PEMF. Fondamentalmente, PEMF produce un effetto piezoelettrico da cui vengono generati stimoli di riparazione cellulare. Lo stesso fenomeno è innescato dai carichi meccanici a cui è esposto l'osso e che forniscono lo stimolo necessario per avviare la risposta biologica. Questa risposta coinvolge diverse vie di segnalazione (Ca +, WNT / beta-catenina, MAPK, FGF e VEGF, TGF beta / BMP, tra gli altri), che dipendono dai gradienti elettrici generati dall'applicazione di PEMF. Secondo gli autori, le molecole e le rispettive vie di segnalazione aumentano il numero di osteoblasti e la loro maturazione e incrementano la proliferazione e la tubulizzazione delle cellule endoteliali, entrambi fenomeni essenziali per l'osteogenesi e l'angiogenesi. D'altra parte, l'ampiezza del campo elettromagnetico generato esercita un'influenza diretta sull'effetto piezoelettrico risultante. Allo stesso modo, questo effetto dipende dal tessuto che circonda il sito della lesione. Di conseguenza: cosa accadrebbe se trattassimo una frattura con un campo elettromagnetico ad alta intensità?

Nuove tendenze: campo elettromagnetico pulsato ad alta intensità.

La terapia del campo elettromagnetico pulsato è considerata una tecnica a bassa intensità, poiché i dispositivi utilizzati normalmente generano ampiezze di campo di 5-500 mT (7). Al contrario, i sistemi ad alta intensità normalmente superano 1 T. Ad esempio, il Super Inductive System (SIS) di BTL Industries genera un campo magnetico di 2,5 T che conferisce grande capacità di penetrazione e potenza di effetto. Entrambi i sistemi ad alta e bassa intensità operano all'interno di uno spettro a bassa frequenza, eliminando così la possibilità di qualsiasi effetto di riscaldamento. Va ricordato che le basse frequenze sono in grado di generare potenziali d'azione a una certa intensità. Tuttavia, i dispositivi PEMF a bassa intensità non sono in grado di produrre depolarizzazione, poiché l'ampiezza dell'onda è molto piccola. D'altra parte, i sistemi ad alta intensità come il SIS sono in grado di produrre depolarizzazione e quindi innescare risposte motorie e / o sensoriali. Pertanto, oltre ad attivare le suddette vie di segnalazione, il SIS può attivare i muscoli e generare effetti analgesici con la stimolazione dei nervi periferici. Per quanto riguarda il trattamento della frattura, vista l'ampiezza dell'onda, ci si può aspettare che le stesse vie di segnalazione vengano attivate, anche se in modo più efficiente (ciò implica una significativa riduzione del tempo di trattamento, nonché un'amplificazione dell'effetto voluto). I tempi di trattamento descritti per i sistemi PEMF convenzionali vanno da 30 minuti a un'ora (3), mentre i dispositivi ad alta intensità come il SIS ottengono lo stesso effetto in 10 minuti.

Conclusione

La terapia del campo elettromagnetico pulsato è utilizzata da decenni per curare le fratture, abbreviando i tempi di riparazione e favorendo il consolidamento osseo. Negli ultimi anni sono stati sviluppati sistemi di campi elettromagnetici pulsati ad alta intensità, compreso il SIS di BTL Industries. Oltre ad ottenere gli stessi effetti dei tradizionali dispositivi PEMF, questo sistema offre altri vantaggi (stimolazione motoria e sensoriale), oltre a una significativa riduzione dei tempi di trattamento e una maggiore capacità di penetrazione del campo magnetico. Queste qualità definiscono il SIS un dispositivo efficiente ed efficace come coadiuvante al trattamento di fratture, consolidamenti ritardati e mancate unioni.

Riferimenti

  1. Assiotis A, Sachinis NP, Chalidis BE. Pulsed electromagnetic fields for the treatment of tibial delayed unions and nonunions. A prospective clinical study and review of the literature. J Orthop Surg Res [todo] - Internet. 2012;7(1):1. Available from: Journal of Orthopaedic Surgery and Research
  2. Victoria G, Petrisor B, Drew B, Dick D. Bone stimulation for fracture healing: What′s all the fuss? Indian J Orthop. 2009;43(2):117–20.
  3. Peng L, Fu C, Xiong F, Zhang Q, Liang Z, Chen L, et al. Effectiveness of Pulsed Electromagnetic Fields on Bone Healing: A Systematic Review and Meta-Analysis of Randomized Controlled Trials. Bioelectromagnetics. 2020;41(5):323–37.
  4. Mollon B, Da Silva V, Busse JW, Einhorn TA, Bhandari M. Electrical stimulation for long-bone fracture-healing: A meta-analysis of randomized controlled trials. J Bone Jt Surg - Ser A. 2008;90(11):2322–30.
  5. Kuzyk PRT, Schemitsch EH. The science of electrical stimulation therapy for fracture healing. Indian J Orthop. 2009;43(2):127-31.
  6. Yuan J, Xin F, Jiang W. Underlying Signaling Pathways and Therapeutic Applications of Pulsed Electromagnetic Fields in Bone Repair. Cell Physiol Biochem. 2018;46(4):1581-94.
  7. Markov M, Ryaby J, Waldorff E. Pulsed Electromagnetic Fields for Clinical Applications [todo] - Internet. CRC Press; 2020. Available from: http://library1.nida.ac.th/termpaper6/sd/2554/19755.pdf

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