Stimularea electrică a vindecarea fracturilor osoase

Video: Aplicarea de spin polarizare pentru a neutraliza mulțimea radiații negativ. telefoane și altele. Tehnica

conținut

Video: aplicarea de spin polarizare pentru a neutraliza mulțimea radiații negativ. telefoane și altele. tehnica
Introducere
1. istoria stimulării electrice pe os
2. stimularea electrică osoasă
2.1 dispozitive invazive
2.2 dispozitiv de poluinvazivnye
2.2 dispozitiv non-invaziv
3. efectele farmacologice ale stimulare electrica
4. studiile preclinice
4.1 studii pe animale
4.2 studii umane
Concluzie

introducere

Pe baza faptului că osul prezintă potențialele electrice ale ambelor conditii normale si patologice, stimulare electrica a fost folosit pentru a induce formarea osoasa in studiile clinice, deoarece 1812, atunci când tratamentul cu succes al pseudartroza a tibiei DC a fost documentată.

Mai ales după deschiderea proprietăților electromecanice ale oaselor în dezvoltarea anilor 1950, a acestei metode de tratament ca adjuvant pentru vindecarea osului a fost accelerat atât metode teoretice și experimentale. De atunci, au fost dezvoltate trei metode principale de stimulare electrica pentru uz clinic:

(A) folosind curent continuu (CC) prin intermediul electrozilor implantat în locul defect,
(B) un cuplaj capacitiv (CC) folosind electrozi de suprafață dispuse în apropierea osului care trebuie stimulat, și
(C) cuplaj inductiv al câmpului electromagnetic (IEMF) prin variația timpului de câmp magnetic.

Încă de la începuturile sale la începutul anilor '80, electrostimulare a parcurs un drum lung în tratamentul fracturilor, dar utilizarea sa la nivel mondial este încă limitată la câteva centre medicale.

1. Istoria stimulării electrice pe os

Resutură și fuziune întârziată poate fi complicații cele mai neplăcute și neprevăzute în chirurgia piciorului și tratamentul fracturilor. Înțelegerea principiile vindecării osului și utilizarea metodei corespunzătoare de fixare internă poate facilita foarte mult rezolvarea acestei probleme dificile. Rolul energiei electrice ca un ajutor în vindecarea osului a fost pus în aplicare în 1812, atunci când lovit de un lichid conductiv a fost utilizat pentru tratamentul fracturii tibiale neconsolidate, fals.

Mai târziu Boyer, Duchene, Geret, Lente și Mott utilizate diverse forme de stimulare electrica ca accelerarea regenerării osoase.

Înțelegerea conceptului nu a fost pe deplin dezvoltat și a demonstrat până în 1953, când Yasuda descrierea detaliată a proprietăților piezoelectrice ale osului. Piezoelectricitate, pur și simplu pune, este o taxă care se formează atunci când o forță este aplicată pe materialul (mort sau viu), în acest caz, se referă la os. efect pozitiv asupra energiei electrice de colagen si os de vindecare a fost studiată în detaliu de către Fukada și Yasuda.

Aceste studii arată potențialele electrice care oasele aflate sub presiune dobândi sarcină negativă și care se regenerează țesutul osos. tracțiune osoase generează sarcină pozitivă și provoacă distrugerea osului.

Becker si Bassett a sugerat ca potențiale electrice nu pot fi cauzate numai de efectul piezoelectric, deoarece acestea apar cu o anumită întârziere, după aplicarea forței.

Acest lucru arată că potențialul este legat de răspunsul celular și tisular la eforturile ionice. S-a constatat că taxa generată de os viu diferă de taxa de os mort. In 1964 godu Bassett et al. A raportat că creșterea oaselor mai electronegativ în domenii cum ar fi fracturile, placa epifizelor. În aceste proprietăți bioelectrice, el a descoperit că oasele cele mai electronegativ la catod.

În 1968, Ian a concluzionat că țesuturile vii sunt surse suplimentare de energie electrică prin migrarea materialelor anorganice în os. De asemenea, se spune că calciul și fosfații sunt atrași de catod și ionii de clor și sodiu migrează spre anod.

În 1971 a luat Friedenberg acest concept prin aplicarea unui curent continuu pentru tratamentul fracturilor glezna, fals.

În 1981 Brighton a efectuat primul studiu în mai multe centre cu privire la utilizarea de curent în tratamentul nesraschivaniya. In acest studiu de 178 nesraschivany 149 (83%) au obținut splice complet, folosind stimulare electrică directă. Din acel moment, numeroase modificări stimulare electrică au fost folosite pentru a ajuta la vindecarea osului. DC curent, curent alternativ și un câmp magnetic în impulsuri - cele trei metode de stimulare electrica cele mai studiate.

2. Stimularea electrică osoasă

stimulatori electrice dezvoltate cu indicații pentru utilizare în diverse stări patologice ale osului. Până în prezent, stimulatori osoase au fost folosite pentru a accelera vindecarea fixare interne și externe. grefa osoasa Fusion a fost preparat prin utilizarea de stimulare electrica.

In plus, stimularea electrică a dovedit a fi eficace în tratamentul pseudartrozei infectate. Stimulatoare de os, de asemenea, ajuta la vindecarea artrodeza severe. Recent, utilizarea stimulatori osoase au aratat rezultate bune în tratamentul osteoporozei difuze.

Stimularea a atins un nivel care a fost aplicat în tratamentul artropatiei neuropatice, atunci când terapia convențională eșuează. Stimularea electrică, de asemenea, sa dovedit a fi eficace în tratamentul osteonecroză.

Stimulatoare oase au fost împărțite în trei categorii principale: (1) invazivă (2) poluinvazivnye și (3) non-invazive. În funcție de tipul de stimulare în care sunt împărțite în: stimularea electromagnetică, stimularea curentului permanent și impulsuri, și utilizarea de cuplare capacitivă.

2.1 Dispozitive invazive

stimulatori osoase invazive - este dispozitive implantabile, care furnizează un curent de un generator care este implantat în fascia a tibiei. Catodul, care furnizează energie la nivelul osului, este plasat direct în locul defectului. Micro-conector se conectează la catod la generator prin gaura subcutanat.

Acest tip de stimulator cardiac necesită imobilizare autobuz. Dispozitive invazive pot fi folosite împreună cu grefe osoase și pot asigura un efect sinergie pentru creșterea oaselor. Aceste dispozitive pot fi de asemenea utilizate în prezența unei infecții active, deși acest lucru este, în general, nu este recomandată. Complicațiile includ infectia, reactia tesutului, iar disconfortul țesuturilor moi de suprafață cauzată de porțiunea proeminentă a dispozitivului. Dispozitivele sunt implantabil alte amenințări, cum ar fi o pauză în sârmă, durata de viață a bateriei limitată, de scurgere a bateriei și un potențial eșec al bateriei.

Prin urmare, datorită eficienței și disponibilității metodelor non-invazive, utilizarea tehnicilor invazive a început să-și piardă popularitatea.

2.2 Dispozitiv de Poluinvazivnye

Poluinvazivny metoda de stimulare osoasa care implica curent continuu este aplicat la locul pseudartrozei prin catod constând dintr-un oțel inoxidabil, cu un strat de teflon, care este inserat subcutanat în locul pseudartrozei.

Catodul trebuie să fie atașat la os, deoarece acesta poate fi deplasat. Până la patru electrozi pot fi plasate la site-ul, în funcție de anatomia și mărimea defectului osos corespunzător. anod Atașat situat oriunde pe suprafața pielii și este atașat la unitatea de putere, care este integrat în ghips. Ipsos bandaj fără sarcină ar trebui să fie purtate în orice moment, pentru a preveni mișcarea care ar putea duce la deteriorarea sau deplasa catodul defectului osos.

Există anumite avantaje și dezavantaje ale metodei de stimulare osoase. Avantajul este că necesită intervenție chirurgicală minimă, deoarece catodul este plasat subcutanat, si foloseste un curent continuu, care pot medie 20 microamperi la catod.

Dezavantajele includ iritarea pielii cauzate de atașarea de tampoane anodic care trebuie să se schimbe în pacient prin intermediul a doua zi.

2.2 Dispozitiv non-invaziv

stimulatori osoase non-invazive sunt împărțite în două tipuri principale:

(1) capacitiv și
(2) cuplaj inductiv

Capacitivă compus din unitate stimulent, cu o sursă de alimentare (de obicei, o baterie de 9 volți) și doi electrozi disc. Discul este atașat direct pe piele, pe fiecare dintre non-uniune și a impus două frunze de gips, pentru a permite accesul la electrozi.

Stimulatorul cu sursa de alimentare pot fi încorporate într-un turnat ipsos sau un clip atașat la acesta. Aparatul este apoi conectat la electrozi. Functia stimulatorului capacitiv este de a oferi un câmp electric intern la o frecvență de 60 kHz (kHz).

Astfel, ele nu necesită o înaltă tensiune de alimentare. Curentul ideal de operare este de 5 - 10 mA. Cele mai multe dispozitive necesită 12 până la 20 săptămâni de utilizare, 24 de ore pe zi, pentru a atinge vindecare. Avantajele de diferite stimulatori capacitive sunt numeroase. Nu există nici o durere sau operații asociate cu utilizarea acestora. Există alarmante bip dacă electrodul nu este suficient de strâns adiacent pielii sau dacă bateria nu furnizează un nivel de curent adecvat.

În plus, unele companii de asigurare acopera nesraschivaniya tratamentul cu utilizarea lor, deoarece cercetarea indică eficacitatea lor în această situație. În plus, este util pacienților la domiciliu.

În cele din urmă, în cele mai multe cazuri, pacientul este permis să poarte o greutate pe membrul tencuita, în cazul în care nu există nici o mișcare excesivă. Există câteva dezavantaje la utilizarea de stimulare capacitiv. Aceasta include iritarea pielii de pe disc electrod, monitorizarea constantă pentru a se asigura nivelul bateriei adecvat, și nemulțumirea pacientului cu tratamentul o lungă perioadă de timp.

Al doilea tip de stimulare osoase non-invaziva - stimularea cu cuplaj inductiv.

Acesta utilizează câmpuri electromagnetice pulsate pentru cuplarea inductivă a câmpului electromagnetic la locul de neconsolidată. creșterea oaselor este stimulată prin cuplaj inductiv, datorită accelerării calcifiere cartilaj. Acest sistem este format din două bobine exterioare, care sunt dispuse paralele între ele pe site-ul neconsolidată. Când curentul începe să curgă prin bobina, apar câmpuri electromagnetice. Aceste câmpuri se extind spre exterior la unghiuri drepte față de bobinele și pătrunde astfel în os.

Avantajele cuplaj inductiv, aproximativ la fel ca și cea a cuplajului capacitiv. In plus, multe dispozitive includ cuplate inductiv în memoria internă care înregistrează frecvența și durata utilizării de către pacienți, astfel controlul este efectuat pentru pacient.

Un dezavantaj al cuplajului inductiv este că utilizarea unei plăci de metal interior pentru fixarea fracturilor osoase poate ecran de câmpul generat. Un alt dezavantaj poate fi faptul că pacientul poate elimina dispozitivul de la propria sa discreție și să-și întrerupă tratamentul fără cunoștința medicului.

Viitorul stimulatori osoase non-invazive pare promițătoare. Avantajul este ușurința de utilizare, absența complicațiilor și un nivel ridicat de viteză de tratament, care depășesc cu mult potențialele dezavantaje și de a face aceste dispozitive un instrument valoros pentru tratamentul pseudartrozei.

3. Efectele farmacologice ale stimulare electrica

S-a arătat că stimularea electrică afectează vindecarea osului datorită creșterii în modularea factorilor de creștere și a membranei celulare.

A) Exces de factori de creștere:

Stimularea electrică crește sinteza anumitor factori de creștere la locul fracturii. Diferiți factori de creștere sunt legate de efectele pozitive ale electrostimulare.

S-a arătat că stimularea electrică reglează transformarea factorului de creștere beta (TGF&beta-) ARNm, BMP, PGE2.

Crescută Stimularea electrică prin sinteza TGF-&beta-1 expresie ARNm și coincide cu o creștere a sintezei proteinelor extracelulare matrice și exprimarea genelor în formarea osului in vivo în țesutul cartilaginos vivo. Reglementarea sintezei proteinelor are loc într-o manieră dependentă de doză, atât în ceea ce privește amplitudinea și durata expunerii.

Ca răspuns la stimularea electrică a TGF-&nivelurile beta-1 mARN au crescut cu 68%, proteină activă de 25%, în timp ce numărul de celule imunopozitivi per 119% comparativ cu controlul tesut. Stimularea electrică îmbunătățește formarea țesutului cartilaginos, calcifierea și expresia TGF-&beta-1.

Sinteza crescută a factorului de creștere ca răspuns la stimularea electrică a arătat o creștere a insulinei-like growth factor II (IGF-II), ARN și proteinei din care rezultă că IGF-II poate media parțial creșterea celulelor similare osteoclastelor. Aceste rezultate sunt similare cu cele observate ca răspuns la influența mecanică și stabilitatea căilor de semnalizare, ceea ce sugerează că sinteza factorului de creștere îmbunătățește stimularea electrică.

B) Efectele asupra membranei celulare:

câmpuri electrice care rezultă din fluxul de curent este un nivel considerabil mai slabe necesare depolarizeze celulelor și, prin urmare, activitatea biologică a acestor domenii depinde de mecanismele de amplificare, care apare la legarea unei membrane. Site-uri probabile câștig sunt receptori transmembranari.

De fapt, sa demonstrat că efectele de stimulare electrică au fost cauzate pe membrana celulelor, sau interferența în interacțiunea cu receptorii hormonilor sau prin blocarea receptorilor adenil ciclazei.

Prima demonstrație de semnalizare interacțiune mediată de receptor a aratat stimulare electrica si receptorul hormonului paratiroidian (PTH). De obicei, hormon paratiroidian crește activitatea adenozin monofosfat ciclic în celulele osoase.

Cu toate acestea, prezența stimulării electrice a acestui efect este absent. Câmp blocat efectele inhibitoare ale PTH asupra sintezei de colagen, dar nu a avut nici un efect asupra 1, vitamina 25-dihidroxi D3, ceea ce confirmă ipoteza că acționează stimulare electrică prin intermediul receptorilor de membrană.

Studii suplimentare au sugerat că efectul stimulării electrice asupra alarmei cauzate de hormon paratiroidian prin modificări conformaționale ale receptorului transmembranar al hormonului paratiroidian.

Condrocitele, în contrast, stimularea electrică crește răspunsul AMPc ca răspuns la acțiunea hormonului paratiroidian. În modelul stimulării culturii osteoblast cu reacție redusă capacitiv de cuplare a AMPc ca răspuns la hormonul și sensibilitate redusă la osteoblastele parathormon.

Studiile de fibroblaste umane au arătat o creștere a translocație de calciu și numărul de receptori de insulină ca răspuns la un câmp electric. Aceste studii au arătat că câmpurile electrice provoacă deschiderea canalelor de calciu tensiune controlate cu o creștere ulterioară a calciului intracelular. Câmpurile cu cuplaj inductiv stimulează proliferarea limfocitelor prin utilizarea extinsă a IL-2 și expresia receptorilor IL-2.

Aceste studii au arătat că câmpuri electrice și magnetice pot afecta legarea liganzilor și modificări în distribuția și activitatea receptorului, modulând astfel semnalizarea transmembranară.

4. Studiile preclinice

Numeroase studii in vivo și studiile in vitro au arătat că electricitatea bine formată stimulează sinteza proteinelor extracelulare. Această sinteză crescută este reflectată în tratamentul fracturilor neconsolidate și ca regenerarea osoasă accelerată.

A) Studii in vitro

Studiile au aratat ca celulele implicate in formarea oaselor, formarea osoasă în particular intracartilaginous poate fi stimulata reglate corespunzător câmpuri electrice în diferite stadii ale răspunsurilor celulelor de diviziune celulară depinde de activitatea predominantă a populației de celule. Celulele stem din maduva osoasa sau calusul răspund la stimularea electrică prin creșterea sintezei moleculelor extracelulare.

celule de măduvă osoasă în camere de difuzie au fost stimulate cu un curent constant pentru sinteza cartilajului, cu calcificare ulterioare. număr semnificativ mai mare de culturi afectate de stimularea electrică a formării cartilajului și a arătat calcifierea decât probele de control.

Celulele calus ale fracturii, luate de la sobolani vindecat cu o fractură închisă a tibiei și crescute în cultură au arătat o creștere semnificativă a utilizării timidinei în timpul creșterii, ca răspuns la stimularea electrică DC.

4.1 Studii pe animale

Efectul de stimulare electrica au fost studiate în mai multe modele animale. Studiul a examinat refacerea defectelor osoase, fracturi proaspete și osteotomiilor și fracturilor, false.

Modelele experimentale au demonstrat îmbunătățite de recuperare calcifiere osoasă a celulelor și de a îmbunătăți rezistența mecanică a osului în stimularea DC. Stimularea cuplat capacitivă rezistență mecanică îmbunătățită a osului și a accelerat vindecarea osteotomie.

Mai multe studii folosind stimulare electrică a arătat o creștere calcifierea și rezistența mecanică a osului de vindecare. Efectele Electrostimulare au aratat accelerarea formarii calusului și a proprietăților mecanice în tratamentul osteotomie.

Volumul de calus periostal, formarea de os nou, iar cuplul normalizat și rigiditatea laterală a timpului au fost semnificativ mai lung la 6 săptămâni, în cazul osteotomiei electric comparativ cu grupul de control. Intr-un studiu de dozimetrie electrice în experimente cu osteotomie, doza a fost exprimată ca expunere zilnică. Osteotomie tratate prin stimulare electrică timp de 60 min / zi au prezentat o valoare normală a forței de rotație în ziua 14 comparativ cu ziua 21 pentru osteotomie la 30 minute / zi și 28 zile în grupul de control.

Alte studii dozimetrie tratate expunerii zilnice la mai mare de 0,5, 3 sau 6 ore pe zi, 6 ore de stimulare ca cea mai eficientă.

4.2 Studii umane

Tratamentul de amplificare electrică a fracturilor umane a început în 1968 datorită rezultatelor impresionante obținute în experimente pe animale în Japonia și America. In studiile efectuate de Torben et al. Douăzeci și opt de pacienți cu fracturi ale piciorului tratament inferior trecut de către aparatul Hoffmann a avut loc stimulare electrica prin șuruburi osoase.

Patruzeci și trei de alți pacienți cu fracturi ale tibiei care primesc tratament cu dispozitivul de Hoffmann și fără stimulare electrică a servit ca grup de control.

Examinarea cu raze X a fost efectuat în fiecare lună. Tratamentul electric a fost terminat când fractura a atins un anumit grad de rigiditate.

rigiditate fractură determinată pod mecanic de măsurare setat la aparat Hoffmann, prin care presiunea fracturii exercitată de un arc. Gradul dorit de rigiditate, la care stimularea electrică a fost întreruptă stabilitatea clinică a fost echivalentă pentru fiecare fractură.

Analiza statistica a aratat o recuperare de 30% grup de accelerare cu stimulare electrica.

Acest grup a avut o medie de 2,4 luni pentru a atinge stabilitatea clinică sau un grad dorit de rigiditate a piciorului inferior cu ajutorul aparatelor Hoffmann. Grupul de control a luat 3,6 luni pentru a atinge același grad de rigiditate.

Această diferență între cele experimentale si grupurile de control au fost semnificative din punct de vedere statistic (p < 0,001). Другие исследования, с применением электрической стимуляции постоянным током или током смещения показали обнадеживающие результаты в лечении свежих переломов и остеотомии.

concluzie

Stimularea electrică semnalează celulele țesutului conjunctiv, privind cerințele pentru starea biofizică a mediului lor fizice și caracterul adecvat al matricei extracelulare pentru a îndeplini aceste cerințe.

Muschi, ligamente, oase și articulații toate reacționează la stimularea electrică, iar factorii biofizice au fost utilizate în scopuri terapeutice. Multe studii au descoperit ca stimularea electrică crește nivelul factorului de creștere ARNm și sinteza proteinelor, sinteza crescută a proteinelor matricei extracelulare și accelerează refacerea țesuturilor.

Stimularea electrică produce o creștere constantă a concentrației factorilor de creștere în zonele de recuperare, ceea ce face util pentru o varietate de aplicații în practica clinică și ingineria țesuturilor.

Distribuiți pe rețelele sociale:

înrudit