Ricostruzione Ossea Con Campi Elettromagnetici a Bassa Frequenza

© Consorzio Elettra 2000 Campi elettromagnetici a bassa frequenza e ricostruzione ossea Livello 2 documento scientifico a cura di Ruggero Cadossi

Introduzione Il destino di una frattura è di guarire, solitamente in un periodo di tempo compreso tra i 60 e i 120 giorni dal trauma che la ha causata. In alcuni casi il processo di guarigione richiede un tempo molto più lungo, 6 mesi ed oltre. Numerose sono le cause che possono prolungare o addirittura impedire la guarigione ad esempio: a) la gravità del trauma: fratture accompagnate da schiacciamento, perdita di sostanza ossea e cutanea ed infezione presentano non pochi problemi sia di trattamento che di guarigione; b) l’età avanzata, la presenza di malattie metaboliche (ad esempio il diabete) o il trattamento con farmaci immunosoppressori influisce negativamente sul processo di guarigione; c) insufficiente attivazione dei processi riparativi, di cui non si riesce ad identificare con certezza la causa. Il 5 –10% delle fratture, a seconda delle statistiche, può dar luogo ad una ritardata o mancata consolidazione, che può essere efficacemente curata nella maggior parte dei casi mediante la stimolazione elettrica e magnetica della osteogenesi. La stimolazione elettrica e magnetica della osteogenesi riconosce le sue origini scientifiche negli studi ormai classici condotti prima da Fukada e Yasuda e quindi da Bassett e Becker. Essa viene impiegata in numerosi paesi in campo ortopedico per promuovere e riattivare la formazione del tessuto osseo. La metodica è stata approvata per uso clinico circa venti anni orsono dalla Food and Drug Administration. Studi ormai classici condotti negli anni ‘50 e ‘60 avevano messo in evidenza il rapporto fra tessuto osseo e potenziali elettrici [Fukada 1957, Bassett 1962]. Infatti, l’osso genera due tipi di segnale elettrico: uno in risposta alla deformazione meccanica (I) e l’altro a riposo in assenza di deformazione (II). I. Il segnale indotto dalla deformazione strutturale conseguente all’applicazione di un carico e’ presente in osso non necessariamente vitale e riconosce una duplice origine: esso può essere ascritto: a) all’effetto piezoelettrico diretto, (legato alle proprietà elettriche del collagene e alla componente cristallina minerale) e b) al fenomeno elettrocinetico del potenziale di flusso (legato al movimento dei fluidi che permeano un materiale poroso come l’osso). II. L’ osso vitale in assenza di sollecitazione meccanica genera un segnale elettrico rilevabile in vivo come potenziale bioelettrico stazionario di superficie (è una attività elettrica spontanea del tessuto osseo, dipendente dalla sua vitalità, ma non è stato definito il tipo cellulare che lo genera), ed ex vivo come corrente elettrica (ionica) stazionaria, (è una attività elettrica che si osserva quando si produce una lesione al tessuto osseo, ad esempio una frattura, essa è sostenuta dalla attività cellulare). In virtù degli studi condotti sul rapporto tra correnti elettriche e tessuto osseo, sono state sviluppate tre metodiche di stimolazione elettrica e magnetica della osteogenesi: a) correnti elettriche tipicamente continue e direttamente applicate al tessuto osseo mediante elettrodi impiantati (sistemi faradici), la loro intensità è in genere compresa tra 2 e 20 milli Amperes;

© Consorzio Elettra 2000 b) correnti elettriche alternate indotte dall’esterno mediante campi elettromagnetici pulsanti (CEMP) nel tessuto osseo (sistemi induttivi), i valori di campo magnetico utilizzati variano da pochi micro-Tesla a decine di milli-Tesla; c) correnti elettriche alternate indotte dall’esterno mediante campi elettrici puri (sistemi capacitivi), si ottengono applicando agli elettrodi tensioni fra 1 e 10 Volt. Mentre i sistemi faradici richiedono un intervento chirurgico, seppure minimo, per posizionare gli elettrodi che rilasciano la corrente nella sede di frattura, i sistemi induttivi e capacitivi sono assolutamente non cruenti. In particolare, i sistemi induttivi non richiedono il contatto fisico tra applicatore e tessuto. In questi 20 anni di impiego clinico-ortopedico della stimolazione elettrica della osteogenesi, sono state condotte numerose ricerche cliniche che, utilizzando protocolli appropriati in doppio cieco o con gruppo di controllo, hanno dimostrato la capacità della stimolazione elettrica e magnetica di promuovere la risposta osteogenetica nell’uomo e quindi di favorire la consolidazione ossea. Questi protocolli di indagine sono resi necessari per poter discriminare efficacemente tra gli effetti della stimolazione elettrica e magnetica ed eventuali altre manovre ortopediche associate e per quantizzare nell’uomo la efficacia di questi trattamenti. La tabella I riporta un elenco degli studi in doppio cieco o con gruppo di controllo riportati in letteratura; Tabella I Studi clinici rilevanti per la dimostrazione dell’effetto osteogenetico della stimolazione elettrica Autore

Metodica

Patologia

Protocollo

Fontanesi 1986

Induttivo

Fratture recenti tibia

Controllo

Borsalino 1988

Induttivo

Osteotomie femore

Doppio-cieco

Aaron 1989

Induttivo

Necrosi avascolare

Controllo

Lee 1989

Induttivo

Artrodesi vertebrali

Doppio-cieco

Traina 1989

Induttivo

Pseudoartrosi

Controllo

Sharrad 1990

Induttivo

Ritardo consolidazione tibia

Doppio-cieco

Mooney 1990

Induttivo

Artrodesi vertebrali

Doppio-cieco

Parnell 1991

Induttivo

Pseudoartrosi

Doppio-cieco

Mammi 1993

Induttivo

Osteotomie tibia

Doppio-cieco

Capanna 1994

Induttivo

Osteotomie+innesti

Doppio-cieco

Hisenkamp 1994

Induttivo

Fx Recenti fissatore esterni

Controllo

Betti 1997

Induttivo

Fratture recenti femore

Doppio-cieco

Scott 1994

Capacitivo

Pseudoartrosi tibia

Doppio-cieco

Brigthon 1995

Capacitivo

Pseudoartrosi

Controllo

Kane 1988

Faradico

Artrodesi lombare

Controllo

Rogozinski 1996

Faradico

Artrodesi lombare

Controllo

In campo ortopedico traumatologico l’attività osteogenetica finalizzata alla consolidazione di una frattura si confronta costantemente con problematiche di ordine meccanico e biologico. Ottenere un buon esito nell’attività riparatrice nel tessuto osseo è particolarmente complesso per le caratteristiche strutturali del tessuto stesso, per i carichi e le forze in gioco, e per i tempi necessari alla guarigione. La valutazione dei fattori, meccanici o biologici, che hanno impedito la consolidazione ossea è squisito appannaggio del chirurgo ortopedico, il quale, in base alle sue conoscenze e alla sua esperienza, può applicare la soluzione più idonea capace di portare il paziente a guarigione. Così come non è indicato stimolare una frattura con evidenti problemi di mobilità o di diastasi fra i monconi, egualmente non appare

© Consorzio Elettra 2000 utile operare un soggetto con una soddisfacente stabilità meccanica della lesione, quando il problema è riconducibile ad un deficit della risposta osteogenetica, ovvero quando i meccanismi biologici deputati ad attivare il processo riparativo sono insufficienti.

Indicazioni Nella tabella II sono riportate, per le diverse patologie ortopedico-traumatologiche indicate in Tabella I, le modalità di somministrazione di cui, in letteratura, sia indicato l’impiego e ne sia riportata l’efficacia. Tabella II Indicazioni all’impiego delle diverse modalità di applicazione della stimolazione elettrica per le diverse patologie di interesse ortopedico traumatologico Patologia

Modalità di attuazione della terapia Faradico

Induttivo

Capacitivo

Pseudoartrosi congenita

si

si

no

Pseudoartrosi

si

si

si

Ritardo di cons.

si

si

si

Frattura a rischio

no

si

no

Frattura recente

no

si

no

Innesti ossei

si

si

si

Artrodesi vertebrali

si

si

no

Necrosi avascolare

no

si

no

Allungamenti

no

no

no

Conclusioni La stimolazione elettrica e magnetica rappresenta un importante e affidabile strumento nelle mani del chirurgo ortopedico; essa è in grado di rispristinare ed aumentare l'attività osteogenica del tessuto riparativo osseo, ed è indicata in tutte quelle condizioni in cui sia evidente una insufficiente risposta osteogenica. Deve essere attuata soltanto con strumenti di provata efficacia e sicurezza, con le modalità i i dosaggi indicati in letteratura

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