Električna stimulacija zarastanje preloma kostiju

Video: Nanošenje spin polarizacija da neutrališe negativne radijacije mob. telefoni i drugi. tehnika

uvod

na činjenicu da je kost pokazuje električni potencijali normalnim i patološkim stanjima na bazi, električna stimulacija je koristiti za indukciju formiranja kosti u kliničkim studijama od 1812. godine, kada je DC je dokumentovano je uspješnog liječenja nezarastanja tibije.

Posebno nakon otvaranja elektromehaničke svojstva kostiju u razvoju 1950-ih ove metode liječenja kao pomoćno sredstvo za cijeljenja kosti je ubrzan i teorijske i eksperimentalne metode. Od tada, razvili su tri glavne metode električne stimulacije za kliničku upotrebu:

(A) pomoću istosmjerne struje (DC) preko elektrode implantirane u neispravan mjestu,
(B) kapacitivni spojnica (KZ) pomoću površine elektrode odlagati u blizini kosti koji se stimulirana, i
(C) induktivno spajanje elektromagnetnog polja (IEMF) preko različitih magnetno polje za vreme.

Od svog osnivanja u ranim 80-ih, elektrostimulacija je došao dug put u liječenju prijeloma, ali je njegova globalnu upotrebu je i dalje ograničen na nekoliko medicinskih centara.

1. Povijest električne stimulacije na kosti

Non-union i odloženi fuzija može biti najneprijatnije i nepredviđenih komplikacija u hirurgiji stopala i tretman fraktura. Razumijevanje načela cijeljenja kosti i upotreba odgovarajućih metoda unutrašnje fiksacije može uvelike olakšati rješavanje ovog teškog problema. ulogu električne energije kao pomoć u zarastanje kosti realizovan je u 1812. godine, kada je pogođen provodni tečnost koristi za liječenje tibije nezarastanja, lažne.

Kasnije Boyer, Duchene, Geret, Lente, i Mott koriste razne oblike električne stimulacije kao ubrzanje regeneracije kosti.

Razumijevanje koncept nije u potpunosti razvijen i pokazala sve do 1953. godine, kada Yasuda detaljan opis piezoelektrični svojstva kosti. Piezoelectricity, jednostavno rečeno, to je zadužen da se formira kada se sile na materijal (živ ili mrtav), u ovom slučaju, to se odnosi na kosti. Pozitivan učinak električne energije na kolagen i cijeljenja kosti je studirao u detaljno Fukada i Yasuda.

Ove studije pokazuju električne potencijale koje kosti pod pritiskom steknu negativni naboj i regeneraciju koštanog tkiva. Bone zatezne stvara pozitivan naboj i uzrokuje razaranje kosti.

Becker i Bassett predložio da električnih potencijala ne može biti uzrokovano samo piezoelektrični efekt, jer se pojavljuju sa određenim zakašnjenjem nakon primjene sile.

To pokazuje da je potencijal koji se odnose na ćelijskom i tkiva odgovor na jonske napore. Utvrđeno je da je punjenje stvara žive kosti razlikuje od optužbi za mrtve kosti. Godine 1964. godu Bassett i dr. Prijavljeno je da je većina elektronegativan rast kostiju u područjima kao što su frakture, epifizne ploča. U ovim bioelektrična svojstva, otkrio je da kosti najviše elektronegativan na katodi.

1968. godine, Ian je zaključio da živo tkivo su dodatne izvore električne energije migracije neorganskih materijala u kost. Također je rekao da kalcij i fosfati su privučeni katode i hlora i jona natrijuma migriraju prema anoda.

1971. Friedenberg je ovaj koncept primjenom DC za liječenje desnog ručnog zgloba nezarastanja, lažne.

Godine 1981. Brighton preduzeo prva studija u nekoliko centara na korištenje istosmjerne struje u liječenju nesraschivaniya. U ovoj studiji od 178 nesraschivany 149 (83%) je ostvario potpunu spoja pomoću direktne električne stimulacije. Od tog vremena, brojne izmjene električna stimulacija se koriste za pomoć u zarastanje kosti. DC struje, izmjenične struje i pulsirajuće magnetsko polje - tri najviše proučavali metode električne stimulacije.

2. Električni kosti stimulacija

Električni stimulatori razvijen indikacije za upotrebu u različitim patoloških stanja kosti. Do danas, kosti stimulatori su korišteni da se ubrza zarastanje internih i eksternih fiksacija. Fuzija kosti graft je pripremljen upotrebom električne stimulacije.

Osim toga, električna stimulacija je pokazala efikasnom u liječenju zaraženih nezarastanja. Stimulatori kosti i pomaže u lečenju teških arthrodesis. Nedavno je korištenje kosti stimulatora je pokazala dobre rezultate u liječenju difuzne osteoporoze.

Stimulacija je dostigao nivo koji se primjenjuje u liječenju neuropatske artropatija, kada konvencionalna terapija ne uspije. Električna stimulacija je također pokazala efikasnom u liječenju osteonekroze.

Stimulatori kosti su bili podijeljeni u tri glavne kategorije: (1) invazivna (2) poluinvazivnye, i (3) neinvazivna. Prema vrsti stimulacije oni se dijele na: elektromagnetska stimulacija, stimulacija stalnih i impulsne struje, a koristi kapacitivni spojnice.

2.1 Invazivne uređajima

Invazivne kost stimulatori - je implantabilna uređaji koji pružaju istosmjerne struje od generatora koji se ugrađuju u fascije tibije. Katodi, koji napaja energijom do kosti, nalazi se direktno u mjestu kvara. Mikro-konektor spaja katode na generator kroz rupu potkožno.

Ovaj tip pejsmejkera zahtijeva imobilizacije autobus. Invazivne uređaji mogu se koristiti u kombinaciji s kostima graftova i mogu pružiti sinergijski efekt za rast kostiju. Ovi uređaji se također može koristiti u prisustvu aktivne infekcije, iako se to ne preporučuje. Komplikacije uključuju infekcije, reakcije tkiva, i neugodnost površinskih mekih tkiva uzrokovane istureni dio uređaja. Implantabilni uređaji su druge prijetnje, kao što je prekid u žicu, ograničenog trajanja baterije, pražnjenje baterije i potencijalni kvar baterije.

Stoga, s obzirom na efikasnost i dostupnost neinvazivne metode, upotreba invazivne tehnike počeo da gubi popularnost.

2.2 Poluinvazivnye uređaj

Poluinvazivny metoda kost stimulacija koja uključuje istosmjerna struja se primjenjuje na mjestu nezarastanja kroz katode se sastoji od nehrđajućeg čelika sa teflon premazom, koji je umetnuta subkutano u mjestu nezarastanja.

Katodi mora biti priključen na kost, kao što se može raseljeno. Do četiri elektrode može biti postavljen na mjestu, ovisno o anatomiji i odgovarajuće veličine koštani defekt. Priloženi anoda se nalazi bilo gdje na površini kože i priključen na napajanje, koji je integriran u gipsu. Gipsani zavoj bez opterećenja treba nositi u svakom trenutku kako bi se sprečilo pokret koji bi mogli dovesti do oštećenja ili raseli katode kosti defekt.

Postoje određene prednosti i nedostatci metode kosti stimulacije. Njegova prednost je u tome što zahtijeva minimalne hirurške intervencije, jer katode nalazi se potkožno, i koristi direktna struja, koja može u proseku 20 microamperes na katodi.

Nedostaci uključuju iritaciju kože uzrokovane prilogu anode jastučići koje je potrebno promijeniti u pacijenta kroz dan.

2.2 Neinvazivna uređaj

Neinvazivna kost stimulatore su podijeljeni u dva glavna tipa:

(1) kapacitivni i
(2) induktivno spajanje

Kapacitivni sastoji od stimulans jedinice sa izvora napajanja (obično 9-volt baterije), i dvije elektrode diska. Disk je pričvršćen direktno na kožu na svakom od ne-unija i nametnute dvokrilnih gips kako bi se omogućilo pristup elektroda.

Stimulator sa svojim izvorom napajanja mogu biti uključeni u gipsu ili klip priključen na njega. Uređaj je zatim spojen na elektrode. Funkcija kapacitivni stimulatora je da pruži unutrašnjeg električnog polja na frekvenciji od 60 kiloherca (kHz).

Dakle, oni ne zahtijevaju visoki napon napajanja. Idealna radna struja je od 5 do 10 mA. Većina uređaja zahtijeva 12 do 20 tjedana upotrebe, 24 sata dnevno da se postigne ozdravljenje. Prednosti različitih kapacitivni stimulatora su brojni. Ne postoji bol ili operacije povezane sa njihovom upotrebom. Postoji alarmantno zvučni signal, ako nije dovoljno elektroda čvrsto uz kožu ili ako se baterija ne pružaju odgovarajući sadašnjem nivou.

Osim toga, neke osiguravajuće kompanije pokriti liječenje nesraschivaniya sa njihovom upotrebom, jer istraživanja ukazuju na njihovu efikasnost u ovoj situaciji. Osim toga, to je korisno za pacijente kod kuće.

Na kraju, u većini slučajeva, pacijent je dozvoljeno da nosi težinu na obrađenih ekstremiteta, ako nema pretjerane pokreta. Postoji nekoliko nedostatke koristi kapacitivni stimulaciju. To uključuje iritaciju kože od elektrode diska, stalno praćenje kako bi se osiguralo adekvatan nivo baterije, i nezadovoljstvo pacijenta sa tretmanom dugo vremena.

Drugi tip neinvazivnih kost stimulacija - stimulacija s induktivno spajanje.

Koristi pulsirajući elektromagnetskih polja za induktivno spajanje elektromagnetnog polja na mjestu nezarastanja. rast kostiju se stimuliše kroz induktivno spajanje zbog ubrzanja kalcifikacije hrskavice. Ovaj sistem se sastoji od dva spoljna namotaja, koji su raspoređeni paralelno jedni druge na mjestu nezarastanja. Kada struja počinje da teče kroz zavojnicu, pojavljuju se elektromagnetska polja. Ova polja proširiti spolja pod pravim uglom u odnosu na namotaja, i na taj način prodire u kost.

Prednosti induktivno spajanje, otprilike isto kao da je od kapacitivnih spojnice. Osim toga, mnogi uređaji uključuju induktivno spregnute na internu memoriju koja bilježi učestalost i trajanje upotrebe pacijenti, tako da kontrola obavlja se za pacijenta.

Nedostatak je induktivno spajanje je da upotreba unutrašnjeg metalne ploče za fiksaciju kosti može ekran tako generirane polje. Još jedan nedostatak može biti da pacijent može ukloniti uređaj po vlastitom nahođenju i prekinuti liječenje bez znanja doktora.

Budućnost neinvazivnih kost stimulatore čini obećavajuće. Prednost je jednostavnost upotrebe, nepostojanje komplikacija i visok nivo brzine tretman koji daleko nadmašuju potencijalne nedostatke i napraviti ovih uređaja vrijedan alat za liječenje nezarastanja.

3. farmakološke efekte električne stimulacije

Dokazano je da se električna stimulacija utječe na zarastanje kosti zbog povećanja u modulaciji faktora rasta i ćelijske membrane.

A) Pojačana ekspresija faktora rasta:

Električna stimulacija povećava sintezu određenih faktora rasta na frakture. Razni faktori rasta se odnose na pozitivne efekte elektrostimulacije.

Dokazano je da se električna stimulacija reguliše pretvarajući faktor rasta beta (TGF-&beta) mRNA, BMP, PGE2.

Povećana elektrostimulacija preko sinteza TGF-&beta-1 mRNA ekspresije i poklapaju sa povećanjem od ekstracelularnog matriksa sintezu proteina i ekspresiju gena u formiranju vivo kosti in vivo hrskavice. Regulacija sinteze proteina javlja u zavisnom način doza, kako u pogledu amplitude i trajanja izloženosti.

Kao odgovor na električnu stimulaciju TGF-&beta-1 razine mRNA povećane su za 68%, 25% aktivnog proteina, dok je broj immunopositive ćelija po 119% u odnosu na kontrolnu tkiva. Elektrostimulacija poboljšava formiranje tkiva hrskavice, kalcifikacije i njegov izraz TGF-&beta-1.

Povećane sinteze faktora rasta kao odgovor na električnu stimulaciju pokazala porast inzulina sličnog faktora rasta II (IGF-II), RNK i proteina iz kojih proizlazi da IGF-II može djelomično posreduju rast osteoblasta nalik ćelija. Ovi rezultati su slični onima koje su uočene u odgovoru na mehanički utjecaj, kao i stabilnost signalnih puteva, što ukazuje da je sintezu faktora rasta povećava električnu stimulaciju.

B) Efekti na ćelijsku membranu:

električna polja rezultat struje je znatno slabiji razine potrebne za depolarize ćelija i stoga biološke aktivnosti od tih polja ovisi o mehanizmima dobit koja se javlja nakon vezivanja na membranu. Vjerovatno stranicama dobit su transmembranski receptori.

U stvari, pokazalo se da su efekti električne stimulacije bili izazvani na stanične membrane, ili smetnje u interakciji hormona s receptorima ili blokiranjem receptora adenil ciklaze.

Prva demonstracija signalizaciju interakcije receptora posredovane pokazala elektrostimulacija i paratiroidni hormon receptora (PTH). Tipično, paratiroidni hormon povećava aktivnost cikličnog adenozin monofosfat koštane ćelije.

Međutim, prisustvo električne stimulacije ovog efekta je odsutan. Polje blokirali inhibira PTH na sintezu kolagena, ali nije imao nikakvog efekta na 1, 25-dihidroksi vitamina D3, što potvrđuje hipotezu da je električna stimulacija djela preko membrane receptora.

Dalje studije predložio da efekat električne stimulacije na alarm uzrokovane paratiroidnog hormona po konformacione promjene transmembranski receptor paratireoidnih hormona.

Hondrosita, za razliku od, električna stimulacija povećava odgovor cAMP kao odgovor na akciju paratiroidnog hormona. U modelu osteoblasta kulture stimulacije sa smanjenim kapacitivni spojnicom reakcija cAMP kao odgovor na hormon, i smanjena osjetljivost na paratiroidnog hormona osteoblasta.

Studije ljudskih fibroblasta pokazali povećanje kalcija translokacija i broj insulina receptora u odgovoru na električno polje. Ove studije su pokazale da električna polja dovesti do otvaranja kalcijum kanala pod kontrolom napona sa naknadno povećanje intracelularne kalcija. Polja sa induktivno spajanje stimulirati limfocita proliferaciju po proširena upotreba IL-2 i ekspresije IL-2 receptora.

Ove studije su pokazale da električna i magnetska polja mogu utjecati na vezivanje liganda i promjene u distribuciji i aktivnost receptora, čime se modulira transmembranski signalizacije.

4. pretkliničkim studijama

Brojne studije in vivo i in vitro studije su pokazale da dobro formirana električne energije stimuliše sintezu ekstracelularnog proteina. Ova povećana sinteza se ogleda u liječenju nezarastanja fraktura i kao ubrzana regeneracija kosti.

A) Studije in vitro

Istraživanja su pokazala da su ćelije su uključeni u formiranju kostiju, formiranje posebno intracartilaginous kosti se mogu stimulisati pravilno podešen električnim poljima u različitim fazama deobe ćelija odgovora ćelija ovisi o pretežnu delatnost stanovništva ćelije. Matičnih ćelija u koštanoj srži ili kalusa odgovoriti na električne stimulacije povećanjem sintezu ekstracelularnog molekula.

ćelija koštane srži u difuzije komore su stimulirana s konstantne struje za sintezu hrskavice sa kasnijim kalcifikacije. Znatno veći broj usjeva pogođeni električnom stimulacijom formiranja hrskavice i pokazao kalcifikacije od kontrolnih uzoraka.

Kalusa ćelije preloma, preuzet iz štakora leči sa zatvorenom frakturu tibije i uzgaja u kulturi su pokazali značajan porast u korištenju timidin tokom rasta, u odgovoru na električne stimulacije DC.

4.1 Studije na životinjama

Učinak električne stimulacije su studirali u nekoliko životinjskih modela. Studija je ispitala obnova koštanih defekata, svježe fraktura i osteotomija i lom nezarastanje, lažne.

Eksperimentalni modeli su pokazali poboljšane kalcifikaciju kostiju oporavak ćelija i poboljšati mehaničke čvrstoće kosti u DC stimulacije. Stimulacija capacitively zajedno poboljšane mehaničke čvrstoće kostiju, i ubrzala ozdravljenje osteotomije.

Nekoliko studija pomoću električne stimulacije pokazali povećanje kalcifikacije i mehaničke čvrstoće zarastanja kosti. Efekti Elektrostimulacija pokazao ubrzanje formiranja kalusa i mehanička svojstva u liječenju osteotomije.

Obim periostalnog kalusa, formiranje nove kosti, a normalizovano momenta i bočnim krutost vremena znatno duže na 6 tjedana bili u slučaju električnih osteotomije u odnosu na kontrolnu grupu. U studiji električne dozimetrije u eksperimentima sa osteotomije, doza izražena je kao svakodnevno izlaganje. Osteotomija tretira električnom stimulacijom za 60 min / dan pokazali normalna vrijednost rotacije na snagu 14. dana u odnosu na dan 21 za osteotomije na 30 minuta / dan i 28 dana u kontrolnoj grupi.

Druge studije dozimetrija tretirani svakodnevno izlaganje veći od 0,5, 3 ili 6 sati dnevno, 6 sati stimulacija kao najefikasniji.

4.2 Ljudski studije

Električne pojačanje tretman ljudskih fraktura je počelo 1968. godine, zbog impresivne rezultate dobijene u eksperimentima na životinjama u Japanu i Americi. U studijama koje je sproveo Torben et al. Dvadeset osam pacijenata sa preloma potkoljenice prošlosti tretman od strane aparata Hoffmann održan elektrostimulacija kroz kost vijke.

Četrdeset i tri druge pacijente sa frakture tibije prima terapiju sa uređajem Hoffmann i bez električne stimulacije je služila kao kontrolna grupa.

X-ray pregled obavljen je svaki mjesec. Elektro tretman je prekinut kada je frakture završila određeni stupanj krutosti.

loma krutost izabere Mehanički mjerni most postavljen na Hoffmann aparat kojim loma pritiska opruge. Željeni stupanj krutosti, na kojoj je električna stimulacija prekinuti klinički stabilnost je ekvivalent za svaki frakture.

Statistička analiza pokazala je 30% oporavak ubrzava grupu sa električnom stimulacijom.

Ova grupa je u prosjeku 2,4 mjeseci da se postigne kliničko stabilnost ili željeni stupanj krutosti potkoljenice uz pomoć Hoffmann aparata. Kontrolna grupa je 3,6 mjeseci da se postigne isti stupanj krutosti.

Ova razlika između eksperimentalne i kontrolne grupe su bile statistički značajne (p < 0,001). Другие исследования, с применением электрической стимуляции постоянным током или током смещения показали обнадеживающие результаты в лечении свежих переломов и остеотомии.

zaključak

Elektrostimulacija signalizira ćelija vezivnog tkiva, o zahtjevima za biofizičku stanje njihovog fizičkog okruženja i adekvatnost ekstracelularnog matriksa da ispuni ove zahtjeve.

Mišića, ligamenata, kostiju i zglobova sve reagirati na električne stimulacije, a biofizičkih faktori su korišteni za terapeutske svrhe. Mnoge studije su pokazale da električna stimulacija povećava razinu faktora rasta mRNA i sintezu proteina, povećanu sintezu ekstracelularnog matriksa proteina i ubrzava obnavljanje tkiva.

Električna stimulacija proizvodi stalan porast koncentracije faktora rasta u oblastima oporavak, što ga čini korisnim za razne primjene u kliničkoj praksi i inženjeringa tkiva.

Udio u društvenim mrežama:

Povezani