GuruHealthInfo.com

Електрическо стимулиране на заздравяването на костни фрактури



Видео: Прилагане на въртене поляризация за неутрализиране на негативното излъчване тълпата. телефони и др. техника

въведение

Въз основа на факта, че костта показва електрическите потенциали на нормални и патологични състояния, електрическа стимулация е била използвана за предизвикване на формирането на костите в клинични проучвания, тъй като 1812 г., когато успешното лечение на Нечленуващите в синдикат на пищяла DC е документирано.

Особено след откриването на електромеханичните свойства на костите в развитието на 1950 на този метод на лечение като адювант за заздравяването на костите се ускори двете теоретични и експериментални методи. От тогава, са разработени три основни метода за електрическо стимулиране за клинична употреба:

(А) използване на постоянен ток (DC) чрез електроди, имплантирани в дефектния място,
(В) свързващ капацитивен (CC) при използване на повърхностни електроди, разположени близо до костта, която трябва да бъде стимулирано и
(C) индуктивно свързване на електромагнитното поле (IEMF) чрез вариране магнитно поле време.

От създаването си в началото на 80-те години, електростимулация извървя дълъг път в лечението на фрактури, но глобалното използване на все още е ограничено до няколко медицински центрове.

1. Историята на електрическа стимулация на мозъка на костите

Не-съюз и забавено синтез може да бъде най-неприятните и непредвидени усложнения при хирургия на крака и лечение на фрактури. Разбиране на принципите на заздравяването на костите и използването на правилното метод вътрешна фиксация може значително да улесни решаването на този труден проблем. роля на електричеството като помощно средство при лечението на костната бе реализиран през 1812 г., когато се удари с проводящ течност е била използвана за лечение на на тибията Нечленуващите в синдикат, невярно.

По-късно Boyer, Дюшен, Geret, Lente и Mott използват различни форми на електрическа стимулация като ускоряване на костна регенерация.

Разбирането на концепцията не е напълно развита и демонстрира до 1953, когато Yasuda подробно описание на пиезоелектрични свойства на костта. Пиезоелектричество, просто казано, това е такса, която се образува, когато се приложи сила към материала (жив или мъртъв), в този случай, тя се отнася до мозъка на костите. Положителен ефект върху електроенергията колаген и заздравяването на костите е проучен подробно от Fukada и Ясуда.

Тези проучвания показват, електрическите потенциали, че костите под налягане придобиват отрицателен заряд и регенерират костната тъкан. Bone опън генерира положителен заряд и причинява разрушаване на костта.

Бекер и Басет предполага, че електрическите потенциали не може да бъде причинено само от пиезоелектричен ефект, тъй като те се появяват с известно закъснение след прилагане на сила.

Това показва, че потенциалът е свързано с клетъчната и тъканна реакция на йонни усилия. Установено е, че таксата, генерирани от жива кост се различава от обвинението за мъртъв кост. През 1964 godu Bassett и сътр. Съобщават, че най-електроотрицателна костен растеж в области като фрактури, епифизата плоча. В тези биоелектрически имоти, той открил, че костите на най-електроотрицателен на катода.

През 1968 г. Иън заключи, че живи тъкани са допълнителни източници на електроенергия от миграцията на неорганични материали в костта. Той също така се казва, че калций и фосфати са привлечени към катода и хлорни и натриеви йони мигрират към анода.

През 1971 г. Friedenberg пое тази концепция чрез прилагане на DC за лечение на глезена фрактура Нечленуващите в синдикат, невярно.

През 1981 г. Брайтън предприе първото проучване в няколко центъра за използването на постоянен ток при лечението на nesraschivaniya. В това проучване на 178 nesraschivany 149 (83%) постигнато пълно сплайс се използва директно електрическо стимулиране. От този момент, много модификации електрическа стимулация са били използвани, за да се използват за лекуване на костите. DC ток, променлив ток и импулсна магнитно поле - трите най-изследваните електрически методи за стимулация.

2. Електрически кост стимулация

Електрически стимулатори разработени с указания за употреба в различни патологични състояния на костите. Към днешна дата, костни стимулатори на са били използвани, за да се ускори заздравяването на вътрешна и външна фиксация. Fusion костна присадка се получава чрез използване на електрическа стимулация.

В допълнение, електрическа стимулация е показано, че са ефективни при лечението на заразени Нечленуващите в синдикат. Стимулатори на костите също да помогнат за изцелението на тежко артродеза. Напоследък, използването на костни стимулатори показа добри резултати при лечението на дифузна остеопороза.

Стимулиране е достигнала ниво, което е било приложено лечение на невропатична артропатия, когато конвенционалната терапия е неуспешна. Електрическа стимулация показа също така, че са ефективни при лечението на остеонекроза.

Стимулатори кости бяха разделени в три основни категории: (1) инвазивна (2) poluinvazivnye, и (3) неинвазивни. В зависимост от вида на стимулация те се разделят на: електромагнитни стимулация, стимулиране на постоянен и импулсен ток, и с помощта на капацитивната връзка.

2.1 инвазивни устройства

Инвазивни костите стимулатори - е имплантируеми устройства, които осигуряват постоянен ток от генератор, който се имплантира в арматурното табло на пищяла. Катодът, която осигурява енергия към костта, се поставя директно в мястото на дефекта. Микро-съединител свързва катода на генератора чрез отвор подкожно.

Този вид пейсмейкър изисква имобилизация автобус. Инвазивни устройства могат да се използват във връзка с костни присадки и могат да дадат синергетичен ефект за растежа на костите. Тези устройства могат да се използват в присъствието на активна инфекция, въпреки че това обикновено не се препоръчва. Усложненията включват инфекция, реакционната тъкан, и дискомфорт на повърхността на меките тъкани, причинени от издадената част на устройството. Имплантируеми изделия и други заплахи, като например прекъсване на проводника, ограничен живота на батерията, за източване на батерията и потенциална повреда на батерията.

Ето защо, поради ефективността и достъпността на неинвазивни методи, използването на инвазивни техники започва да губи популярност.

2.2 Poluinvazivnye устройство

Poluinvazivny метод кост стимулиране, който включва постоянен ток се прилага към мястото на Нечленуващите в синдикат през катода, състояща се от неръждаема стомана с тефлоново покритие, което се вмъква подкожно вместо Нечленуващите в синдикат.

Катодът трябва да бъде приложен към костта, тъй като тя може да се премества. До четири електроди могат да бъдат поставени на място, в зависимост от анатомията и съответния размер на костния дефект. Приложено анод намира навсякъде по повърхността на кожата и е прикрепен към силовия агрегат, който е интегриран в гипс. Мазилка превръзка без товар трябва да се носи по всяко време, за да се предотврати движение, което може да доведе до увреждане или преместване на катода на костния дефект.

Има някои предимства и недостатъци на метода на костната стимулация. Предимството му е, че тя изисква минимална хирургическа намеса, защото на катода се поставя подкожно, и го използва за постоянен ток, който може да бъде средно 20 микроампера на катода.

Недостатъци включват дразнене на кожата, причинени от закрепването на анодни подложки, които трябва да се промени в пациента през целия ден.

2.2 Неинвазивно устройство

Неинвазивни костите стимулатори са разделени на два основни вида:

(1) капацитивен и
(2) индуктивна връзка

Капацитивен състои от стимулираща единица с източник на захранване (обикновено 9-волтова батерия) и две дискови електроди. Дискът е свързан директно към кожата на всяка от не-съюз и наложи два листа гипс да се позволи достъп до електродите.

Стимулатор с източник на енергия може да бъде включен в гипс или клип прикрепен към него. След това устройството е свързано към електродите. Функцията на капацитивен стимулатор е да се осигури вътрешно електрическо поле с честота 60 килохерца (кХц).

По този начин, те не изискват високо напрежение. идеална операционна ток от 5 до 10 mA. Повечето устройства изискват 12 до 20 седмици на употреба, 24 часа на ден, за да се постигне изцеление. Предимства на различни капацитивни стимулатори са многобройни. Има без болка или операции, свързани с тяхното използване. Има тревожни сигнал, ако електродът не е достатъчно плътно в близост до кожата или ако батерията не осигурява подходяща сегашното равнище.

Освен това, някои застрахователни компании покриват лечение nesraschivaniya с тяхното използване, защото изследванията показват тяхната ефективност в тази ситуация. В допълнение, тя е полезна за пациентите у дома.

И накрая, в повечето случаи, пациентът има право да носи теглото на шпакловка крайник, ако няма прекомерно движение. Има няколко недостатъка, използвайки капацитивен стимулация. Това включва дразнене на кожата от диск електрод, постоянно наблюдение за осигуряване на адекватно ниво на батерията, и недоволство пациент с лечението дълго време.

Вторият тип на неинвазивна кост стимулация - стимулирането с индуктивна връзка.

Той използва импулсни електромагнитни полета за индуктивно свързване на електромагнитното поле на мястото на Нечленуващите в синдикат. костния растеж се стимулира чрез индуктивна връзка дължи на ускоряването на хрущяла калцификация. Тази система се състои от два външни намотки, които са разположени успоредно един на друг на мястото на Нечленуващите в синдикат. Когато текущата започва да тече през бобината, се появяват електромагнитни полета. Тези области се простират навън под прав ъгъл към намотките, и по този начин да проникнат в костта.

Предимства на индуктивна връзка, около същата като тази на капацитивен свързване. В допълнение, много устройства включват индуктивно свързани към вътрешната памет, която записва честотата и продължителността на използване от пациенти, като по този начин контрол се осъществява за пациента.

Недостатък на индуктивна връзка е, че използването на вътрешната метална плоча за фиксиране на костна фрактура може екрана от генерираното поле. Друг недостатък може да се окаже, че пациентът може да премахнете устройството по свое усмотрение и да се прекъсне лечението без знанието на лекаря.

Бъдещето на неинвазивни костите стимулатори изглежда обещаващо. Предимството е, лекотата на използване, липса на усложнения и висока степен на скоростта на лечение, които далеч надхвърлят евентуалните недостатъци и да направи тези устройства са ценно средство за лечение на Нечленуващите в синдикат.

3. Фармакологични ефекти на електрическа стимулация

Доказано е, че електрическото стимулиране се отразява на заздравяването на костите поради увеличаване на модулирането на растежни фактори и клетъчната мембрана.

А) Свръхекспресия на растежни фактори:

Електрическо стимулиране увеличава синтеза на някои растежни фактори на мястото на фрактурата. Различни растежни фактори са свързани с положителните ефекти на електростимулация.

Доказано е, че електрическото стимулиране регулира трансформиращ растежен фактор бета (TGF-&бета) иРНК, BMP, PGE2.

Повишена електрическа стимулация чрез синтезата на TGF-&бета-1 иРНК експресия и съвпада с повишаване на извънклетъчен матричен протеин синтез и експресия на гени в виво образуване на кости ин виво хрущялната тъкан. Регламент на синтеза на протеини се случва по зависим от дозата начин, както по отношение на амплитудата и продължителността на експозиция.

В отговор на електрическа стимулация на TGF-&бета-1 иРНК нива се повишават с 68%, 25% протеин, докато броят на имунопозитивни клетки на 119% в сравнение с контролните тъкан. Електрическо стимулиране засилва образуването на хрущялна тъкан, калцификация и неговата експресия TGF-&бета-1.

Повишена синтез на растежен фактор в отговор на електрическа стимулация показа увеличение на инсулин-подобен растежен фактор II (IGF-II), РНК и протеин, от което следва, че IGF-II може частично да посредничи растежа на остеобластни-подобни клетки. Тези резултати са подобни на тези, наблюдавани в отговор на механично въздействие, и стабилността на сигнални пътища, което предполага, че синтезът на растежния фактор подобрява електрическата стимулация.

B) Ефекти върху клетъчната мембрана:

електрически полета, получени от ток е значително по-слаби нива, необходими за деполяризиране на клетките и следователно биологичната активност на тези области зависи от механизмите за усилване, което се извършва при свързване към мембрана. Вероятно сайтове печалба са трансмембранни рецептори.

В действителност, това е показано, че ефектите на електрическа стимулация са причинени от клетъчната мембрана, или намесата във взаимодействието на хормони с рецептори или чрез блокиране на рецепторите аденил циклаза.

Първата демонстрация на сигнализация рецептор-медиирано взаимодействие показва електрическа стимулация и паратироиден хормон рецептор (РТН). Обикновено, паратироиден хормон повишава активността на цикличен аденозин монофосфат в костните клетки.

Въпреки това, наличието на електрическа стимулация на този ефект отсъства. Поле блокира инхибиторните ефекти на РТН върху синтеза на колаген, но не оказва влияние на 1, 25-дихидрокси витамин D3, което потвърждава хипотезата, че електрическа стимулация действа чрез мембранни рецептори.

Допълнителни изследвания показват, че ефектът от електрическа стимулация на алармата, причинени от паратироиден хормон от конформационни промени на трансмембранен рецептор на паратироиден хормон.

Хондроцитите, напротив, електрическа стимулация повишава сАМР отговор в отговор на действието на паратироиден хормон. В модела на остеобластна култура стимулиране с намалена реакция капацитивен свързване на сАМР в отговор на хормона, и намалена чувствителност към паратироиден хормон остеобласти.

Изследване на човешки фибробласти, показват увеличение на калциев транслокация и броя на инсулиновите рецептори в отговор на електрическо поле. Тези изследвания са показали, че електрически полета предизвикват отварянето на калциеви канали контролирани напрежение с последващо увеличаване на вътреклетъчния калций. Полетата с индуктивна връзка стимулират лимфоцитна пролиферация чрез разширено използване на IL-2 и експресия на IL-2 рецептори.

Тези изследвания са показали, че електрически и магнитни полета могат да повлияят на свързване на лиганди и промени в разпределението и активността на рецептора, като по този начин модулира трансмембранен сигнализиране.

4. Предклиничните проучвания

Многобройни проучвания ин виво и ин витро изследвания са показали, че добре оформени ток стимулира синтезата на извънклетъчни протеини. Този повишен синтез е отразено в лечението на Нечленуващите в синдикат фрактури и като ускорено костна регенерация.

А) изследвания ин витро

Проучванията показват, че клетките, участващи в образуването на кост, особено intracartilaginous образуването на кост може да бъде стимулирано правилно настроени електрически полета при различни етапи на реакция клетъчна делене на клетките зависи от преобладаващите активност на клетъчната популация. Стволовите клетки в костния мозък или калуса отговарят на електрическа стимулация чрез увеличаване на синтезата на извънклетъчни молекули.

клетки от костен мозък в дифузионни камери бяха стимулирани с постоянен ток за синтез на хрущяла с последващо калцификация. Значително по-голям брой култури, засегнати от електрическа стимулация на образуването на хрущял и показа калцификация от контролните проби.

Калус клетки на мястото на фрактурата, взети от плъховете лекуват със затворена фрактура на пищяла и отгледани в култура показват значително увеличение на използването на тимидин по време на растежа, в отговор на електрическа стимулация на DC.

4.1 Проучванията при животни

Ефектът на електрическа стимулация е проучена при няколко животински модели. Проучването разглежда възстановяването на костни дефекти, пресни фрактури и остеотомии и фрактура Нечленуващите в синдикат, невярно.

Експериментални модели показват повишена костна възстановяване калцификация на клетки и подобряване на механичната якост на костите в стимулирането DC. Стимулиране капацитивно свързан подобрена механична здравина на костта, и ускорява оздравителния остеотомия.

Няколко проучвания, използващи електрическа стимулация, показват увеличение калцификация и механична якост на лечебната кост. Ефекти Електростимулация показа ускоряване на образуването на калуса и механични свойства при лечение на остеотомия.

Обемът на периостална калус, формирането на нова кост и нормализирания въртящ момент и странична твърдост от времето са значително по-дълго при 6 седмици в случай на електрически остеотомия в сравнение с контролната група. В проучване на електрически дозиметрия в експерименти с остеотомия, дозата е била изразена като ежедневно излагане. Остеотомия лекува чрез електрическа стимулация на 60 минути / дневно показа нормална стойност на ротационна сила на ден 14 спрямо ден 21 за остеотомия на 30 минути / дневно и 28 дни в контролната група.

Други изследвания дозиметрия лекувани дневно излагане на по-голяма от 0,5, 3 или 6 часа на ден, 6 часа стимулация като най-ефективни.

4.2 Човешки изследвания

Електрическо усилване на лечението на човешките фрактури започна през 1968 г. се дължи на впечатляващите резултати, получени при опити върху животни в Япония и Америка. В изследвания, проведени от Torben и сътр. Двадесет и осем пациенти с фрактури на долната част на крака покрай лечение от апарата от Hoffmann се проведе чрез електрическа стимулация костни винтове.

Четиридесет и три други пациенти с фрактури на пищяла на лечение с устройството от Hoffmann и без електрическа стимулация служи като контролна група.

Рентгеново изследване се извършва всеки месец. Електрическа лечение се прекратява, когато фрактурата е достигнала определена степен на твърдост.

фрактура скованост определя механични измервателни мост настроен на Hoffmann апарат, с което налягането на фрактура, упражнявана от пружина. Желаната степен на коравина, в който електрическото стимулиране се прекъсва клинична стабилност е еквивалентна на всяка фрактура.

Статистически анализ показа възстановяване 30% ускоряване група с електрическа стимулация.

Тази група е средно 2,4 месеца да се постигне клиничен стабилност или желаната степен на твърдост на долната част на крака с помощта на Hoffmann апарат. Контролната група пое 3.6 месеца, за да се постигне същата степен на твърдост.

Тази разлика между експерименталните и контролните групи са статистически значими (р < 0,001). Другие исследования, с применением электрической стимуляции постоянным током или током смещения показали обнадеживающие результаты в лечении свежих переломов и остеотомии.

заключение

Електрическо стимулиране сигнали на клетките на съединителната тъкан, за изискванията за биофизични състояние на тяхната физическа среда и адекватност на извънклетъчната матрица, за да отговарят на тези изисквания.

Мускулите, сухожилията, костите и ставите всички реагират на електрическа стимулация и биофизични фактори са били използвани за терапевтични цели. Много изследвания са установили, че електрическа стимулация повишава нивото на фактор иРНК растеж и синтеза на протеини, повишена синтеза на екстрацелуларни матриксни протеини и ускорява възстановяването на тъканите.

Електрическа стимулация предизвиква постоянно нарастване на концентрацията на фактори на растежа в зоните за събиране на вземания, което го прави полезен за различни приложения в клиничната практика и тъканно инженерство.
Споделяне в социалните мрежи:

сроден

© 2011—2022 GuruHealthInfo.com