In den letzten Jahren sind zahlreiche Methoden der Knochenstimulation aufgetaucht, aber wie effektiv sind sie, um die Heilung zu erleichtern? Diese Autoren werfen einen kritischen Blick auf die Beweise für die Wirksamkeit von elektrischer Stimulation, gepulstem Ultraschall mit geringer Intensität und extrakorporaler Stoßwellentherapie.
Knochenstimulatoren repräsentieren derzeit allein in den USA einen Markt von 500 Millionen US-Dollar.1 Sie werden zu einer immer populäreren konservativen Behandlungsoption für verzögerte Gewerkschaften und Nonunions.,
Zahlreiche Studien haben geschätzt, dass 5 bis 10 Prozent der Frakturen, die jährlich in den USA auftreten, die Heilung beeinträchtigen.1-11
Eine beeinträchtigte Knochenheilung verursacht nicht nur chronische Schmerzen und Behinderungen für den Patienten, sondern führt auch zu erheblichen sozioökonomischen Kosten, einschließlich Gesundheitskosten und entgangenen Löhnen. Wenn eine beeinträchtigte Heilung auftritt, stellt dies sowohl für den Patienten als auch für den Chirurgen ein frustrierendes Problem dar. Beide Parteien wünschen sich eine nicht-chirurgische Option, um die Knochenheilung anzuregen., Knochenstimulatoren bieten aufgrund der konservativen Natur und der relativen Benutzerfreundlichkeit eine attraktive Option zur Verbesserung der Heilung.
In Bezug auf die Forschung zur Knochenstimulation überprüften Griffin und Kollegen 49 Studien und stellten fest, dass die elektromagnetische Stimulation eine wirksame Ergänzung zur konventionellen Therapie darstellt, wenn es um die Behandlung von Nonunions langer Knochenbrüche geht.3 Wenn man jedoch feststellt, ob Knochenstimulatoren verwendet werden sollen, ist es wichtig, mehrere Faktoren zu berücksichtigen, darunter Kosten, Behandlungsdauer und die aktuellen Beweise für die Wirksamkeit von Knochenstimulatoren.,
Derzeit gibt es drei Haupttypen von Knochenstimulatoren: elektrische Stimulation, gepulster Ultraschall mit geringer Intensität und extrakorporale Stoßwellentherapie (ESWT).
Ein Genauerer Blick Auf Die Beweise Auf Elektrische Stimulation
Die älteste und am meisten studierte Methode der Knochen-stimulation elektrische stimulation. Der erste Bericht über die Verwendung von Elektrizität, um Heilung zu induzieren, war 1841.12 In diesem Papier beschrieb Hartshorne einen Patienten, der sich 1812 wegen einer tibialen Nonunion mit „Stößen elektrischer Flüssigkeit, die täglich durch den Raum zwischen den Enden der Knochen geleitet wurden“ einer Behandlung unterzog.,“Nachfolgende Arbeiten von Lente im Jahr 1850 erkannten das Potenzial der Elektrizität, Knochen zu heilen.13
Bis 1953, als Yasuda seine Arbeit über Kaninchenschenkelknochen veröffentlichte und neues Knochenwachstum in der Nähe der Kathode demonstrierte, wurde diesbezüglich jedoch wenig getan.14 Die erste Arbeit mit menschlichen Patienten war 1971, als Friedenberg und Kollegen Gleichstrom für das Management einer Nonunion des medialen Malleolus in einer Fallstudie einer 51-jährigen Frau verwendeten.15 Seit dieser Zeit gibt es in der Literatur einen umfangreichen Fokus auf elektrische Stimulation.,
Derzeit stehen drei verschiedene Methoden elektrischer Stimulationsgeräte zur Verfügung: Gleichstrom, kapazitiv gekoppelte und gepulste elektromagnetische Felder. Gleichstromgeräte erfordern eine chirurgische Implantation und Extraktion, was zwei zusätzliche Operationen erfordert. Bei Gleichstromgeräten würde man eine negative Kathode direkt über der beeinträchtigten Heilungsstelle verwenden. Kapazitiv gekoppelte und gepulste elektromagnetische Feldgeräte verwenden Elektroden, die man extern auf der Haut platziert.,
Die elektrischen Knochenstimulatoren als Gruppe erzeugen ein elektrisches Potential, das das elektrische Potential nachahmt, das entsteht, wenn man den Knochen mechanisch belastet. 1957 demonstrierten Fuhada und Yasuda, dass bei mechanischer Beanspruchung des Knochens elektrische Potentiale im Knochen entstehen.16 Die elektrischen Potentiale, ob sie durch mechanische Beanspruchung erzeugt oder durch einen elektrischen Knochenstimulator erzeugt werden, führen durch zahlreiche zelluläre Mechanismen zur Osteogenese., Diese zellulären Effekte umfassen: erhöhte DNA-Synthese durch Chondroblasten; Veränderung des zellulären Calciumgehalts; erhöhte Kollagensynthese; erhöhte Mineralisierung und Angiogenese; und eine erhöhte Geschwindigkeit des Aminosäuretransports.17,18
Befürworter der elektrischen Stimulation verweisen häufig auf eine Studie von Scott und King aus dem Jahr 1994.19 In der Studie wurden 10 Patienten mit langen Knochen-Nonunions, die mit elektrischer Stimulation behandelt wurden, mit 11 Patienten in einer Kontrollgruppe verglichen, die mit einem Placebo-Gerät behandelt wurden., Sie erreichten Union in sechs der 10 Patienten mit dem elektrischen Stimulationsgerät und sahen keine Gewerkschaften in der Kontrollgruppe.
Novicoff und Kollegen veröffentlichten jedoch 2008 eine Literaturübersicht, in der die Wirksamkeit der elektrischen Stimulation bei der Knochenheilung untersucht wurde.2 Die Autoren fanden heraus, dass es nur wenige randomisierte klinische Studien gab (einschließlich der Studie von Scott und King), um allgemein praktizierte Modalitäten zu unterstützen. Novicoff und seine Mitarbeiter stellten fest, dass die Studien eine Kombination von Modalitäten verwendeten, was die Gültigkeit der Studienschlussfolgerungen in Frage stellte., Die Autoren fanden heraus, dass die klinischen Beweise für die Wirksamkeit nicht eindeutig in der Literatur und eine Kosten-nutzen-Analyse fehlt.
In ähnlicher Weise veröffentlichten Mollon und Kollegen 2008 eine Metaanalyse von 11 randomisierten kontrollierten Studien zur elektrischen Stimulation für die Heilung langer Knochenbrüche.1 Die Autoren behaupteten, dass die derzeitigen Beweise nicht ausreichten, um einen Vorteil der Verwendung elektrischer Stimulation bei frischen Frakturen, Osteotomie, verzögerter Vereinigung oder Nichtunion zu bestimmen. Es gab auch keinen schlüssigen Nutzen für tibiale Stressfrakturen., Darüber hinaus stellten sie fest, dass die elektrische Stimulation nur kurzfristige Veränderungen der Knochenheilungsaktivität (vier Wochen) bewirkt. Die Autoren stellten auch frühere Überprüfungsfehler in Frage und untersuchten Designfehler.
Was die Forschung über gepulsten Ultraschall mit niedriger Intensität sagt
Im ersten Bericht über die Verwendung gepulsten Ultraschalls mit niedriger Intensität zur Knochenheilung entdeckten Corradi und Cozzolino 1952, dass kontinuierlicher Wellenultraschall die Knochenbildung bei radialen Frakturen von Kaninchen stimulieren konnte.,20 Die erste klinische Anwendung von gepulstem Ultraschall mit geringer Intensität wurde 1953 denselben Autoren zugeschrieben, als sie einen Anstieg des periostalen Kallus bei der Behandlung von acht Patienten mit Fraktur-Nonunionen zeigten.21
1994 genehmigte die Food and Drug Administration (FDA) das erste gepulste Ultraschallgerät mit geringer Intensität zur Behandlung von frischen Frakturen der Tibialdiaphyse und des distalen Radius. Im Jahr 2000 genehmigte die FDA die Verwendung von gepulstem Ultraschall mit geringer Intensität bei Nichtunionen.,22
Physiotherapeuten verwenden seit vielen Jahren Ultraschall als therapeutisches Gerät für Weichteile mit einer Intensität von 100 bis 300 W / cm2. Forscher haben auch die Verwendung von Ultraschall bei weit niedrigeren Intensitäten (>30W/cm2) auf seine Wirkung auf die Knochenheilung untersucht. Der genaue physikalische Wirkungsmechanismus ist nicht vollständig verstanden. Viele glauben, dass die niedrigen mechanischen Kräfte, die auf die Stelle mit beeinträchtigter Heilung wirken, mechanische Kräfte imitieren, die auf den Knochen ausgeübt werden, während der Patient schwerelos ist und der Wirkung der elektrischen Stimulation ähnlich sind.,23 Es kann sein, dass gepulster Ultraschall mit geringer Intensität eine direkte Wirkung auf Zellen hat, den Einbau von Calciumionen in Knorpel-und Knochenzellen erhöht und die Expression von Genen erhöht, die für die Heilung erforderlich sind. Diese Gene umfassen Aggrecanase, insulinähnlichen Wachstumsfaktor (IGF) und transformierenden Wachstumsfaktor Beta (TGF – β).
Die Forschung hat auch gezeigt, dass gepulster Ultraschall mit niedriger Intensität seine tiefste Wirkung auf die Chondrozyten hat und die Rate der Bildung von weichen Kallus und der endochondralen Ossifikation erhöht.,9
Im Jahr 2007 untersuchten Rutten und Kollegen 71 Patienten, die zwischen Januar 2000 und Februar 2003 eine Ultraschallbehandlung erhielten.4 Die Autoren stellten eine Gesamtheilungsrate bei 52 von 71 Patienten fest und fügten hinzu, dass die Ultraschallbehandlung eine statistisch signifikant höhere Heilungsrate zeigt im Vergleich zur Spontanheilungsrate. Sie kamen zu dem Schluss, dass gepulster Ultraschall mit geringer Intensität eine wirksame Behandlung etablierter tibialer Nonunionen ist und „eine gute, sichere und billigere Alternative zur Operation“ sein kann.,“
2008 veröffentlichten Griffin und Kollegen eine systematische Literaturübersicht über gepulsten Ultraschall niedriger Intensität bei akuten langen Knochenbrüchen.23 Sie kamen zu dem Schluss, dass die Behandlung von frischen Frakturen mit gepulstem Ultraschall mit geringer Intensität aufgrund einer statistisch signifikant verringerten Heilungszeit von Nutzen sein kann. Die Autoren stellten jedoch auch fest, dass die Abnahme der Heilungszeit möglicherweise klinisch nicht relevant ist. Sie stellten auch die Nützlichkeit von gepulstem Ultraschall mit geringer Intensität bei Patienten mit einer Fraktur in Frage, die ohnehin wahrscheinlich heilt., Die Autoren auch darauf hingewiesen, dies war nicht eine wahre systematische überprüfung, als Sie fühlte, eine meta-Analyse ungeeignet wegen zu untersuchen Unterschiede und Unterschiede der ausgewählten Studien.
Busse und Kollegen berichteten 2009 jedoch von unterschiedlichen Ergebnissen.24 Die systematische Überprüfung der Literatur durch die Autoren ergab 13 Studien, die die Einschlusskriterien erfüllten. Sie berichteten von einer moderaten bis niedrigen Qualität der verfügbaren Beweise, um die Verwendung von gepulstem Ultraschall mit geringer Intensität bei akuten langen Knochenbrüchen zu unterstützen., In der Tat fanden die Autoren widersprüchliche Ergebnisse und dass man keine direkten Rückschlüsse auf die Auswirkungen von Ultraschall auf die Heilung von frischen Frakturen ziehen kann. Sie untersuchten nicht die Auswirkungen von gepulstem Ultraschall mit geringer Intensität auf Nichtunionen.
Darüber hinaus stellten Busse und seine Mitarbeiter fest, dass die Gesamtergebnisse des gepulsten Ultraschalls mit geringer Intensität zwar vielversprechend sind, die Rolle der Technologie bei der Behandlung von Frakturen jedoch große, geblendete Studien erfordert, die wichtige Ergebnisse, einschließlich der Rückkehr des Patienten zur Funktion, direkt ansprechen.,24
Derzeit gibt es in der Literatur keinen direkten Vergleich zwischen elektrischer Stimulation und gepulstem Ultraschall mit geringer Intensität zur Fraktur-/Nichtunionsheilung. In einer überprüfung von acht Studien, Walker und co-Arbeiter versucht zu vergleichen, die Wirksamkeit der beiden Knochen stimulation Methoden, aber die Autoren waren nicht in der Lage zeichnen, direkte Schlussfolgerungen.25 Dies liegt in erster Linie daran, dass die Autoren der Ultraschallstudien über Erfolge in Bezug auf Tage bis zur Heilung berichteten, während die Autoren der elektrischen Stimulation über Erfolge in Bezug auf die Prozentsätze der Gruppen mit vereinigten Frakturen berichteten.,
Wie effektiv ist ESWT bei der Stimulierung des Knochenwachstums?
Die neueste Methode der Knochenstimulation, die untersucht wird, ist ESWT. Ärzte verwenden seit Jahren Schockwellen, um Zahnstein in Niere, Harnleiter und Gallenblase abzubauen.26
Mordan und Yeaman begann die Untersuchung der Effekte der ESWT am Knochen in den USA in den späten 1980er Jahren.27,28 1991, Valchanou und Michaliov präsentiert die ersten klinischen Bericht der ESWT auf 82 human fracture nonunions.26 Die Autoren fanden heraus, dass die Schockwelle die Osteogenese bei 70 von 82 Patienten stimulierte und innerhalb eines angemessenen Zeitraums zur Heilung beitrug.,“Weitere Untersuchungen im Bereich ESWT und Knochenheilung werden fortgesetzt.
Wie Podologen wissen, beinhaltet die extrakorporale Stoßwellentherapie die Verwendung von Stoßwellen oder Druckimpulsen über eine Funkenentladung aus einer Elektrode. Stoßwellen dringen relativ ungehindert in den menschlichen Körper ein, da die Haut ähnliche Eigenschaften wie Wasser aufweist. Knochen hat jedoch eine signifikant unterschiedliche Impedanz. Wenn die Druckimpulse auf Knochen treffen, zerstören die Impulse die Ränder des Knochens und bilden Mikrofissuren, wodurch kleine Knochenfragmente und die Bildung neuer Trabekel entstehen.,25,29
Schleberger und Senge stellten fest, dass in drei von vier Fällen die Anwendung von ESWT bei der Behandlung von Nonunion von Diaphysen erfolgreich war.29 Die Autoren wiesen darauf hin, dass die Stoßwellen die Kallusbildung im Weichgewebe der Nonunion in etwa sechs Wochen induzierten und sich in allen Fällen in eine knöcherne Vereinigung verwandelten.
Im Jahr 2002 überprüften Birnbaum und Kollegen die Literatur und fanden 10 Publikationen, die Inklusionskriterien erfüllten.30 Die Autoren stellten fest, dass ESWT nichtinvasiv ist und geringe Komplikationen aufweist, und stellten fest, dass die Verwendung von Stoßwellen gerechtfertigt erscheint., Sie kamen jedoch zu dem Schluss, dass „der Nachweis der positiven Wirkung von ESWT bei der Behandlung von Nichtunionen durch prospektive, randomisierte Studie fehlt.“
Zelle und Kollegen veröffentlichten eine überprüfung der Literatur im Jahr 2010 auf die Wirksamkeit der ESWT auf die Heilung von nonunions.31 Sie fanden 10 Studien, die ihre Einschlusskriterien mit 294 Patienten erfüllten. Alle Studien waren Level 4 Evidenz. Es gab keine Kontrollen und keine klar definierten Ausschlusskriterien, die auf einer vorherigen/gleichzeitigen Behandlung beruhten. Die Überprüfung schloss korrigierende Osteotomien und Arthroden aus. Die Autoren der Studie stellten eine Gesamtquote von 76 Prozent fest.,
Fazit
Klar, dass mehr Forschung in diesem Bereich ist notwendig, basierend auf der aktuellen Datenlage. Aktuelle Beweise fehlen Homogenität sowie universelle Definitionen des Erfolgs. Zukünftige Untersuchungen sollten prospektiv, randomisiert und doppelblind mit klar definierten Therapieprotokollen durchgeführt werden. Solche Untersuchungen sollten in den Behandlungsmodalitäten für die Studiengruppen mit klaren Definitionen des Erfolgs homogen sein.,
Trotz Knochenstimulatoren, die eine relativ konservative Option bieten und sowohl von Patienten als auch von Ärzten nach diesen Modalitäten gefragt werden, sind die aktuellen Beweise für den Nutzen dieser Technologie nicht schlüssig. Auch Kosten-Nutzen-Studien fehlen. Während externe Knochenstimulatoren dazu beitragen können, die Heilungsrate zu erhöhen und die Heilungszeit zu verkürzen, fehlen die aktuellen Beweise, um ihre Verwendung zu unterstützen.
Dr. Wienke lebt im dritten Jahr im Trinity Regional Medical Center in Fort Dodge, Iowa.
Dr., Dayton ist der Direktor der Podiatric Surgical Residency am Trinity Regional Medical Center. Er ist ein Fellow des American College von Fuß und Knöchel Chirurgen. Dr. Dayton ist auch in privater Praxis bei Trimark Physicians Group in Fort Dodge, Iowa.
Weitere Informationen finden Sie unter „Die Vorteile der elektrischen Knochenstimulation verstehen“ in der Dezember-Ausgabe 2007 von Podiatry Today oder „Ein genauerer Blick auf Knochenstimulatoren für Charcot“in der Dezember-Ausgabe 2006.
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