Fala uderzeniowa - fizjoterapeutom.pl

FIZYKOTERAPIA
Fala uderzeniowa
– podstawy teoretyczne
i zastosowanie kliniczne
Podstawy fizyczne
fali uderzeniowej
Fala uderzeniowa jest definiowana
jako fala mechaniczna, której ciśnienie
rośnie od wartości ciśnienia otoczenia
do wartości maksymalnej (100 MPa)
w czasie nanosekund (< 10 ns). Ciśnienie
następnie maleje wykładniczo, osiągając
wartość mniejszą od wartości wyjściowej
(otoczenia), po czym wzrasta do wartości
początkowej. Cały cykl trwa około 10 ms.
Częstotliwość generowanej fali zawiera się
w przedziale od 16 Hz do 20 MHz. Prędkość rozchodzenia się fali uderzeniowej
jest większa od prędkości rozchodzenia
się fali akustycznej w materiale.
Fala uderzeniowa może ulec odbiciu
i/lub rozproszeniu, w zależności od właściwości ośrodka, przez który się przemieszcza. Jej energia może oddziaływać
przez siłę mechaniczną wyprodukowaną
bezpośrednio lub pośrednio (kawitacja).
Zjawisko kawitacji polega na gwałtownej
zmianie fazy ciekłej materii w fazę gazową
w środowisku, w którym doszło do nagłego i dużego wzrostu ciśnienia (ciśnienie
statyczne płynu maleje). Lokalny spadek
ciśnienia statycznego może prowadzić
do wrzenia cieczy i pojawienia się jamek
wypełnionych gazem. Jamki, zapadając
się, wytwarzają falę uderzeniową.
Podstawy techniczne
terapii fali uderzeniowej
W medycynie fale uderzeniowe są najczęściej generowane przy użyciu płynnego
ośrodka (np.wody) oraz z zastosowaniem
materiału sprzęgającego (najczęściej żelu
ultrasonograficznego) w celu ułatwienia
transmisji w głąb tkanek biologicznych.
Istnieją cztery podstawowe metody
generowania fali uderzeniowej: elektrohydrauliczna, elektromagnetyczna,
piezoelektryczna i pneumatyczna. W urządzeniach pierwszego typu wykorzystuje się
świecę zapłonową wytwarzającą impuls
rozchodzący się w środowisku wodnym.
Technika elektromagnetyczna wykorzystuje przepływ prądu elektrycznego przez
uzwojenie w celu wytworzenia bardzo
silnego pola magnetycznego. Generatory
piezoelektryczne wykorzystują kryształy,
w których szybkie wyładowanie elektryczne indukuje falę uderzeniową. Metoda
pneumatyczna wykorzystuje przyspieszany
do dużych prędkości pocisk poruszany
dzięki skompresowanemu powietrzu.
Pocisk ten uderza w końcówkę głowicy,
która przekazuje falę uderzeniową do danego materiału.
Niezależnie od mechanizmu generowania fali uderzeniowej, efekty jej działania
zależą od ilości wyzwolonej energii. Jednym
z najważniejszych parametrów jest ilość
energii skoncentrowanej w jednostce powierzchni (mJ/mm2), nazywana gęstością
energii strumienia. Ze względu na energię,
falę uderzeniową można podzielić na niskoenergetyczną < 0,2 mJ/mm2 (LESWT
– low energy shock-wave therapy) i wysokoenergetyczną > 0,2 mJ/mm2 (HESWT
– high energy shock-wave therapy). Rzadziej
dokonuje się podziału na trzy grupy: małej
(0,08 mJ/mm2), średniej (0,28 mJ/mm2)
i dużej energii (0,6 mJ/mm2).
W zależności od sposobu generowania
fali oraz ilości emitowanej energii, terapię
wykorzystującą falę uderzeniową dzieli się
na terapię zogniskowaną falą uderzeniową
(ESWT – extracorporeal shock-wave therapy) oraz terapię promieniście rozchodzącą
się falą uderzeniową (RSWT – radial
shock-wave therapy); rzadziej używa się
płasko rozchodzącej się fali uderzeniowej
(PSWT – planar shock-wave therapy). Terapia z wykorzystaniem fali uderzeniowej
jest metodą nieinwazyjną.
Terapia ESWT wykorzystuje urządzenia
skupiające falę uderzeniową we wnętrzu
ciała człowieka, z maksimum w miejscu
poddawanym leczeniu. Poza obszarem
skupienia energia fali jest za mała, aby
dawać efekt biologiczny. Umożliwia
to precyzyjne aplikowanie fali w miejscu
zmienionym chorobowo. Ciśnienie wyzwalane w trakcie produkcji fali waha
się od 10 MPa do 100 MPa. Średni zasięg
działania to około 12,5 cm, z maksimum
na głębokości 6 cm. Aparaty do ESWT wytwarzają energię od średniej do dużej, wykorzystując technikę elektrohydrauliczną,
elektromagnetyczną lub piezoelektryczną.
Impulsy generowane są z częstotliwością
od 1 Hz do 8 Hz.
W leczeniu z wykorzystaniem RSWT
skupienie fali uderzeniowej znajduje
się na wierzchołku aplikatora (głowicy),
czyli w miejscu jej wytworzenia metodą
pneumatyczną. Aplikator przykłada się
do powierzchni skóry, a fala uderzeniowa
REHABILITACJA W PRAKTYCE 1/2009
35
fot. Archiwum BTL
FIZYKOTERAPIA
rozchodzi się promieniście w tkankach,
penetrując je do głębokości ok. 3,5 cm.
Wytwarzane ciśnienie wynosi najczęściej
12,3 MPa. Urządzenia do terapii RSWT
generują energię od małej do średniej.
Częstotliwość generowania impulsów
to 1-21 Hz.
Stosowanie kliniczne
terapii uderzeniowej
Terapię z wykorzystaniem płasko rozchodzącej się fali uderzeniowej PSWT
wykorzystuje się głównie w leczeniu
ran. W metodzie tej wykorzystywana jest
technika pneumatyczna generowania
fali uderzeniowej, jednakże skupienie
fali powstaje w środkowej części głowicy
zbudowanej w kształcie parabolicznego
reflektora. Powoduje to rozchodzenie się
fali uderzeniowej na dużej powierzchni.
Głębokość penetracji to około 5,5 cm.
Właściwe umiejscowienie generatora
(aplikatora) na powierzchni skóry gwarantuje powodzenie zabiegu. Istnieją dwie
grupy metod lokalizacji zmian chorobowych. Pierwsza z nich bazuje na metodach
obrazowania, takich jak: ultrasonografia,
fluoroskopia, tomografia komputerowa.
Metody te umożliwiają bardzo precyzyjne zlokalizowanie zmian chorobowych,
które w niektórych przypadkach niestety
nie korelują z obszarem bólowym. Druga
metoda jest znacznie prostsza i polega
na podaniu fali uderzeniowej w miejsce
charakteryzujące się największym bólem.
W tym przypadku konieczna jest współpraca pacjenta, który wskaże obszar najbardziej bolący. Ostatni sposób aplikacji fali
uderzeniowej uniemożliwia stosowanie
znieczulenia, co stanowi ograniczenie
w przypadku dużych energii fali.
W leczeniu ortopedycznym falę uderzeniową stosuje się ze względu na jej
przeciwbólowe działanie i stymulację
regeneracji tkanek miękkich. Działanie
analgetyczne związane jest z dwoma
podstawowymi teoriami. Pierwsza z nich
mówi, że fala uderzeniowa łagodzi ból
przez wzrost przepływu krwi i zmniejszenie odczynu zapalnego w miejscu
poddawanym działaniu fali. Druga natomiast zakłada, że fala uderzeniowa niszczy
błonę komórkową, dlatego też przeszkadza
w przekazywaniu sygnałów bólu, dając
efekt analgetyczny.
W badaniach na zwierzętach udowodniono, iż fala uderzeniowa prowadzi
do selektywnej dysfunkcji obwodowych
włókien nerwowych mielinowych, bez
narażania dużych włókien mielinowych
odpowiedzialnych za funkcje ruchowe.
W przypadku wysokoenergetycznej fali
uderzeniowej taka selektywna destrukcja
w połączeniu z falą zogniskowaną może
przyczyniać się do długoterminowego
działania przeciwbólowego. Zaaplikowanie niskoenergetycznej fali uderzeniowej
36
REHABILITACJA W PRAKTYCE 1/2009
powoduje uszkodzenie włókien czuciowych
z uwolnieniem neuropeptydów. Te z kolei
w miejscu zapalnym zapobiegają ponownemu unerwieniu tego obszaru przez
zakończenia włókien nerwowych. Daje
to długotrwały efekt przeciwbólowy.
Fala uderzeniowa w działaniu na tkankę
miękką prowadzi do powstania nowych
naczyń krwionośnych, zwiększa syntezę
tlenku azotu w śródbłonku, powoduje
wzrost czynnika wzrostu śródbłonka
naczyniowego i rozprzestrzenianie się
antygenu jądra komórkowego. Lepsze wyniki uzyskuje się w przypadku stosowania
niskoenergetycznej fali uderzeniowej.
HESWT o energii z przedziału 0,6-0,9 mJ/mm2 może powodować u zwierząt
uszkodzenia ścięgien, w tym zwiększenie
średnicy i martwice, oraz wywoływać bądź
wzmacniać stan zapalny. Fala uderzeniowa
o energii 1,2 mJ/mm2 powoduje zwapnienie
ścięgien. Powyższych efektów nie obserwujemy przy stosowaniu LESWT. Tak duże
energie u ludzi nie są stosowane.
W stosowaniu fali uderzeniowej u ludzi
można zaobserwować takie efekty uboczne,
jak: wrażenie zwiększonego bólu podczas
zabiegu, zaczerwienienie, pojawienie się
opuchlizny lub krwiaków.
Falę uderzeniową wykorzystuje się najczęściej w leczeniu: zapalenia powięzi podeszwowej wraz z ostrogą piętową, zapalenia
nadkłykcia przyśrodkowego lub bocznego
kości ramiennej (łokieć tenisisty i golfisty),
zwapnienia okołobarkowego, zmian przeciążeniowo-zwyrodnieniowych więzadła
rzepki (kolano skoczka), zapalenia ścięgna
Achillesa i zespołu bolesnego barku.
Leczenie falą uderzeniową wprowadza
się zazwyczaj dopiero wtedy, gdy inne
metody leczenia nie przyniosły efektów
przez co najmniej 3 miesiące. Przeciwwskazaniami są: ciąża, nowotwór w okolicy, która ma być poddana działaniu fali
uderzeniowej, zaburzenie krzepliwości
krwi, choroby neurologiczne.
Zapalenie powięzi podeszwowej
Zapalenie powięzi podeszwowej jest wynikiem jej degeneracji. Przyczyną powstania
ostrogi piętowej (narośli kostnej na kości
piętowej) jest przewlekły stan zapalny
toczący się w okolicy rozcięgna piętowego,
który może być spowodowany podrażnieniem włókien nerwowych, przewlekłym
przeciążeniem więzadeł lub zapaleniem
pochewek ścięgien.
W leczeniu falą uderzeniową zapalenia
powięzi podeszwowej wraz z ostrogą
piętową wykorzystuje się częściej falę
niskoenergetyczną niż wysokoenergetyczną. Zabiegi LESWT wykonywane
są najczęściej trzykrotnie, z tygodniową
przerwą między nimi. Jeden bądź sześć
zabiegów wykonywano sporadycznie.
Ilość impulsów fali uderzeniowej w jednym zabiegu jest bardzo zróżnicowana
(od 500 do 4000), jednak w przeważającej większości ilość ta oscyluje
w graniach 1000 do 1500. Gęstość energii strumienia waha się w przedziale
od 0,02 mJ/mm2 do 0,33 mJ/mm2, osiągając
najczęściej wartość 0,08 mJ/mm2. Leczenie niskoenergetyczną falą uderzeniową
nie wymaga stosowania znieczulenia.
Zastosowanie fali uderzeniowej o dużej energii (0,22-0,56 mJ/mm2) wymaga
stosowania znieczulenia miejscowego,
najczęściej lidokainą. Zabiegi wykonywane
są tylko jeden raz (dużo rzadziej trzy razy),
a ilość generowanych impulsów waha się
od 1500 do 3800.
Stosowanie terapii falą uderzeniową
w leczeniu zapalenia powięzi podeszwowej
wraz z ostrogą piętową nie wymaga stosowania odciążenia kończyny po zabiegu
i skraca czas powrotu do zdrowia (1 - 2 dni)
w porównaniu z leczeniem chirurgicznym.
Ponadto pozwala na niemal natychmiastowe noszenie obuwia, co w przypadku osób
aktywnych jest dużym atutem. Metoda
to jest nieinwazyjna, dobrze tolerowana
i stosunkowo niedroga.
FIZYKOTERAPIA
Z analizy wielu badań wynika, iż stosowanie niskoenergetycznej fali uderzeniowej daje znaczącą poprawę u około 60%
pacjentów po 12 tygodniach od zabiegu.
Natomiast pojedyncze zabiegi wysokoenergetyczną falą uderzeniową dają poprawę
u około 50% osób.
Łokieć tenisisty
Zapalenie nadkłykcia przyśrodkowego
kości ramiennej (łokieć tenisisty) spowodowane jest przeciążeniem przyczepionych
do zewnętrznej powierzchni stawu łokciowego ścięgien mięśni przedramienia.
Najczęściej stosuje się 3 zabiegi powtarzane co tydzień, składające się z 1000
do 3000 impulsów. Energia fali zawiera się
w przedziale od 0,06 mJ/mm2 do 0,17 mJ/mm2
(wartość średnia to 0,12 mJ/mm2). Zastosowanie LESWT daje istotne statystycznie
zmniejszenie odczuwania bólu przez
pacjentów, co zostało zbadane po 3 i 6 miesięcach od zakończenia leczenia. Podobne
parametry fali oraz rezultaty leczenia
uzyskuje się w przypadku zapalenia
nadkłykcia bocznego kości ramiennej
(łokieć golfisty).
Zwapnienie okołobarkowe
Inną zmianą leczoną z zastosowaniem
fali uderzeniowej jest zwapnienie okołobarkowe. Przyjmuje się, że powstawanie
zwapnień jest wynikiem zaburzonego
ukrwienia ścięgień stożka rotatorów,
co powoduje ograniczenie ruchomości
kończyny, a nawet całkowite zesztywnienie
stawu ramiennego.
Zastosowanie niskoenergetycznej RSWT
wymaga 3- lub 4-krotnego powtórzenia
zabiegu, z jednotygodniową przerwą.
W przypadku promieniście rozchodzącej
się fali uderzeniowej lokalizacja ułożenia
generatora fali odbywa się poprzez wskazanie przez pacjenta miejsca największego
bólu. W każdym zabiegu generowanych
jest 2000 impulsów, które osiągają szczytowe ciśnienie 0,25 MPa z częstotliwością
podawania impulsów od 2 Hz do 8 Hz.
Energia osiąga wartość 0,06-0,12 mJ/mm2.
Terapia taka daje dobre rezultaty zarówno
przeciwbólowe, jak i związane z resorpcją
zwapnień (usunięcie skostnienia u ponad
80% pacjentów), powodując usprawnienie
funkcjonowania ramienia.
Znacznie częściej w leczeniu zwapnień
poleca się stosowanie fali uderzeniowej
skupionej ESWT, która zazwyczaj ma większą energię (0,2 - 0,28 mJ/mm2). Stosuje się
wówczas dwa zabiegi, na które składa się
od 2000 do 2500 impulsów. Zastosowanie
zogniskowanej wysokoenergetycznej fali
uderzeniowej znacząco wpływa na resorpcję zwapnień i działa przeciwbólowo,
co można obserwować 3 miesiące po zakończeniu terapii i później. Niektórzy
autorzy sugerują, iż zastosowanie kilku
zabiegów niskoenergetyczną falą uderze-
niową i jednego wysokoenergetyczną daje
wymierne efekty.
Analogicznie jak zwapnienie okołobarkowe leczy się zespół bolesnego barku, czyli
zespół schorzeń dotyczących ścięgien,
pochewek ścięgnistych oraz przyczepów
mięśni tej okolicy, charakteryzujący
się bólem towarzyszącym ruchom kończyny w stawie barkowym, bólem przy
dotyku oraz ograniczoną ruchomością
w stawie.
Kolano skoczka
Zmiana przeciążeniowo-zwyrodnieniowa
więzadła rzepki (kolano skoczka) jest dokuczliwą kontuzją charakteryzującą się
występowaniem bolesności zlokalizowanej
najczęściej w proksymalnej części więzadła
rzepki. Leczenie z użyciem fali uderzeniowej jest w tym przypadku bardzo podobne
do tego stosowanego w zapaleniu ścięgna
Achillesa. To ostatnie spowodowane jest
długotrwałym, powtarzanym uciskiem
ścięgna bądź urazem przeciążeniowym.
Przy stosowaniu RSWT generowane ciśnienie ma wartość od 0,2 MPa do 0,4 MPa,
a energia jest z przedziału od 0,06 mJ/mm2
do 0,18 mJ/mm2. Wykonuje się 5 zabiegów
z tygodniowymi przerwami, a w każdym
z nich aplikowanych jest 2000 impulsów
z częstotliwością 5Hz. Powyższe leczenie
daje dobre wyniki już w pierwszym tygodniu po zakończeniu terapii pod względem
zmniejszenia bólu spoczynkowego oraz
podczas wysiłku fizycznego.
Stosowanie ESWT wymaga 3- do 5-krotnego powtórzenia zabiegu, z przerwami
od 2 do 7 dni. W każdej sesji ilość poddawanych impulsów mieści się w przedziale od 1500 do 2500, z częstotliwością
2 Hz i o energii 0,08-0,44 mJ/mm2. Efekty
leczenia sprawdzane po 6 tygodniach
od zakończenia są satysfakcjonujące
u blisko 90% pacjentów.
Kości i złamania
Fala uderzeniowa jest również wykorzystywana w leczeniu kości i trudno
gojących się złamań. ESWT powoduje
lokalną dekortykację (usunięcie części
lub całości zewnętrznej powierzchni)
i fragmentację, pobudzając osteogenezę.
Dodatkowo wywołanie angiogenezy przez
falę uderzeniową ulepsza zaopatrzenie
w krew, co również wpływa na szybszą
regenerację. Z badań przeprowadzonych
na zwierzętach wynika, iż dobre efekty daje
jednokrotne zastosowanie fali o energii
0,47 mJ/mm2, na którą składa się 2000 impulsów. W badaniach tych udowodniono,
że zabiegi falą mechaniczną istotnie
zwiększają gęstość struktury kości, jej
wytrzymałość oraz prędkość regeneracji
części zbitej i gąbczastej kości. Poprawę
obserwuje się w 70% przypadków.
‰
KRZYSZTOF STOKŁOSA
REHABILITACJA W PRAKTYCE 1/2009
37