Stimulation der Osteogenese

Gepulste elektromagnetische Felder (Geräte Biostim und Biostim SPT)

Die Stimulation durch die induktive Technologie (PEMF) wird in den Vereinigten Staaten und Europa als sichere und nichtinvasive Therapie für folgende klinische Anwendungen eingesetzt:

• Frakturen
• Relativ naive Frakturen, bei denen die Gefahr besteht, dass die Konsolidierung ausbleibt^{7, 8}
• Osteotomien^{9, 10}
• Verzögerte Konsolidierung und Pseudarthrosen^{11, 12}
• Osteonekrosen^{13, 14}
• Revision von implantierten Prothesen¹⁵
• Schmerzhafte, implantierte Prothesen
• Algodystrophie an der Hüfte

KLINISCHE FÄLLE BIOSTIM^® und BIOSTIM^® SPT

Risikobehaftete Frakturen

• Offene distale Tibiafraktur
  Klinischer Fall: Dr. Giuseppe Caff, Dr. Alessandro Pietropaolo, Dr. Alessandro Famoso, Dr. Giovanni Restuccia - UOC Ortopedia e Traumatologia ARNAS Garibaldi Catania
• Pilonfraktur
  Klinischer Fall: Dr. A. Ambrosone - Ospedale A. Perrino - Brindisi

Pseudoarthrose

• Pseudoarthrose am Femur
  Klinischer Fall: Dr. Nino Emilio Rinaldi - Genova
• Pseudoarthrose am Radius
  Klinischer Fall: Prof. Valerio Ioli, Dr. Roberto Savica, Dr. Domenico Fenga, A.O.U. Policlinico Universitario G. Martino, Messina

Kapazitive Technik (Geräte Osteobit und Osteospine)

Die Stimulation mittels der kapazitiven Technik (CCEF) führt zu einer Öffnung der spannungsabhängigen Calcium (Ca2+) -Kanäle.16 Der Anstieg des intrazellulären Ca2+-Spiegels löst die gleiche Kaskade wie auch die induktive Methode aus und führt über den Calmodulin-Stoffwechselweg zur Freisetzung von Wachstumsfaktoren und zur Proliferation der Osteoblasten.^{17, 18}

Klinische Anwendungen:

• Frakturen
• Relativ naive, operierte und nicht operierte Frakturen, bei denen die Gefahr besteht, dass die Konsolidierung ausbleibt
• Verzögerte Konsolidierung und Pseudoarthrose¹⁹
• Ermüdungsbrüche²⁰
• Osteoporosebedingte Wirbelfrakturen²¹
• Knochenödeme und Schmerzen^{21, 22}
• Post-Arthrodese²³

KLINISCHE FäLLE OSTEOBIT^®

Verzögerte Konsolidierung

• Distale Radiusfraktur
  Klinischer Fall: Dr. P.P. Borelli - Brescia

Pseudoarthrose

• Klavikulafraktur
  Klinischer Fall: Dr. L. Memè - Azienda Ospedaliera Ospedali Riuniti Marche Nord (Pesaro e Fano)

KLINISCHE FäLLE OSTEOSPINE^®

Osteoporosebedingte Frakturen

• Wirbelbruch
  Klinischer Fall: Dr. V. Piccinni - Policlinico Militare Celio - Roma
• Wirbelbruch
  Klinischer Fall: Dr. A. Piazzolla – Policlinico Universitario - Bari
• Wirbelbruch
  Klinischer Fall: Dr. M. Ferraro - Istituto ortopedico Gaetano Pini - Milano

Postoperative Behandlung

• Wirbelbruch
  Klinischer Fall: Dr. E. Piovan - Azienda Ospedaliera Universitaria - Verona
• Wirbelbruch
  Klinischer Fall: Dr. A. Piazzolla – Policlinico Universitario - Bari

Niederenergetischer gepulster Ultraschall, LIPUS (FAST) (Gerät FAST)

Das Funktionsprinzip der FAST® -Therapie basiert auf der Erzeugung eines Ultraschallstrahls mit einer SATA Schallintensität (Spatial average-temporal average) von 30 mW/cm² mit Hilfe eines speziellen Schallkopfes.

FAST® gibt ein Signal ab, das durch Impulsfolgen mit einer Frequenz von 1,5 MHz, eine Wiederholungszeit von 1 ms und ein Tastverhältnis von 20 % charakterisiert ist.

Die Stimulation mit niederenergetischen, gepulstem Ultraschall (LIPUS) wirkt über die Stimulation von Mechanorezeptoren auf der Membran, die die Bildung von fokalen Adhäsionsstellen auf der Zelloberfläche und die anschließende Aktivierung der Kinase FAK induzieren.24 Die Stimulation durch LIPUS fördert die Aktivierung des Enzyms Cyclooxygenase 2 (COX2), das durch die Synthese von Prostaglandin E2 (PGE2)25 die Expression osteogener Gene fördert und damit die Mineralisierung und die enchondrale Ossifikation stimuliert.

Die Stimulation mit LIPUS ist eine schnelle, nichtinvasive Behandlung, die die Osteogenese fördert und gleichzeitig die Erholungszeit verkürzt.

Im Gegensatz zu anderen Methoden, die Behandlungszeiten von mehreren Stunden pro Tag (8 - 10 Stunden/Tag) erfordern, reichen für die LIPUS-Technik bereits 20 Minuten pro Tag. Da der Ultraschallstrahl kollimiert ist, eignet er sich für die Behandlung abgegrenzter Bereiche (nicht größer als 5 cm2), die anhand von anatomischen Untersuchungen genau identifiziert werden müssen. Während die induktiven und kapazitiven Technologien immer eingesetzt werden können wenn Implantate zur Unterstützung der Osteosynthese vorhanden sind, muss bei der Verwendung von Ultraschall die Richtung des Ultraschallstrahls genau festgelegt werden. Wenn der Patient im lateralen Bereich eine Platte trägt, muss der Ultraschallstrahl medio-lateral oder anteroposterior geleitet werden um zu vermeiden, dass er reflektiert und der therapeutische Nutzen aufgehoben wird.

Klinische Anwendungen: 

• Frakturen^{26, 27}
• Relativ naive Frakturen, bei denen die Gefahr besteht, dass die Konsolidierung ausbleibt²⁸
• Verzögerte Konsolidierung und Pseudoarthrosen²⁹
• Ermüdungsbrüche

PDF casi clinici FAST

Kontrolle der Gelenkumgebung (Geräte I-ONE und I-ONE TPC)

Bei der Verabreichung von biophysikalischen Reizen zur Unterstützung des Wohlbefindens der Gelenke wird mithilfe von Magnetspulen elektromagnetische Energie appliziert (induktive Technik, Gepulste Elektromagnetische Felder oder PEMF).

Mehrere präklinische Studien zeigten in-vivo wie auch in-vitro, dass die Stimulation mittels PEMF über ein gelenkspezifisches Signal wirkt.

Insbesondere wurden folgende Auswirkungen beobachtet:

• Hochregulierung der A_2A-Adenosin-Rezeptoren, die auf der Oberfläche von Chondrozyten, Synoviozyten und Osteoblasten exprimiert werden. Dadurch entsteht eine starke anti-inflammatorische Wirkung;³⁰


• Hemmung der katabolen Aktivität von proinflammatorischen Zytokinen;^{31, 32}
• Erhöhung der anabolen Aktivität der Chondrozyten und der Synthese von Proteoglykanen;³³
• Vorbeugung der osteoarthritischen Degeneration: Begrenzung der Bildung von Fissuren im Gelenkknorpel, Erhaltung der Knorpeldicke und Prävention von sklerotischen Vorgängen am subchondralen Knochen;^{34, 35}
• Reparatur von Gewebeschäden nach osteochondralen Transplantationen,36 Hemmung der Freisetzung von proinflammatorischen Zytokinen (IL-1ß und TNFa) und Erhöhung der Synthese von TGFß1.
  

Klinische Anwendungen:

• Degenerative Gelenkerkrankungen: Frühe Osteoarthritis³⁷ und Entzündungsprozesse in Gelenken;³⁸
• Postoperative Behandlung nach restaurativen oder regenerativmedizinischen Eingriffen: Mikrofrakturen, Chondroabrasionen, Osteo-Chondral-Transplantate und Transplantation von mesenchymalen Zellen;^39-42
• Knochenmarködem
• Algodystrophie
• Spontane Nekrose des Knies;⁴³
• Postprothetische Behandlung zur Hemmung entzündlicher Prozesse und chronischer Schmerzen.^{44, 45}

KLINISCHE FäLLE I-ONE^® und I-ONE^® TPC

Algodystrophie

• Medialer Femurkondyle
  Klinischer Fall: Prof. F. Franceschi – Policlinico Universitario Campus Biomedico - Rom

Knochenödem

• Tibiaplateau
  Klinischer Fall: Prof. F. Franceschi – Policlinico Universitario Campus Biomedico - Rom

Osteonekrose

• Medialer Femurkondyle
  Klinischer Fall: Prof. Dr. G.M. Marcheggiani Muccioli – Istituto Ortopedico Rizzoli - Bologna

Literaturverzeichnis

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