L’IMPIEGO DELL’ENERGIA VIBRATORIA

NEL TRATTAMENTO DELLE patologie DEL

DISTRETTO CERVICO BRACHIALE

Maria Luisa Sgalambro

Dottorato di Ricerca in Medicina Fisica E Riabilitativa Sperimentale nell'Apparato Locomotore “Sapienza”

Università di Roma

Medico Fisiatra AUSL Ravenna

ROME REHABILITATION 2012

SINDROMI ALGICHE DEL DISTRETTO CERVICO-BRACHIALE E DELL’ARTO SUPERIORE-

SINERGIE TRA MEDICINA DEL DOLORE E MEDICINA RIABILITATIVA

Roma 25,26,27 giugno 2012

ENERGIA VIBRATORIA

Modalità attraverso la quale l’energia, sia essa elettromagnetica, elettrica,

magnetica, termica o meccanica, si propaga.

Dal punto di vista fisico consiste in un’oscillazione di ampiezza

periodica, i cui parametri variabili sono:

• intensità (Newton)

• ampiezza di spostamento (mm)

• frequenza (cicli /secondo)

Frequenze

� basse frequenze: fino a 2 Hz, tipiche di mezzi di trasporto

� medie frequenze: tra 2-20 Hz, tipiche di macchine industriali

� alte frequenze: superiori a 20 Hz, tipiche delle macchine vibranti

Modalità di applicazione

Generalizzata(Whole Body Vibration- WBV)

Segmentale(Segmental Muscle Vibration- SMV)

Effetti terapeutici

� miglioramento del tonotrofismo muscolare/ riduzione dell’ipertono

� controllo del dolore

� incremento della massa ossea poiché riduce il riassorbimento osseo e l’escrezione urinaria di calcio, di fosfato e del telopeptide C

Indicazioni terapeutiche

� Rachialgie e sindromi algiche di varia natura

� Contratture muscolari

� Deficit neurologici periferici

� Ipertono muscolare/spasticità

� Osteoporosi (WBV)

Controindicazioni

� Lesioni cutanee a livello della zona da trattare

� Processi neoplastici in atto

� Pacemaker

� Protesi articolari impiantate da poco

� Gravidanza

Effetti biologici

Azione su un circuito riflesso monosinaptico coinvolgente le fibre Ia e i motoneuroni spinali:

� attivazione del riflesso tonico vibratorio (TVR)

contrazione muscolare dell’agonista e un rilasciamento

dell’antagonista

Background

� la neuromodulazione del SNC deriva da impulsi afferenti delle fibre Ia ai neuroni motori e alla corteccia prefrontale

� la vibrazione muscolare attiva le fibre Ia inducendo una riattivazione focale nell’area corrispondente allo stesso muscolo, probabilmente dovuta ad una diminuita attività inibitoria dei circuiti interneuronali inibitori

� lo stimolo semplice o complesso può indurre

�K. Rosenkranz et al: Experimental Brain Res 2003

�K. Rosenkranz et al: J Physiol 2003

�J. Wolpaw et al: Ann Rev Neurosci 2001

�B. Marconi et al: J of the Neurol Science 2008;

� Stimoli meccanici periodici, di lieve intensità, protratti

nel tempo, somministrati in forma di vibrazione sono

considerati un potente segnale per i propriocettori

muscolo-articolari

� In particolare dati di letteratura suggeriscono la

possibilità di impiegare la vibrazione a fini

terapeutici in casi di spasticità.

Vibrazione Segmentale

Ipotesi neurofisiologiche

�Stimolo propriocettivo

�Stimolazione preferenziale delle afferenze Ia dei fusi

neuromuscolari

�Raggiunge direttamente SI ed M1

Marconi et al, J Neurol Sci 2008

Vibrazione Segmentale – Razionale dell’impiego nella

spasticità

Rosenkranz and Rothwell, J Physiol 2003

Trains of muscle vibration (frequency 80 Hz) of 1.5 s duration with intertrial intervals of 3.5 s applied to

the muscle belly of the relaxed target muscle.

Amplitude of the vibration was within a range of 0.2–0.5 mm

La vibrazione segmentale genera un potenziale d’azione solo sul muscolo target:

muscolo specifica?

Vibrazione Segmentale – Razionale dell’impiego nella

spasticità

Rosenkranz and Rothwell, J Physiol 2003

� whole-body vibration during exercise was associated with

increased corticospinal excitability and alteration of

intracortical processes (increased intracortical inhibition

and decreased facilitation) relative to exercise alone

� These findings suggest that low frequency whole-body

vibration has the potential to induce motor plasticity

Razionale di impiego nella spasticità

Mileva et al, Exp Physiol 2008

Rosenkranz and Rothwell, J Physiol 2003

Nel muscolo vibrato prevale il circuito LICI (inibizione intracorticale lunga), che è sotto il

controllo GABAergico, rispetto al SICI (inibizione intracorticale breve) > effetto prolungato

10 soggetti sani

MV 80 Hz, 1.5’’ + 3.5’’ pausa

MEP dal FDI destro

Swayne et al, Clin Neurophysiol 2006

Riduzione del potenziale d’azione motorio controlaterale : collegamenti intracorticali

transemisferici

Effetti sull’emisfero controlaterale

Spasticità dell’ arto superiore

� La stimolazione vibratoria funzionale si è dimostrata utile nel facilitare i movimenti volontari in casi di emiplegia dell’ arto superiore in esito a stroke migliorando la funzionalità della spalla e delle dita…. (PESS, TMS ed SPECT)

Spasticità dell’ arto superiore

�Riduzione della soglia di stimolazione e incremento della

Whole Body Vibration

Tuning Hypothesis

Cardinale, Br J Sports Med, 2005

Tuning Hypothesis

La vibrazione è uno stimolo naturale che viene fisiologicamente trasmesso alle ossa, ai muscoli e alle articolazioni in modo differenziato (per esempio durante il cammino..)

Meccanismo di “tuning”

strategia di adattamento e di modulazione del nostro organismo sulle vibrazioni trasmesse dall’esterno finalizzata a contenere i potenziali effetti dannosi dell’energia vibratoria (perdita di UM, affaticabilità, riduzione della velocità di conduzione nervosa...)

Cosa succede quando al nostro organismo viene applicato uno stimolo vibratorio costante e ripetitivo, tra i 10-20 Hz come per esempio succede per la WBV?

�Il sistema necessita di “risintonizzare” le frequenze per consentire che lo stimolo venga propagato a tutto l’organismo nel modo più omogeneo possibile

�La sintonizzazione avviene attraverso una modifica della stiffness muscolare

�si ha cioè una risposta “modulata” del tono muscolare alla vibrazione stessa

Tuning Hypothesis

Energia vibratoria e dolore

� Attivazione dei meccanocettori (recettori presenti nei tessuti cutanei e muscolari, nel periostio, nei legamenti articolari) collegati a fibre mieliniche che amieliniche e coinvolti nei fenomeni di risposta riflessa allo stimolo e al dolore

� Aumento della soglia di percezione delle terminazioni nervose algotrope e dalla liberazione di endorfine

Evidenze terapeutiche

�Azione dello stimolo vibratorio (WBV) sulla densità ossea, sulla

Evidenze terapeutiche ed aspetti di sicurezza

� “Sicurezza ed efficacia delle apparecchiature in riabilitazione”*

� “L’utilizzo degli apparecchi elettromedicali in Medicina

Riabilitativa: evidenze terapeutiche e aspetti di sicurezza” **

*Quaderni del Ministero della Salute. La centralità della Persona in

riabilitazione: nuovi modelli organizzativi e gestionali.

Cap.5:. n. 8, marzo-aprile 2011

** Sgalambro et al G Ital Med Lav Erg 2012 in press

Energia vibratoria (globale e segmentale)

PATOLOGIA GRADO DI EVIDENZA

Fibromialgia (WBV) B (Alentorn - Geli E 2008) *(Olivares et al 2011)- Sanudo B et 2012)

* WBV per 6 settimane riduzione della fatica e del dolore nelle donne trattate con esercizi e WBV

Low Back Pain (WBV) B (Rittweger J del 2002)

Osteoporosi (WBV) B (Verschueren SM 2004)

Aumento della forza e della BMD , effetti misurati a distanza di 6 mesi

Piede cadente in paziente con stroke cronico (SMV)

B (Paoloni M 2009)

RCT. Gruppo trattato: SMV a 120 Hz :12 sessioni per 4 settimane Migliora l’attivazione del TA, la flessione plantare in swing, lo stride del passo e la velocità del cammino

Esiti di ricostruzione del Legamento crociato anteriore (SMV)

B (Brunetti 2006)

� “[sintesi delle conclusioni] … Al termine del trattamento, 8 pazienti hanno riferito la completa risoluzione della sintomatologia dolorosa (VAS 0-1); nella totalità dei pazienti la media di

decremento della sintomatologia dolorosa tramite scala VAS è stata di 5,2 punti ed in tutti si è

evidenziato un marcato miglioramento della funzionalità articolare [...] Dai risultati ottenuti e

dal livello di soddisfazione dei pazienti, è possibile che questo tipo di trattamento, che

permette l’associazione di più mezzi fisici possa essere utilizzato in un’ampia varietà di

patologie, con applicazione quindi sia in patologia artrosico-degenerativa, sia in patologia

sportiva e non secondariamente in patologia neurologica per la riduzione della spasticità.

� “[sintesi delle conclusioni] … Il trattamento con energia vibratoria è risultato efficace nel controllo della sintomatologia algica in pazienti in trattamento per lombalgia, cervicalgia ed

artrosi [...] Il vantaggio nell’uso di questa modalità di energia meccanica sembra legato da un

lato all’effetto antalgico dovuto a barrage afferente lungo le vie mielinizzate (teoria del

cancello), dall’altro lato al condizionamento neuronale, che consente di ottenere nei distretti

interessati un aumento della forza muscolare e una ottimizzazione de tono, migliorando la

predisposizione all’esecuzione dell’esercizio terapeutico

Criteri di ricerca

Key words: vibration, vibration therapy and neck pain, vibration therapy and arm disorders

� Pubmed

� PEDro

� Cochrane Library

� Letteratura poco vasta e disomogenea

Neck- Shoulder-Arm Pain

�Studio in singolo cieco: 43 pz inclusi affetti da dolore muscolo-scheletrico nelle ultime 4 settimane: 28% affetti da Neck pain–

Neck pain-Torcicollo spasmodico

� Azione miorilassante sulla muscolatura cervicale in pz affette da neck pain verosimilmente per alterazioni della via afferente Ia

Muceli S et al J Electromyogr Kinesiol 2011

� Azione di rilassamento anche sui muscoli cervicali dei soggetti affetti da torcicollo

WBV e cuffia dei rotatori

� Uso della WBV nell’incremento della forza dei muscoli della cuffia dei rotatori negli atleti

� Non differenze statisticamente significative tra i due gruppi (usual training+ WBV vs usual training)

� Sono necessari altri studi, l’attuale letteratura è carente

Hand J et al Journ Athl Train 2009

Epicondilite

� 13 pz età media 37,2 anni affetti da epicondilite trattati con sistema FIX di vibrazione segmentaria (Bosco System): n° 10 sedute quotidiane sui muscoli epicondiloidei

� Scala VAS e con il questionario Patient-Rated Tennis Elbow Evaluation (PRTEE)

� Outcome attesi: riduzione del dolore e miglioramento funzionale

1. DOLORE nel braccio

infortunato

Quantifichi il dolore medio del suo

braccio durante la scorsa settimana

cerchiando il numero che meglio

descrive il Suo dolore su una scala

da

0–10. Dove zero (0) indica che Lei

non aveva alcun dolore, mentre dieci

ATTIVITA` SPECIFICHE

Quantifichi la difficolta` che Lei ha

provato nel compiere ciascuno dei

compiti indicati in basso, durante la

scorsa settimana, cerchiando il

numero che meglio descrive la Sua

difficolta` su una scala da 0 a 10.

Dove zero (0) indica nessuna

difficolta` , mentre dieci (10) indica

T0 2 settmane pre-trattamento

T1 pretrattamentoT2 fine trattamento (2 settimane)T3 1 mese dalla fine del trattamento

T0 2 settmane pre-trattamento

T1 pretrattamentoT2 fine trattamento (2 settimane)T3 1 mese dalla fine del trattamento

Conclusioni

�L’energia vibratoria rappresenta un importante stimolo sensoriale in grado

Grazie

Grazie

Grazie

Grazie

GrazieGrazieGrazieGrazie

Grazie

Grazie

Grazie

Grazie

� BIBLIOGRAFIA US

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� Clin Orthop Relat Res. 1998 Sep;(354):241-8.

� Kappa Delta Award. Low back pain and whole

body vibration.

� Pope MH, Magnusson M, Wilder DG.

� Source

� Department of Health and Safety, University of Aberdeen, Scotland.

� Abstract

� The investigators describe their multifaceted approach to the study of the relationship between

Paoloni

� Fix-Six???

� Tesi epicondilite pre post to t1???

� Vibrazione segmentale:Stimolo propriocettivo

� Stimolazione preferenziale delle afferenze Ia dei fusi neuromuscolari

� Raggiunge direttamente SI ed M1?????

� Meccanismo d’azione WBV e

segmentale????

Segmentale:

� Ottimizzazione del tono muscolare

� Diminuzione della spesa energetica per atto motorio (aumento della resistenza)

� Migliore distribuzione nel tempo della forza muscolare

� Aumento della coordinazione motoria

La stimolazione vibratoria si caratterizza per la capacità di determinare una esaltazione della sensibilità propriocettiva del distretto interessato.

Se viene interessato il distretto muscolare, tale esaltazione produce:

• una ottimizzazione del tono muscolare;

• una diminuzione della spesa energetica per atto motorio e, di conseguenza, un

• aumento di resistenza;

• una migliore distribuzione nel tempo della forza

Normative di riferimento ed elementi

da sottoporre a controllo

� Non sembra accertato che l’uso di dispositivi aventi un solo trasduttore garantisca la diffusione degli effetti della vibrazione su un ampio segmento corporeo.

� World J Orthop. 2011 Dec 18;2(12):116-20.

� Stochastic resonance whole body vibration

reduces musculoskeletal pain: A randomized

controlled trial.

� Elfering A, Thomann J, Schade V, Radlinger L.

� Source

� Achim Elfering, Jan Thomann, Department of Psychology, University of Bern, 3000 Bern, Switzerland.

� Abstract

� The overall level of daily musculoskeletal pain during four weeks of SR-WBV was low (M = 2.54, SD = 1.76).

� Zero order bivariate correlation showed no significant coefficient between pain and participant demographic characteristics of sex, age, or BMI. Furthermore, the training conditions were not significantly related to daily pain.

� There was, however a small but significant negative association between training day and pain (r = -0.08, P = 0.009) indicating less pain with training

� Pain was rated in the evening of each day during the four week training period. The questionnaire thus had one page per day for seven days, including Saturdays and Sundays. The item for current musculoskeletal pain was phrased according to the chronic pain grade questionnaire[10] with adjustments for the time scope in daily measurement. The current pain measurement was introduced by: “Throughout the day, how do you rate your pain in muscles and joints (back pain, shoulder and neck pain, pain in leg muscles etc.)?”. The pain item included a ten-point numerical rating scale (1 = no pain to 10 = strongest imaginable pain), which shows good sensibility and responsiveness to change, is easy to administer, shows high compliance

and good correlations with other pain assessment instruments[11].

� J Altern Complement Med. 2012 Feb;18(2):158-64. Epub 2012 Feb 9.

� Effect of whole-body vibration exercise on balance in women with fibromyalgia syndrome: a randomized controlled trial.

� Sañudo B, de Hoyo M, Carrasco L, Rodríguez-Blanco C, Oliva-Pascual-Vaca A, McVeigh JG.

� Source

� Department of Physical Education and Sport, University of Seville, Seville, Spain. bsancor@us.es

� Abstract

� OBJECTIVES:

� This study evaluated the effectiveness of a 6-week "usual care" exercise program supplemented with whole-body vibration (WBV) to improve balance and strength in women with fibromyalgia (FM).

� DESIGN:

� This was a randomized controlled study.

� SETTINGS:

� The setting was a physical therapy department in an academic setting.

� SUBJECTS:

� The subjects were 30 postmenopausal women with FM (age: 59±7.90 years). Interventions: Subjects were randomized into one of two groups: an experimental group (EG: n=15), which combined exercise training (2 days a week) with 3 days of WBV, and a control group (CG: n=15), who performed the same exercise training program (2 days a week) but without WBV.

� J Altern Complement Med. 2011 Aug;17(8):723-8. Epub 2011 Jul 12.

� Tilting Whole Body Vibration improves quality of

life in women with fibromyalgia: a randomized

controlled trial.

� Olivares PR, Gusi N, Parraca JA, Adsuar JC, Del Pozo-Cruz B.

� Source

� Faculty of Sport Sciences, University of Extremadura, Cáceres, Spain.

FiQ score

� Riesci a fare queste attività?

                                                                 Sempre   Quasi sempre   A volte      Mai ________________________________________

_________________________

                                                                                                                      0                 1                   2              31. Fare la spesa 

2. Fare il bucato, stenderlo? 

J Electromyogr Kinesiol. 2011 Apr;21(2):283-90. Epub 2010 Dec 30.

� Reduced force steadiness in women

with neck pain and the effect of short

term vibration.

� Muceli S, Farina D, Kirkesola G, Katch F, Falla D.

� Source

� Center for Sensory-Motor Interaction, Department of Health Science and Technology, Aalborg University, Aalborg, Denmark.

� J Neurol Neurosurg Psychiatry. 2000 Nov;69(5):658-60.

� Effect of prolonged neck muscle vibration on

lateral head tilt in severe spasmodic torticollis.

� Karnath HO, Konczak J, Dichgans J.

� Source

� Departments of Cognitive and General Neurology, University of Tübingen, Hoppe-Seyler-Strasse 3, D-72076 Tübingen, Germany. Karnath@uni-tuebingen.de

� Author/Association:Hand J, Verscheure S, Osternig LTitle:A comparison of whole-body vibration and resistance training on total work in the rotator cuff [with consumer summary]Source: Journal of Athletic Training 2009 Sep-Oct;44(5):469-474Method:clinical trialMethod Score:4/10 [Eligibility criteria: Yes; Random allocation: Yes; Concealed allocation: No; Baseline comparability: No; Blind subjects: No; Blind therapists: No; Blind assessors: No; Adequate follow-up: Yes; Intention-to-treat analysis: No; Between-group comparisons: Yes; Point estimates and variability: Yes. Note:

� Int J Rehabil Res. 2007 Sep;30(3):227-30.

� Functional vibratory stimulation on the hand

facilitates voluntary movements of

a hemiplegicupper limb in a patient with stroke.

� Shirahashi I, Matsumoto S, Shimodozono M, Etoh S, Kawahira K.

� Source

� Department of Rehabilitation and Physical Medicine, Kagoshima University Graduate School of Medical and Dental Sciences, Kirishima-shi,

� Neurorehabil Neural Repair. 2011 Jan;25(1):48-60. Epub 2010 Sep 12.

� Long-term effects on cortical excitability and motor recovery induced by repeated muscle vibration in chronic stroke patients.

� Marconi B, Filippi GM, Koch G, Giacobbe V, Pecchioli C, Versace V, Camerota F, Saraceni VM, Caltagirone C.

� Source

� Laboratory of Clinical and Behavioral Neurology, IRCCS Santa Lucia Foundation, Rome, Italy. b.marconi@hsantalucia.it

� Abstract

� BACKGROUND:

� Muscle vibration modifies corticomotor excitability in healthy subjects and reduces muscle tonus in stroke patients.

� OBJECTIVE:

� This study examined whether repeated muscle vibration (rMV) applied over the flexor carpi radialis (FCR) and biceps brachii (BB) can induce long-lasting changes, using transcranial magnetic stimulation (TMS), in patients with chronic stroke.

� METHODS:

� Thirty hemiparetic patients who offered at least minimal wrist and elbow isometric voluntary contractions were randomly assigned to either an experimental group, which received rMV in addition to physiotherapy (rMV + PT), or a control group that underwent PT alone. The following parameters of the FCR, BB, and extensor digitorum communis (EDC) were measured through TMS before, and 1 hour, 1 week, and 2 weeks after the end of intervention: resting motor threshold (RMT), map area, map volume, short-interval intracortical inhibition (SICI), and intracortical facilitation (ICF). Muscle tonus and motor function were assessed on the same day as TMS.

� RESULTS:

� Pre-post analysis revealed a reduction in RMT and an increase in motor map areas occurred in the vibrated muscles only in the rMV + PT group, with

Spasticità arto inferiore

� L’energia vibratoria rappresenta un importante stimolo

sensoriale in grado di modificare l’eccitabilità della corteccia

motoria

� L’effetto corticale è sito specifico e dipende dalla qualità dello

stimolo portato

� Le applicazioni in campo clinico appaiono promettenti, anche

se la ricerca clinica è ancora in fase iniziale

� In particolare appare fondamentale ricercare dosi minime

efficaci e standardizzare protocolli terapeutici

� Incremento della sensibilità propriocettiva

�  un’ottimizzazione del tono muscolare

� una diminuzione della spesa energetica per atto motorio

� una migliore distribuzione nel tempo della forza muscolare

� Neurorehabil Neural Repair. 2011 Jan;25(1):48-60. Epub 2010 Sep 12.

� Long-term effects on cortical excitability and

motor recovery induced by repeated muscle

vibration in chronic stroke patients.

� Marconi B, Filippi GM, Koch G, Giacobbe V, Pecchioli C, Versace V, Camerota F, Saraceni VM, Caltagirone C.

� Source

� Laboratory of Clinical and Behavioral Neurology,

� “The reduction of intracortical inibition induced by muscle

vibration, which is focused on the motocortical area

appropriate to the vibrated muscle, may represent local

changes in GABA activity.”

� “If such cross system effects could be prolonged by

selective stimulation, they would be interest for