Rationale dell’utiizzo della Stimolazione Rationale dell’utiizzo della Stimolazione

Biofisica (Campi ElettroMagnetici Pulsanti) Biofisica (Campi ElettroMagnetici Pulsanti)

nelle mobilizzazioni protesichenelle mobilizzazioni protesiche

Dipartimento di Scienze Biomediche e Terapie AvanzateDipartimento di Scienze Biomediche e Terapie AvanzateSezione di Clinica Ortopedica e TraumatologicaSezione di Clinica Ortopedica e Traumatologica

Direttore: Prof. Leo MassariDirettore: Prof. Leo Massari

L. MASSARI

Lo scollamento degli impianti protesici è ancora una grave complicanza in chirurgia ricostruttiva ortopedica

Fattori legati alla chirurgiaFattori legati all’impianto (usura, osteolisi, rottura protesi o cemento…)Fattori legati al paziente

Lo scollamento degli impianti protesici è ancora una grave complicanza in chirurgia ricostruttiva ortopedica

Fattori legati alla chirurgiaFattori legati all’impianto (usura, osteolisi, rottura protesi o cemento…)Fattori legati al paziente

Cosa fare?Cosa fare?Strategie per migliorare i processi di rigenerazione

ossea all’interfaccia osso/biomateriale

Terapie da associare a tecniche chirurgiche standard che contribuiscono ad accelerare la crescita ossea ed il

legame osso-biomateriale.

Strategie per migliorare i processi di rigenerazione ossea all’interfaccia osso/biomateriale

Terapie da associare a tecniche chirurgiche standard che contribuiscono ad accelerare la crescita ossea ed il

legame osso-biomateriale.

BIOMATERIALE TESSUTO OSSEO

• Biocompatibile

• Meccanicamente stabile

• Osteoconduttività

• Osteoinduttività

Mezzi chimici

• Growth factors, PRP, gel di piastrineGrowth factors, PRP, gel di piastrine

• MSCMSC

• Bifosfonati Bifosfonati

• Aminoacidi (L-arginine, L-Lysine)Aminoacidi (L-arginine, L-Lysine)

• Innesti osseiInnesti ossei

Mezzi fisici

Si può agire sul:

FISICAFISICA CHIMICACHIMICA CELLULARECELLULARE

ATTIVITA' BIOLOGICAATTIVITA' BIOLOGICA

OSTEOINDUZIONEOSTEOINDUZIONE

1. La rigenerazione ossea attorno agli impianti attiva processi osteogenici “simili” a quelli presenti durante la riparazione di fratture e perdite di sostanza ossee.

2. Le tecniche di stimolazione biofisica con CEMP sono già standardizzate in clinica da molti anni

Stimolazione biofisica e Stimolazione biofisica e osteointegrazione periprotesica: osteointegrazione periprotesica:

RATIONALERATIONALE

La frattura è allineata?

Sì

FRATTURA

Fine del trattamento

Il gap osseo è

Guarito Non guarito

maggiore di metà del diametro dell’osso

La frattura è adeguatamente immobilizzata ?

Al primo controllo: X-ray

Guarito

No

Sì No

Richiesto intervento

minore di metà del diametro dell’osso

No progressione (non responders)

Continuare stimolazione fino a guarigione

Progressione verso la guarigione (responder)

Terminare la stimolazione

Chirurgia

Stimolazione biosifica

Dopo 90 giorni

Non guarito

STEP - 1

STEP - 2

STEP - 3

STEP - 4

Chi trattare?

Con quale tecnica?

Inductive System

Mechanical system

Capacitive system

Nelson, 2003

PEMF

CCEF

LIPU

CUTE

ELETTRODO

CAMPO ELETTRICO

TECNICA CAPACITIVA

30

35

40

45

50

55

60

25CONTROLLO

14CCEF

14CONTROLLO

21CCEF

21CONTROLLO

90

TECNICA CAPACITIVAShigino et al, The International Journal of Prosthodontics, 2000

Bone - area ratio (%)

Days after implant placement

Gruppo di controllo a 14 giorni

Gruppo di stimolazione a 14 giorni

ULTRASUONI

A = ampiezza, T = periodoT

A

In clinica: 1.5 MHzIn clinica: 1.5 MHz

Tanzer et al, JOR, 2001

Crescita cellulare all’interno di un biomateriale poroso posto nella zona midollare dell’ulna di un cane.

ULTRASUONI

Control Ultrasound

TECNICA INDUTTIVA

BIOSTIMControllo

Tecnica induttivaTecnica induttiva REFERENCES STUDY RESULTS

Shimizu T et al J Orthop Res (1988)6 :248-258

8h/day PEMFs (1.5 Hz) (1,2,3,4,6 weeks) in rabbits after trabecular

HA and TCP implant

the amount of new bone was significantly greater in stimulated

animals

Spadaro JA et al J Ort hop Res (1990)8 :685-693

4h/day PEMFs (15 Hz) for 3 weeks in rabbits after a stationary or

movable SSt medullar implant

PEMFs- treated movable femural implants presented 44% more bone than untreated ones

Ijiri K et al Anticancer Res (1996)16 :2853-56

5 a nd 10 h /day PEMFs (10 Hz) (2 weeks) in rabbits after Ti intramedullary implant

more active osteogenesis in stimulated animals

Matsumoto H et al Clin Oral Implants Res

2000 ;11 :354-60

Different field intensities, exposure times and treatment

duration af ter Ti6Al4V implant ation in the distal femur of rabbits

Bone contact and bone area ratio of stimulated animals were

significantly higher

Ottani V et al Micron 2002 ; 33 :121-5

30 min/day PEMFs (50 Hz) (2 and 4 weeks) after HA implantation

PEMF- treated a nimals showed more advanced bone formation

Buzzà EP et al. Implant Dent 2003;12:182-

187

30 min/day for 3 and 6 weeks after Ti implantation

No significant di fferences between PEMF- treated and control animals

SCOPO DELLA RICERCA

OSSO TRABECOLAREOSSO CORTICALE

Valutare la stimolazione CEMP come possibile terapia adiuvante dopo impianto di HA.

HA

MICRODURIMETRIA

0

10

20

30

40

50

60

70

200m 500m 1000m 2000m

CONTROLLO

CEMPLa differenza tra CEMP e Controllo diminuisce in modo direttamente proporzionale alla distanza

Fini. M et al., J. Orthop. Res., 2002

Fini et al. JBJS, 2006: osso corticale.

BIOSTIM

CONTROLLO

B:Bone

nb:new bone

HA:hydroxyapatite

B:Bone

nb:new bone

HA:hydroxyapatite

Control Biostim p<

Maximum push out force (N) 87 ± 3 234 ± 21 0.001

Ultimate sheer strength at interface (MPa)

6.3 ± 0.1 14.6 ± 0.8 0.001

Risultati dei test meccanici a 3 settimane

Fini et al. JBJS, 2006

CONCLUSIONI

in osso CORTICALE:

• ↑ AI 27% a 3 settimane 29% a 6 settimane • ↑ BMI 42% a 3 settimane 20% a 6 settimane• ↑ osteointegrazione meccanica 130% a 3 settimane12% a 6 settimane

La stimolazione con CEMP ha accelerato i processi di osteointegrazione dell’HA sia nell’osso trabecolare che corticale

in osso TRABECOLARE:

• ↑ AI 46% a 3 settimane 16% a 6 settimane

• ↑ BMI 32% a 3 settimane 16% a 6 settimane

Dopo 3-settimane di stimolazione CEMP:

I risultati sperimentali suggeriscono che la stimolazione con CEMP rappresenti una terapia adiuvante per accelerare i processi di rigenerazione endogena ossea attorno agli impianti in presenza di:

• Scarsa qualità dell’osso sede dell’impianto

• Patologie sistemiche e locali

Chirurgia di revisione:

Osteoporosi ed età avanzata

Deficit biologici che influenzano negativamente sulla rigenerazione ed il rimodellamento osseo

CONCLUSIONI

• Favorire l’osteogenesi

• Favorire l’attecchimento dell’impianto

• Favorire il recupero funzionale del paziente

Obiettivo

• Double blind study

• 30 patients who had undergone hip prosthesis revision

• All the replacements were performed with Wagner SL revision

• Clinical evaluation: Merle D’Aubignè

• DEXA evaluation : Gruen zone (Norland) post-operatively and at 90 days after surgery

• Stimulation was started within 7 days from the operation and was maintained up to day 90

Preop. Postop.

F.up 2a

Casistica : 30 pazienti

Studio a doppio cieco

Gruppo di studio :

15 pazienti Gruppo di controllo :

15 pazienti

Gruppo di studio :

CEMP

per 90 giorni

Apparecchio utilizzato:

BIOSTIM- IGEA -

Densitometro

A doppio raggio fotonico

( DEXA )

Densitometria

• Post - op.

• 90 giorni

Aree studiate

A1

A2

A3

B1

B2

Gruppo di studio Gruppo di controllo

• Sesso:

68,5 aa.

6 Dx 9 Sn

min. 54 aa.

max. 82 aa.

std. +/- 8.7

• Età:

• Lato:

14 1

{

• Sesso:

68,7 aa.

5 Dx 10 Sn

min. 57 aa.

max. 77 aa.

std. +/- 5.4

• Età:

• Lato:

{

13 2

156,8 cm.min. 150 cm.max. 170 cm.std. 6.4

{64,5 kg

min. 52 kgmax. 85 kgstd. 9

{• Peso:

• Altezza media:

157 cm.min. 145 cm.max. 170,75 cm.std. 8.1

{66,9 kg

min. 50 kgmax. 88 kgstd. 9.3{• Peso:

• Altezza media:

Gruppo di studio:

Gruppo di controllo:

Gruppo di studio:

Protesi espiantate

Non cementate 3

Cementate 12

Gruppo di controllo: Non cementate 4

Cementate 11

Classificazione G.I.R. - Stelo:I grado

Allargamentocanale femorale Assottigliamento

della corticalesenza interruzione

delle pareti

II grado

Allargamentocanale femorale Assottigliamento

della corticaleInterruzione di una zona

III grado

Allargamentocanale femorale Assottigliamento

della corticaleInterruzione

> 2 zone

IV grado

Perdita osseamassiva

0G.S.

5G.S.

7G.S.

3G.S.

0G.C.

6G.C.

8G.C.

1G.C.

Classificazione Merle D’Aubigné - Charnley

Severo anche a riposo:contrattura antalgica

Con gravelimitazionedelle attività

Presente sotto carico:assente a riposo

Presente sotto carico:assente a riposo

Saltuario Assente

Flessione < 15°

Flessione < 40°

Flessione > 40°

Flessione > 60°Riesce atagliarsile unghie

Flessionetra 80° e 90°Abduzione> 15°

Flessione> 90°Abduzione> 30°

Impossibile Possibilesolo con2 bastoni

Sempre con1 bastone: perbrevi tratticon zoppiasenza bastone

Buona con1 bastone: perbrevi tratticon zoppiasenza bastone

NessunbastoneModestazoppia

Normale

Dolore :

Deambulazione :

Motilità :

1 2 3 4 5 6Punteggio:

Gruppo di studio:

Dolore pre-op.• 3,2 ( min. 2 - max. 5 )

Gruppo di controllo:

Dolore pre-op.• 3,4 ( min. 2 - max. 5 )

Gruppo di studio:

Dolore Follow-up• 5,7 ( min. 5 - max. 6 )

Gruppo di controllo:

Dolore Follow-up• 4,9 ( min. 4 - max. 6 )

Complicazioni

Ossificazioni

Brooker I grado

1 caso: gruppo di studio

Risponde Non Risponde

GS

GC

90 %

40 %

10 %

60 %

P = < 0,01

B1

RESULTSRESULTS

60

90

30

BIOSTIM PLACEBO

DEXA

% D

EX

A IN

AU

ME

NT

O

60

90

30

BIOSTIM PLACEBO

RECUPERO FUNZIONALE

% d

i mig

liora

men

to M

. d’

Au

bign

è

P.O 1m P.O 3m73a

Conclusioni Trattamento > 6 ore/giorno

Buona risposta nellezone non interessatedall’ osteotomia

Effetto antalgico

0

1

2

3

4

5

60

30

60

90

120

150

180

BiostimControllo

Padovani G. et al,1999

DoloreG

radi di valu

tazi

one s

eco

ndo M

erl

è d

’Aubig

nè

assente

Severo anche a riposo

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

<30 30-60 >60

Insufficiente

Buono/ eccellente

DoloreRispoli F.P.. et al,1989

Giorni di stimolazione

ConclusioniConclusioniL’impiego degli stimoli fisici per favorire l’osteogenesi si

fonda su un valido e solido razionale scientifico.

La terapia biofisica deve essere effettuata con metodiche

efficaci e secondo le modalità indicate.

La STIMOLAZIONE BIOFISICA può favorire:

la guarigione ossea come dimostrato dalle indagini radiografiche;

la mineralizzazione periprotesica come dimostrato dall’indagine DEXA;

il recupero clinico del paziente con effetto mantenuto nel tempo.

L’impiego degli stimoli fisici per favorire l’osteogenesi si

fonda su un valido e solido razionale scientifico.

La terapia biofisica deve essere effettuata con metodiche

efficaci e secondo le modalità indicate.

La STIMOLAZIONE BIOFISICA può favorire:

la guarigione ossea come dimostrato dalle indagini radiografiche;

la mineralizzazione periprotesica come dimostrato dall’indagine DEXA;

il recupero clinico del paziente con effetto mantenuto nel tempo.

GRAZIEGRAZIE