Τεχνικές Επούλωσης και υποστήριξης του ιαβητικού Ποδιού Παναγιώτης Β. Τσακλής, PhD ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ Εργαστήριο Εµβιοµηχανικής & Εργονοµίας Τµήµα Φυσικοθεραπείας - ΑΤΕΙΘ
Οι ιστοί µπορούν να χαρακτηριστούν από την ακουστική τους «σύνθετη αντίσταση» (το αποτέλεσµα του συνδυασµού της πυκνότητάς τους και της ταχύτητας µε την οποία ο ήχος κινείται διαµέσου των ) Tissues can be characterized by their acoustic impedance, the product of their density and the speed at which sound will travel through it
Τα αποτελέσµατα των ηχητικών κυµάτων σε διαφόρους ιστούς, είναι υπό συνεχή έρευνα. Μερικά από τα αποτελέσµατα είναι πιο αποδεκτά στην ιατρική κοινωνία, από άλλα, όπως για παράδειγµα το αποτέλεσµα των extracorporeal shockwaves στη λιθοτριψία The effects of acoustic waves on a variety of tissues is under continuous investigation. Some of the effects are more widely accepted by the medical community than others; for example the effect of extracorporeal shockwaves for lithotripsy
Τα κρουστικά κύµατα, είναι ακουστικά κύµατα που χαρακτηρίζονται από υψηλή τιµή πίεσης η οποία αυξάνεται απότοµα σε σχέση µε την περιβάλλουσα πίεση της περιοχής... Ως µηχανικά κύµατα, µπορούν να περάσουν την επιφάνεια του σώµατος, δίχως να προκαλέσουν τραυµατισµό και να επιδράσουν θεραπευτικά σε προκαθορισµένες περιοχές στο σώµα Shock waves are acoustic waves that are characterised by high pressure amplitudes and an abrupt increase in pressure in comparison to the ambient pressure. As mechanical waves, they can pass through the surface of a body without injury and may act therapeutically in predetermined areas within the body
τότε, συµβαίνει µία µεταβολή της πίεσης, η οποία προωθείται ταχύτατα µέσω ενός µεσάζοντος υλικού (π.χ. ζελέ). Το κύµα εµφανίζει µία απότοµη αύξηση της τιµής πίεσης, (αντιπροσωπεύει το χρόνο µεταξύ 10 και 90% του συνολικού αρχικού χρόνου αύξησης) κατά το πρώτο τµήµα του λιγότερο από 10 nsec ( t), ένα χαµηλό εύρος τάσης, ένα µικρό κύκλο ζωής (λιγότερο από 10 msec), ένα ευρύ φάσµα συχνότητας (16 έως 20 MHz) και µία µεταβλητή αρνητική πίεση στο τέλος there, occur a pressure disturbance that propagates rapidly through a medium. The wave appears an acute rise in pressure amplitude (represents the time between 10 and 90% of the total initial rise time) at the wave front of less than 10 nsec ( t), a low tensile amplitude, a short life-cycle (less than 10 msec), a broad frequency spectrum (16 to 20 MHz) and a variable negative pressure at the end
Στο όριο µεταξύ δύο υλικών, ένα κρουστικό κύµα θα ανακλαστεί µερικώς, και µερικώς θα µεταδωθεί. Η εξασθένηση του κύµατος εξαρτάται από το µέσο δια του οποίου το κύµα κινείται. Στον αέρα, το κρουστικό κύµα εξασθενεί γρήγορα. Στο νερό όµως, η εξασθένηση είναι περίπου 1000 φορές λιγότερη από αυτή που συµβαίνει στον αέρα. Τα ιατρικά εφαρµοζόµενα κρουστικά κύµατα, συνήθως προωθούνται µέσω νερού και ζελέ, πριν εισέλθουν στον ιστό At the boundary between two media, a shockwave will be partially reflected, and partially transmitted. Attenuation of the shockwave is dependent on the medium through which the shockwave is travelling. In air, the shockwave weakens quickly. In water, however, attenuation occurs approximately 1000 times less than that which occurs in air Medically applicable shockwaves are conventionally propagated through a water medium and a coupling gel before penetrating tissue
Η παραγωγή του κρουστικού κύµατος χρησιµοποιούνται τρεις διαφορετικές αρχές: ηλεκτροϋδραυλική, πιεζοηλεκτρική και ηλεκτροµαγνητική Εστιάζουν χρησιµοποιώντας σφαιρικούς σχηµατισµούς, ακουστικούς φακούς ή ανακλαστήρες Μεταξύ των τεχνικών παραγωγής των κρουστικών κυµάτων που αναπτύχθηκαν και χρησιµοποιούνται σε κλινικές εφαρµογές, τα ηλεκτροϋδραυλικά και η ηλεκτροµαγνητικά κρουστικά κύµατα, φάνηκε να είναι τα πιο κατάλληλα για ορθοπαιδική θεραπεία Shock wave generation makes use of three different principles: electrohydraulic, piezoelectric and electromagnetic. They are focused using spherical arrangements, acoustical lenses or reflectors Among shockwave generation techniques developed and used until now in clinical applications, electrohydraulic (EH) and electromagnetic (EM) waves have been found to be the most suitable for orthopedic treatment
Αν και δεν είναι πλήρως ξεκάθαρο ποιοι είναι οι µηχανισµοί που οδηγούν στα κλινικά ευεργετήµατα της θεραπείας µε ακουστικά κύµατα, πιστεύεται πως είναι κύρια το αποτέλεσµα των άµεσων µηχανικών επιδράσεων στα κύτταρα αυξάνοντας την διαπερατότητά τους Επίσης, ο τύπος της µηχανοµεταδιδόµενης επίδρασης από τις ακουστικές διαφορές µεταξύ των κυττάρων και της περιβάλλουσας εξωκυττάριας ουσίας, η οποία έχει ως αποτέλεσµα εµφάνιση διατµητικών δυνάµεων στο κύτταρο Although it is not fully clarified what the specific universal mechanism is that leads to the clinical benefits of WT, it is believed to result from direct mechanical effects on the cells to increase porosity; Also, a mechanotransduction type effect from the acoustic differences between cells and the surrounding extracellular matrix, which results in a shear stress on the cell
Η βίαιη κατάρρευση των φυσαλίδων που δηµιουργούνται στις κοιλότητες και τα αποτελέσµατά τους στα κύτταρα, καθώς και σε επίπεδο ιστού η αύξηση της Αγγειογέννεσης Κατά πόσον τα αποτελέσµατα είναι άµεσα ή έµµεσα, η απελευθέρωση αυξητικών παραγόντων και η αύξηση της κυτταρικής δραστηριότητας, είναι υπεύθυνες για την Ιστογέννεση και τη διαδικασία ανάπλασης the violent collapse of cavitation bubbles and their effects on cells; and on a tissue level due to increased angiogenesis Whether the effect is direct or indirect the release of growth factors and the upregulation of cell activity is responsible for the histeogenesis and repair processes
Επιπρόσθετα µε τα παραπάνω περιγραφέντα κρουστικά κύµατα, τα κύµατα Πίεσης µε διάφορες µορφές, χρησιµοποιούνται στην Ιατρική In addition to the abovedescribed shock waves, also pressure waves with different features are used in medicine. Ενώ τα κρουστικά κύµατα Whereas shock waves ταξιδεύουν µε την typically travel with the διαδιδόµενη ταχύτητα από το propagation speed of the µέσον (περιπ. 1500 m/s για medium (approx. 1500 m/s µαλακούς ιστούς), τα κύµατα for soft tissue), pressure πίεσης συνήθως waves are usually δηµιουργούνται από τη generated by the collision σύγκρουση στερεών of solid bodies with an σωµάτων, µε µία ταχύτητα impact speed of a few επίδρασης µερικών µέτρων metres per second, far το δευτερόλεπτο, πολύ below the sound velocity χαµηλότερη της ταχύτητας του ήχου
αρχικά, ένα ωστικό κύµα επιταχύνεται, π.χ µε πεπιεσµένο αέρα (όµοια µε ένα αεροβόλο), σε µία ταχύτητα µερικών µέτρων το δευτερόλεπτο και έπειτα επιβραδύνεται απότοµα, χτυπώντας ένα παρεµβαλλόµενο σώµα επαφής (κεφαλή). Γι αυτό το λόγο, τα κύµατα πίεσης ονοµάζονται και Βαλλιστικά ή Πνευµατικά κύµατα. Το ελαστικά επιβραδυνόµενο σώµα επαφής, έρχεται σε άµεση επαφή µε την επιφάνεια του ασθενή, στην περιοχή που θα θεραπευτεί, χρησιµοποιώντας ζελέ για υπέρηχους, εάν χρειαστεί First, a projectile is accelerated, e.g. with compressed air (similarly to an air gun), to a speed of several metres per second and then abruptly slowed down by hitting an impact body. This the reason, pressure waves called also Balistic or Pneumatic waves. The elastically suspended impact body is brought into immediate contact with the surface of the patient above the area to be treated, using ultrasound coupling gel if necessary
.όταν το ωστικό κύµα προσκρούει στο σώµα επαφής, µέρος της κινητικής του ενέργειας µεταφέρεται στο σώµα επαφής, το οποίο επίσης κάνει µία µικρή κίνηση µετατόπισης (τυπικά < 1 mm) σε µία ταχύτητα περίπου το ένα µέτρο ανά δευτερόλεπτο (< 1 m/s) έως ότου ο εφαπτόµενος ιστός επιβραδύνει την κίνηση του σώµατος επαφής.when the projectile collides with the impact body, part of its kinetic energy is transferred to the impact body, which also makes a translational movement over a short distance (typically < 1 mm) at a speed of around one metre per second (typically < 1 m/s) until the coupled tissue or the applicator decelerates the movement of the impact body
Τα προσοµοιωµένα αποτελέσµατα και οι θεραπευτικοί µηχανισµοί δείχνουν να είναι όµοιοι, παρά τις φυσικές διαφορές και τις επακόλουθα διαφορετικές περιοχές εφαρµογής (σε µέγεθος επιφάνειας και βάθος αντίστοιχα). Όµως, τα κύµατα πίεσης δεν είναι ικανά να σπάσουν σκληρά στερεά όπως π.χ. πέτρες στα νεφρά βαθιά στο σώµα (>1 cm). Ωστόσο, τα µη εστιασµένα κύµατα πίεσης, δείχνουν να ταιριάζουν καλύτερα σε ορθοπεδικές ενδείξεις κοντά στην επιφάνεια, καθώς και στη θεραπεία των trigger point therapy
Οι υπέρηχοι είναι µία από τις εφαρµογές της Φυσικής Ιατρικής, όπου χρησιµοποιούνται από ειδικούς για διαχείριση του πόνου και αύξηση της αιµατικής ροής και κινητικότητας Ultrasound therapy is one of the modalities of physical medicine which is used by specialists for pain management and for increasing blood flow and mobility
Οι υπέρηχοι και τα κρουστικά κύµατα διαφέρουν, παρά την ακουστική τους σχέση, βασικά διότι τα κρουστικά κύµατα εµφανίζουν υψηλότερες τιµές πίεσης Μία άλλη διαφορά είναι ότι ο υπέρηχος συνήθως συντίθεται από περιοδισµούς και περιορισµένο εύρος φάσµατος, ενώ τα κρουστικά κύµατα εµφανίζονται µε έναν, κυρίως θετικής πίεσης παλµό, ο οποίος ακολουθείται από ένα συγκριτικά µικρότερο σε τάση κύµα.. Ultrasound and shock waves differ, despite their acoustic relationship, basically because shock waves appear large pressure amplitudes An other difference is that ultrasound usually consists of periodic oscillations with a limited bandwidth, whereas shock waves are represented by a single, mainly positive pressure pulse that is followed by comparatively small tensile wave
Ο Ο υπέρηχος έχει συχνότητα πάνω από το εύρος των 20 khz. Παράγει υψηλής συχνότητας µηχανικές δονήσεις, οι οποίες δηµιουργούνται όταν η ηλεκτρική ενέργεια µετατρέπεται σε ακουστική, µέσω µηχανικής διαµόρφωσης ενός πιεζοηλεκτρικού κρυστάλλου ο οποίος βρίσκεται µέσα στην κεφαλή (εύρος συχνοτήτων από 0.75 3MHz ) Ultrasound has a frequency above the range of 20 khz. The ultrasound generates of high-frequency mechanical vibrations created when electrical energy is converted to acoustic energy through mechanical deformation of a piezoelectric crystal located within the transducer (frequency range of 0.75 3MHz )
Type Result of effect Όταν χρησιµοποιούµε θεραπεία υπερήχων, εµφανίζονται δύο φαινόµενα στον υποκείµενο ιστό. Αυτά είναι, η θέρµανση του ιστού και το φαινόµενο δηµιουργίας κοιλοτήτων When we use US therapy, there can be two phenomena appear on the underlying tissues. These are, the tissue heating and the cavitation phenomenon
Thermal effect Θερµική επίδραση Increase in tissue extensibility Increase in blood flow Modulation of pain Mild inflammatory response Reduction in joint stiffness Reduction of muscle spasm Non-thermal effect Μη θερµική επίδραση Cavitation Acouistic microstreaming In combination may result in stimulation of: fibroblast activity, increase in protein synthesis, increased blood flow, tissue regeneration, bone healing
Effects of ESWT on rat hind limb tissue (skin, muscle, bone, vasculature); 3 # 8 wk old Female Rats (wt. 140 160gm), were subjected into three therapeutic sessions, 1week apart. The treatment head was aligned with the operational area (median ferrum). 1000 shocks delivered at 0.15mJ/mm2 Sacrifice, fixation, decalcification, sectioning and staining Η/Ε, followed
40x Nerve Full slide Skin Bone Muscle
40x trabeculae Thin layer of cells = parenchyma 100x Cortical bone Bone marrow Cortical bone Cortical bone Bone marrow
40x 100x 200x Dramatic increase in thickness of parenchyma (consistent with the other shocked sample)
The results showed dramatic increase in thickness of parenchyma, reduction of trabeculae in bone marrow, increased osteoblast density in outer periphery of cortex, which lead to the evidence of new bone growth on outer periphery of cortex. No other peripheral tissue observations appeared Div. HST Harvard / MIT, Tissue Engineering Labs, VA Hospital, Boston
Η Υπερβαρική οξυγονοθεραπεία προωθείται σαν αποτελεσµατική θεραπεία για τα διαβητικά έλκη και η πρώτη ελεγχόµενη διαδικασία που επιβεβαίωσε την ένδειξη αυτή ήταν πριν 20 χρόνια (Baroni et all 1987)
Αποτελεσµατική θεραπεία για τα διαβητικά έλκη...... Οι υπέρµαχοι της θεραπείας αυτής έχουν αναφέρει πως εµπειρικά το ΥO επιδρά στην βελτίωση της υποξίας στους ιστούς γύρω από το έλκος µείωση του οιδήµατος, χαµηλώνει τα επίπεδα φλεγµονωδών κυτοκινών, προωθεί τον πολλαπλασιασµό των ινοβλαστών, αυξάνει την παραγωγή κολλαγόνου και την αγγειογέννεση (Gill et all 2004, Barnes 2006) Η διαδερµική οξυµετρία µπορεί να χρησιµοποιηθεί για την εκτίµηση αιµάτωσης των ιστών στην γύρω από το έλκος περιοχή
Με την εισπνοή του υπερβαρικού οξυγόνου αυξάνεται το ποσό του οξυγόνου που είναι διαλυµένο στο πλάσµα σε πίεση 3πλάσια της ατµοσφαιρικής.ενδεικτικά η µερική πίεση του οξυγόνου στο πλάσµα αυξάνεται από 100 mmhg στα 2000 mm Hg. "The use of atmospheric air under different degrees of atmospheric pressure, in the treatment of disease, is one of the most important advances in modern medicine and when we consider the simplicity of the agent, the exact methods by which it may be applied, and the precision with which it can be regulated to the requirements of each individual, we are astonished that in England this method of treatment has been so little used. British Medical Journal, 1885
Η χορήγηση του οξυγόνου γίνεται σε ειδικούς θαλάµους που διακρίνονται σε δυο κατηγορίες : Τους πολυχώρους όπου πολλοί ασθενείς µπορούν να θεραπευτούν ταυτόχρονα Τους µονοχώρους ακρυλικούς όπου γίνεται θεραπεία σε ένα µόνο ασθενή
Επιπλοκές της HBO είναι ελάχιστες ειδικά όταν υπάρχει εξειδικευµένο προσωπικό να τις προλάβει. Αυτές είναι βαροτραυµατική ωτίτιδα, προσωρινή µυωπία, κλειστοφοβία, εγκυµοσύνη, µόνιµοι βηµατοδότες, λοιµώξεις του ανωτέρου αναπνευστικού, επιληπτικές κρίσεις, εµφύσηµα. Τοξικότητα από οξυγόνο στο κεντρικό σύστηµα είναι σπάνια. Η µόνη απόλυτη αντένδειξη για έναρξη HBO είναι ο πνευµοθώρακας, υπό τάση (Fife 2004).
Η Θεραπεία των Πληγών µε Αρνητική Πίεση [Negative pressure wound therapy (NPWT)] που αλλιώς λέγεται και vacuum-assisted assisted closure, αποµακρύνει το εξίδρωµα, βοηθά να περιοριστεί η βακτηριακή ανάπτυξη, και προάγει την αιµατική ροή και το σχηµατισµό του κοκκιώδη ιστού Αρχικά τοποθετείται επίθεµα αφρού στην πληγή και µετά καλύπτεται και σφραγίζεται µε αυτοκόλλητο επίθεµα, από το οποίο µέσω σωλήνα, παράγεται αρνητική πίεση µε χρήση αντλίας, στην περιοχή της πληγής.
Σας ευχαριστώ για την προσοχή σας..