Bone Stimulators for Charcot

Charcot osteoarthropathie blijft een chronisch, progressief en destructief proces dat vaak de botarchitectuur en de gewrichten van de voet en enkel aantast, voornamelijk bij patiënten met diabetische perifere neuropathie. Ondanks de vooruitgang in de diagnose en behandeling van deze aandoening, blijft de misvorming geassocieerd met een hoge incidentie van recidief, mislukte behandeling en daaruit voortvloeiende morbiditeit. Indien onbehandeld, leidt de Charcot-voet voorspelbaar tot misvorming, ulceratie, infectie en amputatie. De belangrijkste behandelingsmethoden voor de Charcot-voet zijn van oudsher immobilisatie en offloading of het niet dragen van gewicht. Meer recentelijk hebben artsen geprobeerd om andere modaliteiten te gebruiken, waaronder farmacologische behandeling met bisfosfonaattherapie (d.w.z. IV pamidronaat), vroegtijdige operatieve stabilisatie en stimulatie van de botgroei. Er zijn echter maar weinig rapporten over elektrische en mechanische stimulatie van de botgroei. Laten we daarom het huidige bewijs van hun werkzaamheid als aanvullende modaliteiten bij de behandeling van de Charcot voet nader bekijken. Botopbouw en -herstel zijn een cascade van cellulaire en weefselactiviteiten die mogelijk gemoduleerd kunnen worden door externe mechanische en elektrische krachten. Yasuda, et. al., beschreven voor het eerst elektrisch geïnduceerde osteogenese in 1953.1 Sinds het begin van de jaren 70 hebben clinici botgroeistimulatoren gebruikt om te proberen osteoblasten (d.w.z. botvormende cellen) op een positieve manier te beïnvloeden op een aantal verschillende manieren. Hoewel chirurgen botgroeistimulatoren van oudsher hebben gebruikt om nonunions en problematische vertraagde unions te behandelen, moet men botgroeistimulatoren beschouwen als een aanvulling op andere goed gedocumenteerde methoden voor botgenezing, zoals immobilisatie en het niet dragen van gewicht. Andere mogelijke indicaties zijn nieuwe fracturen, avasculaire necrose, hoog-risico operaties met een grotere kans op vertraagde unie en nonunion, en Charcot osteoarthropathie.2,3 Er zijn verschillende elektrische en mechanische modaliteiten voor botgroeistimulatie beschikbaar. Deze omvatten gelijkstroomstimulatie (DC), inductieve koppeling of gepulseerde elektromagnetische velden (PEMF), capacitieve koppeling (CC), gecombineerde magnetische velden (CMF) en ultrasound met lage intensiteit (LIUS). Alleen gelijkstroomstimulatie is momenteel beschikbaar voor implantatie in de onderste extremiteit, terwijl de andere vormen van stimulatie beschikbaar zijn voor uitwendig gebruik. Alle vormen van stimulatie van de botgroei werken via enigszins verschillende paden, maar naar verluidt stimuleren zij alle een aantal osteo-inductieve groeifactoren, waaronder been morfogenetische proteïnen (BMP’s), die normale fysiologische regulatoren zijn van verschillende stadia van botgenezing. Bij een normale bothomeostase en -opbouw is er een uitstekende balans tussen osteoblastische (botvormende celfunctie) en osteoclastische (botresorberende celfunctie). Botgroeistimulatoren verbeteren of versnellen kenmerkend de osteoblastische functie. Het ombuigen van de balans naar een betere osteoblastische functie zou dus nuttig kunnen zijn bij de behandeling van de Charcot voet.

Rethinking The Pathogenesis Of The Charcot Foot

De vraag of stimulatie van botgroei gunstig kan zijn voor de Charcot voet hangt dus grotendeels af van het werkelijke mechanisme van de Charcot botafbraak. Recente literatuur suggereert sterk dat het proces van acute Charcot osteoarthropathie voornamelijk een toename in osteoclastische botresorptie activiteit inhoudt met een minimale tot geen overeenkomstige toename in osteoblastische activiteit.4,5 Dit lijkt logisch gezien de eerdere theorieën over de pathogenese van de Charcot voet. Twee vroege theorieën ontstonden om de ontwikkeling van de Charcot voet te verklaren. De “Franse Theorie” stelde dat de trofische regulatie van de botten en gewrichten door het ruggenmerg de botten van voeding beroofde bij neuropathische patiënten, wat resulteerde in botresorptie. De “Duitse Theorie” stelde dat een mechanisch of repetitief trauma de Charcot voetafwijking veroorzaakte en dat de geassocieerde neuropathie het gewoon onopgemerkt liet. Vandaag de dag is het duidelijk dat geen van beide theorieën de ontwikkeling van de Charcot voet volledig verklaart. Ongeacht de werkelijke oorzaak lijkt het tegenwoordig aannemelijk dat een verhoogde bloeddoorstroming, met een verhoogde osteoclastische activiteit in het Charcot gewricht, verantwoordelijk is voor de bot- en gewrichtsafbraak die men bij deze aandoening ziet. Hieruit volgt dat het verminderen van de osteoclastische celactiviteit waarschijnlijk zal helpen tijdens de acute fase van Charcot voet. De vraag is dan of deze veronderstelling juist is en of methoden die de osteoblastische activiteit verhogen, terwijl ze een minimaal of geen effect hebben op de osteoclastische activiteit, enig klinisch voordeel kunnen bieden.

A Pertinent Overview Of Charcot Staging

Eichenholtz verdeelde het ziekteproces van Charcot in drie klinisch en radiografisch verschillende stadia: ontwikkeling, coalescentie en reconstructie.6 Stadium 1 (het ontwikkelingsstadium) vertegenwoordigt de acute destructieve periode, die typisch gekenmerkt wordt door diep oedeem en gewrichtsuitstortingen, calor en variërende intensiteiten van erytheem (vaak een imitatie van infectie). Röntgenfoto’s kunnen negatief zijn, maar tonen meestal oedeem van de weke delen, gewrichtsuitstortingen, gewrichtssubluxatie en vorming van bot- en kraakbeendebris (d.w.z. detritus), en botfractuur of -fragmentatie. Dit stadium wordt het “acute stadium” van Charcot osteoarthropathie genoemd. In stadium 2 (het stadium van coalescentie), zou men dit klinisch opmerken door het verminderde oedeem, calor en erytheem, en radiografisch door de absorptie van bot- en kraakbeenresten, en de genezing van fracturen. Stadium 2 wordt vaak het “subacute stadium” van Charcot osteoarthropathie genoemd. Artsen noemen stadium 3 (het stadium van reconstructie) vaak het “chronische stadium” van Charcot osteoartropathie. Klinisch en radiografisch wordt dit stadium geassocieerd met verder herstel van de weke delen en het bot met botopbouw in een poging om de stabiliteit van het gewricht en het bot te herstellen. Het zijn de vroege of acute stadia van de Charcot voet die het meest vatbaar zijn voor de invloeden van osteoblastische stimulatie of osteoclastische inhibitie.

What The Evidence Reveals About Bone Growth Stimulators

Evidence-based medicine (EBM) is gedefinieerd als “het gewetensvolle, expliciete en oordeelkundige gebruik van het huidige beste bewijsmateriaal bij het nemen van beslissingen over de zorg voor individuele patiënten. De praktijk van evidence-based medicine betekent het integreren van individuele klinische expertise met het beste beschikbare externe klinische bewijs uit systematisch onderzoek. “7 Het bewijs over het gebruik van botgroeistimulatoren voor de behandeling van de Charcot voet is beperkt, maar er bestaat wel enig bewijs. Er zijn geen systematische reviews beschikbaar over dit onderwerp. De meeste artikelen hebben gekeken naar het gebruik van externe botgroeistimulatoren als een aanvullende therapie bij de acute Charcot voet. In 1987 brachten Bier en Estersohn waarschijnlijk het eerste verslag uit over het gebruik van botgroeistimulatie voor de behandeling van de Charcot voet.8 Zij rapporteerden over drie patiënten, die werden behandeld met immobilisatie in gips en/of Unna laars, niet dragen van gewicht en gepulseerde elektromagnetische veld botgroeistimulatie. Met deze combinatie van therapieën meldden de auteurs klinische genezing binnen drie tot vier maanden. In een kleinere serie uit 1998 gaven Strauss en Gonya twee casusbeschrijvingen van het gebruik van ultrasone stimulatie met lage intensiteit na reconstructieve Charcot-chirurgie.9 In beide gevallen betrof de operatie een artrodese van het enkel- en subtalaire gewricht met het inbrengen van een intramedullaire spijker in beide gewrichten. Postoperatief, hielden de chirurgen beide patiënten niet dragend. Kort na de operatie begonnen de chirurgen met de mechanische botgroeistimulatie van LIUS. In één geval constateerden zij een genezen artrodese na 162 dagen. In het andere geval, stelden zij klinische en radiografische genezing vast na 120 dagen. De auteurs concludeerden: “Aanvullende ultrasound met lage intensiteit zou moeten worden overwogen in deze populatie, gebaseerd op het succes ervan in andere delen van het skelet en het vroege succes dat hier wordt gepresenteerd.” In een van de betere rapporten over dit onderwerp, onderzochten Hanft, et. al., de rol van botgroeistimulatie als hulpmiddel bij de behandeling van de Charcot voet.10 Het onderzoek omvatte 31 patiënten. De eerste 21 patiënten werden gerandomiseerd naar de studie- of controlegroep. Alle 21 patiënten hadden diabetische neuropathie van de onderste ledematen, gepaard gaande met klinische en radiografische bevindingen van stadium 1 Charcot osteoarthropathie van de voet en/of enkel. De onderzoekers immobiliseerden alle patiënten met een total contact gips of een vaste enkel looprek met een contact gegoten multi-density thermoplastische inlegzool. Alle patiënten kregen ook compressiekousen om het aanwezige oedeem onder controle te houden. De onderzoekers gaven de patiënten ook de uniforme instructie om hun niveau van ambulantie en gewichtdragen te verminderen tot 50% van wat ze deden vóór de behandeling. De studiegroep kreeg één extra behandeling, een Orthologic® gecombineerde magnetisch veld botgroeistimulator, die niet werd gegeven aan de controlepatiënten. Dit apparaat werd dagelijks gedurende 30 minuten gebruikt. Nadat onderzoekers de eerste 21 patiënten hadden bestudeerd en href=”/files/photos/ pt1206charcot4.jpg” rel=”lightbox”>statistisch hadden geëvalueerd, schreven ze 10 extra patiënten in als studiekandidaten, die allemaal stimulatie van de botgroei kregen. Onderzoekers onderzochten verschillende gebieden tussen de behandelingsgroep (21 gevallen) en de controlegroep (10 gevallen), waaronder: – de duur van Charcot osteoarthropathie voor de start van de behandeling; – de leeftijd van de patiënt; – de consolidatiesnelheid van insuline-afhankelijke patiënten met diabetes versus niet-insuline-afhankelijke patiënten met diabetes in elke groep; – obesitas als factor in de consolidatietijd; – total contact cast versus fixed walker als factor in de consolidatietijd; en – tijd tot consolidatie bij patiënten die botgroeistimulatie kregen versus patiënten die geen botgroeistimulatie kregen. De resultaten van de studie toonden aan dat de gemiddelde tijd tot consolidatie voor de behandelingsgroep 11,0 weken bedroeg tegenover 23,8 weken in de controlegroep. Dit verschil van 12,8 weken tussen de groepen was statistisch significant. Met uitzondering van de toepassing van de botgroeistimulatie, hadden alle andere onderzochte variabelen geen statistisch significant effect op de tijd tot consolidatie. De auteurs merkten ook op dat de behandelingsgroep aan het eind van de studie minder misvormd was dan de controlegroep en in minder tijd weer kon lopen.

Kan gepulseerde elektromagnetische veld botgroeistimulatie een effect hebben?

In 2000 onderzochten Grady, et. al., het gebruik van gepulseerde elektromagnetische veld botgroeistimulatie bij patiënten met Charcot osteoartropathie.11 De auteurs rapporteerden over een serie van 11 patiënten die allemaal PEMF botgroeistimulatie kregen in combinatie met een vorm van immobilisatie. Acht patiënten hadden stadium 1 Charcot osteoartropathie en drie patiënten hadden een stadium 2 Charcot deformiteit. De immobilisatie bestond uit ofwel een Equalizer Walker ofwel een Unna laars met een chirurgische schoen. De patiënten mochten gewicht dragen in hun immobilisatie-apparaat. Om de vier weken werden röntgenfoto’s gemaakt van de Charcot deformiteit. De gemiddelde tijd voor radiografische consolidatie van de Charcot deformiteit was 3,5 maanden bij de 11 patiënten. De onderzoekers zetten de stimulatie van de botgroei voort tot klinisch oedeem, erytheem en crepitus verdwenen waren. Zij volgden de patiënten in hun serie gedurende gemiddeld 18 maanden, waarbij bij één van de 11 patiënten na negen maanden een nieuwe acute Charcot episode optrad. In 1993 meldden Cohen e.a. als eersten het gebruik van een implanteerbare gelijkstroomstimulator voor botgroei als hulpmiddel bij het chirurgisch herstel van een nonunion na reconstructieve chirurgie van de middenvoet van Charcot.12 Meer recent beschreven Wang e.a. hun succes met gepulseerde elektromagnetische botstimulatie na chirurgische reconstructie van de voet en enkel van Charcot met externe fixatie.13 Dit is een van de enige artikelen waarin het gebruik van elektrische botgroeistimulatie na reconstructieve chirurgie van de Charcot-voet wordt onderzocht. De auteurs voerden reconstructies uit bij 28 patiënten met Charcot-deformiteiten van voornamelijk het Lisfranc-gewricht of het enkelgewricht. In hun serie voerden de onderzoekers een open of percutane tendo-achillesverlenging uit, artrodese van de betrokken gewrichten met gebruik van een hybride of ring-to-ring externe fixator, en toepassing van PEMF externe botgroeistimulatie onmiddellijk postoperatief. De auteurs stelden een radiografische consolidatie van de correctie vast na een gemiddelde van 3,1 maanden. Hoewel zij consistent goede resultaten rapporteerden in hun serie, erkenden de auteurs van de studie dat een grotere serie nodig zou zijn om hun positieve resultaten verder te ondersteunen.

Huidige aanbevelingen: Wat u moet weten

Wat is de conclusie? Het huidige bewijs ondersteunt het gebruik van elektrische of mechanische botgroeistimulatie in de acute stadia van Charcot voet, maar het bewijs is nog beperkt. Alle artikelen maken melding van het gebruik van elektrische of mechanische botgroeistimulatie in de acute stadia van Charcot osteoartropathie of Eichenholtz stadium 1 of 2 (d.w.z. ontwikkelingsstadium of vroeg stadium van coalescentie). Er is momenteel geen bewijs voor het gebruik van botgroeistimulatie bij de chronische Charcot-voetdeformiteit of Eichenholtz stadium 3. Van de momenteel beschikbare hulpmiddelen voor botgroeistimulatie zijn de CMF- en PEMF-stimulatoren het meest uitgebreid onderzocht bij de Charcot-voet, en lijken zij het meest gevalideerd te zijn van de elektrische hulpmiddelen voor botgroeistimulatie. Er zijn casusrapporten over het gebruik van gelijkstroom (DC) stimulatie van de botgroei en mechanische stimulatie van de botgroei (d.w.z. LIUS), maar verder is er op dit moment niets beschikbaar. Er zijn momenteel geen verslagen over het gebruik van het botgroeistimulatiesysteem met capacitieve koppeling. Toekomstige studies zijn nodig die zich richten op prospectieve gerandomiseerde gecontroleerde onderzoeken, zodat meta-analyses van deze onderzoeken de effectieve studiepopulatie kunnen vergroten en kunnen resulteren in zinvolle, klinisch bruikbare richtlijnen.14 In alle situaties dient de clinicus de patiënt met verdenking op Charcot osteoartropathie eerst klinisch en radiografisch te evalueren en te bepalen of een botgroeistimulerend apparaat geïndiceerd, geschikt en mogelijk nuttig is. Men mag niet verwachten dat een botgroeistimulator een malunion zal corrigeren, noch mag de clinicus het gebruiken als vervanging voor immobilisatie en offloading. Als je eenmaal hebt vastgesteld dat een botgroeistimulator wenselijk is voor de behandeling van een patiënt, is het naar mijn mening minder belangrijk welk type stimulator je gebruikt. De niet-invasieve hulpmiddelen hebben allemaal verschillende toepassingsmomenten. Vaak maken vertegenwoordigers van hulpmiddelen, om hun hulpmiddel te promoten ten opzichte van een ander hulpmiddel, reclame voor deze toepassingstijden. Artsen moeten beseffen dat het tijdstip van toepassing zeer variabel is en dat dit niet betekent dat het ene apparaat beter is dan het andere. Bij PEMF-stimulatie, CMF-stimulatie en LIUS-stimulatie zijn over het algemeen kortere tijden bepleit. Ook langere gebruikstijden van deze apparaten hebben een blijvende doeltreffendheid aangetoond, zij het in mindere mate. DC stimulatie en CC stimulatie worden aanbevolen voor gebruik 24 uur per dag. Deze apparaten hebben een verbeterde doeltreffendheid laten zien met progressief langere gebruiksperioden.2 Waarschijnlijk de belangrijkste reden om het ene apparaat boven het andere te verkiezen is de beschikbaarheid. Tegenwoordig zijn de goedkeuring door de verzekering en de terugbetaling, de demografie en de beschikbaarheid van de verschillende apparaten de belangrijkste factoren bij de keuze van het apparaat dat men gebruikt. Als een arts een goede verstandhouding heeft ontwikkeld met een bepaald bedrijf of een bepaalde vertegenwoordiger, zal dat bedrijf of die vertegenwoordiger de arts vaak helpen bij deze kwesties en zal de arts dus eerder geneigd zijn het hulpmiddel van dat bedrijf te gebruiken.2 Dr. Downey is hoofd van de divisie podotherapeutische chirurgie van het Penn Presbyterian Medical Center in Philadelphia. Hij is klinisch hoogleraar aan de afdeling chirurgie van de Temple University School of Podiatric Medicine en is lid van de faculteit van het Podiatry Institute. Dr. Downey heeft een privé-praktijk in Philadelphia, Radnor en Doylestown, Pa.

1. Yasuda I, Nagayama H, Kato T, et al: Fundamentele problemen bij de behandeling van fracturen. J Kyoto Med Soc 4:395-406, 1953.
2. Downey MS: Bone growth stimulators: current concepts. Pod Manage 24:123-131, 2005.
3. Downey MS, Bernstein SA: Augmentation of bone growth and healing. In Banks AS, Downey MS, Martin DE, Miller SJ (eds.): McGlamry’s Comprehensive Textbook of Foot and Ankle Surgery, 3rd ed., Vol. 2. Philadelphia: Lippincott Williams & Wilkins, 2001, pp. 2051-2064.
4. Baumhauer JF, O’Keefe RJ, Schon LC, Pinzur MS: Cytokine-induced osteoclastic bone resorption in Charcot arthropathy: an immunohistochemical study. Foot Ankle Int 27:797-800, 2006.
5. Gough A, Abraha H, Li F, et al: Meting van markers van osteoclast en osteoblast activiteit bij patiënten met acute en chronische diabetische Charcot neuroarthropathie. Diabetic Med 14:527-531, 1997.
6. Eichenholtz SN: Charcot Joints. Springfield, IL, Charles C. Thomas, 1966.
7. Sackett DL, Rosenberg WM, Gray JA, et al: Evidence based medicine: what it is and what it isn’t. BMJ 312:71-72, 1996.
8. Bier RR, Estersohn HS: A new treatment for Charcot joint in the diabetic foot. J Am Podiatr Med Assoc 77:63-69, 1987.
9. Strauss E, Gonya G: Adjunct low intensity ultrasound in Charcot neuroarthropathy. Clin Orthop 349:132-138, 1998.
10. Hanft JR, Goggin JP, Landsman A, Suprenant M: The role of combined magnetic field bone growth stimulation as an adjunct in the treatment of neuroarthropathy/Charcot joint: an expanded pilot study. J Foot Ankle Surg 37:510-515, 1998.
11. Grady JF, O’Connor KJ, Axe TM, Zager EJ, Dennis LM, Brenner LA: Use of electrostimulation in the treatment of diabetic neuroarthropathy. J Am Podiatr Med Assoc 90:287-294, 2000.
12. Cohen M, Roman A, Lovins JE. Totaal geïmplanteerde gelijkstroomstimulator als behandeling voor een nonunion in de voet. J Foot Ankle Surg 32:375-381, 1993.
13. Wang JC, Le AW, Tsukuda RK: A new technique for Charcot’s foot reconstruction. J Am Podiatr Med Assoc 92:429-436, 2002.
14. Petrisor B, Lau JTC: Electrical bone stimulation: an overview and its use in high risk and Charcot foot and ankle reconstructions. Foot Ankle Clin N Am 10:609-620, 2005.