A Closer Look At Bone Stimulators For Charcot
Osteoartropatia Charcota pozostaje przewlekłym, postępującym i destrukcyjnym procesem, który często wpływa na architekturę kostną i stawy stopy i kostki, głównie u pacjentów z obwodową neuropatią cukrzycową. Pomimo postępu w diagnostyce i leczeniu tego schorzenia, deformacja nadal wiąże się z dużą częstością nawrotów, niepowodzeniem leczenia i wynikającą z tego chorobowością. Nieleczona stopa Charcota prowadzi do deformacji, owrzodzeń, infekcji i amputacji. Głównymi metodami leczenia stopy Charcota są tradycyjnie unieruchomienie i odciążenie lub nieobciążanie. Ostatnio klinicyści próbują wykorzystać inne metody, w tym farmakologiczne leczenie bisfosfonianami (np. pamidronianem dożylnie), wczesną stabilizację operacyjną i stymulację wzrostu kości. Jednak doniesienia na temat elektrycznej i mechanicznej stymulacji wzrostu kości są ograniczone. W związku z tym przyjrzyjmy się bliżej obecnym dowodom na ich skuteczność jako metod wspomagających leczenie stopy Charcota. Remodeling i naprawa kości obejmuje kaskadę czynności komórkowych i tkankowych, które potencjalnie mogą być modulowane przez zewnętrzne siły mechaniczne i elektryczne. Yasuda i wsp. po raz pierwszy opisali osteogenezę indukowaną elektrycznie w 1953 r.1 Od wczesnych lat 70-tych XX w. klinicyści stosują stymulatory wzrostu kości, próbując na różne sposoby pozytywnie wpływać na osteoblasty (tj. komórki kościotwórcze). Chociaż chirurdzy tradycyjnie stosują stymulatory wzrostu kości do leczenia braku zrostów i problematycznych zrostów opóźnionych, należy rozważyć stosowanie stymulatorów wzrostu kości jako środków wspomagających inne dobrze udokumentowane metody gojenia kości, takie jak unieruchomienie i nienoszenie ciężaru. Innymi potencjalnymi wskazaniami są świeże złamania, martwica awaskularna, operacje wysokiego ryzyka bardziej podatne na opóźnione zjednoczenie i brak zrostu oraz osteoartropatia Charcota.2,3 Dostępnych jest wiele różnych metod elektrycznej i mechanicznej stymulacji wzrostu kości. Obejmują one stymulację prądem stałym (DC), sprzężenie indukcyjne lub impulsowe pola elektromagnetyczne (PEMF), sprzężenie pojemnościowe (CC), połączone pola magnetyczne (CMF) oraz ultradźwięki o niskiej intensywności (LIUS). Jedynie stymulacja prądem stałym jest obecnie dostępna do implantacji w kończynie dolnej, podczas gdy pozostałe formy stymulacji są dostępne do stosowania zewnętrznego. Wszystkie formy stymulacji wzrostu kości działają na nieco innych zasadach, ale wszystkie podobno podnoszą poziom szeregu osteoindukcyjnych czynników wzrostu, w tym białek morfogenetycznych kości (BMP), które są normalnymi fizjologicznymi regulatorami różnych etapów gojenia się kości. Normalna homeostaza i przebudowa kości charakteryzuje się doskonałą równowagą pomiędzy funkcją osteoblastyczną (komórki kościotwórcze) i osteoklastyczną (komórki resorpcyjne). Stymulatory wzrostu kości w charakterystyczny sposób poprawiają lub przyspieszają funkcję osteoblastyczną. Odpowiednio, przechylenie równowagi w kierunku poprawy funkcji osteoblastycznej mogłoby być potencjalnie pomocne w leczeniu stopy Charcota.
Rethinking The Pathogenesis Of The Charcot Foot
Pytanie, czy stymulacja wzrostu kości może być korzystna w stopie Charcota zależy w dużej mierze od rzeczywistego mechanizmu niszczenia kości w stopie Charcota. Najnowsze piśmiennictwo zdecydowanie sugeruje, że proces ostrej osteoartropatii Charcota obejmuje przede wszystkim wzrost aktywności osteoklastycznej resorpcji kości przy minimalnym lub żadnym odpowiadającym jej wzroście aktywności osteoblastycznej.4,5 Wydaje się to logiczne, biorąc pod uwagę wcześniejsze teorie patogenezy stopy Charcota. W celu wyjaśnienia rozwoju stopy Charcota powstały dwie wczesne teorie. Teoria francuska” głosiła, że odżywcza regulacja troficzna kości i stawów, w której pośredniczy rdzeń kręgowy, pozbawia kości odżywiania u pacjentów z neuropatią, co prowadzi do resorpcji kości. Teoria niemiecka” głosiła, że mechaniczne lub powtarzające się urazy spowodowały deformację stopy Charcota, a związana z nią neuropatia pozwoliła po prostu pozostać niezauważoną. Dziś jest jasne, że żadna z tych teorii nie wyjaśnia w pełni rozwoju stopy Charcota. Niezależnie od rzeczywistej przyczyny, wydaje się dziś prawdopodobne, że zwiększony przepływ krwi i zwiększona aktywność osteoklastyczna w stawie Charcota są odpowiedzialne za destrukcję kości i stawów, którą obserwujemy w tym schorzeniu. Z tego wynika, że zmniejszenie aktywności komórek osteoklastycznych może być pomocne w ostrej fazie stopy Charcota. Pozostaje więc pytanie, czy to założenie jest prawdziwe i czy metody, które zwiększają aktywność osteoblastyczną, a jednocześnie mają minimalny lub żaden wpływ na aktywność osteoklastyczną, mogą przynieść jakiekolwiek korzyści kliniczne.
A Pertinent Overview Of Charcot Staging
Eichenholtz podzielił proces chorobowy Charcota na trzy klinicznie i radiograficznie odrębne stadia: rozwoju, koalescencji i rekonstrukcji.6 Etap 1 (etap rozwoju) reprezentuje ostry okres destrukcyjny, który charakteryzuje się zwykle głębokim obrzękiem i wysiękami stawowymi, kalorycznością i różnym nasileniem rumienia (często imitującego infekcję). Zdjęcia radiologiczne mogą być negatywne, ale częściej wykazują obrzęk tkanek miękkich, wysięki w stawach, podwichnięcie stawu i tworzenie się odłamków kostnych i chrzęstnych (tj. detrytus) oraz złamania lub fragmentacje kości. To stadium określa się mianem „ostrego stadium” osteoartropatii Charcota. Jeśli chodzi o stadium 2 (stadium koalescencji), klinicznie można to zauważyć poprzez zmniejszenie obrzęku, kalorii i rumienia, a radiologicznie poprzez wchłanianie odłamków kostnych i chrzęstnych oraz gojenie się złamań. Etap 2 jest często nazywany „podostrym stadium” osteoartropatii Charcota. Klinicyści często określają etap 3 (etap przebudowy) jako „etap przewlekły” osteoartropatii Charcota. Z klinicznego i radiograficznego punktu widzenia, etap ten wiąże się z dalszą naprawą tkanek miękkich i kostnych oraz przebudową kości w celu przywrócenia stabilności stawu i kości. To właśnie wczesne lub ostre stadia stopy Charcota są najbardziej podatne na wpływy stymulacji osteoblastów lub hamowania osteoklastów.
What The Evidence Reveals About Bone Growth Stimulators
Medycyna oparta na dowodach (EBM) została zdefiniowana jako „świadome, wyraźne i rozważne wykorzystanie najlepszych aktualnych dowodów w podejmowaniu decyzji dotyczących opieki nad poszczególnymi pacjentami. Praktyka medycyny opartej na dowodach oznacza łączenie indywidualnej wiedzy klinicznej z najlepszymi dostępnymi zewnętrznymi dowodami klinicznymi pochodzącymi z systematycznych badań. „7 Dowody dotyczące stosowania stymulatorów wzrostu kości w leczeniu stopy Charcota są ograniczone, ale pewne dowody istnieją. Nie są dostępne przeglądy systematyczne na ten temat. Większość prac dotyczyła zastosowania zewnętrznych stymulatorów wzrostu kości jako dodatkowej formy terapii w ostrym okresie stopy Charcota. W 1987 r. Bier i Estersohn przedstawili prawdopodobnie najwcześniejsze doniesienie na temat zastosowania stymulacji wzrostu kości w leczeniu stopy Charcota.8 Opisali oni trzech pacjentów, u których zastosowano unieruchomienie w gipsie i/lub butach Unny, nieobciążanie i stymulację wzrostu kości pulsującym polem elektromagnetycznym. Stosując tę kombinację terapii, autorzy stwierdzili wyleczenie kliniczne w ciągu trzech do czterech miesięcy. W mniejszej serii z 1998 roku Strauss i Gonya przedstawili dwa opisy przypadków zastosowania ultradźwiękowej stymulacji o niskiej intensywności po operacji rekonstrukcyjnej Charcota.9 W obu przypadkach operacja obejmowała artrodezę stawu skokowego i skokowo-piętowego z wprowadzeniem gwoździa śródszpikowego przez oba stawy. W okresie pooperacyjnym chirurdzy utrzymywali obu pacjentów bez dźwigania ciężarów. Wkrótce po operacji chirurdzy rozpoczęli mechaniczną stymulację wzrostu kości LIUS. W jednym przypadku odnotowano wygojenie artrodezy po 162 dniach. W drugim przypadku odnotowano kliniczne i radiograficzne wygojenie po 120 dniach. Autorzy doszli do wniosku, że „w tej populacji należy rozważyć zastosowanie dodatkowych ultradźwięków o niskiej intensywności w oparciu o ich sukces w innych częściach szkieletu i wczesny sukces przedstawiony tutaj.” W jednym z lepszych doniesień na ten temat Hanft, et. al. badali rolę stymulacji wzrostu kości jako metody wspomagającej w leczeniu stopy Charcota.10 Do badania włączono 31 pacjentów. Pierwszych 21 uczestników randomizowano do grupy badanej lub kontrolnej. U wszystkich 21 pacjentów występowała neuropatia cukrzycowa obejmująca kończyny dolne, której towarzyszyły kliniczne i radiograficzne cechy osteoartropatii Charcota stopnia 1 obejmującej stopę i/lub staw skokowy. Badacze unieruchomili wszystkich pacjentów za pomocą całkowitego gipsu kontaktowego lub unieruchomionego chodzika na kostce z termoplastyczną wkładką o różnej gęstości. Wszyscy pacjenci otrzymali również pończochy uciskowe, aby pomóc kontrolować obecny obrzęk. Badacze poinstruowali również pacjentów, aby zmniejszyli swój poziom poruszania się i noszenia ciężarów do 50 procent tego, co robili przed leczeniem. Grupa badana otrzymała jedną dodatkową metodę – stymulator wzrostu kości Orthologic® z połączonym polem magnetycznym, którego nie otrzymali pacjenci kontrolni. Urządzenie to było stosowane przez 30 minut dziennie. Po przebadaniu i href=”/files/photos/ pt1206charcot4.jpg” rel=”lightbox”>statystycznej ocenie początkowych 21 pacjentów, naukowcy przyjęli do badania 10 dodatkowych pacjentów, z których wszyscy otrzymali stymulację wzrostu kości. Naukowcy zbadali kilka obszarów pomiędzy grupą leczoną (21 przypadków) a grupą kontrolną (10 przypadków), w tym: – czas trwania osteoartropatii Charcota przed rozpoczęciem leczenia; – wiek pacjenta; – szybkość konsolidacji pacjentów z cukrzycą insulinozależnych versus pacjentów z cukrzycą nieinsulinozależnych w każdej grupie; – otyłość jako czynnik czasu konsolidacji; – całkowity odlew kontaktowy versus stały chodzik jako czynnik czasu konsolidacji; oraz – czas do konsolidacji u pacjentów otrzymujących stymulację wzrostu kości versus pacjentów nieotrzymujących stymulacji wzrostu kości. Wyniki badania wykazały, że średni czas do konsolidacji w grupie leczonej wynosił 11,0 tygodni w porównaniu do 23,8 tygodni w grupie kontrolnej. Ta 12,8-tygodniowa różnica między grupami była statystycznie istotna. Z wyjątkiem zastosowania stymulacji wzrostu kości, wszystkie inne badane zmienne nie miały statystycznie istotnego wpływu na czas do konsolidacji. Autorzy zauważyli również, że grupa leczona miała mniej deformacji po zakończeniu badania niż grupa kontrolna i była w stanie wznowić poruszanie się w krótszym czasie.
Can Pulsed Electromagnetic Field Bone Growth Stimulation Have An Impact?
W 2000 roku Grady, et. al., badali zastosowanie stymulacji wzrostu kości pulsującym polem elektromagnetycznym u pacjentów z osteoartropatią Charcota.11 Autorzy przedstawili serię 11 pacjentów, u których zastosowano stymulację wzrostu kości PEMF w połączeniu z jakąś formą unieruchomienia. Ośmiu pacjentów miało osteoartropatię Charcota w stopniu 1, a trzech pacjentów miało deformację Charcota w stopniu 2. Unieruchomienie składało się z buta Equalizer Walker lub buta Unna z butem chirurgicznym. Pacjenci mogli dźwigać ciężar ciała w urządzeniu unieruchamiającym. Co cztery tygodnie wykonywano zdjęcia radiologiczne oceniające deformację Charcota. Średni czas do radiograficznej konsolidacji deformacji Charcota wynosił 3,5 miesiąca wśród 11 pacjentów. Badacze kontynuowali stymulację wzrostu kości do momentu klinicznego ustąpienia obrzęku, rumienia i uczucia pełzania. Obserwowali pacjentów w swojej serii przez średnio 18 miesięcy, przy czym u jednego z 11 pacjentów wystąpił nawrót ostrego epizodu Charcota po 9 miesiącach. W 1993 r. Cohen i wsp. jako pierwsi opisali zastosowanie wszczepialnej stymulacji wzrostu kości prądem stałym jako metody wspomagającej chirurgiczną naprawę nonunion po operacji rekonstrukcyjnej stopy Charcota.12 Ostatnio Wang i wsp. opisali swoje sukcesy w zastosowaniu stymulacji kości pulsującym polem elektromagnetycznym po chirurgicznej rekonstrukcji stopy i stawu skokowego Charcota z zastosowaniem zewnętrznego unieruchomienia.13 Jest to jedna z jedynych prac omawiających zastosowanie elektrycznej stymulacji wzrostu kości po operacji rekonstrukcyjnej stopy Charcota. Autorzy przeprowadzili rekonstrukcje u 28 pacjentów z deformacjami Charcota głównie stawu Lisfranca lub stawu skokowego. W swojej serii badacze wykonali otwarte lub przezskórne wydłużenie ścięgna Achillesa, artrodezę zaangażowanych stawów z użyciem hybrydowego lub pierścieniowego fiksatora zewnętrznego oraz zastosowanie zewnętrznej stymulacji wzrostu kości PEMF bezpośrednio po zabiegu. Autorzy stwierdzili radiograficzną konsolidację korekcji po średnio 3,1 miesiącach. Autorzy badania uznali, że w celu potwierdzenia pozytywnych wyników konieczne jest przeprowadzenie większej serii badań.
Current Recommendations: What You Should Know
Jakie są konkluzje? Obecne dowody przemawiają za stosowaniem elektrycznej lub mechanicznej stymulacji wzrostu kości w ostrych stadiach stopy Charcota, ale dowody te są nadal ograniczone. Wszystkie prace donoszą o zastosowaniu elektrycznej lub mechanicznej stymulacji wzrostu kości w ostrych stadiach osteoartropatii Charcota lub w stadium 1 lub 2 wg Eichenholtza (tj. stadium rozwoju lub wczesne stadium koalescencji). Nie ma aktualnych dowodów przemawiających za stosowaniem stymulacji wzrostu kości w przewlekłej deformacji stopy Charcota lub w stadium Eichenholtza 3. Spośród obecnie dostępnych urządzeń do stymulacji wzrostu kości, stymulatory CMF i PEMF były najszerzej badane w stopie Charcota i wydają się być najlepiej zwalidowanymi spośród elektrycznych urządzeń do stymulacji wzrostu kości. Istnieją opisy przypadków zastosowania stymulacji wzrostu kości prądem stałym (DC) i mechanicznej stymulacji wzrostu kości (np. LIUS), ale obecnie nie ma dostępnych dalszych danych na ten temat. Obecnie nie ma żadnych doniesień na temat stosowania urządzenia do stymulacji wzrostu kości ze sprzężeniem pojemnościowym. Potrzebne są przyszłe badania, które skoncentrują się na prospektywnych randomizowanych badaniach kontrolowanych, tak aby metaanalizy tych badań mogły zwiększyć efektywną populację badaną i zaowocować znaczącymi, klinicznie użytecznymi wytycznymi.14 We wszystkich sytuacjach klinicysta powinien najpierw klinicznie i radiologicznie ocenić pacjenta z podejrzeniem osteoartropatii Charcota i ustalić, czy urządzenie do stymulacji wzrostu kości jest wskazane, odpowiednie i potencjalnie pomocne. Nie należy oczekiwać, że stymulator wzrostu kości skoryguje zrost kostny, nie należy też stosować go jako substytutu unieruchomienia i odciążenia. Moim zdaniem, po ustaleniu, że stymulator wzrostu kości jest pożądany w postępowaniu z pacjentem, rodzaj używanego stymulatora jest mniej ważny. Wszystkie urządzenia nieinwazyjne mają różny czas stosowania. Często przedstawiciele urządzeń, chcąc promować swoje urządzenie w stosunku do innego, reklamują te czasy aplikacji. Klinicyści powinni zdawać sobie sprawę, że czas aplikacji jest bardzo zmienny i nie oznacza to, że jedno urządzenie jest lepsze od drugiego. W przypadku stymulacji PEMF, stymulacji CMF i stymulacji LIUS zalecane są krótsze czasy. Podobnie, dłuższy czas stosowania tych urządzeń wykazał stałą skuteczność, ale w mniejszym stopniu. Stymulacja DC i stymulacja CC są zalecane do stosowania 24 godziny na dobę. Wykazano poprawę skuteczności tych urządzeń przy stopniowo wydłużających się okresach ich stosowania.2 Prawdopodobnie najważniejszym powodem wyboru jednego urządzenia jest jego dostępność. Obecnie głównymi czynnikami decydującymi o wyborze urządzenia są zatwierdzenie przez ubezpieczyciela i kwestie refundacji, sytuacja demograficzna i dostępność różnych urządzeń. Jeżeli klinicysta ma dobre relacje z konkretną firmą lub jej przedstawicielem, często pomaga mu ona w tych kwestiach i w związku z tym klinicysta chętniej korzysta z urządzeń tej firmy.2 Dr Downey jest ordynatorem oddziału chirurgii podiatrycznej w Penn Presbyterian Medical Center w Filadelfii. Jest profesorem klinicznym na Wydziale Chirurgii w Temple University School of Podiatric Medicine i członkiem wydziału Instytutu Podiatrii. Dr Downey prowadzi prywatną praktykę w Filadelfii, Radnor i Doylestown, Pa.
1. Yasuda I, Nagayama H, Kato T, et al.: Fundamentalne problemy w leczeniu złamań. 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: Measurement of markers of osteoclast and osteoblast activity in patients with acute and chronic diabetic Charcot neuroarthropathy. 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: Zastosowanie elektrostymulacji w leczeniu neuroartropatii cukrzycowej. J Am Podiatr Med Assoc 90:287-294, 2000.
12. Cohen M, Roman A, Lovins JE. Totally implanted direct current stimulator as treatment for a nonunion in the foot. 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.
14.