Artykuł redakcyjny

Chirurgia Polska 2002, 4, 4, 153–158
ISSN 1507–5524
Copyright © 2002 by Via Medica

Wpływ pól magnetycznych o zakresach terapeutycznych na proces gojenia się skóry i tkanek miękkich

Aleksander Sieroń ¹, Marek Glinka ²

¹ Katedra i Oddział Kliniczny Chorób Wewnętrznych i Medycyny Fizykalnej Śląskiej Akademii Medycznej, Bytom (The Chair and Clinic of Internal Diseases and Physical Medicine, Bytom, Silesian Medical University, Katowice, Poland)

² Oddział Chirurgii Ogólnej Szpitala Rejonowego, Strzelce Opolskie (Department of Surgery, Regional Hospital, Strzelce Opolskie, Poland)

 

STRESZCZENIE

W artykule przedstawiono podstawowe problemy patofizjologiczne zaburzeń gojenia się ran przewlekłych oraz wykorzystanie terapii wolnozmiennymi polami magnetycznymi, jako leczenia wspomagającego. Wolnozmienne pola magnetyczne aktywują procesy regeneracyjne w ranach przewlekłych oraz powstrzymują dalszą destrukcję tkanek, stabilizują błony komórkowe poprzez hamowanie procesów peroksydacji lipidów. W sytuacjach powikłanego gojenia ran magnetoterapia wspomaga klasyczną terapię chirurgiczną, jest bezpieczną i stosunkowo tanią metodą coraz szerzej wykorzystywaną obecnie zarówno w chirurgii, ortopedii, jak i dermatologii i rehabilitacji.

 

SŁOWA KLUCZOWE:

rany przewlekłe, wolnozmienne pola magnetyczne, magnetoterapia

Zdolność odrastania tkanki macierzystej (regeneratio) lub zastępowanie ubytku tkanką łączną (reperatio) to dwa mechanizmy obrony organizmu przeciwko uszkadzającym czynnikom fizycznym i chemicznym, występującym w otaczającym go środowisku. Gojenie się ran skóry to proces reperacji, stanowiący jeden z mechanizmów obrony i zachowania homeostazy po zadziałaniu urazu, przerywającego ciągłość skóry [1, 2]. Ostatnio prowadzone badania wykazują wzajemne wyłączanie się regeneracji i reperacji. Po zadziałaniu urazu uaktywnia się tylko jeden z tych mechanizmów, przy czym w wypadku ran skóry u dorosłych ssaków jest to reperacja, a jedynie u płodów i noworodków — regeneracja [3–5].

U ludzi gojenie się rany polega na wytworzeniu blizny łącznotkankowej, wypełniającej ubytek skóry, pokrytej nabłonkiem naskórkowym. Proces ten można rozumieć jako kilka następujących po sobie wydarzeń, które — przynajmniej teoretycznie — powinny być uaktywnione zaraz po zranieniu. Jednak praktyka kliniczna często rozmija się z teorią, ukazując bezsilność lekarzy wobec problemu powikłanego gojenia się ran, określanych w literaturze anglojęzycznej jako chronic wounds — rany przewlekłe. Rozwiązanie tego problemu stanowi jedno z kluczowych zadań współczesnej chirurgii [1, 3, 6].

Do zaburzeń gojenia dochodzi najczęściej w wypadku ran niezaopatrzonych chirurgicznie, zaopatrzonych wadliwie lub w przypadku których pierwotne zaopatrzenie chirurgiczne z reguły skazane jest na niepowodzenie. Takie przewlekłe rany mogą się goić bardzo długo lub nie goić wcale, stanowiąc trudny i nierzadko frustrujący problem kliniczny oraz socjalny i ekonomiczny dla pacjentów i ich rodzin. Złożoność przyczyn niegojenia się rany wymaga interdyscyplinarnego podejścia do problemu, zmuszając lekarzy różnych specjalności do współdziałania [3, 7, 8].

 

Można wyróżnić 3 grupy pacjentów narażonych na powstanie ran przewlekłych:

  1. Grupa pierwsza — pacjenci ze schorzeniami ośrodkowego układu nerwowego, zarówno samoistnymi (np. Sclerosis multiplex), jak i pourazowymi. U tych chorych rozwijają się odleżyny, związane z brakiem ruchu, zanikiem czucia oraz zaburzeniami krążenia lokalnego, spowodowane długotrwałym uciskiem tego samego miejsca. Jeśli oprócz odleżyn powstanie infekcja (co często ma miejsce), to rozwija się owrzodzenie odleżynowe. Do typowych miejsc podatnych na powstawanie odleżyn należą krętarze, pięty i okolica krzyżowo- guziczna.
  1. Grupa druga — pacjenci z niewydolnym krążeniem obwodowym, zarówno tętniczym (np. miażdżyca), jak i żylnym (np. zespół pozakrzepowy). W tej grupie rany o charakterze przewlekłym to najczęściej owrzodzenia podudzi, a chorzy bardzo często zagrożeni są amputacją.
  2. Grupa trzecia: pacjenci w podeszłym wieku, u których przewlekłe rany rozwijają się wśród osób ze wszystkich grup wiekowych, a przyczyną mogą być różne schorzenia związane z tym okresem życia [3, 6, 7, 9, 10].

 

Osobną grupę chorych stanowią osoby, u których przewleka się gojenie rany pierwotnie zaopatrzonej (np. po zabiegu operacyjnym) oraz chorzy z ranami oparzeniowymi, których patofizjologia obejmuje nie tylko ostre zaburzenia miejscowe, ale również zjawiska ogólnoustrojowej odpowiedzi na uraz termiczny [3, 6, 11]. Do inicjacji lub szybszego rozwoju ran przewlekłych przyczynia się współistnienie schorzeń towarzyszących, takich jak: cukrzyca, niewydolność nerek czy miażdżyca. W wyniku makro- i mikroangiopatii w takich przypadkach może dojść do krytycznego niedokrwienia kończyn dolnych i martwicy tkanek, powikłanej infekcją oraz do powstania i rozwoju owrzodzeń. Do innych przyczyn upośledzających gojenie należą: niedożywienie, awitaminozy, stosowanie kortykosteroidów i cytostatyków, zaburzenia genetyczne, długie, przeciągające się zabiegi chirurgiczne, szycie rany pod napięciem i inne [1, 2, 5, 6, 12, 13].

Z problemem tym spotykamy się bardzo często u ludzi w podeszłym wieku, cierpiących zazwyczaj na schorzenia związane z wiekiem, na przykład na miażdżycę, choroby układu ruchu i układu nerwowego. U pacjentów tych o wiele częściej niż u młodych osób występują rany o charakterze przewlekłym, jak owrzodzenia podudzi czy odleżyny, w leczeniu których zawodzi klasyczna terapia chirurgiczna. Zmusiło to lekarzy i badaczy do poszukiwania metod leczenia wspomagających klasyczne sposoby terapii. Taką metodą jest terapia wolnozmiennym polem magnetycznym — ELF- MF (Extremely Low Frequency Magnetic Fields). Pole to charakteryzuje się częstotliwością do 100 Hz i indukcją rzędu 0,1–20 mT, natomiast jego składowa elektryczna zamyka się w przedziale 150–500 V/m. Wartość maksymalna indukcji tego pola jest prawie 1000 razy większa od pola magnetycznego Ziemi [14, 15].

Rezultaty w zakresie prac nad wykorzystaniem zmiennego pola magnetycznego w medycynie osiągnięto głównie w okresie ostatnich 30 lat. Nastąpiło to w związku z postępem technicznym, a w szczególności — z rozwojem elektroniki, informatyki i technik pomiarowych. Postęp ten umożliwił prowadzenie prac badawczych i wykorzystanie kliniczne, które zawężono obecnie do:

— zastosowania diagnostycznego pola magnetycznego

— obrazowanie metodą rezonansu magnetycznego (MRI, magnetic resonance imaging);

— terapeutycznego stosowania wolnozmiennych ELF -MF;

— badania wpływu działania pól magnetycznych otaczającego środowiska na organizm człowieka, szczególnie pod kątem ich szkodliwości [16–18].

Korzystny wpływ zmiennego pola magnetycznego o parametrach leczniczych spowodował rozwój badań nad podstawami biofizycznymi i biologicznymi działaniami pola. Obecnie znane są dość szczegółowe zjawiska zachodzące w żywym organizmie, poddanemu działaniu zmiennego pola magnetycznego. Do mechanizmów biofizycznych można zaliczyć [14, 16, 19- 21]:

  1. Oddziaływanie na nieskompensowane spiny magnetyczne pierwiastków paramagnetycznych i wolnych rodników oraz molekuły diamagnetyczne. Zewnętrzne pola magnetyczne, przez nakładanie się na nieskompensowane spiny pierwiastków paramagnetycznych, mogą powodować podwyższenie momentu magnetycznego tych pierwiastków. Jeśli są one składnikiem koenzymów lub grup prostetycznych enzymów, może dojść do uaktywnienia lub inhibicji reakcji enzymatycznej.
  2. Wpływ na występujące w organizmie tak zwane ciekłe kryształy, jako składnik błon biologicznych. Mogą one występować w fazach: nematycznej, cholesterolowej i smektycznej. Zmiana ich struktury powoduje zmianę właściwości biologicznych, na przykład przepuszczalności membran.
  3. Przemieszczanie poruszających się ładunków elektrycznych jako wynik działania siły Lorentza i efektu Halla. Zewnętrzne pole magnetyczne może wpływać na tory poruszających się ładunków (tworzących w sensie fizycznym prąd elektryczny), wywołując ich odchylenia. Może zatem powodować zmianę informacji docierającej do efektorów (poszczególnych organów), odbierających ładunki elektryczne jako źródło informacji.
  4. Zmiany niektórych parametrów wody wypełniającej przestrzenie zewnątrz- i wewnątrzkomórkowe. Wymienić tu można szybkość krystalizacji, stężenie rozpuszczonych gazów (przede wszystkim tlenu), zmianę wartości pH, szybkość osiadania i koagulacji czy zdolność zwilżania.
  1. Wpływ na samoistną depolaryzację komórek posiadających własny automatyzm.
  2. Oddziaływanie na struktury o właściwościach piezoelektrycznych i magnetostrykcyjnych. Efekt magnetostrykcji to zmiana kształtu struktur biologicznych pod wpływem zewnętrznego pola magnetycznego. Do substancji wykazujących piezoelektryczne właściwości generatorowe należą: hydroksyapatyt, kolagen, dentyna i keratyna.
  3. Wyindukowanie różnicy potencjałów w przestrzeni wypełnionej elektrolitem. Pod wpływem zmiennego pola magnetycznego w elektrolitycznych strukturach organizmu, komórkach i koloidach indukuje się zmienne napięcie. Proces ten szczególnie intensywnie zachodzi w układzie krążenia, układach limfatycznych, endokrynnych, mięśniowym i nerwowym.

Oprócz badań działania ELF- MF na organizmy na poziomie molekularnym prowadzi się liczne badania, mające na celu poznanie efektów biologicznych tych pól. Prace te dotyczą poziomu komórkowego i tkankowego lub narządowego, w zależności od oczekiwanego efektu terapeutycznego.

Do najlepiej poznanych efektów należy pobudzający wpływ pola na procesy utylizacji tlenu i oddychania tkankowego. Odbywa się on przez pobudzenie procesu dyfuzji oraz wychwytu tlenu przez hemoglobinę, a także cytochromy, co powoduje wzrost wykorzystania tlenu i aktywizację oddychania tkankowego w narządach. Mechanizm ten stanowi bezpośredni dowód regeneracyjnego działania pola. Proces regeneracji w tkankach miękkich odbywa się przez pobudzenie syntezy kolagenu w fibroblastach (dzięki zmniejszeniu aktywności cyklazy adenylowej i tym samym — stężenia cAMP), stabilizację błon komórkowych (dzięki zahamowaniu procesów peroksydacji lipidów), nasilenie oddychania beztlenowego oraz pobudzenie i przyspieszenie syntezy DNA, a tym samym, cykli komórkowych [4, 18, 19, 21]. W kościach pod wpływem ELF –MF nasilają się procesy regeneracyjne i naprawcze, jednak zjawiska te wiążą się bardziej z efektem piezoelektrycznym i wazodylatacją w tkance kostnej. Wzmożenie zjawisk regeneracyjnych wykazuje również tkanka nerwowa [22].

Obok innych mechanizmów stymulujących procesy regeneracyjne wymienia się również działanie angiogenetyczne i wazodylatacyjne (pobudzenie rozwoju naczyń krwionośnych). Dzięki przyspieszeniu rozwoju krążenia obocznego pod wpływem ELF -MF tkanki wykazują lepszą perfuzję krwi i chłonki, a tym samym — zwiększenie ciśnienia cząsteczkowego tlenu [16, 18, 23].

Pole magnetyczne w zakresach terapeutycznych wykazuje działanie przeciwzapalne i przeciwobrzękowe oraz wyraźne działanie analgetyczne. Pod wpływem ELF –MF może dochodzić do modyfikacji procesów krzepnięcia i zmiany parametrów reologicznych krwi, a także do zmian w gospodarce wodno-elektrolitowej i kwasowo-zasadowej. Opisywano również wpływ na układ sercowo-naczyniowy oraz modyfikację metabolizmu tkankowego przez wpływ na czynność niektórych gruczołów wydzielania wewnętrznego. Szczegółowe obserwacje poczyniono także nad oceną oddziaływania ELF -MF na różne mechanizmy behawioralne u zwierząt eksperymentalnych i u ludzi [16, 24, 25].

U teoretycznych podstaw wykorzystania magnetoterapii w leczeniu ran skóry i tkanek miękkich leżą następujące zjawiska biofizyczne i efekty biologiczne:

  1. Stosowanie pola magnetycznego o parametrach leczniczych wywiera działanie przeciwzapalne, przeciwbakteryjne i analgetyczne, co wpływa korzystnie na gojenie ran i samopoczucie pacjenta.
  2. Pod wpływem ELF -MF dochodzi do wzrostu dyfuzji i utlenowania hemoglobiny i cytochromów, co prowadzi do intensyfikacji procesów utylizacji tlenu i oddychania tkankowego.
  3. Zewnętrzne pole magnetyczne nasila procesy oddychania beztlenowego, hamując procesy utleniania lipidów, prowadzące do destabilizacji błon komórkowych i enzymów oddechowych.
  4. O właściwościach mechanicznych blizny stanowi kolagen, tworzący szkielet blizny. Charakteryzuje się on piezoelektrycznymi właściwościami generatorowymi, reagując na zmiany zewnętrznego pola magnetycznego. Wykazano, że w zmiennym polu magnetycznym dochodzi do wzrostu syntezy kolagenu, prawdopodobnie przez obniżanie aktywności cyklazy adenylowej i spadku syntezy cAMP [16, 19, 21, 22, 24, 26].

Zmienne pola magnetyczne przyspieszają również:

— angiogenezę oraz rozwój krążenia obocznego w uszkodzonej tkance;

— przejście fazy fibrocytów w fibroblasty (komórki syntezujące kolagen);

— ukierunkowywanie rozrostu wiązek kolagenowych, zgodnie z przebiegiem linii sił pola magnetycznego;

— proces epitelizacji (naskórkowania) [16, 19, 21, 26].

Istnieje niewiele przeciwwskazań do stosowania magnetoterapii, jednak do bezwzględnych należą: aktywna gruźlica, infekcje przebiegające z wysoką gorączką, rozległe grzybice, ciąża, wszczepiony rozrusznik serca, cukrzyca młodzieńcza, czynne krwawienie z przewodu pokarmowego i nadczynność tarczycy. Należy wziąć również pod uwagę możliwość pobudzenia wzrostu komórek nowotworowych przez pole magnetyczne oraz zmiany w składzie żółci, usposabiające do rozwoju kamicy żółciowej [16, 17, 24].

Badania kliniczne i eksperymentalne wykazały korzystne działanie pól magnetycznych niskiej częstotliwości na proces gojenia się ran. Wskazanie do terapii polem magnetycznym istnieje przede wszystkim w wypadku ran o charakterze przewlekłym, do których należą:

— odleżyny;

— owrzodzenia żylakowate podudzi;

— owrzodzenia miażdżycowe i cukrzycowe stóp oraz podudzi;

— długo niegojące się rany pooperacyjne i pourazowe [23, 27–29].

Autorzy proponują stosowanie pola o różnych parametrach w zależności od wskazań terapeutycznych. W wypadku ran przewlekłych prawdopodobnie korzystne jest użycie pola o niższych częstotliwościach w zakresie 5–12 Hz i indukcji 4–8 mT. Zabiegi powinno się wykonywać codziennie (najlepiej o tej samej porze), a czas ich trwania nie powinien przekraczać 12–15 minut [23, 30–32].

Rany ostre i oparzeniowe należy leczyć, stosując pola o nieco wyższej częstotliwości (25–50 Hz) i indukcji wynoszącej około 10 mT. Czas zabiegów również powinien być dłuższy, jednak nie może przekraczać 60 minut [10, 26, 33, 34].

Dobór parametrów leczniczych pola magnetycznego często sugerują producenci aparatów do magnetoterapii w załączonych instrukcjach. Oprócz wskazówek technicznych dotyczących użycia aparatów w odpowiednich schorzeniach doradzają oni dobór odpowiednich parametrów pola, czasu zabiegów oraz ich częstość. Jednak rady te nie zawsze idą w parze z doświadczeniem i własnymi obserwacjami lekarza. Ostateczny dobór wartości parametrów terapeutycznych należy więc tylko do lekarza, który nierzadko musi odejść od sztywnych wartości, proponowanych przez producenta, i dobrać te wartości indywidualnie w zależności od wskazań [16, 24].

Podsumowując, należy stwierdzić, że magnetoterapia może stanowić cenne uzupełnienie leczenia trudno gojących się ran. Wobec minimalnych przeciwwskazań do jej stosowania może być często jedynym uzupełnieniem klasycznego leczenia, prowadzącym do całkowitego zamknięcia się rany.

 

Piśmiennictwo

  1. Dunphy J.E., Way L.W. (red.). Współczesne rozpoznawanie i leczenie w chirurgii. PZWL, Warszawa 1980: 112–125.
  2. Richardson J.D., Polk H.C., Flint L.M. (red.). Trauma: clinical care and patophysiology. Year Book Medical Publishers INC, Chicago- London 1987: 213–259.
  3. Ashcroft G.S., Horan M.A., Ferguson M.W. The effects of ageing on cutaneous wound healing in mammals. J. Anat. 1995; 187: 1–26.
  4. Sicard R.E., Nguyen L.M., Witzke J.D. Mammalian wound rep air environment does not permit skeletal muscle regeneration. Wound Repair And Regeneration 1997; 1 (5): 39–46.
  5. Skover G.R. Cellular and biochemical dynamics of wound repair. Clin. Podiatric Med.-Surg. 1991; 4 (8): 723–756.
  6. Arendt J. Gojenie ran. Przegląd Piśmiennictwa Chirurgicznego. Fundacja Polski Przegląd Chirurgiczny, Warszawa 1994.
  7. Jorgensen L.N., Kallehave F., Karlsmark T. Reduced collagen accumulation after major surgery. Br. J. Surg. 1996; 83: 1591–1594.
  8. Verhofstad M.H.J., Hendriks T. Diabetes impairs the development of early strength, but not the accumulation of collagen, during intestinal anastomotic healing in the rat. Br. J. Surg. 1994; 81: 1040–1045.
  9. Kłodowski K. Ocena wyników leczenia owrzodzeń troficznych podudzi. Wiad. Lekar. 1992; 45:, 15–16.
  10. Pałka J., Wolańska M., Galewska Z. Proteolytic activity and collage synthesis in skin wound of rats with experimental diabetes. Medycyna 2000 1991; 2: 39–43.
  11. Biniszkiewicz T. Ocena oddziaływania wolnozmiennego pola magnetycznego i lasera małej mocy na doświadczalne oparzenia termiczne skóry szczurów. Rozprawa doktorska ŚlAM, Bytom 1997.
  12. Danielewicz R., Karczewska J.M. Gojenie się rany skórnej i surowicówkowej u szczurów z niewydolnością nerek. Pol. Przegl. Chir. 1994; 11: 1132–1136.
  13. Rykowski H. (red.). Choroby naczyń. PZWL, Warszawa 1990: 576–595.
  14. Cheng N. Biochemical effects of pulsed electromagnetic fields. Bioelectrochemistry and Bioenergetics 1985; 14: 121–129.
  15. Łopaciński T. Pole magnetyczne. Med.-Natur. 1992; 1–2: 89–92.
  16. Sieroń A., Cieślar G., Adamek M. Magnetoterapia i laseroterapia niskoenergetyczna. ŚlAM, Katowice 1994.
  17. Sieroń A., Żmudziński J., Cieślar G. Problemy oddziaływania zewnętrznych pól magnetycznych na organizm ludzki. Post.- Fiz. -Med. 1989; 24 (2): 75–80.
  18. Warnke U. Grundlagen zu magnetisch induzierten physiologischen Effecten. Terapiewoche 1980; 20: 4609–4616.
  19. Farndale R.W., Murray J.C. The action of pulsed magnetic Fields on cyclic AMP in cultured fibroblasts. Biochimica et Biophysica Acta 1986; 881: 46–53.
  20. Kula B., Dróżdż M., Sobczak A. Biologiczne skutki działania pól magnetycznych na żywe organizmy. Ann. Acad. Med. Siles. 1997; 32: 93–110.
  21. Murray J.C., Farndale R.W. Modulation of collagen production in cultured fibroblasts by a low-frequency, pulsed magnetic field. Biochimica et Biophysica Acta 1985; 838: 98–105.
  22. Rabinovicz E.Z., Garan J.P., Usaczeva M.D. Vlanije postoiannogo magnitogo pola czełowieka pri reperativnych i destruktivnych processach. Biofizika 1993; 28: 693–697.
  23. Sieroń A., Żmudziński J., Cieślar G. Leczenie owrzodzeń podudzi za pomocą zmiennego pola magnetycznego. Przegl. Dermatol. 1991; 78: 195–200.
  24. Straburzyńska-Lupa A., Straburzyński G. Niektóre zagadnienia związane ze stosowaniem w fizjoterapii pulsującego pola magnetycznego i laserowego promieniowania podczerwonego. Baln. Pol. 1992; 34: 1–23.
  25. Vodovnik L. Karba R. Treatment of chronic wounds by means and electromagnetic fields. Med. Biol. Eng. Comp. 1992; 30: 257–266.
  26. Glinka M. Ocena pierwotnego gojenia się ran ciętych skóry u szczurów poddanych oddziaływaniu wolnozmiennych pól magnetycznych. Rozprawa doktorska ŚlAM, Zabrze 2000.
  27. Kasprzak W.P., Straburzyńska-Lupa A., Straburzyński G. Pulsujące pole magnetyczne skojarzone z promieniowaniem laserowym podczerwieni w leczeniu owrzodzeń żylakowych podudzi. Baln. Pol. 1992; 34 (1/2): 68–74.
  28. Kasprzak W.P., Straburzyńska-Lupa A., Straburzyński G. Wyniki leczniczego stosowania pulsującego pola magnetycznego i laserowego promieniowania podczerwonego w zaburzeniach ukrwienia kończyn dolnych. Baln. Pol. 1992; 34 (1/2): 75–93.
  29. Sieroń A., Żmudziński J., Cieślar G. Wykorzystanie pola magnetycznego w leczeniu owrzodzenia podudzi. Pol. Tyg. Lek. 1991; 46: 37–39.
  30. Goldin J.H., Broadbent N.R.G., Nancarrow J.D. The effects of diapuls on the healing of wounds: a double-blind randomised controlled trial in man. Br. J. Plast. Surg. 1981; 34: 267–270.
  31. Jeran M., Zaffuto S., Moratti A. PEMF stimulation of skin ulcer of venous origin in humans: preliminary report of double blind study. J. Bioelectr. 1987; 6: 181–188.
  32. Ottani V., De-Pasquale V., Govoni P. Effects of pulsed extremely low frequency magnetic field on skin wounds in the rat. Bioelectromagnetics 1988; 9: 53–62.
  33. Gaiduk V.I., Skaczkova N.K., Feboravskaia E.A. Vliianie pieriemiennogo magnitogo pola nizkoi czastoty na mikrofloru i zażyvlienie ożogovych ran. Vest. Khir. 1985; 134: 69–74.
  34. Patino O., Grana D., Bolgiani A. Pulsed electromagnetic Fields in experimental cutaneous wound healing in rats. J. Burn. Care Rehabilit. 1996; 6: 528–531.

 

Adres do korespondencji

prof. dr hab. med. Aleksander Sieroń
Katedra i Oddział Kliniczny Chorób Wewnętrznych i Medycyny Fizykalnej
Śląskiej Akademii Medycznej
Batorego 15
41–902 Bytom

Praca wpłynęła do Redakcji: 19.12.2002 r.