le onde d`urto tecnologie

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TECNOLOGIE DELLE SORGENTI AD ONDA D'URTO PER LA MEDICINA
Negli ultimi anni, la terapia extracorporea ad onde d'urto focalizzate è diventata una forma
terapeutica di prima scelta per un numero sempre più crescente di indicazioni. La ESWT si
dimostra un'alternativa valida alla terapia chirurgica e a quella farmacologica, spesso lunghe e
complicate. Il trattamento viene effettuato ambulatorialmente e di norma senza anestesia.
Occorre fare, subito, una fondamentale distinzione tra gli ambiti terapeutici in cui vengono
utilizzate le onde d'urto:
-
Urologia: trattamento della litiasi renale dove vengono usate onde d'urto ad altissima
energia atte a svolgere un'azione meccanica di frantumazione dei calcoli.
In tutti gli altri ambiti della medicina in cui viene usata l'onda d'urto si utilizzano energie
più basse. Alla base dell'effetto terapeutico vi è una forte angiogenesi del tessuto
trattato (attraverso la produzione di NO, monossido di azoto).
Anche nella medicina estetica si sfrutta l'angiogenesi (nuova vascolarizzazione periferica)
stimolata dall'onda d'urto per ottimizzare il trasporto linfatico e il metabolismo. In questo modo si
riduce il numero delle cellule adipose nel corpo, si ottiene una diminuzione della circonferenza
della gamba e un’epidermide dalla consistenza più liscia e più tesa.
STATO DELL'ARTE DELLE SORGENTI AD ONDE D'URTO PER LA MEDICINA
Onde d'urto radiali
Prima di passare a spiegare la distinzione delle onde d'urto in base al principio fisico utilizzato per
la loro generazione è necessario soffermarsi su un'altra tipologia di "onde d'urto", di recente
diffusione: le onde d'urto radiali (o balistiche).
In questi sistemi l’onda d’urto viene generata mediante uno speciale manipolo a forma di pistola la
cui canna è chiusa all’estremità da un tappo metallico contro il quale viene lanciato, mediante aria
compressa a 4-5 bar di pressione, un proiettile d’acciaio; dalla collisione si genera un’onda d’urto
che, attraverso il tappo metallico, si diffonde espandendosi radialmente nella cute e nel primo
strato sottostante di tessuto.
Rispetto ai principi fisici utilizzati per la generazione delle onde d’urto focalizzate (elettroidraulico,
elettromagnetico e piezoelettrico), in quello balistico l’energia non può essere concentrata alla
profondità necessaria per stimolare l'angiogenesi, e si disperde radialmente attraverso la cute.
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Fig.1
Oltre l'impossibilità di focalizzare l'energia alla giusta profondità del tessuto biologico, "l'onda
d'urto" radiale presenta caratteristiche fisiche (andamento della pressione nel tempo) differenti
dalle vere onde d'urto focalizzate: i tempi di salita delle forme d’onda sono risultati essere intorno
al microsecondo e pertanto troppo lunghi affinché gli impulsi di pressione possano essere
considerati delle vere onde d’urto.
Onde d'urto focalizzate
Per consentire agli utilizzatori misurazioni attendibili e utili per la terapia e la ricerca, sono stati
scelti, in accordo con tutti i produttori di apparecchiature ad onde d‘urto, i parametri più
rappresentativi del campo acustico:
la Pressione, misurata in MPa (1 MPa = 10 bar = circa 10 atmosfere)
la Densità di Flusso di Energia, misurata in mJ/mm2
le Dimensioni x, y, z del Volume Focale, definite per convenzione al 50% della pressione massima
(detta anche @ - 6 dB)
L’andamento della pressione, dall’inizio alla fine dell’onda d’urto, determina i tempi caratteristici
della curva Pressione/Tempo.
• Tempo di salita = 5 – 10 nanosecondi (1ns = 0.000000001s ovvero la miliardesima parte di un
secondo)
• Durata dell’impulso di pressione positiva = 250 – 350 nanosecondi
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• Fase di pressione negativa = 10 - 15% della Pressione positiva
Fig.2
L'impulso onda d'urto si compone di una prima fase di pressione positiva seguito da un picco di
pressione negativa (onda di trazione).
“L'energia acustica è definita per mezzo della pressione positiva e negativa. Il parametro decisivo
per gli effetti collaterali come dolori o danni ai tessuti è la componente di pressione negativa (onda
di trazione) di un'onda d'urto.“ (Rompe J.-D., Extracorporale Shock Wave Therapy, p 28,
Chapman& Hall, London 1997).
Dalle linee guida della Società Internazionale per la Terapia ad Onde d’Urto e da quanto emerge
dalla letteratura scientifica (J.D. Rompe et al. 1998) sono stati evidenziati i seguenti limiti, superati
i quali si possono verificare danni ai tessuti:
da 0,04 a 0,28 mJ/mm2
costituisce il range di trattamento dei tessuti molli o muscolo-tendinei;
oltre 0,28 mJ/mm2
si possono verificare danni ai tessuti muscolo-tendinei;
fino a 0,5 mJ/mm2
si può trattare il tessuto osseo (pseudoartrosi, ritardi di consolidazione ecc.);
oltre 0,5 - 0,6 mJ/mm2
si possono verificare fenomeni di morte cellulare per tutti i tessuti.
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SISTEMI DI GENERAZIONE DELLE ONDE D'URTO FOCALIZATE
Oggi ci sono vari tipi di apparecchiature per la terapia con onde d’urto focalizzate, per quanto
riguarda le applicazioni cliniche, esse vengono prodotte all'interno di una camera d'acqua, tramite
un forte e repentino aumento di pressione, ottenuto in base ad un principio fisico che può essere:
Generatore Elettroidraulico
Il generatore Elettroidraulico sfrutta l’alto voltaggio applicato tra due elettrodi posti nel fuoco F1 a
distanza di 1 mm e all’interno di un ellissoide riempito di acqua.
L’arco voltaico generato provoca
l’evaporazione dell’acqua circostante
e la conseguente formazione di
un’onda sferica di pressione indotta
dalla
rapida crescita della bolla di vapore
(Fuoco F1). L'onda primaria (che
presenta già le caratteristiche di
un’onda d'urto) così formata viene
focalizzata
dall’ellissoide
e
si
concentra in modo uniforme nel
volume focale intorno al Fuoco F2.
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Generatore Elettromagnetico
Il generatore elettromagnetico può essere a bobina piatta o cilindrica, a seconda della sua
posizione. Il funzionamento comunque non cambia.
La bobina è avvolta da una membrana
metallica. Il passaggio della corrente
nella bobina genera un campo
magnetico che causa l’espansione
della membrana provocando così la
formazione di onde primarie che
vengono focalizzate nel Fuoco.F
Generatore Piezoelettrico
Il sistema si basa su un gran numero di cristalli piezoelettrici posti sulla superficie concava di una
calotta sferica.
Nel momento in cui ai cristalli viene
applicata una forte differenza di alta
tensione, questi hanno una repentina
contrazione ed espansione del loro
volume provocando nell’acqua, nella
quale sono immersi, piccolissime onde
primarie di pressione che si sommano e
si concentrano nel Fuoco F.
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Le tre tecnologie sopra descritte producono impulsi ad onda d'urto focalizzata con andamento nel
tempo come riportato in Fig.2. La differenza fondamentale degli impulsi nelle tre tecnologie
consiste nella dimensione dell'area focale (area in cui arriva l'energia terapeutica):
Fig.3
come evidenziato in Fig.3 l'area focale del generatore elettroidraulico ha dimensioni notevolmente
più grandi rispetto alle altre due tecnologie. Questo consente di stimolare una maggiore superficie
di tessuto biologico aumentando l'effetto di angiogenesi (rivascolarizzazione) del tessuto trattato.
Come sopra riportato un'ottima vascolarizzazione periferica è alla base del riequilibrio dello
scambio linfatico che consente di fagocitare l'eccesso di cellule adipose.
La LoBim ha ulteriormente aumentato le dimensioni dell'area focale del proprio generatore
elettroidraulico raggiungendo un diametro di 14 mm e ha ridotto la pressione negativa (onda di
trazione) che rende il trattamento doloroso.
Oltre ad aver ottimizzato l'impulso come sopra riportato la LoBim utilizza la tecnologia VACUUM
(Domanda Brevetto PCT N° PCT/IB2010/051775 ) che consente di confinare l'impulso terapeutico
solo nello strato del derma, questo permette di rilasciare impulsi ad energia maggiore con una
buona tollerabilità del paziente.
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LA TECNOLOGIA VACUUM
Con le applicazioni in ortopedia e riabilitazione delle onde d'urto si è potuto osservare un
riequilibrio della circolazione venosa e linfatica nei siti di applicazione.
Il miglioramento della circolazione venosa e linfatica è altresì in grado di ridurre gli inestetismi della
cellulite.
La tecnologia VACUUM consiste essenzialmente in una sonda capace di aspirare derma ed
epidermide in un volume dove è focalizato l'ovulo di pressione di un trasduttore ad onde d'urto.
La terapia ad onde d'urto può essere dolorosa in particolare quando agisce sull’osso e va a
stimolare il periostio che è particolarmente sensibile, infatti nel trattamento di muscoli o tendini
risulta decisamente meno dolorosa. E' ben tollerata, inoltre, se l'ovulo pressorio, sviluppato
dall'impulso, resta confinato all'interno del cuscinetto adiposo.
Le sorgenti ad onde d'urto sviluppano l'impulso terapeutico in un volume ovoidale (Fig.3).
Lo spessore dell'epidermide è di 5 -15 mm.
Come chiaramente evidenziato nel disegno sovrastante, associando l'aspiratore alla
sonda ad onde d'urto si riesce a stimolare un volume di tessuto anche tre volte
superiore rispetto a quello trattato con la sola sonda tradizionale con la sicurezza di non
colpire né strutture cartilaginee né il periostio dell'osso.
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