A lungo il nome delle onde d'urto è stato sinonimo della cura elettiva delle calcolosi renali, mediante litotrissia (ESWL, Extracorporeal Shock Wave Lithotripsy).
Alla fine degli anni '80, partendo da rilievi occasionali, l'approfondimento degli studi sulla metodica ha portato alla nascita di un nuovo campo d'applicazione. E' quello dell'ESWT, in altre parole dell'Extracorporeal Shock Waves Therapy, che ha dimostrato la propria efficacia soprattutto in ambito osteoarticolare e muscolo-tendineo.
Sembra, in particolare, che lo onde d'urto inducano la ripresa dell'osteogenesi e favoriscano così il processo riparativo nelle fratture non consolidate. Inoltre pare producano effetti importanti sui tessuti molli, esercitando azione antinfiammatoria, antalgica e di rivascolarizzazione. La diffusione dell'onda nei tessuti segue le leggi fisiche delle onde acustiche della trasmissione, della riflessione e dell'assorbimento, che risultano legate alle caratteristiche proprie del mezzo e risentono inevitabilmente delle diversità di densità e di impedenza della cute, del grasso, dei muscoli e dell'osso.
L'ESWT si propone come cura incruenta, ripetibile ed è eseguita in forma ambulatoriale.
Metodica di spiccata multidisciplinarietà, coinvolge su diversi fronti numerosi specialisti: ortopedici, radiologi, fisiatri, medici dello sport, geriatri, otorinolaringoiatri, internisti.

DEFINIZIONE DI ONDA D'URTO

Un'onda d'urto è definita come un'onda acustica sul cui fronte di avanzamento la pressione si eleva, nel volgere di frazioni di nanosecondi (10-9 secondi), dal livello della pressione atmosferica (1,01 -1,02 Bar) sino a valori compresi fra 10 e 100 MegaPascal (1 Mpa = 10 Bar), cioè, sino a 100-1000 volte la pressione atmosferica.
La velocità di propagazione dell'onda d'urto, come per tutte le onde acustiche, è determinata:

• dal mezzo in cui si propaga, essendo inversamente proporzionale al grado di impedenza acustica (definita come la "resistenza" di un mezzo alla diffusione dell'onda)

• dall' intensità dell'onda stessa, alla quale è legata con un rapporto di proporzionalità diretta.

Un'onda d'urto applicabile in clinica rappresenta niente più che un'esplosione controllata che produce una pulsazione sonora. Quando l'onda d'urto entra nel tessuto può essere dissipata e riflessa così che l'energia cinetica è assorbita a seconda della struttura dei tessuti o delle strutture che sono esposte alle onde d'urto. La forza trasmessa dipende dalle proprietà fisiche della materia in questione, per esempio le forze sono differenti in aria se paragonate con un liquido quale l'acqua.
E' lungo i bordi tra tessuti diversi, come i muscoli e le ossa, che il segnale sonoro cambia maggiormente e genera la più alta energia. Ed è in questi casi che si verificano i maggiori effetti biologici.

GENERATORI DI ONDE D'URTO

Attualmente esistono diversi tipi di generatori di onde d'urto. Alcuni destinati al trattamento delle pseudoartrosi e quindi a più alta potenza, altri a media e bassa potenza utili nella patologia tendinea inserzionale, specialmente se complicata da calcificazioni.

1) Generatori elettroidraulici: sfruttano la differenza di potenziale tra due elettrodi contrapposti, immersi nel liquido alla distanza di circa un millimetro e collegati ad un condensatore caricato ad alta tensione. Una scarica elettrica provoca una scintilla, che determina l'evaporazione di una certa quantità di fluido circostante. L'onda di pressione che si produce dal cambiamento dello stato fisico del mezzo è riflessa sul bersaglio per mezzo di uno specchio acustico elissoidale.
Un aspetto molto importante e caratteristico di questo metodo è la generazione di onde d'urto sferiche e non piane, come ad esempio per il metodo elettromagnetico. Gran parte degli studi clinici internazionali sulle pseudoartrosi, con alta percentuale di successo, è realizzata con l'applicazione di onde d'urto generate in modo elettroidraulico in quanto, rispetto al sistema meccanico, presenta, inoltre, maggiore rapidità di salita della pressione positiva, maggior diametro focale e quindi sembra una maggiore penetrazione nei tessuti.

2) Generatori piezoelettrici: la generazione di un'onda d'urto avviene mediante una tensione elettrica applicata ai due lati di un elemento piezoelettrico. La componente fondamentale è rappresentata da elementi ceramici policristallini piezoelettrici, di forma sferica, che mostrano la capacità di espandersi o contrarsi in relazione all'esposizione ad impulsi di alto voltaggio. Stimolando una catena di migliaia di cristalli situati all'interno di una parabola di focalizzazione, è possibile ottenere la formazione di onde, che tenderanno a propagarsi nel fluido circostante verso il centro del focus.

3) Generatori elettromagnetici: sono formati da una bobina, circondata da una membrana di materiale altamente conduttivo. Nel momento in cui una corrente elettrica pulsata di diversi kilo-Ampère attraversa detta bobina, si determina un campo elettromagnetico elevato, che ha la forza di respingere la membrana, allontanandola. Ne consegue la compressione della massa d'acqua circostante e la formazione di onde.

MECCANISMO D'AZIONE ED EFFETTI BIOLOGICI

Le onde d'urto sono caratterizzate da un'alta pressione positiva, un tempo al picco minore di 10 ns e una tensione d'onda. La pressione positiva e il corto tempo al picco sono responsabili dell'effetto diretto delle onde d'urto mentre la tensione d'onda determina quello che è chiamato effetto indiretto delle onde d'urto ovvero l'effetto cavitazionale. L'effetto diretto è dovuto alla trasformazione delle onde d'urto in energia cinetica nelle interfacce fra tessuti di diversa densità o impedenza. Le diverse densità (osso-muscolo-grasso) alterano ulteriormente l'energia attraverso i fenomeni della riflessione e della trasmissione.
L'onda d'urto, attraversando tessuti ad elevato contenuto liquido, provoca la formazione di microscopiche bolle di gas (effetto cavitazionale). Una successiva onda d'urto a elevata pressione colpisce la bolla gassosa formata in precedenza, la deforma e ne provoca il collasso (una vera e propria "implosione"). Ne deriva la formazione di un microgetto d'acqua ("jet-stream") che viene accelerato enormemente dal campo di bassa pressione presente, subito dopo l'implosione, all'interno della microbolla gassosa. Il microgetto d'acqua raggiunge velocità elevatissime, da 100 a 800 metri/secondo, tali da essere in grado di perforare sottili membrane di plastica o di alluminio. Nei tessuti si vengono così a determinare delle microlesioni la cui entità è in funzione del numero degli impulsi e della loro energia.
A tutt'oggi non esistono spiegazioni univoche ed assolute sugli effetti indotti dalle onde d'urto a livello tissutale.
In conseguenza dei microtraumi (con incremento del flusso ematico per neocapillarogenesi riparativa) sembra venga indotta nel tessuto osseo una risposta di tipo osteogenico. Studi condotti su osso di coniglio e di cane hanno dimostrato che l'energia meccanica registrata a livello dell'interfaccia fra tessuti a diversa "densità acustica" (impedenza) è maggiore nella parte spongiosa dell'osso. Si sono osservate selettive distruzioni di osteociti, microfratture delle trabecole ossee e lievi sanguinamenti nello spazio midollare. Tre settimane dopo l'esposizione alle onde d'urto, si può osservare un ispessimento della corticale, un aumento del numero delle trabecole ossee, così come un significativo incremento degli osteoblasti e della loro attività osteogenica.
Oltre alle microlesioni provocate per effetto meccanico dai jet-streams, intervengono, sia nell'osso che nei tessuti molli, modificazioni sul circolo capillare conseguenti ad una vasodilatazione da simpaticoplegia temporanea, da cui dipende un effetto "wash-out", che è responsabile dell'allontanamento di fattori infiammatori (come la bradichinina, l'istamina e la sostanza P) e del ripristino di un microambiente ottimale in svariate patologie flogistiche. Un trattamento più prolungato induce effetti ulteriori e stabili sul circolo, favorendo la liberazione di fattori plasmatici (ad esempio l'Endothelial Stimulating Angiogenic Factor e le collagenasi) che stimolano la neoangiogenesi capillare.
Un altro effetto è quello antalgico. Nei minuti che seguono la seduta terapeutica, infatti, si osserva il danno momentaneo delle membrane cellulari dei nocicettori del distretto colpito, che mostrano alterazioni nella capacità di formazione del potenziale d'azione. La perdurante stimolazione con onde d'urto determinerebbe invece un effetto antidolorifico più duraturo, correlato al massivo rilascio locale di endorfine e radicali liberi, oltre che ad un effetto di "reset" della soglia di dolorabilità a livello centrale, conosciuto come "effetto gate-control".
Il meccanismo attraverso cui si provoca una duratura analgesia è ancora oggetto di ipotesi: fra le varie avanzate, la teoria dell'analgesia da iperstimolazione sembra ottenere il maggior consenso da parte di vari Autori. Questa teoria sostiene che una stimolazione dolorosa particolarmente intensa, trasmessa al cervello attraverso i corni posteriori del midollo spinale, può attivare un sistema inibitorio discendente in grado di bloccare una successiva trasmissione di stimoli nocicettivi nei cordoni posteriori del midollo spinale. Inoltre, l'analgesia ottenuta permette di neutralizzare quella serie di movimenti anomali indotti dal dolore, con ripresa dell'attività motoria normale resa possibile dall'assenza di sensazioni dolorose.

APPLICAZIONI DELLE ONDE D'URTO NEI RITARDI DI CONSOLIDAZIONE

Dalle osservazioni sopra riportate, veniva dedotta prontamente l'ipotesi che le onde d'urto potessero venire adottate per stimolare la crescita ossea nei casi di pseudoartrosi. Si è quindi osservato che nelle aree di pseudoartrosi è possibile ottenere la rottura dei cristalli di idrossiapatite con liberazione di microcristalli: questo determina una espansione del numero dei nuclei di aggregazione calcica con riattivazione e ampliamento della risposta osteogenica.
Le prime applicazioni sull'osso in campo umano vennero effettuate all'inizio degli anni '90. Valchanou e Michailov nel 1991 descrissero il consolidamento e la guarigione in 70 su 79 pazienti di una casistica eterogenea che presentava ritardo di consolidamento di fratture con formazione di pseudoartrosi. Risultati positivi assimilabili vennero riportati da Schleberger e Senge nel 1992: venne ottenuta l'induzione della formazione del callo osseo entro sei settimane dall'applicazione di onde d'urto, senza che si verificassero lesioni ossee strutturali, nè ossificazioni ectopiche. Negli anni successivi la letteratura internazionale (soprattutto da parte di ortopedici tedeschi e italiani) si è arricchita di numerose segnalazioni di successi terapeutici.
Gli autori sono portati a concludere che il fattore vascolare influisca sull'evoluzione di una pseudoartrosi trattata con ESWT, ma che questo non sia l'unico, e forse neanche il più importante elemento in grado di influenzare negativamente il processo riparativo mediato dalle onde d'urto. È possibile che sussista una diversa sensibilità dei diversi segmenti scheletrici al trattamento in funzione del rapporto relativo tra spessore della corticale e componente midollare. Il processo riparativo richiede, infatti, una fase di "cruentazione a cielo chiuso" ad opera dell'ESWT da cui l'innesco dei fisiologici meccanismi di osteogenesi riparativa. Affinché possa avere efficacia tale cruentazione è importante che si sviluppi durante il trattamento, l'effetto cavitazionale. Questo fenomeno è subordinato alla presenza, nell'osso, di una struttura tridimensionale e quindi di un rapporto corticale/midollare che permetta la formazione delle bolle di cavitazione.
Le onde d'urto comunque si dimostrano essere una valida alternativa al trattamento chirurgico vantando buoni risultati e un numero pressoché irrilevante di complicanze gravi; inoltre non precludono in alcun modo, qualora il trattamento fallisse, la normale sequenza chirurgica attuabile al momento della definizione dell'indicazione.

APPLICAZIONI DELLE ONDE D'URTO NELLE AFFEZIONI MUSCOLO-TENDINEE

Sempre nei primi anni '90 vennero iniziati i trattamenti con onde d'urto delle patologie a carico di tendini e legamenti. In molti dei casi trattati gli Autori osservarono una riduzione della sintomatologia dolorosa e una buona ripresa della motilità della spalla, pur senza che si rendessero evidenti delle modificazioni radiologiche a carico delle strutture calcifiche trattate. Analogamente, anche nelle tendinopatie inserzionali si ottenne una netta riduzione della sintomatologia algica con pronta ripresa funzionale. Negli ultimi anni sono andate aumentando in letteratura le segnalazioni sulla efficacia delle onde d'urto in numerose affezioni muscolo-tendinee; complessivamente si sono osservati successi terapeutici nell'80% di epicondiliti (radiali o ulnari) e nel 70% di tendinopatie (calcifiche e non) della spalla. Analoga percentuale di successi è descritta nelle fasciti plantari (la cosiddetta "spina calcaneare").
Le onde d'urto sono state utilizzate durante i campionati del Mondo di calcio in Francia nel 1998 ed i campionati Europei in Belgio e Olanda nel 2000 al seguito della Nazionale italiana. I risultati ottenuti inducono a ritenere utile il loro utilizzo per ridurre i tempi di guarigione delle lesioni traumatiche acute muscolo-tendinee.

INDICAZIONI TERAPEUTICHE

Tessuti molli:

• epicondiliti

• epitrocleiti

• patologie periarticolari di spalla

• tendiniti calcifiche e non

• tendinopatie del ginocchio

• pubalgie

• tallodinie

• tendinopatie tendine di Achille.

Tessuti ossei in pseudoartrosi o ritardi di consolidazione:

• ossa carpali

• ossa tubolari della mano

• clavicola

• radio

• ulna

• omero

• femore

• tibia e perone

• malleolo peroneale

• malleolo tibiale

• ossa tarsali.

Sono inoltre in fase di sperimentazione studi clinici per le seguenti patologie:

• fissazione di protesi d'anca mobili (non cementate)

• necrosi avascolare della testa del femore

• osteocondrosi dissecante

• para-osteopatie articolari.

Controindicazioni al trattamento con onde d'urto:

• gravidanza

• pace maker

• disordini della coagulazione congeniti ed acquisiti

• neoplasie

• nuclei di accrescimento in prossimità delle aree da trattare

• polineuropatie demielinizzanti

• tenosinoviti infettive

• pseudoartrosi chiaramente atrofiche

• pseudoartrosi settiche in fase attiva

• pseudoartrosi in vicinanza di grosse strutture vascolo-nervose (scatola cranica, colonna vertebrale).

PRINCIPI GENERALI DI TRATTAMENTO

Il trattamento dura circa 15 minuti e, in qualche caso, ad esempio nel trattamento della pseudoartrosi o nei ritardi di consolidazione dell'osso, può rendersi necessaria una leggera sedazione o anestesia locale.
Il numero dei trattamenti per quanto riguarda i tessuti molli è in rapporto alla gravità della patologia e alla risposta specifica del soggetto. In genere le patologie più complesse vengono risolte con 3-4 sedute terapeutiche effettuate ad intervalli di circa 1-2 settimane. Raramente si sono riscontrate delle modeste reazioni locali, principalmente microematomi o un temporaneo aumento del dolore nelle 24 ore successive al trattamento, aumento dei fenomeni flogistici e crisi ipertensive.
Studi sperimentali hanno dimostrato che lesioni della struttura tendinea indotti dalle onde d'urto sono dose-dipendenti e che danni istologici quali aree di necrosi focale possono riscontrarsi dopo applicazione di onde d'urto ad energia maggiore di 0,5 mJ / mm².
Al termine del trattamento il soggetto può tornare a casa e riprendere le sue normali attività. Tutti gli autori concordano nel fatto che sia utile integrare il trattamento con alcune sedute di fisioterapia e con programmi di flessibilità e rafforzamento del segmento interessato per velocizzare la risoluzione della patologia e stabilizzare i benefici ottenuti. Ecco allora che al trattamento con onde d'urto viene associato un trattamento chinesiterapico volto, inizialmente, alla riduzione della contrattura muscolare, al recupero dell'elasticità delle strutture capsule-tendinee e dell'articolarità delle strutture interessate ed in un secondo tempo esercizi per il rafforzamento muscolare.


Dr. Giuseppe Caruso e coll.

onde d'urto