Electrostimulation in the treatment of pressure ulcers. Review of research and application indications

Wprowadzenie

Rany przewlekłe nie goją się prawidłowo i stanowią poważny problem zdrowotny, który obejmuje wiele milionów osób na świecie. Procesy komórkowe zachodzące w czasie gojenia się ran są regulowane przez cytokiny, chemokiny i czynniki wzrostowe. Czynniki te, działając poprzez mechanizmy autokrynne, parakrynne, jukstakrynne i endokrynne, wpływają na migrację, proliferację i różnicowanie się komórek warunkujących gojenie się ran [1, 2]. Rany przewlekłe cechuje podwyższona aktywność cytokin prozapalnych i proteaz oraz zmniejszona ekspresja cytokin przeciwzapalnych i czynników wzrostowych, co zaburza proces gojenia [3–6]. Gojenie się ran przewlekłych dodatkowo utrudniają infekcje, starzenie się komórek, wysuszenie rany, niedobór czynników wzrostowych i ich receptorów oraz zaburzenia perfuzji krwi [3–6].
Do najczęściej występujących ran przewlekłych u ludzi należą odleżyny. Badania epidemiologiczne prowadzone w różnych krajach na świecie wskazują szczególnie wysoki odsetek odleżyn u pacjentów po uszkodzeniach ośrodkowego układu nerwowego (31–52%) [7, 8]. Na odleżyny cierpi również 4,1–32,2% populacji osób w zaawansowanym wieku przebywających w placówkach opieki długoterminowej [9–11] oraz 13,1–45,5% pacjentów na oddziałach intensywnej terapii [12–13]. Na odleżyny narażone są także osoby po operacjach trwających ponad 2 godz. W tych przypadkach występowanie odleżyn szacuje się na poziomie od 5% do nawet 53% (w zależności od rodzaju i czasu trwania operacji) [14, 15].
Gojenie się odleżyn jest na ogół długotrwałe i wymaga stosowania różnego rodzaju metod leczniczych, często kosztownych. Dlatego wciąż poszukuje się nowych sposobów leczenia, które nie wymagają dużych nakładów finansowych i mogą być stosowane w warunkach domowych. W ostatnich latach zwraca się coraz większą uwagę na wykorzystanie w leczeniu odleżyn metod fizykalnych, w tym elektrostymulacji (ES). Zgodnie z rekomendacjami klinicznymi opublikowanymi w ostatnich latach ES jest zalecana w leczeniu odleżyn II–IV stopnia [16-18]. Rekomendacje te są oparte na wynikach badań klinicznych i przedklinicznych. Badania przedkliniczne (in vitro [19–28], in vivo na zwierzętach [29–32], in vivo na ranach eksperymentalnych u zdrowych ludzi [33, 34]), jak również badania kliniczne [35, 36] dostarczają dowodów potwierdzających pozytywny wpływ prądów elektrycznych na procesy tkankowe leżące u podstaw gojenia się ran.
Już wiele lat temu w obrębie ran u zwierząt i ludzi zauważono obecność endogennego sygnału elektrycznego [37]. W ostatnich latach za pomocą nowoczesnych technik pomiarowych potwierdzono występowanie naturalnego pola elektrycznego w obszarze ran i odczytano jego wartości [27]. Opisano również mechanizmy molekularne indukowane w uszkodzonej tkance przez endogenny prąd elektryczny. Okazuje się, że naskórek nieuszkodzonej skóry jest spolaryzowany ujemnie względem głębszych warstw skóry i wartość tego potencjału na powierzchni ciała wynosi średnio –23,4 mV [37]. Ten potencjał skórny (transepithelial potential; „bateria skórna”) warunkuje prawidłowe funkcjonowanie skóry i jest utrzymywany aktywnie przez pompę jonową. Dodatkowo duża oporność elektryczna naskórka utrudnia wyrównanie się różnicy potencjałów pomiędzy naskórkiem i skórą właściwą. Na skutek uszkodzenia skóry i zdarcia naskórka obszar rany staje się elektrododatni względem ujemnie spolaryzowanego naskórka wokół rany. W efekcie w obszarze rany tworzy się pole elektryczne, w obrębie którego przepływa „prąd uszkodzenia” (injury current). Natężenie endogennego „prądu uszkodzenia” jest największe przy brzegach rany (może dochodzić do 10 μA/cm2) i zmniejsza się w kierunku jej środka. Prąd ten pobudza procesy komórkowe leżące u podstaw gojenia się ran [38, 39].
Prądy elektryczne wywołują także zjawisko tzw. elektrotaksji komórkowej. Pod wpływem ES katodowej w kierunku rany przemieszczają się komórki nabłonka naczyń krwionośnych [26], fibroblasty [21, 23] i keratynocyty [24]. Stymulacja anodowa natomiast pobudza migrację neutrofilów [19], makrofagów [20] oraz fibroblastów i komórek mięśni gładkich naczyń krwionoś­nych [26]. Prądy elektryczne zwiększają również syntezę protein i DNA w kulturach ludzkich fibroblastów [22]. Pod wpływem ES zmniejsza się ekspresja cytokin prozapalnych (IL-1β, TNF-α, IL-6) [31] i zwiększa się synteza czynników pobudzających proliferację ran, w tym czynników angiogenetycznych (IL-8, VEGF, FGF-1, FGF-2, TGF-β1, PDGF) [22, 27–30, 33, 34, 36]. Prądy elektryczne mogą również zwiększać aktywność α-aktyny mięśni gładkich (-smooth muscle actin – α-SMA) i stymulować powstawanie kolagenu typu I, co przyspiesza dojrzewanie i przebudowę blizn [32]. Pod wpływem stymulacji elektrycznej uwalniany jest tlenek azotu w śródbłonku naczyń krwionośnych skóry, co prowadzi do rozszerzenia naczyń i zwiększenia przepływu krwi w obszarach stymulowanych elektrycznie [40, 41].

Prądy elektryczne stosowane w leczeniu odleżyn

W badaniach klinicznych w leczeniu odleżyn wykorzystywane są głównie prądy zmienne – impulsowe [42–52] i przemienne [53–57]. Prądy impulsowe aplikowane są w elektrostymulacjach wysokonapięciowych (> 100 V) [42–50] i niskonapięciowych (< 100 V) [51, 52]. Prądy przemienne wykorzystywane są w stymulacjach niskonapięciowych [53–57]. Podczas stosowania prądów zmiennych ryzyko elektrochemicznych uszkodzeń tkanek jest znikome. Prądy impulsowe i przemienne są zwykle dawkowane na poziomie przekraczającym próg pobudliwości włókien czuciowych, ale poniżej progu pobudliwości nerwów ruchowych i mięśni [42–52, 56, 57], choć wyniki pojedynczych badań klinicznych wskazują, że prądy przemienne mogą być z powodzeniem aplikowane także na poziomie przekraczającym próg pobudliwości mięśni [53–55]. Są również podejmowane próby leczenia odleżyn prądem stałym, ale poniżej progu pobudliwości czuciowych włókien nerwowych, o natężeniu nieprzekraczającym 1 mA (20–600 µA), aby uniknąć niekorzystnych odczynów elektrochemicznych [58, 59].

Elektrostymulacja wysokonapięciowa prądem impulsowym

Aktualnie najwięcej badań klinicznych potwierdza wykorzystanie w leczeniu ran elektrostymulacji wysokonapięciowej (EWN). Była ona stosowana w dziewięciu badaniach klinicznych z randomizacją w leczeniu odleżyn II–IV stopnia [42–50]. We wszystkich badaniach w grupach eksperymentalnych EWN była aplikowana w połączeniu z profilaktyką i leczeniem odleżyn zgodnym z zasadami najlepszych praktyk klinicznych. W grupach kontrolnych stosowano tylko profilaktykę i leczenie odleżyn zgodnie z najlepszymi praktykami klinicznymi [44–46, 49] lub dodatkowo przeprowadzano symulowane zabiegi EWN [42, 43, 47, 48, 50]. We wszystkich badaniach pole powierzchni odleżyn poddanych działaniu EWN zmniejszało się w stopniu znamiennie statystycznie większym niż w grupach kontrolnych. Zabiegi EWN prowadzono w okresie od 3 do 12 tygodni, uzyskując zmniejszenie odleżyn II–IV stopnia o 64–100% w stosunku do stanu początkowego. W tym samym czasie w grupach kontrolnych pole powierzchni odleżyn zmniejszyło się o 36–54% [42–50]. Pozytywne skutki lecznicze uzyskano, stymulując odleżyny tylko elektrodą ujemną (katodą) [43, 47, 48, 50], jak również tylko elektrodą dodatnią (anodą) [42, 50]. Badania potwierdzają także, że w procesie leczenia odleżyn polaryzacja elektrody leczniczej może być zmieniana [44–46, 48]. Franek i wsp. [45] oraz Polak i wsp. [46, 47] odnotowali pobudzenie gojenia się odleżyn, stosując przez pierwsze 1–3 tygodnie stymulację katodową, a następnie stymulację anodową aż do zakończenia leczenia. Houghton i wsp. [44] zmieniali natomiast polaryzację elektrody leczniczej co tydzień, rozpoczynając od stymulacji katodowej. Badania kliniczne przeprowadzone u osób w zaawansowanym wieku wykazały, że pod wpływem stymulacji katodowej zmniejszenie pola powierzchni odleżyn II–IV stopnia o 50% następuje średnio po 1,9 tygodnia [48].
W przypadku gdy katoda jest stosowana tylko w pierwszym tygodniu terapii, a następnie odleżyny są stymulowane anodą, zmniejszenie pola powierzchni odleżyn o 50% następuje po 2,6 tygodnia [48]. U osób z uszkodzeniami rdzenia kręgowego stymulacja katodowa prowadzi do zmniejszenia odleżyn II–IV stopnia o 50% średnio w ciągu 3,86 tygodnia, natomiast stymulacja anodowa średnio w czasie 4,3 tygodnia [50]. Czasy te są znamiennie statystycznie krótsze niż w grupach kontrolnych, w których zmniejszenie odleżyn o 50% następowało średnio po 9,86 tygodnia [50] i 10,6 tygodnia [48]. Po 2 tygodniach stosowania EWN katodowej i anodowej stwierdza się także istotne statystycznie zwiększenie przepływu krwi w kapilarach skórnych na brzegach odleżyn [50].
Zalecenia praktyczne dotyczące stosowania elektrostymulacji wysokonapięciowej w leczeniu odleżyn Autorzy badań klinicznych stosują bardzo zbliżoną metodykę EWN w leczeniu odleżyn, co daje podstawy do sformułowania zaleceń praktycznych. Rekomenduje się aplikowanie jednokierunkowych, podwójnych impulsów szpiczastych (ryc. 1) o łącznym czasie trwania 50–154 µs i częstotliwości 100 Hz [42–50]. Natężenie dawkuje się na poziomie poniżej progu pobudliwości mięśni szkieletowych. U pacjentów z zachowanym czuciem powinny występować delikatne wrażenia czuciowe przynajmniej pod jedną z elektrod [42–50]. Wartość ładunku elektrycznego na elektrodach mieści się w zakresie 250–500 µC/s (0,89–1,78 µC/dobę) [42, 43, 47, 48, 50]. Elektrostymulacje wysokonapięciowe powinny być przeprowadzane przez 45–60 min jeden raz dziennie przez 3–7 dni w tygodniu. Łączny czas trwania EWN powinien wynosić 2,25–7 godz. na tydzień [42–50]. Terapię można prowadzić tak długo, jak wymaga tego proces gojenia.
Do elektrostymulacji można wykorzystywać elektrostymulatory wielofunkcyjne oraz stymulatory miniaturowe, np. do użytku domowego (ryc. 2). Stosuje się elektrody z przewodzącej gumy węglowej, które są układane na podkładach ze sterylnej gazy zmoczonej w soli fizjologicznej (0,9% NaCl). Elektroda lecznicza jest układana na powierzchni odleżyny (ryc. 3), natomiast elektroda zamykająca obwód elektryczny jest mocowana na zdrowej skórze, w odległości przynajmniej 15 cm od brzegu odleżyny (ryc. 4). Do elektrostymulacji można wykorzystywać elektrody z przewodzącej gumy węglowej lub elektrody samoprzylepne. Należy zapewnić odpowiednie zwilżenie ciała pod elektrodami oraz umożliwić przepływ prądu przez cały obszar ran. W tym celu stosuje się wilgotną gazę, którą wypełnia się dno rany. Odleżyny mogą być stymulowane zarówno katodą, jak i anodą. Polaryzacja elektrody leczniczej może być zmieniana w trakcie leczenia. Na podstawie wyników badań in vitro [19–28], in vivo na zwierzętach [29–32] oraz niektórych badań klinicznych [35, 36] można przyjąć, że stymulacja anodowa jest w szczególności zalecana w celu pobudzenia autolizy rozpływnej tkanki martwiczej, angiogenezy i zwiększenia ukrwienia ran. Stymulacja katodowa jest stosowana głównie w celu zwiększenia ukrwienia ran oraz pobudzenia ziarninowania, naskórkowania, bliznowacenia i dojrzewania ran. Przed rozpoczęciem terapii odleżyny powinny być oczyszczone z pozostałości środków leczniczych. Niewskazane jest stosowanie EWN w przypadkach odleżyn pokrytych czarną martwicą oraz wykazujących cechy ostrego zapalenia. Miejscowym przeciwwskazaniem do stosowania EWN jest również zapalenie kości, występowanie zmian nowotworowych oraz obecność implantów elektronicznych wspomagających pracę narządów ciała [42–50].

Elektrostymulacja niskonapięciowa prądem impulsowym

Wyniki dwóch badań klinicznych z randomizacją wskazują, że również elektrostymulacja niskonapięciowa prądem impulsowym może skutecznie wspomagać gojenie się odleżyn [51, 52]. W badaniach tych stosowano jednokierunkowy prąd prostokątny o czasie trwania impulsu wynoszącym 132 µs przy częstotliwości 64 Hz i 140 µs przy częstotliwości 128 Hz. Zabiegi były prowadzone przez 60 min jeden raz dziennie przez 7 dni w tygodniu w ciągu 4 tygodni. Elektroda lecznicza podobnie jak w stymulacji wysokonapięciowej była układana na powierzchni odleżyn. Terapię rozpoczynano od stymulacji katodowej w celu pobudzenia ziarninowania odleżyn, a następnie polaryzacja elektrod była zmieniana co 3 dni. Natężenie dawkowane było na poziomie pobudliwości nerwów czuciowych, poniżej progu pobudliwości mięśni szkieletowych [51, 52].

Elektrostymulacja prądem przemiennym

Pięć badań klinicznych z randomizacją potwierdza efektywność leczenia odleżyn za pomocą prądu przemiennego [53–57]. W tej terapii elektrody były układane na przeciwległych brzegach odleżyn (ryc. 5). W trzech badaniach [53–55] elektrostymulację prowadzono z natężeniem wywołującym skurcze mięśni szkieletowych, stosując impulsy prostokątne o czasie trwania 250 µs i częstotliwości 40 Hz. W trakcie zabiegów natężenie było modulowane tak, aby przez 4 s uzyskiwać przepływ prądu i skurcz mięśni, po czym następowała 4-sekundowa przerwa. Zabiegi były wykonywane 2 godz. dziennie przez 5 dni w tygodniu. W dwóch kolejnych badaniach prąd przemienny był aplikowany na poziomie czuciowym (poniżej progu pobudliwości mięśni szkieletowych) [56, 57]. Lawson i Petrofsky [57], którzy leczyli rany przewlekłe o różnej etiologii, w tym odleżyny, odnotowali pobudzenie gojenia się ran pod wpływem impulsów w kształcie sinusoidy, trwających 250 µs i aplikowanych z częstotliwością 30 Hz 30 min dziennie przez 3 dni w tygodniu. Baker i wsp. [56] zaobserwowali, że prąd przemienny, prostokątny, asymetryczny (100 µs, 50 Hz) jest skuteczniejszy w leczeniu odleżyn niż prąd przemienny, prostokątny, symetryczny (300 µs, 50 Hz) i prąd stały aplikowany na poziomie poniżej efektów czuciowych (natężenie < 1 mA).

Prąd stały w leczeniu odleżyn

W przeszłości podejmowano próby leczenia ran przewlekłym prądem stałym o stosunkowo dużym natężeniu, wywołującym wrażenia czuciowe [60–63]. Efekty były obiecujące, jednak istniało duże ryzyko uszkodzeń tkanek wskutek zmian chemicznych występujących pod elektrodami. W związku z tym zabiegi tego typu nie są wykonywane, ale podejmuje się próby leczenia odleżyn prądem stałym, nieprzekraczającym progu pobudliwości aksonów czuciowych. W zabiegach tych aplikowany jest prąd 20–600 µA (0,02–0,6 mA), o wartości zbliżonej do prądu endogennego naturalnie przepływającego w obszarach ran [56, 58, 59]. Wyniki badań są jednak sprzeczne – w jednym badaniu klinicznym odnotowano przyspieszenie gojenia się odleżyn [59], ale dwa inne badania wyników tych nie potwierdzają [56, 58].

Podsumowanie

Aktualnie na podstawie wyników cytowanych badań klinicznych największe uzasadnienie w leczeniu odleżyn znajduje elektrostymulacja wysokonapięciowa prądem impulsowym [42–50]. Może być ona stosowana w leczeniu odleżyn II–IV stopnia, głównie w celu pobudzenia procesów proliferacji i dojrzewania ran. Zalecenie to jest spójne z rekomendacjami klinicznymi opublikowanymi w latach 2019 i 2020 przez ekspertów polskich i zagranicznych [17, 18].
Opierając się na wynikach nieco mniejszej liczby badań klinicznych, można również wykorzystywać w leczeniu odleżyn elektrostymulacje niskonapięciowe prądem przemiennym [53–57] oraz prądem impulsowym [51, 52]. Prąd stały stosowany na poziomie poniżej progu pobudliwości włókien czuciowych aktualnie nie znajduje uzasadnienia w leczeniu odleżyn [56, 58, 59].

Oświadczenie

Autorzy nie zgłaszają konfliktu interesów.

Piśmiennictwo