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10/12/2021
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Physikalische Therapie in der Schmerztherapie des Stütz- und
Bewegungsapparates
Gerold Ebenbichler
Michael Wölkhart
Agenda
Teil 1 Elektrotherapie/Ultraschall• 16.15 - 17.00 Grundlagen
• 17.00 - 18.30 Hands-on
Teil 2 Physikalische Modalitäten und Schmerz• Samstag 16.10.21 8.00 - 9.30 Uhr
Agenda• Definition „physikalische Modalitäten“
• Wirkmechanismen
• Verordnung von physikalischen Modalitäten
• Elektrotherapie
- Niederfrequenz, Mittelfrequenz
• Therapeutischer Ultraschall
• Therapeutische Wärme und Kälte (inkl. HF-Diathermie)
• Untergruppe physikalisch-medizinischer Therapien, die von medizinisch-technischen Fachkräften unter Aufsicht eines Arztes am Patienten durchgeführt werden können
Physikalische Modalitäten
• in Form von Therapiepaketen individuell rezeptiert (individuelle Reizempfänglichkeit und Reizverträglichkeit!) und in Reiz-Serien appliziert
Physikalische Modalitäten
• aktivieren unterschiedliche physiologische Mechanismen, die über ihre direkten oder indirekten/reflexiven Effekte Funktionsstörungen reduzieren/beseitigen sowie die Regeneration veränderter Gewebe und/oder die Resilienz des Patienten fördern können
• …adjunctive treatments rather than primary curative interventions…..
Weber DC & Hoppe KM. Randall Braddoms‘s PMR, p 459; third edtn 2007
Physikalische Modalitäten
• Vernachlässigbare Nebenwirkungen, insbesondere keine zentralnervösen Nebenwirkungen (Störungen der Aufmerksamkeit, Übelkeit, Konzentration, Einschränkung der Fahrtüchtigkeit, etc.)
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Schmerzmodulation
• Periphere Sensibilisierung
– Sensibiliserung bzw. Aktivierung “schlafender” Nozizeptoren –Schmerzmediatoren und Neuropeptide (z. B. Substance P, calcitonin gene related peptide) - neurogene Entzündung
• Physische Widerstandskraft (=Verbesserung der regenerativen Kapaziät)
• Wund-/Gewebeheilung
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Naheliegende biophysische Mechanismen
• Modulation von Zellaktivitäten (z.B. Ca²+ abhängige Mechanismen, m-RNA Aktivierung,...) in nichtkontraktiblen Geweben, Fazilitation von Wachstumsfaktoren und Geweberegeneration
• Grundsätzlich hohes Adaptationspotential aber deutliche Veränderungen in Muskelgröße, -architektur und -funktion
• Abnahme Maximalkraft der Knieextensoren nach 14 Tagen um 14,8%, nach 23 Tagen um 21%, Reduktion Muskelvolumen um 5,2% bzw. 10%
• Abnahme Sehnenfestigkeit: Nach 14 Tagen um 9,9%, in der 3. Woche um 29,3%. Die Studie zeigt, dass es bei Immobilisation zu
De Boer MD, Maganaris CN, Seynnes OR, Rennie MJ, Narici MV: Time course of muscular, neural and tendinous adaptations to 23-day unilateral lower-limb suspension in young men. Scand J Med Sci Sports 17 (2007) 611
Schwangerschaft nach der SSW 36 + 1 beiDorsolumbalgien und Lumboischialgien, Beckengürtelschmerz – High frequency TENS (100-120 Hz, Impulsdauer 0,1-0,2 ms) tgl. mind. 30 Min
ACPWH guidance on the safe use of transcutaneous electrical nerve stimulation for musculoskeletal pain painduring pregnancy
Kontraindikationen TENS
• Herzschrittmacher
• Platzierung über Karotissinus – vasovagale Reaktion
• Frühe Schwangerschaft
• Im Bereich der Augen
• Hautüberempfindlichkeit gegenüber Elektroden
• Schmerzsyndrome, wo Ätiologie noch unklar
TENS
• Schmerzkontrolle weniger effektiv bei zentralenSchmerzen
• Geräte sollten unter der Aufsicht Arzt (erst)-angewendet werden
Time onTime interval from 1 pulse to the nextNumber of pulses/ sFraction of total time during which US is emitted (pulse duration/pulse repetition period
– Vaskuläre Reaktionen (Vasokonstriktion und Vasodilation) in der Thermoregulation sind gesteuert von sympathischen Nervenfasern
– In Ruhe 5-10% of resting cardiac output (Rowell LB 1986)
– Wärmestress: Skin blood flow ↑↑ (up to 50% – 70% of rHR) Cardiac output ↑ (Regulation über NO and Prostaglandinen)
– Schweißsekretion
– Unter interner Wärmeproduktion aufgrund Muskularbeit, kompetitiver Blutfluss zwischen Muskeln und Haut. Vasokonstriktionvon Hautgefäßen während Belastung, Vasodilation und SteigerungHauttemperatur nach Belastungsende
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Therapeutische Wärme
Therapeutische Wärme - Klassifikation
Wärmetransfer
– Konduktion
• Transfer Wärmeenergie zwischen 2 Körpern
• Oberflächenwärme ist meist konduktive Wärme (z.B. Wasserbäder, hot packs, ..)
– Konvektion
• Durch Bewegung eines Mediums z.B. Luft, Blut, Wasser
• z.B. Sauna (hot air) Therapie
– Konversion/Radiation
• Konversion einer Energieform (z.B. Licht) in andere (Wärme)
– Evaporation
• Transformation von Flüssigkeit in Gas (z.B. cooling sprays)
schoolworkhelper.net
Klassifikation von Wärmearten
Art der Wärme Tiefe MechanismusEnergietransfer
Hot packs, Heizmatte superficial Conduction
Paraffinbäder superficial Conduction
Fluidotherapy Superficial Convection
Whirlpool Superficial Convection
Sauna Superficial Convection
Strahlungswärme Superficial Radiation
Ultraschall Deep Conversion
Kurzwelle Deep Conversion
Mikrowelle Deep Conversion
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Physiologische Effekte von Wärme
• Hämodynamik
– Increased bloodflow
– Decreased chronic inflammation
– Increased acute inflammation
– Increased edema
– Increased bleeding
• Neuromuskulär
– ? Increased group 1a fiber firing rates
– ? Decreased groups 2 fiber firing rates Mense 1978
• Wärmeeintrag durch IR-A-Strahlung (IRA) • Anstieg der Körperkerntemperatur• Unmittelbarer Wechsel in den (ggf. mehrstündigen) Wärmestau• Kontinuierliche Messung und Überwachung von Kerntemperatur sowie (Herzfrequenz, Sauerstoffsättigung, Blutdruck, EKG, Atemfrequenz)
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Wärmetherapie - Kontraindikationen
• Strahlungswärme
• Photosensitivität
• Akute Inflammation oder Hemorrhagie
• Gerinnungsstörung
• Herabgesetztes Empfinden
Komplikationen
• Konduktive Wärme– Potential burns
– Skin-drying effect (ausser Paraffin)
– Impairment of local vascular supply
• Konvektive Wärme– Hydrotherapie - Hypotension wegen peripherem Blood pooling
• Strahlungswärme– Erhöhung Körperkerntemperatur
Therapeutische Kälte(Kryotherapie)
– Herabgesetzter lokaler Metabolismus
– Vasokonstriktion
– Reaktive Hyperämie
– Reduzierte Schwellung/Ödem
– Analgesie über verminderte neuromuskuläre Transmission
– Schmerzreduktion und Kälteapplikation vermindertMuskelspasmus/Spastizität
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• Kryo-Applikation (Finger, Unterarm) (Lewis T 1930):– Vasokonstriktion (sympathetically mediated)
– Alphas adrenergic affinity to Norepinephrine (NE) in vascular smooth muscle cells
– Reaktive Vasodilatation as with further cooling interrupts NE release
– Vasodilatation warms the tissue again – NE release – vasoconstriction,…
• Nervensystem:– Nerve conduction velocity ↓
– More prolonged cooling: nerve cond block, cessation of axoplasmatictransport, axonal degeneration (Nukada H et al. 1981)
– Decreased muscle spindle FR and Golgi tendon organ FR
– Increased maximal strength (McGown HL 1967)
– Slowing of muscle fatigue rate (Clarce DH & Stelmach GE 1966)
– Spasticity↓ but after cessation may ↑
Therapeutische KälteTherapeutische Kälte in der PMR
• Pos. Effekt auf Migrationsverhalten und Differenzierungsfähigkeit von Stammzellen
• „Ausheilungsprozess“ 8-12 Wochen
Fokussierte Stoßwellen
kräftige, sich räumlich ausbreitender akustischen Impuls mit einem raschen Druckanstieg und einer kurzen Impulsdauer, auf die in wenigen Mikrosekunden ein kurzer Unterdruck erfolgt
Je nach Therapiequelle über 100 Bar Schalldruck erreicht werden.
Eindringtiefe 10 cm
Generierung elektrohydraulisch, elektromagnetisch oder piezoelektrisch
Radiale Stoßwellen
Max. 5 Bar
Eindringtiefe - 2 cm
Pneumoballistisch (mit Pressluft) erzeugt
Erfüllen die Formalkriterien von Stoßwellen nicht. Dennoch ist der Terminus „radiale Stoßwelle“ weit verbreitet
• Mechanischer Reiz der Stoßwellen wird lokal im lebenden Gewebe in biochemische Prozesse umgewandelt, die den körpereigenen Heilungsprozess verstärken
• Nicht nur Gewebereparatur, sondern tatsächlich auch Geweberegeneration
• Akute und chronische Sehnen- und Muskelerkrankungen
• Myofasziale Triggerpunkte
• Myofasziales Schmerzsyndrom
• Trochanter-major-Schmerzsyndrom
• Tibia-Stress-Syndrom
Kontraindikationen ESWT
• Epiphysenfugen
• Schwangerschaft
• Keimdrüsen
• Kopfbehandlungen
• Thrombosen
• Blutgerinnungsstörungen
• Tumor im Behandlungsfeld
• PNP
• Kortisonbehandlung (bis 6 Wochen vorher)
Pulsierende Magnetfeldtherapie
• Electricity perfused coils generate a magnetic field
• Alternating or pulsed electromagnetic fields induce electric current within
tissues (2nd Maxwell-equation)
• Although these currents are very small – PMF therapy is regarded as
electrotherapy
• Indications suggested in PMR
• Tissue regeneration (stimulation of bone and wound healing),
• Pain reduction arthrotic changes
Induktion von Wirbelströmen im Körper
Elektronisch reizbares Gewebe wird beeinflusst ähnlich wie bei der transkutanen elektrischen Nervenstimulation (TENS)
Magnetstärke bis 3 Tesla, 1~100 Hz
Pulsierende Magnetfeldtherapie
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…beneficial effect of PEMF therapy on pain, stiffness, and
physical function in patients with OA
A magnetic field is described by the vector of the magnetic flux density
Pulsierende Magnetfeldtherapie
• Ganzkörpermatten
• Polster
• Ringe
• Tunnel
• Stäbe
Application of PMF using coils allows
Magnetic fields with constant flux density
Pulsierende Magnetfeldtherapie Pulsierende Magnetfeldtherapiedevice related parameters
Amplitude parameters:
• Intensity (Gauss, Tesla)
• Spatial field distribution
• Type of signal:
- Pulse form (triangular, rectangular, sinus)
- Frequency, bandwidth
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Pulsierende Magnetfeldtherapie
Contraindications- Epilepsy
- Tumors
- Gravidity
- Acute Infection
- Acute thrombophlebitis
- Untreated arterial hypertension
- Cardiac devices
Side effects- Agitation
- Insomnia
- Hyperactivity
Low Level Laser Therapie (LLT)
Light Amplification by Stimulated Emission ofRadiation
Univ.-Lektor Dr. Wolfgang Gruther MSc 111
Elektromagnetische Strahlung:
• Hohe Strahlungsdichte
• Sehr hohe Einfarbigkeit (Monochromasie)
• Kohärenz - die Wellen sind sowohl zeitlich als auch räumlich parallel
• Starke Strahlenbündelung
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Laser Typen
Univ.-Lektor Dr. Wolfgang Gruther MSc 113
• Ar+-Laser
• CO2-Laser
• Excimer-Laser
• Diode laser
• Nd:YAG-Laser
Punktbehandlung – Flächenbehandlung
3 Hauptanwendungen:
Photobiologische Effekte
• Förderung der Energiegewinnung und Energiebereitstellung in der Zelle (ATP-Synthese)
• Aktivierung des Zellstoffwechsels und der Teilungsrate von Bindegewebs- und Epithelzellen -schnellere Reepithelisation
Studie UK Innsbruck 2011: H. Schartinger, H. Riechelmann, O. Galvan: Differential response of fibroblasts, epthelial cells andoral carcinoma cells to low level Laser B
Photobiologische Effekte
• Verbesserte Mikrozirkulation durch Kapillardilatation (Ödemresorption)
• Förderung der Phagozytose
• Förderung der Bildung körpereigener, entzündungs-hemmender Stoffe
• Schmerzlinderung: Beeinflussung von Biomediatoren im Körper (Histamin, Serotonin, Bradykinin)
The Lancet: 2009 The Laser and neck pain: metaanalysis of randomised controlled Trial to assass the efficacy of LLLT in neck pain
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Laser Parameter
Univ.-Lektor Dr. Wolfgang Gruther MSc 117
Ann Biomed Eng. 2012 Feb;40(2):516-33. doi: 10.1007/s10439-011-0454-7. Epub 2011 Nov 2.
The nuts and bolts of low-level laser (light) therapy.
Chung H1, Dai T, Sharma SK, Huang YY, Carroll JD, Hamblin MR.
Wave length Nm
Power density W/cm² (SI: W/m²)
Pulse structure Peak power (W)frequency (Hz)
Coherence / Polarization LASER / LED
Energy J (Watt*s)
Energy density (fluence) J/cm² (SI: J/m²)
Duration of radiation s
Treatment intervals days
Optic properties in biologic tissue
Univ.-Lektor Dr. Wolfgang Gruther MSc 118
The scattering behavior of biological tissue determines the volume distribution of light intensity in the tissue.
This is the primary step for tissue interaction, which is followed by absorption. Scattering of a photon is
accompanied by a change in the propagation direction without loss of energy. Scattering is not isotropic.
Forward scattering is predominant in biological tissue. (K Ammer 2015)
Absorption of Laser light
Univ.-Lektor Dr. Wolfgang Gruther MSc 119 Univ.-Lektor Dr. Wolfgang Gruther MSc 120
Penetration of laser light and wave length
Effective tissue penetration is maximized in this range, as the principal tissue chromophores
(hemoglobin and melanin) have high absorption bands at wavelengths shorter than 600 nm.
Wavelengths in the range 600–700 nm are used to treat superficial tissue, and longer wavelengths in the
range 780–950 nm, which penetrate further, are used to treat deeper-seated tissues (K Ammer 2015)
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Penetration of laser and wavelength
Anwendungsbereiche
Univ.-Lektor Dr. Wolfgang Gruther MSc 122
• Neck and back pain• Myopathies• Tendinitis• Osteoarthritis• Edema• Hypertrophic scars• Soft tissue damage • Wound heeling• Radiculitis• Nerve damage
Kontraindikationen
Univ.-Lektor Dr. Wolfgang Gruther MSc 123
• Schwangerschaft
• Tumor
• Fieber
• Schilddrüse
• Epilepsie (bei Behandlung Gesichtsnähe)
Lymphödeme
Ödeme lösen oft Druck- oder Spannungsschmerzen aus und bringen Bewegungseinschränkungen mit sich
1. Manuelle Lymphdrainage (MLD)
2. Kompressionstherapie
3. Entstauende Bewegungs- und Atemtherapie
4. Hautpflege und Hautsanierung
5. Aufklärung und Schulung zur individuellen Selbsttherapie
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Stadium I(spontan reversibel)
Stadium II(nicht spontan reversibel)
Stadium III
Ödem von weicher Konsistenz, Hochlagern reduziert die Schwellung
Ödem mit sekundären Gewebeveränderungen; Hochlagern beseitigt die Schwellung nicht
Deformierende harte Schwellung, z.T. lobäre Form z.T. mit typischen Hautveränderungen
Aus Juzo Lymphology
Komplexe physikalische Entstauungstherapie KPE
Aus Juzo Lymphology
KPE ist eine 2-Phasen-Therapie:
• Phase I - Entstauungsphase• Reduktion des Ödems • Bausteine der KPE möglichst 1–2 x täglich
• Phase II - Erhaltungsphase• Therapieerfolg konservieren und optimieren • Bausteine der KPE werden je nach Befund und Beschwerden
eingesetzt
• Aufklärung, Schulung und Einbindung des Patienten in die Behandlung besonders wichtig (Maßnahmen zeitintensiv und erfordern die aktive Mitwirkung des Betroffenen)
Physician‘s Order and Justification of Prescribing Physical Modalities on an EBM based Framework
Experience of physician/ therapistavailability of PM
Evidence based efficacy Expectations of Patient
e.g. favorable expertise with thermo- and electrotherapy
Convinced that treatment will be beneficial
Successful administration of PM in patients with similar complaints in the past
Strength: e.g. moderateefficacy: e.g. favorable
No opinion for thermotherapy
Does not like to be touched by others
Would like to return to work at her earliest convenience
EBM
Drei Säulen der EbM, Bildmodell Sackett, Rosenberg, Gray, Haynes und Richardson; Wissenwaswirkt, Cochrane
Schwierige Beforschung
• Bis dato ungelöste Fragen der Dosis-Standardisierung• Großteils unmögliche Verblindung und der damit fehlende Placebo-
Vergleich• Aspekte der individuellen Reizempfänglichkeit• Vorhandensein von einerseits Monotherapien oder andererseits –
wie meistens – von Mehrfachtherapien in unterschiedlichsten Kombinationen
• Unterschiedliche Anzahl der jeweiligen Therapien pro Serie• Unterschiedliche Anzahl der Therapieserien• Unterschiedliche Intensität, Dauer, Frequenz und Dynamik der
Applikationen der jeweiligen Therapien pro Sitzung• Hohe Anzahl der behandelten Krankheitsentitäten bzw.
Krankheitsstadien• Viele mögliche Behandlungslokalisationen etc.
Proofs of evidence• Among the numerous RCTs published on the efficacy of physical modalities, there seem to
exist only few high quality RCTs that would have assessed the efficacy of these physical
modalities in a „meaningful“ way.
• Numerous systematic reviews suggest for most of the physical modalities effectiveness on
a low level of evidence. Due to the low quality of the evidence, the estimates of the
effects are usually very uncertain.
High heterogeneity of studies (meta-analyses problematic): Patients (not well standardized),
treatment protocols (application mode, -intensity, -duration, etc.), control interventions (high
attention), Outcome measures (mostly symptom based - seldom function, satisfaction with
treatment result)
• Definitive statements on the efficacy and clinical usefulness of physical modalities can not
be made for most administrations of physical modalities.
• New data from basic research related to the „efficient“ administration of physical
modalities as well as from well planned RCTs will be essential for the „survival“ of physical
modalities in clinical practice.
Therapeutischer Ultraschall bei Gonarthrose
Proofs of evidence may change over time!
• Welch V et al. Cochrane Database Syst Rev. 2001;(3):CD003132.– 3 trials, including 294 patients
Ultrasound therapy appears to have no benefit over placebo or short wave diathermy for patients with knee OA.
• Rutjes AW et al. Cochrane Database Syst Rev. 2010 Jan 20– 5 small sized trials in a total of 341 patients
….therapeutic ultrasound may be beneficial for patients with osteoarthritis of the knee.
• Zhang C et al. Clin Rehabil. 2015 Oct 8. pii: 0269215515609415. – Ten randomized controlled trials (645 patients); pain, function
…. that therapeutic ultrasound is beneficial for reducing knee pain and improving physical functions in patients with knee osteoarthritis and could be a safe treatment.