Інформація призначена тільки для фахівців сфери охорони здоров'я, осіб,
які мають вищу або середню спеціальну медичну освіту.

Підтвердіть, що Ви є фахівцем у сфері охорони здоров'я.



Травма та її наслідки
Зала синя Зала жовта

Травма та її наслідки
Зала синя Зала жовта

Журнал "Травма" Том 24, №4, 2023

Повернутися до номеру

Екстракорпоральна ударно-хвильова терапія: можливості застосування при хронічному остеомієліті (огляд літератури)

Автори: Герцен Г.І. (1), Ременюк Ю.К. (2), Сікорська М.В. (3), Білоножкін Г.Г. (1)
(1) - Національний університет охорони здоров’я України ім. П.Л. Шупика, м. Київ, Україна
(2) - Медичний центр «Аватаж», м. Київ, Україна
(3) - Медичний центр «Аватаж», м. Запоріжжя, Україна

Рубрики: Травмотологія та ортопедія

Розділи: Довідник фахівця

Версія для друку


Резюме

Застосування екстракорпоральної ударно-хвильової терапії в експериментальних умовах показало ефективність методу при м’якотканинних і скелетних інфекціях. In vitro було встановлено, що енергозалежна дія ударних хвиль знижує життєздатність Staphylococus aureus та іншої патогенної флори. Для прояву антибактеріальної активності ударних хвиль щодо патогенних бактерій типової флори хронічного остеомієліту потрібно було не менше за 1000 імпульсів, а для майже повної її ерадикації (99 %) — 4000 імпульсів при щільності потоку енергії 0,59–0,96 мДж/мм2. Більшість авторів підтверджують ізольований (без антибіотиків) антибактеріальний ефект ударних хвиль in vitro, хоча є і протилежні думки. Відомо, що патогенні бактерії, включно із Staphylococus aureus, утворюють на інфікованих м’яких, кісткових тканинах, імплантах захисні біоплівки, унаслідок чого інфекція, що виникла, важко піддається лікуванню з низки причин — біоплівка перешкоджає проникненню антибіотиків, імунних клітин. У дослідженнях in vitro було встановлено, що ударні хвилі руйнують біоплівки патогенних бактерій і створюють умови для бактерицидної дії антибіотиків. У спостереженнях in vivo в умовах моделювання експериментального остеомієліту у тварин бактеріологічно було встановлено, що екстракорпоральна ударно-хвильова терапія при ізольованому застосуванні не має антибактеріального ефекту, проте при цьому морфологічно було встановлено менший ступінь вираженості остеомієліту. Автори констатували синергізм ударних хвиль з антибіотиками під час лікування хронічного остеомієліту у тварин, аж до бактерицидного ефекту. Дослідження впливу ударних хвиль на біоплівки патогенних бактерій, типових для інфекцій м’яких тканин, хронічного остеомієліту, як in vivo, так і in vitro показали, що після застосування методу патогенна флора стає сприйнятливою до антибіотикотерапії. Поширена в даний час думка про протипоказання щодо застосування екстракорпоральної ударно-хвильової терапії за наявності інфекції в організмі через небезпеку загострення запального процесу, можливість виникнення бактеріємії, сепсису, вогнищ вторинної інфекції не знайшла свого підтвердження в експериментальних дослідженнях in vivo. У багатьох роботах було показано відсутність у тварин цих та інших ускладнень після застосування ударних хвиль. Аналіз наведених даних свідчить про необхідність подальшого дослідження механізму дії екстракорпоральної ударно-хвильової терапії на хронічний остеомієліт, можливих ускладнень, пов’язаних із застосуванням методу, а також його апробації в клініці.

The use of extracorporeal shock wave therapy under experimental conditions has shown the effectiveness of the method in soft tissue and skeletal infections. In vitro, an energy-dependent effect of shock waves on reducing the viability of Staphylococcus aureus and other pathogenic flora was revealed. For the manifestation of the antibacterial activity of shock waves towards pathogenic bacteria of the typical flora in chronic osteomyelitis, at least 1,000 pulses were required, and for its almost complete eradication (99 %), 4,000 pulses were applied at an energy flux density of 0.59–0.96 mJ/mm2. Most authors confirm the isolated (without antibiotics) antibacterial effect of shock waves in vitro, although there are opposite opinions. It is known that pathogenic bacteria, including Staphylococcus aureus, form protective biofilms on infected soft, bone tissues, implants. Due to this, the emerging infection is difficult to treat for a number of reasons — the biofilm prevents the penetration of antibiotics and immune cells. In vitro studies have shown that shock waves destroy biofilms of pathogenic bacteria and create conditions for a joint bactericidal effect with antibiotics. In vivo observations under the conditions of modeling experimental osteomyelitis in animals have demonstrated bacteriologically that extracorporeal shock wave therapy, when used alone, does not have an antibacterial effect, however, a lower degree of osteomyelitis was detected morphologically. The authors stated the synergism of shock waves with antibiotics in the treatment of chronic osteomyelitis in animals, up to the bactericidal effect. Studies on the impact of shock waves on biofilms of pathogenic bacteria typical for soft tissue infections, chronic osteomyelitis, both in vivo and in vitro, showed that after the application of the method, the pathogenic flora becomes susceptible to antibiotic therapy. The currently widespread opinion about the contraindication of extracorporeal shock wave therapy in the presence of infection in the body, due to the risk of exacerbation of the inflammatory process, the likelihood of bacteremia, sepsis, and foci of secondary infection, has not been confirmed in the experimental studies in vivo. Many research have shown the absence of similar or other complications in animals after the use of shock waves. The analysis of the presented data indicates the need for further study of the mechanism of extracorporeal shock wave effect on chronic osteomyelitis, possible complications associated with the use of the method, as well as its approbation in the clinic.


Ключові слова

огляд; екстракорпоральна ударно-хвильова терапія; хронічний остеомієліт

review; extracorporeal shock wave therapy; chronic osteomyelitis


Для ознайомлення з повним змістом статті необхідно оформити передплату на журнал.


Список літератури

1. Knoblock K. ESWT in aesthetic medicine, burns, dermatology. Walter Medium GmbH, 2018. 248 р. ISBN 978-3-945106-10-5.
2. Lohrer H., Nauck T. Shock waves in sports medicine. Wallter Medium GmbH, 2018. 308 p. ISBN 978-3-945106-09-9.
3. Chaussy C., Brendel W., Schmiedt E. Extracorporeally induced destruction of kidney stones by shock waves. The Lancet. 1980 Dec 13. Vol. 316. Issue 8207. 1265-1268. DOI: 10.1016/s0140-6736(80)92335-1.
4. Mulagha E., Fromm H. Extracorporeal shock wave lithotripsy of gallstones revisited: current status and future promises. [Review] [36 refs]. Journal of Gastroenterology & Hepatology. 2000. 15(3). DOI: 10.1046/j.1440-1746.2000.02094.x.
5. Valchanou V.D., Michailov P. High energy shock waves in the treatment of deladed and nonunion of fructures. Int. Orthop. 1991. 15(3). 181-4. doi: 10.1007/BF00192289.
6. Haupt G. Use of extracorporeal shock waves in the treatment of pseudarthrosis, tendinopathy and other orthopedic diseases. Journal of Urology. 1997. 158. 4-11. DOI: 10.1097/00005392-199707000-00003.
7. Malliaropoulos N., Jury R., Pyne D., Padhiar N., Tur–ner J., Korakakis V. et al. Radial extracorporeal shock wave therapy for the treatment of finger finger tenosynovitis (trigger digit). Open Access J. Sports Med. 2016 Oct 31. 7. 143-151. DOI:10.2147/OAJSM.S108126.
8. Lequesne M., Mathieu P., Vuillemin-Bodaghi V., Bard H., Djian P. Gluteal tendinopathy in refractory greater trochanter pain syndrome: diagnostic value of two clinical tests. Arthritis Rheum. 2008 Feb 15. 59(2). 241-6. DOI: 10.1002/art.23354.
9. Furia J.P., Rompe J.D., Maffulli N. Low-energy extracorporeal shock wave therapy as a treatment for the Greater Trochanter Pain Syndrome. Am. J. Sports Med. 2009 Sep. 37(9). 1806-13. DOI: 10.1177/0363546509333014.
10.  Raissi G.R., Ghazaei F., Forogh B., Madani S.P., Daghaghzadeh A., Ahadi T. The Effectiveness of Radial Extracorporeal Shock Waves for Treatment of Carpal Tunnel Syndrome: A Randomized Clinical Trial. Ultrasound Med. Biol. 2017 Feb. 43(2). 453-460. DOI: 10.1016/j.ultrasmedbio.2016.08.022.
11. Xu D., Ma W., Jiang W., Hu X., Jiang F., Mao C. et al. A randomized controlled trial: comparing extracorporeal shock wave therapy versus local corticosteroid injection for the treatment of carpal tunnel syndrome. Int. Orthop. 2020 Jan. 44(1). 141-146. DOI: 10.1007/s00264-019-04432-9.
12. Lohrer H., Nauck T., Schöll J., Zwerver J., Malliaropoulos N. Extracorporeal shock wave therapy for patients suffering from recalcitrant Osgood-Schlatter disease. Sportverletz Sportschaden. 2012 Dec. 26(4). 218-22. German. DOI: 10.1055/s-0032-1325478.
13. Moretti B., Notarnicola A., Moretti L., Giordano P., Patella V. A volleyball player with bilateral knee osteochondritis dissecans treated with extracorporeal shock wave therapy. Chir. Organi Mov. 2009 May. 93(1). 37-41. DOI: 10.1007/s12306-009-0022-6.
14. Ludwig J., Lauber S., Lauber H.J., Dreisilker U., Raedel R., Hotzinger H. High-energy shock wave treatment of femoral head necrosis in adults. Clin. Orthop. Relat. Res. 2001 Jun. (387). 119-26. DOI: 10.1097/00003086-200106000-00016.
15. Furia J.P., Rompe J.D., Cacchio A., Maffulli N. Shock wave therapy as a treatment of nonunions, avascular necrosis, and delayed healing of stress fractures. Foot Ankle Clin. 2010 Dec. 15(4). 651-62. DOI: 10.1016/j.fcl.2010.07.002.
16. Uysal A., Yildizgoren M.T., Guler H., Turhanoglu A.D. Effects of radial extracorporeal shock wave therapy on clinical variables and isokinetic performance in patients with knee osteoarthritis: a prospective, randomized, single-blind and controlled trial. Int. Orthop. 2020 Jul. 44(7). 1311-1319. DOI: 10.1007/s00264-020-04541-w.
17. Hsieh C.K., Chang C.J., Liu Z.W., Tai T.W. Extracorporeal shockwave therapy for the treatment of knee osteoarthritis: a meta-analysis. Int. Orthop. 2020 May. 44(5). 877-884. DOI: 10.1007/s00264-020-04489-x.
18. Schaden W., Thiele R., Kölpl C., Pusch M., Nissan A., Attinger C.E., Maniscalco-Theberge M.E., Peoples G.E., Elster E.A., Stojadinovic A. Shock wave therapy for acute and chronic soft tissue wounds: a feasibility study. J. Surg. Res. 2007 Nov. 143(1). 1-12. DOI: 10.1016/j.jss.2007.01.009.
19. Saggini R., Figus A., Troccola A., Cocco V., Saggini A., Scuderi N. Extracorporeal shock wave therapy for management of chronic ulcers in the lower extremities. Ultrasound Med. Biol. 2008 Aug. 34(8). 1261-71. DOI: 10.1016/j.ultrasmedbio.2008.01.010.
20. Falanga V. Wound healing and its impairment in the diabetic foot. Lancet. 2005 Nov 12. 366(9498). 1736-43. DOI: 10.1016/S0140-6736(05)67700-8.
21. Wang C.J., Kuo Y.R., Wu R.W., Liu R.T., Hsu C.S., Wang F.S., Yang K.D. Extracorporeal shockwave treatment for chronic diabetic foot ulcers. J. Surg. Res. 2009 Mar. 152(1). 96-103. DOI: 10.1016/j.jss.2008.01.026.
22. Mah T.F., O’Toole G.A. Mechanisms of biofilm resistance to antimicrobial agents. Trends Microbiol. 2001 Jan. 9(1). 34-9. DOI: 10.1016/s0966-842x(00)01913-2.
23. Monteiro D.R., Gorup L.F., Takamiya A.S., Ruvollo-Filho A.C., de Camargo E.R., Barbosa D.B. The growing importance of materials that prevent microbial adhesion: antimicrobial effect of medical devices containing silver. Int. J. Antimicrob. Agents. 2009 Aug. 34(2). 103-10. DOI: 10.1016/j.ijantimicag.2009.01.017.
24. de Mesy Bentley K.L., Galloway C.A., Muthukrishnan G., Echternacht S.R., Masters E.A., Zeiter S., Schwarz E.M., Leckenby J.I. Emerging electron microscopy and 3D metho-dologies to interrogate Staphylococcus aureus osteomyelitis in murine models. J. Orthop. Res. 2021 Feb. 39(2). 376-388. DOI: 10.1002/jor.24968.
25. Vijayakumar A.B., Yerriswamy P.R., Suphala B., Gopalakrishnan A., Vinod Kumar C.S. Microbiological and Antibiotic provile of ostheomyelitis in tertiary care hospital. Int. Surg. J. 2021 Mar. 8(3). 910-4. DOI: 10.18203/2349-2902.isj20210926.
26. Von Eiff C., Overbeck J., Haupt G., Herrmann M., Winckler S., Richter K.D. et al. Bactericidal effect of extracorporeal shock waves on staphilococus aureus. J. Med. Microbiol. 2000 Aug. 49(8). 709-12. DOI: 10.1099/0022-1317-49-8-709.
27. Horn C., Mengele K., Gerdesmeyer L., Gradinger R., Gollwitzer H. The effect of antibacterial acting extracorporeal shockwaves on bacterial cell integrity. Med. Sci. Monit. 2009 Dec. 15(12). BR364-9. PMID: 19946225.
28. Gambihler S., Delius M. Transient increase in membrane permeability of L1210 cells upon exposure to lithotripter shock waves in vitro. Naturwissenschaften. 1992 Jul. 79(7). 328-9. DOI: 10.1007/BF01138714.
29. Gambihler S., Delius M., Ellwart J.W. Permeabilization of the plasma membrane of L1210 mouse leukemia cells using lithotripter shock waves. J. Membr. Biol. 1994 Sep. 141(3). 267-75. DOI: 10.1007/BF00235136.
30. Lew D.P., Waldvogel F.A. Osteomyelitis. Lancet. 2004 Jul 24–30. 364(9431). 369-79. DOI: 10.1016/S0140-6736(04)16727-5.
31. Qin H., Cao H., Zhao Y., Zhu C., Cheng T., Wang Q. et al. In vitro and in vivo anti-biofilm effects of silver nanoparticles immobilized on titanium. Biomaterials. 2014 Nov. 35(33). 9114-25. DOI: 10.1016/j.biomaterials.2014.07.040.
32. Aslam S. Effect of antibacterials on biofilms. Am. J. Infect. Control. 2008 Dec. 36(10). S175.e9-11. DOI: 10.1016/j.ajic.2008.10.002.
33. Raad I., Hanna H., Jiang Y., Dvorak T., Reitzel R., Chaiban G. et al. Comparative activities of daptomycin, linezo–lid, and tigecycline against catheter-related methicillin-resistant Staphylococcus bacteremic isolates embedded in biofilm. Antimicrob. Agents Chemother. 2007 May. 51(5). 1656-60. DOI: 10.1128/AAC.00350-06.
34. Wanner S., Gstöttner M., Meirer R., Hausdorfer J., Fille M., Stöckl B. Low-energy shock waves enhance the susceptibility of staphylococcal biofilms to antimicrobial agents in vitro. J. Bone Joint Surg. Br. 2011 Jun. 93(6). 824-7. DOI: 10.1302/0301-620X.93B6.23144.
35. Madron M.S., McClure S.R., Griffith R.W., Wang C. Absence of bactericidal effect of focused shock waves on an in-vitro biofilm model of an implant. Can. J. Vet. Res. 2012 Apr. 76(2). 129-35. PMID: 23024455;
36. Qi X., Zhao Y., Zhang J., Han D., Han D., Chen C., et al. Increased Effects of Extracorporeal Shock Waves Combined with Gentamicin against Staphylococcus aureus biofilms in vitro and in vivo. Ultrasound Med. Biol. 2016 Sep. 42(9). 2245-52. DOI: 10.1016/j.ultrasmedbio.2016.04.018.
37. Horn C., Gerdesmeyer L., von Eiff C., Gradinger R., Gollwitzer H. Energy-dependent stimulatory and inhibitory effects of extracorporeal shock waves on bacteria and on gentamicin activity. Med. Sci. Monit. 2009 Jun. 15(6). MT77-83. PMID: 19478708.
38. Tsikopoulos K., Drago L., Koutras G., Givissis P., Vagdatli E., Soukiouroglou P. et al. Radial Extracorporeal Shock Wave Therapy against Cutibacterium acnes Implant-Associated Infections: An in Vitro Trial. Microorganism. 2020 May 15. 8(5). 743. DOI: 10.3390/microorganisms8050743.
39. Milstrey A., Rosslenbroich S., Everding J., Raschke M.J., Richards R.G., Moriarty T.F. et al. Antibiofilm efficacy of focused high-energy extracorporeal shockwaves and antibiotics in vitro. Bone Joint Res. 2021 Jan. 10(1). 77-84. DOI: 10.1302/2046-3758.101.BJR-2020-0219.R1.
40. Kamanli A., Sahin S., Kavuncu V., Felek S. Lumbar spondylodiscitis secondary to Enterobacter cloacae septicaemia after extracorporeal shock wave lithotripsy. Ann. Rheum. Dis. 2001 Oct. 60(10). 989-90. DOI: 10.1136/ard.60.10.989a.
41.  Zannoud M., Ghadouane M., Kasmaoui E.H., Alami M., Jira H., Abbar M. Metastatic cerebral abscess from Klebsiella pneumoniae after extracorporal shock wave lithotripsy for kidney stone (a case report). Ann. Urol. (Paris). 2003 Apr. 37(2). 81-4. French. DOI: 10.1016/s0003-4401(03)00011-1.
42. Puetzler J., Milstrey A., Everding J., Raschke M., Arens D., Zeiter S. et al. Focused high-energy extracorporeal shockwaves as supplemental treatment in a rabbit model of fracture-related infection. J. Orthop. Res. 2020 Jun. 38(6). 1351-8. DOI: 10.1002/jor.24565.
43. Gollwitzer H., Roessner M., Langer R., Gloeck T., Diehl P., Horn C. et al. Safety and effectiveness of extracorporeal shockwave therapy: results of a rabbit model of chronic osteomyelitis. Uktrasound Med. Biol. 2009 Apr. 35(4). 595-602. DOI: 10.1016/j.ultrasmedbio.2008.10.004.
44. Inanmaz M.E., Uslu M., Isik C., Kaya E., Tas T., Bayram R. Extracorporeal Shockwave Increases the Effectiveness of Systemic Antibiotic Treatment in Implant-Related Chronic Osteomyelitis: Experimental Study in a Rat Model. J. Orthop. Res. 2014 Jun. 32(6). 752-6. DOI: 10.1002/jor.22604.
45. Gnanadhas D.P., Elango M., Janardhanraj S., Srinandan C.S., Datey A., Strugnell R.A., Gopalan J., Chakravortty D. Successful treatment of biofilm infections using shock waves combined with antibiotic therapy. Sci. Rep. 2015 Dec 10. 5. 17440. DOI: 10.1038/srep17440.
46. Khatoon Z., McTiernan C.D., Suuronen E.J., Mah T.F., Alarcon E.I. Bacterial biofilm formation on implantable devices and approaches to its treatment and prevention. Heliyon. 2018 Dec 28. 4(12). e01067. doi: 10.1016/j.heliyon.2018.e01067.
47. Wang C.J., Huang H.Y., Yang K., Wang F.S., Wong M. Pathomechanism of shock wave injuries on femoral artery, vein and nerve. An experimental study in dogs. Injury. 2002 Jun. 33(5). 439-46. DOI: 10.1016/s0020-1383(02)00005-0.

Повернутися до номеру