Schmerzreduktion bei postoperativen Heilungsvorgängen
Hintergrund
Wundheilung lässt sich in die 4 Phasen Entzündung, Proliferation, Re-Epithelialisierung sowie Gewebs-Remodeling unterteilen. In fast allen Phasen kommt sog. Proteasen eine Schlüsselrolle zu. In der Entzündungsphase spalten diese Enzyme (z.B. Metalloproteinasen MMPs, Serinproteasen wie Elastin) die Proteine der beschädigten Extrazellulären Matrix (also Kollagen, Elastin, Proteoglykane usw.), damit sich neues Gewebe bilden kann. In der Proliferationsphase verbessern sie die Kapillarisierung und beim Remodeling verhelfen sie zu einer guten epidermalen Vernarbung.
Gefährlich wird es, wenn zuviel Proteasen gebildet werden. Denn dann kommt es zu einem unerwünschten Abbau neu gebildeten Gewebes und anderer Proteine (z.B. Wachstumsfaktoren). Dies verlängert den Entzündungsprozess und zerstört normales Gewebe [1].
Selbstverständlich sind auch bestimmte entzündungsfördernde Zytokine (TNF-alpha) als Indikator einer schlechten Wundheilung geeignet. Auf jeden Fall konnte sowohl in Tierversuchen als auch in klinischen Studien gezeigt werden, dass bei Wunden, die keinen Heilungs-Fortschritt aufweisen, eine erhöhte Proteasenaktivität vorliegt [2],[3]. Ansonsten gehören Proteasen selbstverständlich zum essentiellen Wundheilungsvorgang.
Hinsichtlich der in Studien öfters genannten Keratinozyten handelt es sich um Zellen der Epidermis (Oberhaut), die zu 90 % aus Keratinozyten besteht.
PEMF-Studien Wundheilung
Aus früheren Untersuchungen ist bekannt, dass PEMF die Proliferation, also das schnelle Wachstum von Keratinozyten fördern [4]. In einer Zellkulturstudie lies sich demonstrieren, dass sich – gegenüber einer Kontrollkultur – das zellfreie Areal unter PEMF zeitabhängig verringerte. Ebenso zeigte sich eine Modulation der Metalloproteinasen, der Zytokine sowie der Keratinozyten [5].
Eine zu lange oder überschiessende Entzündungsphase führt zu hypertrophen Narben, Keloiden oder zu chronischen Wunden und Geschwüren. In einem Review werden die wichtigen anti-entzündlichen Effekte von PEMF bei der Wundheilung bzw. bei schlecht heilenden Wunden herausgearbeitet [6].
Ein weiteres Review bezieht sich auf die zunehmende Prävalenz, also der Häufigkeit von chronischen Geschwüren, die bei ca. 0,3 % der Bevölkerung liegt. Als Ergebnis werden drei Wirkmechanismen von PEMF betont: 1. Ein anti-inflammatorischer (anti-entzündlicher) Effekt, indem beim Heilungsprozess durch die Modulation von Zytokinen ein erfolgreicher Wechsel von einem pro-inflammatorischen in einen anti-inflammatorischen Zustand erfolgt. 2. Ein gefässneubildender Prozesss, der durch eine endotheliale Zellproliferation sowie die Produktion des FGF-2-Wachstumsfaktors (Fibroblast-Growth-Factor) zustande kommt. 3. Ein Re-Epithalisierungseffekt durch Stimulierung der Kollagenbildung [7].
PEMF-Studien Wundheilung Post-OP
Es ist bekannt, dass ein Jahr nach einer Totalendoprothese des Knies (TEP) ein erheblicher Prozentsatz der Patienten sich nicht vollständig erholt und weiterhin Schmerzen hat. In einer Studie mit 33 Patienten wurden diese randomisiert und einer Kontroll- und PEMF-Gruppe zugeteilt (also keine Placebostudie). PEMF (1,5 mT / 75 Hz) wurde dabei postoperativ 4 Stunden täglich über 60 Tage eingesetzt (tragbares, batteriebetriebenes Gerät).
Ergebnis: Bereits 4 Wochen nach der TEP lagen Schmerzen, Knieschwellung und funktioneller Score signifikant unter der der Kontrollgruppe. Auch nach einem Follow-up nach 6 Monaten war der Schmerz immer noch signifikant geringer. Drei Jahre nach der OP wurden schwerer Schmerz und vereinzelte Gehbehinderungen von einer signifikant kleineren Gruppe der PEMF-Behandelten geäussert. Die Autoren vermuten, dass die frühe Entzündungsminderung für das günstige Ergebnis im Follow-up entscheidend war [8].
In einer Studie wurde die Fragestellung aufgeworfen, inwieweit eine PEMF-Behandlung bei einem sofort belastbaren Implantat das Therapieergebnis verbessern kann. Hierzu erhielten 11 Patienten vier abgekippte Implantate im Ober- und im Unterkiefer und unterzogenen sich einer sofortigen Belastungs-Rehabilitation. Hierfür erhielt jeder Patient zwei spezielle PEMF-Systeme, also jeweils eines für eine Wange. Im Sinne einer Randomisierung wurden dann die Systeme, von denen eines ein Placebogerät war, gewechselt. Ergebnis: Bei den meisten Patienten gab 48 Stunden nach der OP hinsichtlich Schwellung und Schmerz keinen Unterschied zwischen PEMF und Placebogerät. Obwohl die Studie mit einigen Designdefiziten behaftet ist, bleibt festzuhalten, dass hier keine Beeinflussung der OP-Folgen möglich war [9].
In einer randomisierten, placebokontrollierten Doppelblindstudie erhielten 24 Patientinnen nach einer operativen Brustverkleinerung wegen Makromastie (über der Norm liegende Vergrösserung der Brustdrüse) eine PEMF-Behandlung. Ergebnis: Nur eine Stunde nach Einsatz eines PEMF sank der durchschnittlich Schmerzscore (gemessen mit VAS) im Vergleich zu Placebo um 57 % – und um 300 % nach 5 Stunden – was noch 48 Stunden nachwirkte. Ausserdem nahm der Schmerzmittelbedarf (Opiate) in der Verumgruppe um das 2,2-fache ab. In der PEMF-Gruppe war auch der durchschnittliche IL-1-beta-Konzentration im Wundsekret um 275 % geringer. Hinsichtlich TNF-alpha, VEGF und FGF-2 gab es keine Veränderungen [10].
Studie zu Brust-Rekonstruktion nach Mamma-Ca (Verfahren: Gestielte TRAM-Lappenplastik / hier wird Eigengewebe aus dem Bauch für den Brustaufbau verwendet und auch Muskelgewebe ohne Unterbrechung der Blutversorgung verwendet). Diese OP ist bekanntlich sehr komplex und schmerzhaft. 32 Patientinnen in einer randomisierten, placebokontrollierten Studie: Das Ergebnis: 5 Stunden nach der OP war der Schmerzscore (VAS) in der Placebogruppe 2-mal höher und 72 Stunden danach 4-mal höher als in der PEMF-Gruppe, wodurch sich auch der Schmerzmittelverbrauch in der Placebogruppe verdoppelte und die durchschnittliche Interleukin-1ß-Konzentration im Wundsekret sogar 5-mal höher war. Die Autoren kommen zur Schlussfolgerung, dass sich mittels PEMF die Schnelligkeit und die Qualität der Wundheilung nach OP verbessern lässt [11].
Interessant ist auch eine randomisierte Doppelblindstudie Studie zur Wundbehandlung nach operativer ästhetischer Brustvergrösserung. Einbezogen wurden 42 gesunden Frauen, die in die drei Gruppen a) bilaterale PEMF-Behandlung, b) bilaterale Placebobehandlung und c) eine Brust mit PEMF und eine Brust mit Placebobehandlung eingeteilt wurden. Ergebnis: Auf Grundlage eines VAS-Scoring nahm der Schmerz in der PEMF-Gruppe nach dem 3. postoperativen Tag um fast den Faktor 3 ab gegenüber Placebo und blieb bis zum 7. Tag auf diesem Level. Entsprechend verringerte sich auch der Schmerzmittelverbrauch um das dreifache [12].
Eine besondere Art der Wundheilung erfordern Frostbeulen / Erfrierungen, die in grossen Höhen ihren Ursprung nehmen (Plateau Frostbites PF). So scheint die Kombination zwischen Kälte und Hypoxie (Sauerstoffarmut) einen grösseren Gewebeschaden anzurichten als Kälte allein, was offensichtlich mit Unterschieden in der Mikrozirkulation und histopathologischen Veränderungen der verschiedenen Gewebsschichten zusammenhängt [13].
In einer PEMF-Studie wurden 69 Ratten in einem randomisierten Studiendesign in drei Gruppen geteilt: Gesunde Tiere, Tiere mit partiellen Erfrierungen (PTPF) am Rücken sowie solche, deren PTPF täglich mit einem PEMF behandelt wurden. Ergebnis: In der PTPF-PEMF-Gruppe erholte sich die Mikrozirkulation und verbesserte sich die Wundheilung um 25 % schneller als bei den PTPF-Ratten. Histopathologische Untersuchungen deckten dabei ein beschleunigtes Wachstum verschiedener tiefere Gewebsschichten auf, was mit der Tiefenwirkung von Magnetfeldern zusammenhängt [14].
In einer weiteren randomisierten, doppelblinden und placebokontrollierten PEMF-Studie mit 72 Frauen, wurde die mögliche Schmerzreduzierung, der Analgetika-Verbrauch sowie die Wundheilung nach einer Sektio (Kaiserschnitt) untersucht. Die Patientinnen wurden hierfür in zwei Gruppen (Placebo- und Verum) zu jeweils 36 Personen geteilt. Die Befragung erfolgte anhand der VAS-Skala 2, 4, 6, 12 und 24 Stunden sowie 2, 4 und 7 Tage nach dem Eingriff. Ergebnis: In der aktiven PEMF-Gruppe war der postoperative Schmerz zu allen gemessenen Zeiten signifikant schwächer als bei Placebo.
Auch berichteten wesentlich weniger Frauen (36 % vs. 72 %) von starken Schmerzen innerhalb 24 Stunden nach der Sektio. Dies bildete sich auch im Schmerzmittelverbrauch ab, der in der PEMF-Gruppe um 2,1 mal geringer war. Nach sieben Tagen war der Wundheilungsvorgang bei den PEMF-Behandelten signifikant besser vorangeschritten, d.h. es waren weder Exsudate (entzündlich bedingte Wundabflüsse), Erythema (gesteigerte lokale Durchblutung des Hautgewebes z.B. infolge einer Entzündung) noch Ödeme zu erkennen. Auch wurde von einer hohen Patientenzufriedenheit berichtet [15].
Fazit
Im Wege von Entzündungshemmung, Ödemabfuhr sowie einer verbesserten Mikrozirkulation, führt QRS PEMF bei postoperativen Heilungsvorgängen zu einer deutlichen Schmerzreduktion, gleichgültig ob nach endoprothetischer Implantation, aesthetischer Brust-OP oder einer allgemeinen postoperativen Wundbehandlung.
Auch ein Sakraldekubitus, der mit anderen Therapieansätzen kaum verbessert werden kann, ist mit QRS nachweislich innerhalb von mehreren Monaten der regelmässigen Anwendung heilbar.
Quellen
[1] Agren MS et al. Topical synthetic inhibitor of matrix metalloproteinases delays epidermal regeneration of human wounds. Exp Dermatol 2001; 10(5): 337-48
[2] Beidler SK et al. Multiplexed analysis of matrix metalloproteinases in leg ulcer tissue of patients with chronic venous insufficiency before and after compression therapy. Wound Repair Regen 2008; 16(5): 642-48
[3] Liu Y et al.Increased matrix metalloproteinase-9 predicts poor wound healing in diabetic foot ulcers. Diabetes cure 2009; 32(1): 117-119
[4] Vianale G et al. Extremely low frequency electromagnetic field enhances human keratinocyte cell growth and decreases proinflammatory chemokine production. Brit J Dermatol 2008; 158(6): 1180-1196
[5] Patruno A et al. Extremely low-frequency electromagnetic fields accelerates wound healing modulating MMP-9 and inflammatory cytokines. Cell prolif 2018 Jan 22: doi: 10.1111/cpr.12432.
[6] Pesce M et al. Extremely low frequency electromagnetic field and wound healing: implication of cytokines as biological mediators.Eur Cytokine Netw 2013; 24(1): 1-10
[7] Costin GE, Birlea SA, Norris DA. Trends in wound repair: cellular and molecular basis of regenerative therapy using electromagnetic fields. Curr Mol Med 2012; 12(1): 14-26
[8] Adravanti P et al. Effect of pulsed electromagnetic field therapy in patients undergoing total knee arthroplasty: a randomised controlled trial. Int Orthop 2014; 38(2): 397-403
[9] Menini M et al. Effects of pulsed electromagnetic fields on swelling and pain after implant surgery: a double-blind, randomized study. Int J Oral Maxillofac Surg 2016; 45(3): 346-53
[10] Rohde C et al. Effects of pulsed electromagnetic fields on interleukin-1 beta and postoperative pain: a double-blind, placebo-controlled, pilot study in breast reduction patients. Plast Reconstr Surg 2010; 125(6): 1620-9
[11] Rohde C et al. Pulsed electromagnetic fields reduce postoperative interleukin-1ß, pain, and inflammation: a double-blind, placebo-controlled study in TRAM Flap breast reconstruction patients. Plast Reconstr Surg 2015; 135(5): 808e-817e
[12] Héden P, Pilla AA. Effects of pulsed electromagnetic fields on postoperative pain: a double-blind randomized pilot study in breast augmentation patients. Aesthetic Plast Surg 2008; 32(4): 660-6
[13] Hu J et al. Pathophysiologic determination of frostbite under high altitude environment simulation in Sprague-Dawely Rats. Wilderness Environ Med 2016; 27(3): 355-63
[14] Jiao M et al. Effects of low-frequency pulsed electromagnetic fields on plateau frostbite healing in rats. Wound Repair Regen 2016; 24(6): 1015-1022
[15] Khooshideh M et al. Pulsed electromagnetic fields for postsurgical pain management in women undergoing caesarean section: a randomized, double-blind, placebo-controlled trial. Clin J Pain 2017; 33(2): 42-147