Tecnología y Equipos

Principios Físicos de las Ondas de Choque

Parámetros Acústicos

El sonido son ondas mecánicas elásticas longitudinales u ondas de presión. La forma de una onda simple de sonido es una secuencia sinusoidal de fases de presión  positivas y negativas (fig. 1).

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Cuando las oscilaciones son de una frecuencia elevada por encima del espectro audible del oído humano (16.000-20000 Hz) se denomina ultrasonido. En contraposición a esto, un pulso sónico es una fase corta de uno o pocos periodos de señal. (fig.2)

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Una onda de choque es una onda acústica o sónica que se eleva por encima de la presión atmosférica en nanosegundos (10-9 s) alcanzando una presión de 100 MPa y después decrece exponencialmente en 1-5 ms hasta la presión atmosférica pasando por una fase de presión negativa de -10 MPa (fig. 3).

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En medicina se utilizan ondas de presión con un rango entre 10-100 megapascales (1 MPa = 10 Bar). Como vemos en la figura 4, la presión rápidamente se eleva hasta un valor pico llamado pico de presión positiva P+.

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Para obtener información espacial del campo total de una onda de choque, se puede hacer una representación espacial  en 3-D de los trazos de la Presión positiva. Acorde con esta representación espacial de la presión, EL FOCO se define como la localización  del máximo pico de presión acústica  positiva  P+ (fig.5).

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Las dimensiones del foco son dadas por el contorno de la mitad del pico de presión máximo P+/2. El volumen de foco a -6db se representa en la (fig.6) donde la distribución fx(-6dB) y fy(-6dB)  simbolizan la anchura del foco y la longitud del foco viene representada por la fz(-6dB)

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Otro parámetro importante a tener en cuenta es la máxima cantidad de energía acústica transmitida a un área de 1 mm2 por pulso denominada densidad de flujo energético (ED) y se mide en milijulios (mJ/mm2).

Tipos de Ondas de Choque

Actualmente los tres tipos de fuentes generadores de ondas de choque son la electrohidráulica, electromagnética y la piezoeléctrica.

Electrohidráulica

Consiste en una bujía con dos electrodos conectados a un capacitador de alto voltaje de más de 40 nano faradios en un medio liquido conductor, lo que provoca una burbuja de plasma y una onda de choque en el foco 1 y es reflejada y transmitida al foco 2 (fig.7).

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Electromagnética

El pulso eléctrico pasa por una bobina enrollada en forma de espiral próxima a una lámina metálica rodeada de agua. La lámina se flexiona y emite una onda que es focalizada por una lente acústica (fig.8).

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En la fuente electromagnética, el pulso eléctrico pasa por una bobina enrollada en forma de espiral próxima a una lámina metálica rodeada de agua. La lámina se flexiona y emite una onda que es focalizada por una lente acústica (fig.8).

Efectos mecánicos de las ondas de choque

A la distinta resistencia que ofrecen los tejidos del cuerpo humano al paso de las ondas de choque se denomina impedancia sónica. En la siguiente tabla se muestra las distintas propiedades acústicas de los medios.

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Cuando las Impedancias son de medios diferentes, p.e. grasa-músculo, la onda en parte se refleja hacia el medio 1 y en parte se transmiten al medio 2. Si la impedancia del medio 2 es menor que la del medio 1, la presión reflejada tiene un signo negativo. En la transición de  un tejido con un órgano con aire como la mayoría de la energía se refleja y no se transmite al medio 2, en esta interfase se producen desgarros y rotura de órganos como el pulmón o intestino (fig.9).

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Efecto Hopkins: en una calcificación el efecto destructivo se inicia en la parte contraria a la zona de entrada de la onda donde las fuerzas tensiles sobrepasan la resistencia del material. La onda al salir se transmite de un medio de alta impedancia a uno de baja impedancia como ocurre con el músculo que rodea a una calcificación (fig.10).

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Efectos biológicos de las ondas de choque

Durante más de 30 años, las ondas de choque han sido aplicadas con éxito para desintegrar cálculos en vías urinarias (1). Actualmente, las ondas de choque también se utilizan para tratar patologías del sistema músculo-esquelético (2).

De la desintegración de piedras en el riñón al tratamiento de huesos

En las radiografías de seguimiento, los urólogos observaron que si el cálculo estaba ubicado en los uréteres y en la vejiga, las ondas de choque producían también un aumento de la densidad del hueso ilíaco. Las ondas de choque destruían los cálculos y a la vez fomentaban la osteogénesis en las áreas cercanas a la zona de tratamiento (3). Este efecto atrajo rápidamente la atención de cirujanos ortopédicos y traumatólogos.

Se iniciaron estudios en ciencia básica, trabajos de experimentación con animales de laboratorio y ensayos clínicos en humanos. Las ondas de choque mejoraban el crecimiento óseo y tenían un efecto regenerador en los tendones.

El tratamiento con ondas de choque usado con éxito durante más de 15 años en patologías ortopédicas

El tratamiento con ondas de choque se expandió rápidamente por todo el mundo para las siguientes indicaciones:

Pseudoartrosis y fracturas con retraso de consolidación (4)

Tendinopatía calcificante del hombro (5)

Fasciopatía plantar (con o sin espolón)(6)

Epicondilopatía (“codo de tenista”) (7)

En estas patologías, los ensayos clínicos muestran su eficacia en la consolidación ósea,  la disminución del dolor y la recuperación de la funcionalidad.

La constante investigación ha permitido un aumento del conocimiento sobre las respuestas biológicas y los mecanismos de acción de las ondas de choque. Los conceptos de estimulación, mecanotransducción, angiogénesis y regeneración tisular permiten ampliar la gama de indicaciones terapéuticas a otras patologías crónicas del sistema músculo-esquelético: Tendinopatía aquílea (8,9), Síndrome doloroso del trocánter mayor (“bursitis trocantérea”)(10) y en otros síndromes dolorosos de inserción muy frecuentes en el mundo del deporte como el síndrome de los músculos isquiotibiales (11) y el síndrome medial de la tibia (12).

Mecanismos de acción de las ondas de choque

Originalmente, se adoptó un modelo mecánico. Las ondas de choque  causaban micro-lesiones en el área tratada, iniciando así el proceso de curación del tejido. En la actualidad, las investigaciones básicas demuestran que la suposición original del efecto mecánico tiene que considerarse inexacto.

Del modelo mecánico al modelo biológico

Diversos grupos de investigadores por todo el mundo han realizado estudios demostrando que las ondas de choque provocan una respuesta biológica en el tejido tratado.

Mediante un proceso llamado mecanotransducción, el estímulo mecánico de las ondas de choque genera una respuesta biológica.

El núcleo de las células se activa y se inicia la producción de proteínas responsables de los procesos de regeneración tisular (también llamados “factores de crecimiento”).

Las ondas de choque activan la angiogénesis, se forman nuevos vasos sanguíneos. (13, 14, 15). Aumentan la producción de colágeno, a partir de factores de crecimiento como el TGF-beta1 y el IGF-I (16,17). La regeneración de tejidos está mediada también por la liberación de óxido nítrico y el factor de crecimiento VEGF. Los estudios muestran la presencia del antígeno PCNA, que indica proliferación celular(18).

Otros trabajos muy recientes han podido probar una influencia de las ondas de choque en la diferenciación y migración de células madre (19). Esta respuesta biológica evita la producción de fibrosis en los tejidos tratados (20).

Las ondas de choque incrementan la formación de hueso (21), aumentando  la proliferación y diferenciación de osteoblastos (22). En pseudoartrosis y retrasos de consolidación, diversos ensayos clínicos en humanos muestran que las ondas de choque comparadas con la cirugía tienen la misma tasa de éxito, una recuperación más rápida y menos complicaciones.  La ISMST (“International Society for Medical Shockwave Treatment”), en base a estos resultados positivos, recomienda las ondas de choque como tratamiento de primera elección para  pseudoartrosis y retrasos de consolidación de huesos largos. (4, 23).

Nuevos campos de aplicación

Además de los resultados positivos en hueso y tendón, las ondas de choque están siendo eficaces en la regeneración cutánea (24).

Actualmente, las ondas de choque se aplican en el tratamiento de lesiones agudas y crónicas de la piel: úlceras por presión, úlceras venosas y arteriales, úlceras diabéticas, quemaduras, lesiones cutáneas post-traumáticas y post-quirúrgicas (25, 26).

Ensayos clínicos en animales y los primeros estudios clínicos en humanos han demostrado también un efecto regenerativo en lesiones isquémicas del miocardio (27, 28).

El abanico de posibilidades terapéuticas de las ondas de choque seguirá aumentando en los próximos años.

Indicaciones de las Ondas de Choque en medicina

La característica sumaria común de todos los tratamientos con Ondas de Choque, cuando son aplicadas correctamente y a las dosis adecuadas, es que producen una REGENERACIÓN de los tejidos enfermos o lesionados.

Esto se consigue a través de sus Efectos Mecánicos y Biológicos.

Sus Efectos Mecánicos, por los que comenzó su utilización industrial y también su utilización en Medicina, se deben a los grandes gradientes de Energía Acústica o Presión que son capaces de transportar, y que son capaces de actuar mecánicamente en las interfases de las diferentes estructuras que atraviesan y en las áreas focales donde se pueden concentrar. También se deben a los efectos de cavitación que se originan.

Sus Efectos Biológicos se han ido conociendo y se han visto incrementados por los descubrimientos de las investigaciones de los últimos años.

Brevemente mencionaremos los más importantes:

Vasculares (neoangiogénesis, con incremento y homogenización de los vasos).

sobre la inervación( disminución de las terminaciones nerviosas nociceptivas patológicas),

celulares (aumento y liberación de los factores de crecimiento y estimulación de la diferenciación de las células mesenquimales), y

bioquímicos (incremento de secreción de eNOS, Sustancia P, BMP2, PCNA y Prostaglandina E2).

Últimamente se está desarrollando una teoría creada por el Dr. Helmut Neuland y colaboradores, denominada Teoría de la Mecanotransducción que trata de explicar y probar a nivel celular la interrelación entre los dos tipos de efectos, mecánicos y biológicos con resultados bastante esperanzadores.

Como consecuencia de todo lo anteriormente mencionado, se podría resumir que las INDICACIONES de los tratamientos con Ondas de Choque se centran en aquellas enfermedades que precisan una REGENERACIÓN de los tejidos, sobre todo en aquellas que cursan con disminución o alteración de la vascularización, en las que cursan con aumento de la nocicepción, y también en las que cursan con formación de depósitos de sales o cristales minerales en sus tejidos.

Tras este preámbulo, vamos a centrarnos más en ir citando las

INDICACIONES MÁS RELEVANTES DE LAS ONDAS DE CHOQUE.

Por ello comenzaré por mencionar las INDICACIONES teniendo en cuenta sus EFECTOS:

Por sus Efectos Mecánicos:

Nefrolitiasis y Ureteroliasis.

Litiasis biliar.

Litiasis salivar.

Calcificaciones Tendones:

Manguito de los Rotadores del Hombro

Otras tendinopatías calcificantes

Enfermedad de Peyronie

Por sus Efectos Biológicos:

Tendinopatías Degenerativas

Epicondilosis humeral lateral y medial

Tendinosis del hombro sin calcificación.

Tendinosis del Manguito Trocantéreo o Trocanterosis.

Tendinosis cuadricipital

Tendinosis rotuliana

Tendinosis bíceps crural

Tendinosis del tibial anterior, tibial posterior y peroneos

Tendinosis Aquílea: tendinopatía proximal y entesopatía insercional.

Fasciosis Plantar o Entesopatía de la Fascia Plantar: con y sin Espolón calcáneo.

Otras Tendinosis

Tenovaginosis crónicas : Enf. de De Quervain.

Pseudoartrosis

de los huesos largos en las extremidades

de los huesos cortos

de la mano (metacarpianos y falanges)

del pie (5º metatarsiano, otros metatarsianos)

Fracturas de estrés.

Osteonecrosis:

Enfermedad de Kienbock en la muñeca

NAV de la cabeza femoral de la cadera.

NAV de los cóndilos femorales de la rodilla.

NAV del astrágalo en el tobillo.

Enfermedad de Freiberg en el pie.

Osteocondritis disecante

OD de la rodilla

OD del astrágalo

Heridas cutáneas

Ulceras cutáneas

Quemaduras cutáneas

Neuromiopatías : Espasticidad

Miopatías:

Síndrome Miofascial (excluyendo la Fibromialgia).

Lesiones Musculares sin Discontinuidad.

Indicaciones en fase experimental (con resultados alentadores):

Miocardiopatía Isquémica.

Prostatitis abacteriana.

Celulitis.

Infecciones por Bacterias y Hongos:

Ulceras cutáneas infectadas

Osteomielitis

Infección Periprotésica

Osteoporosis localizadas:

Síndrome del Dolor Regional Complejo o SDSR

Osteoporosis y aflojamiento periprotésico

Enfermedad Periodontal.

INDICACIONES SEGÚN EL TIPO DE ONDAS DE CHOQUE:

Recordaremos previamente el tipo y parámetro de clasificación de las Ondas de Choque y citamos a continuación las Indicaciones más relevantes para las que preferentemente se utilizan

Dependiendo de la ENERGIA que transportan:

Ondas de Choque de Alta Energía:

Litiasis renal y salivar

Pseudoartrosis, Retardos de Consolidación y Fracturas Estrés.

Calcificaciones

Osteonecrosis

Osteocondritis Disecante

Tendinosis

Enfermedad de Peyronie

Ondas de Choque de Media y Ondas de Choque de Baja Energía:

Tendinosis superficiales

Síndromes Musculares

Espasticidad

Heridas, Úlceras y Quemaduras cutáneas

Dependiendo de su FOCALIZACIÓN:

Ondas de Choque Focalizadas:

Deben obligatoriamente serlo todas las de Alta Energía, ya mencionadas en el apartado anterior.

Tendinosis superficiales

S. Miofasciales en Puntos Gatillo

Ondas de Choque Desfocalizadas:

Heridas, Ulceras y Quemaduras cutáneas

Espasticidad

Dependiendo de su ENTIDAD o ETIOLOGÍA:

Ondas de Choque Radiales u ondas de presión: se utilizan en enfermedades y procesos superficiales y que requieran energías bajas o medianas.

Ondas de Choque propiamente dichas: producidas por aparatos electrohidráulicos, electromagnéticos o piezoeléctricos. Pueden ser a su vez, como ya sabemos:

Focalizadas

Desfocalizadas

Alta Energía

Energía Media

Baja Energía

EFECTOS SECUNDARIOS DE LAS ONDAS DE CHOQUE

Las Ondas de Choque de Baja Energía y radiales prácticamente no tienen ningún efecto secundario

Las Ondas de Choque de Alta Energía pueden causar:

Dolor: en el punto de aplicación, mayor cuanto más alta sea la intensidad de las Ondas aplicadas

Parestesias e hipoestesia en la zona tratada y en áreas distales dicha zona

Enrojecimiento cutáneo y Petequias subcutáneas: más probable cuanto mayor sea la intensidad de las Ondas de Choque aplicadas

Síndrome Vasovagal: que cursa con Mareo, Sudoración fría, Malestar general, Naúseas, Hipotensión y puede llegar a producirse un Síncope, con pérdida de conciencia: hay que tenerlo en cuenta en las aplicaciones de Alta Energía y por ello se deben tener a mano los medios de reanimación y medicación apropiados.

Así mismo es preciso prestar atención y detectar precozmente los síntomas y signos iníciales por si se producen, y en su caso detener el tratamiento.

COMPLICACIONES DE LAS ONDAS DE CHOQUE

Roturas tendinosas y musculares: si se aplican sin tener en cuenta la dosis y el estado del tejido a tratar. Se han descrito en hombro y en Aquiles

Lesiones nerviosas y vasculares: estudiar y conocer la vía de aplicación

Hemartros: conocer el estado de la coagulación del paciente

CONTRAINDICACIONES DE LAS ONDAS DE CHOQUE

No deben realizarse tratamientos en la proximidad de los pulmones e intestino, vísceras huecas y membranosas rellenas de gas, que pudieran romperse o explotar y también provocar lesiones por sangrado y derrames.

No deben realizarse tratamientos que afecten a los grandes vasos y nervios por posibilidad de lesión o sangrado.

Por precaución, en general, no deben realizarse tratamientos con Ondas de Choque en mujeres Gestantes sobre todo en áreas que afecten a tronco y abdomen.

En los niños deben realizarse los tratamientos con mucha precaución: No deben realizarse tratamientos en los núcleos de crecimiento en las apófisis ya que podría afectarse o detenerse el mismo, provocando dismetrías y deformidad.

No deben realizarse en ningún caso tratamientos con Ondas de Choque en Pacientes con Alteraciones de la Coagulación.

Tampoco deben realizarse estos tratamientos en Pacientes Anticoagulados que no hayan sido adecuadamente revertidos previamente en los plazos y tiempos correctos. Máxima precaución en estos pacientes cuando hayan de aplicarse los tratamientos en la proximidad de articulaciones, por ejemplo Hombro o Rodilla, etc, por la posibilidad de que se desarrollen Hemartros a tensión.

No deben realizarse tratamientos con Ondas de Choque en pacientes con Artritis Reumatoidea diagnosticada.

No deben realizarse tratamientos con Ondas de Choque en Tumores sistémicos.

No deben realizarse tratamientos con Ondas de Choque en tejidos que hayan sido recientemente infiltrados con corticoides tipo depot, pues existe el riesgo de que se produzca una liberación masiva de dichos corticoides al torrente circulatorio. Hay que dejar transcurrir 5-6 semanas desde la infiltración antes de comenzar a tratar esas áreas.

REQUISITOS PARA REALIZAR TRATAMIENTOS CON ONDAS DE CHOQUE

Nunca deberá administrar un tratamiento con Ondas de Choque una persona que no cuente con los conocimientos y habilidades necesarias y precisas para poder hacerlo de una forma segura y eficaz para el paciente.

Dentro de este último apartado ONLAT recomienda expresamente que las Ondas de Choque de ALTA ENERGIA, y más aún si se tratan patologías de localización profunda, sean únicamente administradas por Cirujanos con la debida titulación y que cuenten con los medios adecuados para hacerlo con una focalización exacta y precisa.

Nunca podrá administrar un tratamiento con Ondas de Choque una persona que no esté facultada para hacerlo por su Sistema Nacional de Salud.

La ONLAT promocionará cursos y seminarios para divulgar el conocimiento y capacitar a los profesionales que deseen aprender estos tratamientos.

Así mismo la ONLAT colaborará y asesorará en esta materia a los Sistemas Sanitarios y de Educación Nacional y Autonómicos en los asuntos sanitarios, administrativos, organizativos, científicos y educativos para los que pudiera ser requerida por los mismos.

No se deben hacer Indicaciones Nuevas de Tratamientos con Ondas de Choque cuya Eficacia y Seguridad no hayan sido previamente contrastadas y verificadas por la correspondiente Investigación siguiendo los cánones del Método Experimental y cumpliendo con los criterios de la Medicina Basada en la Evidencia. Los resultados de la misma han de publicarse o hacerse públicos para que la comunidad científica los pueda conocer y valorar adecuadamente.

Es obvio que todos los pacientes que participen en un Estudio o Investigación Experimental deben hacerlo de forma VOLUNTARIA, con su correspondiente CONSENTIMIENTO INFORMADO firmado y de manera GRATUITA para su pecunio. Su Seguridad e Integridad deben estar garantizadas, contando con todos los medios auxiliares complementarios que se precisen a tal fin.

La ONLAT, a través de su Comité Científico y Junta Directiva, se pone a disposición de los Investigadores en Ondas de Choque que precisen asesoramiento científico y así lo soliciten.

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