POLA MAGNETYCZNE
W MEDYCYNIE
Wykład wygłoszony przez
prof. Aleksandra Sieronia
w dniu 25 listopada 1999 roku
w Gliwicach na Konferencji Naukowej
zorganizowanej z okazji 80-lecia
Stowarzyszenia Elektryków Polskich.
Równolegle do badań nad szkodliwością pól elektromagnetycznych dla flory, fauny i człowieka, trwały i trwają intensywne badania nad możliwością ich wy-korzystania dla dobra człowieka.
Od ponad pięćdziesięciu lat znane jest wykorzystanie pól elektromagnetycznych o częstotliwościach rzędu kilku MHz pozwalających uzyskać ogrzewanie tkanek poprzez efekty diatermiczne. W ostatnim dziesięcioleciu pola o częstotliwości radiowej wykorzystywane są w leczeniu chorób serca do przecinania nieprawidłowych szlaków przewodzących pobudzenie w zespołach WPW i LGL. Największe jednak nadzieje badaczy wzbudzają pola ma-gnetyczne stosowane w różnych jednostkach chorobowych zwane polami bardzo niskiej częstotliwości ELF-MF.
Uzyskanie jednoznacznej odpowiedzi na pytanie, jakie pola, i w jakich przypadkach chorobowych są skuteczne jest niełatwe, i często wzbudzające kontrowersje, ze względu na trudność uzyskania identyczności warunków ekspozycji. Wynika to nie tylko z faktu osobniczej odmienności reakcji organizmu ludzkiego, ale także dużych problemów technicznych wytworzenia jednorodnego pola magnetycznego w stosowanych w medycynie aplikatorach pola.
Intensywne badania nad wykorzystaniem terapeutycznym wolnozmiennych pól magnetycznych obejmują wszystkie poziomy doświadczeń laboratoryjnych, począwszy od submolekularnych do eksperymentów na zwierzętach doświadczalnych. Największa dynamika charakteryzuje jednak badania kliniczne. Zastosowanie zmiennych pól magnetycznych w terapii mieści się w ramach specjalizacji medycznej noszącej nazwę medycyny fizykalnej. W zależności od parametrów fizycznych stosowanych pól rozróżnia się następujące działy medyczne:
magnetoterapię
magnetostymulację.
Pola magnetyczne stosowane w magnetoterapii, zgodnie z ogólnie przyjętymi w medycynie fizykalnej kryteriami, mają częstotliwość mniejszą od 100 Hz i in-dukcję magnetyczną rzędu 0,1 mT do 20 mT. Indukcje te są o 2-3 rzędy większe od indukcji magnetycznej pola ziemskiego, która wynosi 30 do 70 mT.
Przebiegi pól magnetycznych najczęściej stosowanych w magnetoterapii mają kształt sinusoidy, trójkąta i prostokąta. W użyciu są również przebiegi połówkowe, nazywane półsinusoidalnymi, półtrójkątnymi i odpowiednio półprostokątnymi.
Pola magnetyczne stosowane w magnetostymulacji mają zwykle większą częstotliwość przebiegu podstawowego, która mieści się w przedziale 2000 do 3000 Hz. Wartości indukcji magnetycznej wynoszą od 1 pT do 100 mT. Przebiegi podstawowe stosowane w magnetostymulacji są zmodulowane w taki sposób, żeby ich obwiednie miały kształt fali o częstotliwości od kilku do 100 Hz.
Wolnozmienne pola magnetyczne stosowane w magnetoterapii jak i w magnetostymulacji mają niewielkie wartości natężenia pola elektrycznego.
Na podstawie badań doświadczalnych prowadzonych w wielu ośrodkach badawczych na świecie, w tym także w kierowanym przeze mnie, wykazano, a w nie-których przypadkach wyjaśniono, wiele z biologicznych efektów oddziaływania tych pól na organizmy żywe.
Stwierdzono, że wolnozmienne pola magnetyczne na poziomie molekularnym, subkomórkowym i komórkowym oddziałują na:
Nieskompensowane spiny magnetyczne pierwiastków paramagnetycznych i wolnych rodników oraz molekuły diamagnetyczne.
Strukturę ciekłych kryształów tworzonych przez cholesterol i jego pochodne, w tym znajdujących się zwłaszcza w błonach biologicznych.
Własności fizykochemiczne wody, będącej wypełniaczem tkankowym.
Depolaryzację komórek posiadających zdolność samoistnej depolaryzacji.
Struktury tkanek mające własności piezoelektryczne i magnetostrykcyjne.
Przejście z efektów subkomórkowych i komórkowych na efekty biologiczne stwierdzane u zwierząt pod wpływem działania wolnozmiennych pól magnety-cznych napotyka jeszcze na wiele nierozwiązanych problemów interpretacyjnych. Tym niemniej, dzięki dobrze udokumentowanym badaniom wiadomo już, że ich oddziaływanie powoduje efekty biologiczne, do których należy zaliczyć:
Intensyfikację procesu utylizacji tlenu, a także wzrost procesów oddychania tkankowego.
Działanie naczyniorozszerzające i naczyniotwórcze (wazodilatacyjne i angiogenetyczne).
Nasilenie procesu regeneracji tkanek miękkich.
Przyspieszenie procesu tworzenia zrostu kostnego w stawach rzekomych.
Działanie przeciwzapalne i przeciwobrzękowe.
Działanie przeciwbólowe.
Wśród wyżej wymienionych, największe aktualnie znaczenie w działaniu wolnozmiennych pól magnetycznych, przypisuje się efektom analgetycznym, czyli przeciwbólowym. Przeciwbólowy mechanizm działania pól elektromagnetycznych został dobrze wyjaśniony w badaniach eksperymentalnych. Wykazano w nich, że wolnozmienne pola elektromagnetyczne powodują wzrost wydzielania endogennych opiatów z grupy b-endorfin, a więc substancji odpowiedzialnych za obniżenie progu czucia bólu. Udowodniono również, że przeciwbólowy efekt działania tych pól występuje nie tylko bezpośrednio podczas ich stosowania, lecz stwierdza się go również po zaprzestaniu ekspozycji na pole. Czas zmniejszonej reakcji na ból rozciąga się na okres od 2 do 4 tygodni po zakończeniu działania pola. Ta biologiczna histereza działania pola ma istotne znaczenie terapeutyczne. Zmniejszenie reakcji na ból wykazane w badaniach doświadczalnych zostało potwierdzone u ludzi. Dotyczy to zarówno wykorzystania w leczeniu bólu wolnozmiennych pól magnetycznych stosowanych w magnetoterapii jak i w magnetostymulacji.
Istnieje spora grupa pacjentów, u których nie istnieje przyczynowe leczenie bólu. Dotyczy to zwłaszcza chorych ze zmianami zwyrodnieniowymi układu kostno-stawowego i to zarówno kręgosłupa jak i kości długich. Obejmuje to chorych, u których zmiany zwyrodnieniowe związane są z wiekiem, a także chorych, u których zwyrodnienie układu kostno-stawowego jest pochodną urazów i kontuzji. Pacjenci ci skazani są na przewlekłe leczenie bólu, najczęściej środkami farmakologicznymi. Leczenie farmakologiczne bólu nie pozostaje zwykle bez wpływu na stan innych układów i narządów chorego. Dotyczy to zwłaszcza komórek okładzinowych żołądka oraz wątroby.
Przyjmuje się obecnie, że w niektórych przypadkach wolnozmienne pola magnetyczne mogą być alternatywą dla stosowania, mających działanie przeciwbólowe, niesterydowych leków przeciwzapalnych. Do tych leków należą m.in. tak popularne aktualnie, nie tylko zresztą w Polsce, preparaty, jak: paracetamol, ibuprofen, czy wreszcie aspiryna. Zastosowanie zmiennych pól magnetycznych umożliwia odstawienie tych leków, choćby tylko czasowe, dając szansę wypłukania organizmu z leku i restytucji „ad integrum” uszkodzonych lekiem komórek i tkanek.
Inne badania na zwierzętach doświadczalnych wykazały, że zastosowanie wolnozmiennych pól magnetycznych sprzyja regeneracji tkanek uszkodzonych wskutek urazu mechanicznego, termicznego bądź innych czynników uszkadzających ciągłość tkanki. Stało się to inicjatywą do wykorzystania działania tych pól w medycynie sportowej oraz ortopedii i traumatologii.
Wolnozmienne pola magnetyczne stosowane w magnetoterapii i magnetostymulacji obejmują zwykle dość spory obszar ciała pacjenta. Ostatnio, dzięki nowym technologiom powstały możliwości generowania prawie punktowego, wolnozmiennego pola magnetycznego, co być może będzie miało istotne znaczenie w leczeniu niektórych schorzeń układu nerwowego.
Wiele procedur klinicznych wykorzystujących wolnozmienne pola magnetyczne czeka jeszcze na określenie swoich standardów, tym niemniej pola te wyko-rzystuje się aktualnie w leczeniu następujących schorzeń:
- Schorzenia układu ruchu:
stany pourazowe - złamania, zwichnięcia stawów, naderwania ścięgien, więzadeł, torebki stawowej, krwiaki
stawy rzekome, zwłaszcza kości piszczelowej
choroba zwyrodnieniowa stawów
osteoporoza
2. Schorzenia skóry:
oparzenia
owrzodzenia podudzi
odleżyny
zmiany troficzne, zwłaszcza podudzi
3. Schorzenia neurologiczne:
migrena
stany po udarach mózgowych
naczynioruchowe bóle głowy
Lista przedstawionych powyżej zastosowań medycznych wolnozmiennych pól magnetycznych jest niepełna, lecz przytoczyłem pozycje tylko najlepiej udokumentowane.
W medycynie, przy stosowaniu jakiejkolwiek formy terapii, zawsze należy odpowiedzieć na pytanie: jakie są przeciwwskazania do jej stosowania? Lista przeciwwskazań, jak zawsze, wynika z obserwacji klinicznych działań ubocznych oraz z niedostatecznej wiedzy na temat działania danego czynnika na organizm ludzki. Jest to zgodne z obowiązującą w medycynie zasadą „primum non nocere”, czyli „przede wszystkim nie szkodzić”.
Lista przeciwwskazań do stosowania wolnozmiennych pól magnetycznych obejmuje:
ciążę
chorobę nowotworową
czynną postać gruźlicy
elektroniczne implanty, np. rozruszniki serca
metalowe implanty, mające w swojej strukturze ferromagnetyki, np. sztuczne stawy
ostre choroby infekcyjne: wirusowe, bakteryjne i grzybicze.
Lista ta, przez niektórych autorów rozszerzana jest również o:
cukrzycę młodzieńczą
nadczynność tarczycy
choroby przewodu pokarmowego z możliwością krwawień
kamicę cholesterolową woreczka żółciowego.
Przynoszące korzyści zastosowanie wolnozmiennych pól magnetycznych w medycynie jest w wielu jednostkach chorobowych bezspornie udokumentowane. Istnieją jednak, opisywane zwłaszcza przez producentów aparatury do magnetoterapii i magnetostymulacji wskazania do ich stosowania, z którymi często się stykam, opiniując przydatność kliniczną medycznych urządzeń generujących wolnozmienne pola magnetyczne. Dla tych wskazań brak jest dostatecznie dobrze udokumentowanych wyników badań eksperymentalnych i przedklinicznych oraz randomizowanych obserwacji klinicznych, a przesłanki terapeutyczne oparte są na obserwacjach incydentalnych lub efekcie placebo.
Istotnym z punktu widzenia lekarskiego problemem jest, co zabrzmi może dziwnie, duża łatwość inżynierska i technologiczna w wytwarzaniu zmiennych pól magnetycznych, zarówno, co do ich częstotliwości, indukcji jak i kształtu. Wiedza medyczna opiera się na badaniach prowadzonych od poziomu eksperymentów podstawowych do randomizowanych badań klinicznych. W każdym więc konkretnym przypadku klinicznym powinno się znaleźć właściwe parametry fizyczne stosowanych pól magnetycznych, podobnie, jak to dzieje się z dawkowaniem leków. Znalezienie parametrów spełniających oczekiwane kryteria kliniczne, to zwykle lata pracy zarówno w laboratorium, jak i w klinice. Konstrukcja aparatury wytwarzającej dowolne przebiegi pól magnetycznych współcześnie nie jest trudna, a czas przejścia od koncepcji do konkretnego urządzenia jest, w przeciwieństwie do oceny przydatności klinicznej, znacznie krótszy.
Reasumując, sądzę, że magnetoterapia i magnetostymulacja należą aktualnie do najbardziej stycznych kierunków współpracy pomiędzy profesjonalistami zajmującymi się falami i polami elektromagnetycznymi a światem medycyny.
Sieroń A., Cieślar O., Adamek M. pod redakcją Sieronia A.: Magnetoterapia i laseroterapia. Śląska Akademia Wydawnicza 1994.
Straburzyński O., Straburzyńska-Lupa A.: Medycyna fizykalna. Wydawnictwo Lekarskie PZWL 1997.
Sieroń A.: Manetoterapia, magnetostymulacja. Podstawy cz.I. Acta Bio-Optica et Informatica Medica, 1998, 1, 4, 1-2.
Sieroń A.: Magnetoterapia, magnetostymulacja. Podstawy cz.II. Acta Bio-Optica et Informatica Medica, 1998, 2, 4, 45-46.
Sieroń A., Biniszkiewicz T., Sieroń K., Biniszkiewicz K., Ołowacka M.: Terapeutyczne efekty magnetostyrnulacji w wybranych jednostkach chorobowych; doniesienie wstępne. Materiały: „Krajowe Sympozjum Telekomunikacji '98”, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, 1998, A, 202-205.
Sieroń A., Biniszkiewicz T., Sieroń K., Głowacka M., Biniszkiewicz K.: Subiektywna ocena efektów leczniczych słabych pól magnetycznych, Acta Bio-Optica et Informatica Medica, 1999, praca w druku.
