Abstrato
As interações biofísicas ambientais são reconhecidas por desempenhar um papel essencial nos processos biológicos humanos associados à recuperação de traumas. Muitos estudos ao longo de várias décadas aprofundaram a nossa compreensão dos efeitos que os Campos Eletromagnéticos Pulsados (PEMF) têm no corpo humano, bem como nos sistemas celulares e biofísicos. Estas investigações foram impulsionadas pelos efeitos clínicos positivos observados deste tratamento não invasivo em pacientes, principalmente em ortopedia. Infelizmente, a diversidade das várias configurações de estudo, no que diz respeito aos parâmetros físicos, à resposta molecular e celular e aos resultados clínicos, tornou difícil interpretar e avaliar pontos em comum, o que poderia, por sua vez, levar a encontrar uma compreensão mecanicista subjacente deste modalidade de tratamento. Nesta revisão, oferecemos uma visão panorâmica do vasto panorama de estudos que foram publicados no PEMF, apresentando ao leitor um resumo estruturado da literatura relevante, desde revisões categóricas da literatura até estudos individuais para futuras pesquisas e uso clínico. Também destacamos discrepâncias dentro das diversas configurações de estudo para encontrar parâmetros de relatórios comuns que possam levar a uma melhor compreensão universal dos efeitos do PEMF.
1. Introdução
É considerado um fato que as células e os tecidos correspondentes respondem a mudanças em seu ambiente, como estresse mecânico, flutuações nos níveis de pH e O 2 ou fluxo de fluido [ 1 ]. As forças mecânicas externas são especificamente relevantes na cicatrização de feridas [ 2 ], mas também desempenham um papel central na formação óssea. Este processo específico já foi descrito em 1892 por Wolf, que indicou que o crescimento e a remodelação óssea são induzidos por forças externas [ 3 , 4 ]. Curiosamente, no final da década de 1950, Yasuda et al. revelou que tensões mecânicas no osso dão origem a correntes geradas piezoeletricamente [ 5], que mais tarde foram ligados à orientação e padrão do colágeno e sua resposta às cargas mecânicas [ 4 ]. A constante piezoelétrica depende do ângulo da direção da pressão [ 5 ] e da umidade do osso [ 6 ] e é aproximadamente um décimo da de um cristal de quartzo [ 5 ], embora os materiais piezoelétricos mais recentes possam atingir constantes piezoelétricas várias magnitudes maiores [ 7 ] .
Essas propriedades elétricas do colágeno podem ser interpretadas como um mecanismo para os osteócitos detectarem áreas sob estresse. Na verdade, as correntes geradas têm sido associadas à estimulação de osteoblastos e à formação óssea, dando um excelente exemplo de como as forças biofísicas fazem parte do impacto ambiental nas células, tecidos e órgãos. O fato de o colágeno e proteínas e estruturas semelhantes serem encontrados em muitos tecidos e órgãos diferentes em todo o corpo torna esse tipo de interação eletrofísica observada universalmente relevante para o corpo humano [8 ] .
Foi sugerido que campos eletromagnéticos pulsados (PEMFs) provocam uma resposta biológica e celular semelhante, induzindo diretamente correntes elétricas na zona de terapia, ao mesmo tempo em que renuncia à agitação mecânica mencionada acima. Este conceito de tratamento está longe de ser novo; na verdade, o PEMF foi introduzido como tratamento na década de 1970 por Bassett e colegas [ 9], e continua a ser uma estratégia de tratamento clínico interessante com novas indicações em andamento. Após a aprovação da FDA em 1979, esta abordagem de tratamento tem sido usada clinicamente há várias décadas no tratamento de indicações ortopédicas, como formação óssea, pseudartroses, osteoartrite e muito mais. Nestes tratamentos, uma ampla gama de parâmetros de tratamento, como formas e sequências de pulso EM, foi considerada, e a eficácia das terapias PEMF tornou-se mais elucidada, não apenas em ortopedia [ 10 , 11]. No entanto, uma compreensão clara dos mecanismos moleculares subjacentes e dos resultados clínicos robustos associados permanece indefinida devido ao seu uso diversificado. Atualmente, isso deixa pesquisadores e médicos navegando por um portfólio extenso, porém diversificado, de publicações, que pode ser complicado de homogeneizar.
Portanto, o objetivo desta revisão é (1) organizar de forma sistemática e crítica os recursos sobre o contexto físico estabelecido e a resposta celular, (2) demonstrar e resumir os mecanismos mais relevantes de PEMF que foram descritos até agora, e (3) explorar o uso desta tecnologia na clínica, particularmente nas áreas de trauma e regeneração. As revisões e resumos examinados são fornecidos emtabela 1. Examinar a complexa rede de referências sobrepostas e semelhanças estruturais exigiria um conjunto de dados estatísticos robusto para todas as publicações. No entanto, a compilação de referências sobrepostas utilizando a API REST da Crossref (Lynnfield, Massachusetts) mostra diferenças qualitativas claras nos dados disponíveis, uma vez que nem todas as publicações fornecem informações adicionais sobre DOIs ou PMIDs, que também foram considerados para interligação. Isso torna quase impossível a automação e, portanto, uma consideração estatística sistemática, sem correção manual de cada publicação. À medida que as ferramentas de IA se estão a tornar um apoio fiável aos investigadores, estas tarefas poderão ser mais viáveis no futuro.
tabela 1
Visão geral dos artigos de revisão sobre PEMF mencionados neste artigo. O número de referências indicado é aquele com DOIs indexados no Crossref.
| Publicações | Ano | Referências (com DOIs indexados) | Foco |
|---|---|---|---|
| Barati et al. [ 12 ]. | 2021 | 212 (204) | Apoptose |
| Bhavsar et al. [ 13 ] | 2019 | 171 (147) | Cura óssea |
| Cadossi et al. [ 1 ] | 2020 | 62 (60) | Mecânica do PEMF na cicatrização óssea |
| Caliogna et al. [ 14 ] | 2021 | 54 (0) | Cura óssea |
| Capone et al. [ 15 ] | 2021 | 47 (45) | Neuroprotetor após dano isquêmico |
| Cecoro et al. [ 16 ] | 2022 | 74 (65) | Osseointegração de implantes dentários |
| Chalidis et al. [ 17 ] | 2011 | 27 (24) | Mecanismos de PEMF em fraturas ósseas |
| Chen et al. [ 18 ] | 2019 | 36 (0) | Osteoartrite |
| Daish et al. [ 19 ] | 2017 | 113 (102) | Cura óssea |
| Di Bartolomeo et al. [ 20 ] | 2022 | 98 (93) | Mecânica do PEMF na cicatrização óssea |
| Funk et al. [ 10 ] | 2021 | 83 (0) | Campos magnéticos em doenças neurológicas |
| Ganesan et al. [ 21 ] | 2009 | 82 (0) | Tratamento da dor e melhora da artrite |
| Giorgi et al. [ 22 ] | 2021 | 119 (116) | Alternância epigenética causada por campos magnéticos |
| Gossling et al. [ 23 ] | 1992 | 79 (47) | Cura óssea |
| Gualdi et al. [ 24 ] | 2021 | 122 (111) | Mecanismos de cicatrização de feridas |
| Hannemann et al. [ 25 ] | 2014 | 33 (32) | Cicatrização de fratura aguda |
| Khan et al. [ 26 ] | 2022 | 29 (0) | Osseointegração de implantes dentários |
| Mansourian et al. [ 27 ] | 2021 | 101 (90) | Efeito PEMF nas células |
| Markov et al. [ 28 ] | 2006 | 173 (166) | Mecanismo para controle da dor |
| Markovic et al. [ 29 ] | 2022 | 27 (24) | Osteoartrite |
| Massari et al. [30] | 2019 | 74 (65) | Bone and cartilage |
| Mauro et al. [31] | 2021 | 26 (26) | Osteoarthritis |
| Mayrovitz et al. [32] | 2022 | 72 (70) | Magnetic fields in diabetic complications |
| Maziarz et al. [33] | 2016 | 49 (44) | Electromagnetic fields on stem cells |
| Moretti et al. [34] | 2021 | 76 (2) | Joint degeneration |
| Pagani et al. [35] | 2017 | 85 (0) | Complex regional pain syndrome |
| Panagopoulos et al. [36] | 2002 | 61 (49) | Mechanism of electromagnetic fields |
| Peng et al. [37] | 2021 | 37 (33) | Angiogenesis |
| Peng et al. [38] | 2020 | 57 (42) | Bone healing |
| Rahbek et al. [39] | 2004 | 24 (19) | Physical mechanism and tissue interaction |
| Rossi et al. [40] | 2009 | 297 (279) | Safety of TMS |
| Shupak et al. [41] | 2003 | 115 (15) | PEMF in clinics |
| Strauch et al. [11] | 2009 | 63 (0) | Pain and edema |
| Tong et al. [42] | 2022 | 42 (40) | Osteoarthritis |
| Vadalà et al. [43] | 2016 | 105 (90) | PEMF in oncology |
| Vicenti et al. [44] | 2020 | 49 (45) | Bone healing |
| Wang et al. [45] | 2019 | 101 (0) | Osteoporosis |
| Wang et al. [46] | 2021 | 78 (73) | Osteopenia |
| Yang et al. [47] | 2020 | 56 (48) | PEMF in osteoarthritis |
| Zhang et al. [48] | 2020 | 89 (87) | Electromagnetic fields on bone cells |
| Zhang et al. [49] | 2023 | 78 (0) | Osteoporose |
2. Tecnologia
A terapia PEMF é um tratamento não invasivo que aplica pulsos de campo magnético gerados por pulsos de corrente intermitentes durante um curto período de tempoΔ tpara tecido vivo, usando uma frequência de repetição de pulso f. Uma corrente elétrica adicional é subsequentemente induzida em materiais condutores, levando a um efeito secundário do PEMF no tecido. Devido à curta duração do pulso e à frequência de repetição de pulso de aplicação normalmente baixa, o campo magnético é ativado apenas durante uma fração do tempo de terapia. Para a geração dos pulsos, diferentes formatos de onda são utilizados com PEMF, variando de retangular e triangular a senoidal, incluindo assim uma faixa de frequências de campo harmônico. Os tempos de exposição terapêutica podem variar de alguns minutos a várias horas.
Curiosamente, embora o tratamento com PEMF esteja disponível há anos, quase não existem diretrizes para categorizar o PEMF. Uma dessas abordagens seria uma diferenciação por frequência. O IEEE categoriza as frequências eletromagnéticas em campos magnéticos ULF (frequência ultra baixa, <3 Hz), ELF (frequência extremamente baixa, 3 Hz–30 kHz) e VLF (frequência muito baixa, 30 kHz–300 kHz) [50], até mesmo embora diferentes intervalos para cada definição possam ser encontrados [ 21 , 51]. Um problema geral com a definição de frequência é que, como o nome PEMF sugere, os campos magnéticos aplicados são pulsados e não ondas contínuas. Como resultado, o termo frequência é mais comumente associado à frequência de repetição do pulso, desconsiderando as variações de campo dentro do pulso (referidas como frequência portadora ou frequência de campo). Como o próprio sinal geralmente consiste em um trem contínuo de ondas senoidais, ou outras formas de sinal, que são ligadas e desligadas intermitentemente com a frequência de repetição do pulso, essa frequência de campo pode ser várias magnitudes mais altas, geralmente na região de kHz [20 ] , atingindo até frequências na faixa de MHz [ 52 ]. É, portanto, essencial distinguir claramente entre a frequência de repetição do impulso e a frequência de campo.
Outro termo encontrado repetidamente é HI (High Intensity) PEMF [ 53 ], com um forte pico de campo magnético gerado no processo. A força ou amplitude do campo magnético é comumente relatada usando a densidade do fluxo magnéticoB. Aqui, novamente, vemos uma ampla gama, de alguns microTesla a vários Tesla em HI PEMF, embora densidades de fluxo mais baixas sejam as mais utilizadas. Isto pode ser atribuído à simplicidade comparável de gerar intensidades de campo mais fracas.
2.1. Campo magnético
Esta seção trata de uma análise mais detalhada dos efeitos biofísicos básicos associados ao campo magnético aplicado. A capacidade de um material responder a um campo magnético externo é descrita através da sua permeabilidade, que, portanto, também descreve como o campo magnético aplicado é influenciado se um meio estiver presente. Dependendo de suas propriedades magnéticas, o material se alinha (paramagnético) ou se opõe (diamagnético) ao campo material externo, resultando em ser repelido ou atraído [54] , alterando assim o campo magnético local.
A nível macroscópico, o tecido humano tem uma influência insignificante sobre um campo magnético externo e não o atenua, pois o tecido biológico é apenas fracamente diamagnético ou paramagnético [55 ] , dependendo de qual órgão é observado. No entanto, isto não significa que, ao nível microscópico, não possa influenciar as constituições moleculares desses tecidos ou órgãos. Por exemplo, dentro do corpo humano, estão presentes algumas moléculas contendo elementos metálicos ferromagnéticos e paramagnéticos (por exemplo, ferro e manganês), que reagem mais fortemente à presença de um campo magnético externo e, assim, interagem com seu ambiente [ 54]. Porém, embora o sangue contenha um alto percentual de ferro, devido à presença de hemoglobina, suas propriedades magnéticas também estão sujeitas aos níveis de oxigenação; por exemplo, o sangue venoso tem uma propriedade paramagnética mais forte que o sangue arterial [ 54 ].
2.2. Campo Elétrico
Um campo magnético variável no tempo aplicado também cria um campo elétrico variável, que pode impactar os tecidos. Se um material condutor estiver presente, a mudança na densidade do campo magnéticoBpode induzir um campo elétricoE,de acordo com a 3ª Equação de Maxwell:
Curiosamente, a interação dos tecidos com um campo elétrico é muito mais dependente da frequência do que o campo magnético [ 55 ]. Os campos elétricos de baixa frequência não penetram bem no tecido, favorecendo o desenvolvimento de uma corrente elétrica na superfície [ 28 , 50 , 51 ]. No entanto, campos magnéticos penetrantes aplicados podem ser usados para induzir um campo elétrico em tecidos mais profundos na terapia PEMF [ 50 ]. A parte crucial desta equação é que o campo elétrico só é induzido durante a mudança do campo magnético. Portanto, o gradiente do pulso é a parte importante, não apenas a duração do pulsoΔ t, nem a frequência de pulsof. Em um projeto tradicional de bobina simples, o gradiente máximo pode ser estimado com:
ondeVé a tensão de recarga,μ0é a permeabilidade do espaço livre,Né o número de voltas da bobina,fé um fator geométrico da bobina, eeué sua indutância [ 56 ]. A forma do sinal magnético também determina a duração do campo elétrico. As ondas quadradas induzem apenas um campo elétrico curto, mas de alta intensidade. Ao mesmo tempo, um gradiente mais baixo encontrado em forma de triângulo gera um campo elétrico mais fraco que está presente por um período mais longo. Para estimar o campo elétrico, os parâmetros do circuito devem ser conhecidos ou a forma do sinal magnético deve ser medida – ambos os parâmetros raramente são declarados em estudos publicados, o que proíbe uma associação post-hoc com respostas biofísicas diferenciais.
2.3. Interação Tecido
O campo PEMF aplicado, portanto, influencia os tecidos de duas maneiras: em primeiro lugar, o campo magnético cria uma força nas moléculas residentes no tecido que depende das suas propriedades reativas magnéticas e, em segundo lugar, o campo elétrico induzido, que exerce uma força sobre os íons presentes no tecido; ambos resultam em um movimento forçado de íons ou partículas carregadas, como proteínas [ 39 , 57 ]. Panagopoulus et al. [ 36 ] propõem que uma frequência de campo baixa pode ter mais potencial para ser bioativa do que campos magnéticos estáticos, e um campo magnético pulsado pode ser duas vezes mais eficaz que um campo contínuo. Enquanto a densidade do fluxo magnéticoBou a intensidade do campo magnéticoHé principalmente especificado em estudos PEMF, a forma real do sinal, que é essencial para determinar o campo elétrico induzido conforme especificado acima, raramente é fornecida. Sem ele, a comparação eficaz dos estudos é dificultada, pois os efeitos observados não podem ser associados aos efeitos magnéticos diretos ou aos campos elétricos induzidos, e a replicação do estudo pode resultar de forma diferente.
Em contraste com a maioria dos outros métodos de terapia biofísica, como fotobiomodulação, terapia extracorpórea por ondas de choque (ESWT) e terapia de campo elétrico, o campo magnético pode penetrar no corpo humano sem muita resistência e perdas associadas – onde, na ESWT, as mudanças em a densidade do tecido (por exemplo, ossos e pulmão) impede a propagação do sinal, a luz visível é facilmente espalhada e, na estimulação elétrica, a pele ou os ossos humanos funcionam efetivamente como barreiras isolantes elétricas [39 ] .
Até a excitação dos nervos pode ser observada através da indução de uma corrente elétrica, que resulta em contração muscular, principalmente quando está próxima do chamado limiar motor (LM) [40 ] . Este tipo de interação terapêutica e de treinamento também é encontrada no EMT (Treinamento Muscular Eletromagnético). No entanto, a aplicação de fortes campos magnéticos nas proximidades do coração deve ser tratada com precauções especiais [ 55 ].
Na tentativa de categorizar interações complexas, Mansourian e Shanei [ 27 ] conduziram uma meta-análise sobre o efeito e os parâmetros do PEMF, com base na revisão de 92 publicações de 1999–2019. Eles descobriram que o efeito do PEMF difere entre o tipo de célula (células-tronco) e a origem (humana/animal). Especialmente, as células do osteossarcoma parecem ser muito sensíveis à estimulação do PEMF. De acordo com esta análise, frequências de repetição de pulso superiores a 100 Hz com densidades de fluxo magnético entre 1 mT e 10 mT levam à maior presença de resposta celular, embora isso possa variar dependendo do tipo de célula e estágio de crescimento [ 19 , 20 , 28 , 58]. Além disso, aplicações repetidas durante um período prolongado de mais de 10 dias mostram um efeito maior do que períodos mais curtos, enquanto uma exposição aguda prolongada com duração superior a 24 horas parece ser menos eficaz do que uma exposição aguda com tempo de aplicação inferior a 24 horas. Surpreendentemente, as formas de onda triangulares têm a maior resposta celular (78,46%), enquanto as ondas quadradas apenas mostraram uma resposta celular em cerca de 40% dos experimentos [ 27]. Porém, não incluir a duração do pulso torna esta informação difícil de interpretar, pois qualquer campo elétrico gerado depende do gradiente do campo magnético. Se a frequência do campo (espectro) fosse controlada em todos os estudos, o uso de pulsos triangulares significaria que os efeitos observados dependeriam da oscilação de um campo elétrico baixo, e não de pulsos curtos, porém mais fortes, ou que o campo elétrico tem menos efeito do que o previsto. Infelizmente, sem esta informação, é quase impossível tirar uma conclusão, destacando a necessidade de melhores desenhos de estudo e padrões de documentação.
2.4. Comparação de tecnologia
Muitos métodos diferentes de terapia minimamente invasiva estão em uso clínico, mas a grande quantidade de abreviações e os diferentes mecanismos podem ser confusos no início. Alguns deles também se sobrepõem em tecnologia ou são uma definição mais refinada de outro método terapêutico já estabelecido. Para dar uma visão clara das terapias mais proeminentes e suas diferenças, uma breve comparação é apresentada emmesa 2.
mesa 2
Comparação de métodos de terapia minimamente invasivos baseados em diferentes princípios físicos.
| Terapia | Campo Físico | Observação | Âmbito de aplicação | Limitações | Indicação |
|---|---|---|---|---|---|
| PEMF ( campo eletromagnético pulsado) |
Campo eletromagnetico | Uma bobina é usada para criar rapidamente um campo eletromagnético |
Sem tecido contraindicado | Pode aquecer implantes metálicos e destruir termicamente os tecidos adjacentes; evitar aplicação próxima a marca-passos [ 40 ] |
Distúrbios na cicatrização de feridas , não-uniões, tratamento da dor [ 41 ] |
| HI-PEMF (campo eletromagnético pulsado de alta intensidade) | Campo eletromagnetico | PEMF com energias muito mais altas | Sem tecido contraindicado | Pode aquecer implantes metálicos e destruir termicamente os tecidos adjacentes; evitar aplicação próxima a marca-passos [ 40 ] |
Fraturas, lesões nervosas, redução da dor [ 59 ] |
| TMS (estimulação magnética transcraniana) |
Campo eletromagnetico | PEMF no uso de tratamento do cérebro | Aplicado no tecido cerebral | Além das limitações do PEMF, são possíveis náuseas e vertigens de curto prazo, mas sem efeitos prejudiciais permanentes; risco incerto de epilepsia induzida; evitar na gravidez [ 40 ] | Alzheimer’s, depression, pain management [60] |
| TENS (Transcutaneous Electrical Nerve Stimulation) |
Electric Field | Electrodes placed on skin create an electrical field, exciting nerves |
Nerve stimulation, can result in muscle movement | Difficulty in penetrating into deeper tissue [39]; avoid at pregnancy, epilepsy, and close to pacemakers [61] | Muscle stimulation, pain relief [62] |
| US (Ultrasound) | Mechanical Energy |
Continuous ultrasound signal as tissue stimulating therapy, in the MHz frequency range |
Most tissue types, keep away from eyes and lungs, as pressure reflection may damage tissue | Tissue interfaces may oppose a barrier, can heat up tissue if statically applied | Tendinopathy [63], bone repair, [64] |
| ESWT (Extracorporeal Shockwave) | Mechanical Energy |
Single pressure shock wave—higher Frequencies, as in ultrasound |
Most tissue types, keep away from eyes and lungs, as pressure reflection may damage tissue | Tissue interfaces may oppose a barrier | Tendinopathy [63], erectile dysfunction [65], pseudoarthrosis [66] |
| LIPUS (Low Intensity Pulsed Ultrasound) | Mechanical Energy |
Pulsed ultrasound in the lower MHz frequency region, with low intensity |
Most tissue types, keep away from eyes and lungs, as pressure reflection may damage tissue | Tissue interfaces may oppose a barrier | Cicatrização de fraturas [ 67 ], não união óssea, regeneração de tecidos moles [ 68 ] |
| HIFU ( ultra-som focalizado de alta intensidade) |
Energia Mecânica | Ultrassom de alta energia na região de frequência mais alta de MHz, remove termicamente o alvo [ 69 ] | A maioria dos tipos de tecidos deve ser mantida longe dos olhos e dos pulmões, pois o reflexo da pressão pode danificar os tecidos | As interfaces teciduais podem se opor a uma barreira | Alternativa de cirurgia minimamente invasiva [ 64 ] |
2.5. Design de estudo
Para estudos in vitro em culturas celulares, o pico da densidade do fluxo magnético é geralmente bem documentado. Um Helmholtz, ou bobina solenóide grande, é usado para criar um campo magnético uniforme na área alvo, que geralmente é medido e documentado durante o estudo. Infelizmente, as formas exatas do sinal, como mencionado anteriormente, estão faltando na maioria dos estudos. Essas inconsistências entre os estudos são muitas vezes grandes demais para tornar viável uma comparação viável, tornando muito difícil associar a resposta biofísica direta [ 19 ].
Aplicações in vivo e estudos clínicos em animais geralmente usam bobinas solenóides [ 70 ], seja por aplicação aérea, como colocar várias bobinas abaixo de uma gaiola de rato, ou aplicar uma bobina única direcionada próxima ao tecido desejado. A direção do campo magnético pode não influenciar o resultado [ 56 ], mas essas bobinas têm distribuições não lineares de intensidade do campo magnético fora de seus núcleos e seu alcance é muito limitado. A densidade do fluxo magnético na extremidade de uma bobina já pode cair por um fator de dois em relação ao que é medido em seu centro, e aumentar o comprimento da bobina apenas aumenta ainda mais a queda no campo magnético nas extremidades, em troca de um distribuição mais uniforme dentro da bobina [ 71]. Recomenda-se um design aprimorado para aumentar a profundidade de penetração, como bobinas de asa de morcego ou bobinas de cone duplo [ 72 ], mas também para melhorar o alcance do campo magnético adicionando um núcleo magnético. O uso de bobinas de Helmholtz maiores para aplicação in vivo pode resultar em uma distribuição mais controlada do campo magnético [ 56 , 73 , 74 ].
Em estudos clínicos, as densidades de fluxo magnético raramente são medidas, o que traz a grande desvantagem de reportar apenas um único valor de densidade de fluxo magnético, conforme especificado pelo fabricante. Estes valores não são representativos do campo magnético real aplicado in situ, mas sim de valores de referência, medidos no centro da bobina, onde o campo é mais forte. Para bobinas simples, o campo elétrico induzido pode ser estimado usando a lei de Faraday [ 39 ] e, para bobinas múltiplas ou geometrias de bobinas complexas, o campo magnético deve ser medido ou simulado. A ausência desta informação na maioria dos estudos perde uma grande oportunidade de fornecer uma melhor caracterização física da terapia, uma vez que o tecido quase não influencia a distribuição do campo magnético [ 75], e, em contraste com outras técnicas de estimulação biofísica não invasivas, como ESWT, o campo magnético medido no espaço livre pode ser facilmente traduzido na aplicação in vivo para caracterizar seu impacto.
Um grande problema das publicações disponíveis são os parâmetros faltantes da forma do sinal acima mencionados, que são discutidos em Markov et al. [ 28 ]. Como a utilização varia de funções quadradas a formas triangulares e um bloco de ondas senoidais, raramente é possível comparar diferentes estudos. Conforme mencionado acima, o gradiente da densidade do fluxo magnético é responsável pela magnitude e duração da corrente elétrica induzida, e esta pode variar amplamente, mesmo para uma forma de sinal elétrico semelhante, dependendo das propriedades das bobinas utilizadas. Em resumo, os parâmetros apresentados emTabela 3seria necessário para descrever um sinal PEMF [ 76 ] e deveria ser considerado um padrão de documentação.
Tabela 3
Visão geral dos parâmetros básicos necessários para quantificar os campos magnéticos aplicados.
| Símbolo | Unidade | Descrição | |
|---|---|---|---|
| Densidade do fluxo magnético | B | Tesla | Intensidade do campo magnético |
| Duração do pulso | Δ t | é | Duração de um único pulso ou trem de pulso |
| Frequência de repetição de pulso | f | Hz | Com que frequência um pulso ou trem de pulso é repetido por segundo |
| Frequência de campo | ff | Hz | A frequência principal do sinal pode ser estimada usando cruzamentos de zero, ou, melhor, calculando o espectro de frequência de um único pulso ou trem de pulsos |
| Gradiente de pulso | δB / δt | T/s | Inclinação máxima do pulso magnético. Ele se correlaciona com a corrente elétrica induzida no tecido |
| Sinal de pulso (gráfico) | – | – | Gráfico do sinal de pulso, inclui todos os parâmetros mencionados e pode ser usado como substituto |
Isto é particularmente desafiador, pois os dispositivos usados são medições personalizadas ou de campo para vários fabricantes de dispositivos PEMF que não estão prontamente disponíveis. Além disso, as frequências de campo dos dispositivos clínicos são, em média, significativamente mais altas do que as dos estudos in vivo ou in vitro [ 19 ]. A replicação da maioria dos resultados publicados muitas vezes não é possível, devido à ausência de uma configuração idêntica, como resultado das discrepâncias mencionadas acima, mas também devido à falta de caracterização do campo eletromagnético [ 28]. Portanto, seria necessário um estudo comparativo para relacionar os parâmetros mencionados com os efeitos biológicos observados para melhorar a aplicação clínica; uma revisão de estudos já publicados pode não ser suficiente, devido à falta de medidas e configurações.Tabela 4fornece uma amostra da diversidade de dispositivos PEMF disponíveis e da falta de dados de referência acessíveis.
Tabela 4
Uma seleção representativa de dispositivos clínicos, ilustrando a ampla gama de campos magnéticos gerados, embora, para a maioria, faltem parâmetros essenciais, ou seja, não estejam prontamente disponíveis.
| Dispositivo | Magnitude máxima de pulso B [T] | Frequência de repetição de pulso f [Hz] | Duração do pulso Δ t [ senhora ][ 77 ] | Frequência de campo [Hz] |
Forma de pulso | Gradiente de pulso δ B / δt [ T _ / s ] |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Zimmer—emFieldPro [ 78 ] | 3T | 1–150Hz | variável | variável | variável | – |
| PEMF-120 [ 79 ] | 0,94T | 1–50 Hz | – | – | – | – |
| Magnetólito —Storz [ 80 ] |
0,2T | ≤10Hz | – | 100–300 kHz | Onda senoidal amortecida | 65.300 T/s |
| Hofmag [ 81 ] | 0,029T | 6Hz | 1 ms | 28kHz | Onda senoidal amortecida | – |
| Biostim – IGEA Medical [ 20 , 82 ] |
0,002 toneladas | 75Hz | 1,3ms | – | Sinal em formato trapezoidal | – |
| BIOMET – Sistemas Médicos EBI [ 20 ] |
0,0016T | 15Hz | 5ms | – | Sinal em formato trapezoidal, trem de pulso | – |
| PST [ 83 ] | 0,0015T | 10–20Hz | – | – | quase retangular | – |
| SpinalStim – Orthofix Inc [ 84 ] |
0,00068T | 1,5Hz | – | 3,85 kHz | Sinal em forma de triângulo , trem de pulso |
– |
| SofPulse [ 52 , 85 ] | 0,000005T | 5Hz | 2ms | 27MHz | Sinal indefinido, modo burst | – |
2.6. Segurança e efeitos adversos
Devido à ampla gama de configurações de PEMF disponíveis, não são comuns estudos que abranjam toda a sua gama. A maioria das publicações sobre campos eletromagnéticos está em diferentes regimes de frequência, como a região da rede de energia de 50 a 60 Hz [ 50 ], Estimulação Magnética Transcraniana (TMS, semelhante ao HI-PEMF, mas transcraniana) ou Imagem por Ressonância Magnética [ 55 ].
As baixas frequências dos campos magnéticos ELF não são ionizantes e não aumentam a temperatura visivelmente [ 86 ], mesmo que eletrodos ou implantes metálicos possam aquecer [ 40 ]. Para campos magnéticos estáticos fortes, são relatadas sensações sensoriais de náusea, vertigem e gosto metálico, embora nenhuma evidência de efeitos prejudiciais permanentes tenha sido detectada [ 55 ]. Interações biológicas em campos magnéticos de baixo nível podem ser observadas [ 51 ]. No entanto, o papel nos efeitos cancerígenos ainda não está claro [ 27 ], mas estudos fornecem evidências que sugerem campos magnéticos fortes como co-cancerígenos com genotoxinas conhecidas [ 19 ]. Portanto, embora ainda não tenha sido encontrada nenhuma ligação direta com efeitos prejudiciais ao DNA [50 , 75 ], a recomendação “tão baixo quanto razoavelmente alcançável” (ALARA) ainda deve ser seguida.
Devido à sinergia observada entre campos magnéticos e elétricos constantes e variáveis (mesmo o campo magnético da Terra em ~ 30 µT), sugere-se que, mesmo na faixa de baixa frequência, o campo estático atual também deva ser medido [ 50 ] . Foi relatado que a remoção do campo geomagnético estático influencia a proliferação celular, indicando sua necessidade para uma função biológica adequada [ 87 ].
3. Resposta Celular e Molecular ao PEMF
O escopo dos estudos de base celular sobre os efeitos das respostas moleculares relacionadas ao PEMF levou, até o momento, a diversas revisões sobre o assunto. Todos eles incluem ações multifuncionais de como os tecidos e órgãos lidam com os danos e a manutenção da homeostase, que abrangem processos celulares fundamentais, como apoptose, proliferação e diferenciação. Aqui, revisamos criticamente esses trabalhos para vincular os efeitos biofísicos conhecidos do PEMF às muitas respostas celulares geradas pelo PEMF examinadas e colocá-las no contexto dos processos celulares mencionados acima.
3.1. Resposta celular direta ao PEMF
O efeito direto do PEMF na resposta celular foi acoplado a canais específicos da membrana celular e à resposta à adenosina.
3.1.1. Canais Iônicos
As células do nosso corpo humano estão em um fluxo eletroquímico constante (por exemplo, gradientes de íons K + ou Ca + ), que desempenha um papel central na função da membrana celular e é, portanto, igualmente importante em uma miríade de atividades celulares. Não é nenhuma surpresa, então, que os estudos tenham se concentrado na influência do PEMF nesses canais iônicos de membrana [ 88 ], mais especificamente, focando nos efeitos na sinalização do íon cálcio, onde muitos efeitos biológicos são mediados por alterações intracelulares de Ca 2+ . Aqui, a liberação de Ca 2+O íon e a ativação direta do PEMF nos canais de cálcio dependentes de voltagem (VGCCs) são de grande relevância. A ativação desses canais ligados à membrana normalmente produz efeitos a jusante que afetam processos como metabolismo celular, apoptose, proliferação e inflamação [ 89 ]. Foi demonstrado que a estimulação do PEMF também leva a efeitos de membrana semelhantes, resultando em um influxo de Ca 2+ , que desencadeia mais sinais celulares [ 4]. Os estudos que foram feitos sobre a ativação deste canal iônico específico não foram feitos em células ou parâmetros semelhantes, o que foi apontado em várias revisões, questionando a robustez dessas descobertas. No entanto, é importante mencionar que não há evidências decisivas de que outros canais sensíveis à tensão também não sejam ativados pelo PEMF [ 37 , 90 , 91]. Isto necessita de investigações mais direcionadas, no que diz respeito não apenas à sensibilidade (isto é, parâmetros biofísicos do PEMF) dos VGCCs, mas também à caracterização de canais iônicos semelhantes sensíveis ao PEMF na membrana celular. É importante ressaltar que esta pesquisa pode desencadear uma maior implementação ou regulamentação deste tipo de terapia na distribuição de medicamentos, devido aos canais iônicos serem um dos seis principais alvos farmacológicos na descoberta de medicamentos [77 ] .
3.1.2. Adenosina e seus receptores
A adenosina também tem sido diretamente ligada à resposta do PEMF. Este nucleosídeo purina endógeno tem várias funções em processos biológicos e é derivado de ATP, ADP e AMP. Os níveis intracelulares de adenosina são geralmente mantidos em níveis baixos; é quando a célula tem maior demanda de energia devido a diferentes atividades (por exemplo, atividade metabólica) que os níveis extracelulares de adenosina aumentam. A função desta molécula é mediada pelos receptores da membrana celular A1, A2A, A2B e A3A. Esses receptores acoplados à proteína G, particularmente aqueles que elevam o AMPc intracelular (ou seja, A2A e A2B), podem servir como sensores de mudanças microambientais e promover uma resposta protetora de células/tecidos. Geralmente estão acoplados; A1 com A3A e A2A com A2B [ 92 , 93 ].
Descobriu-se que esses receptores são expressos diferencialmente em células humanas. Por exemplo, A2A pode ser encontrada em condrócitos, sinoviócitos, osteoblastos (em combinação com A3A), fibroblastos dérmicos, queratinócitos, neutrófilos, neurônios e células endoteliais, enquanto A2B é expressa em queratinócitos e outras células epiteliais [ 1 , 15 , 92 , 93 , 94 , 95 , 96 ].
Foi demonstrado que o PEMF induz a expressão da membrana celular A2A e A3 em vários tipos de células, o que significa que esta estimulação envolve apenas dois dos quatro receptores, o que concluiria que seus efeitos visam especificamente células e tecidos que possuem esses dois receptores específicos [ 1 , 15 , 91 , 96 , 97 ]. Esta indução de expressão foi acoplada à elevada proliferação celular e ao aumento da inibição da diferenciação terminal e ativação de osteoclastos [ 96 ].
3.2. Processos Celulares Essenciais e PEMF
3.2.1. Apoptose
O início de espécies reativas de oxigênio (ROS) após o tratamento com PEMF foi apontado em várias revisões, e o impacto subsequente na viabilidade celular e apoptose foi elaborado [12 , 15 , 22 , 37 , 88 , 90 , 91 , 93 , 96 , 97 , 98 ]. Foi proposto que o acúmulo de ERO ou estresse oxidativo pode causar a regulação positiva de proteínas de choque térmico (Hsp70, HIF-1), levando a danos celulares. Além disso, também foi demonstrado que o PEMF influencia a sinalização da quinase N-terminal c-Jun (JNK) e a resposta apoptótica dependente de caspases [ 12], possivelmente devido a uma resposta mediada por ROS. Se as ROS são de fato um dos primeiros eventos moleculares provocados pelo PEMF, então a mudança mencionada anteriormente no Ca 2+ pode ser vista como um mecanismo importante pelo qual esses eventos dependentes de ROS podem ocorrer [ 91 ].
Por outro lado, o aumento do óxido nítrico (NO) após a exposição ao PEMF nos osteoblastos tem sido visto como um potencial efeito inibidor da apoptose e melhora da viabilidade celular [ 90 ]. As diferenças na resposta apoptótica foram discutidas juntamente com ROS nas revisões acima mencionadas, bem como apontando as diferenças no tratamento utilizado (por exemplo, variedade na densidade de fluxo variando de alguns µT até dezenas de mT), no tipo de célula ( por exemplo, células de osso, cartilagem, coração e linhagens celulares geneticamente aberrantes, representando diferentes tipos de câncer) e em configuração experimental (por exemplo, densidade celular, condições de mídia, lapso de tempo, formato analítico). Isto talvez esteja bem elucidado na revisão de Barati et al. [ 12], onde os autores se propuseram a procurar maneiras de interpretar esses dados conflitantes sobre os efeitos pró/anti-apoptóticos do PEMF na malignidade celular. Curiosamente, o PEMF não parece dar origem a um padrão de resposta à dose, uma vez que o PEMF, por si só, não provoca um comportamento apoptótico claro ou efeitos biológicos nas células malignas.
No entanto, relatórios sugeriram que mesmo uma densidade de fluxo magnético pulsado muito baixa pode dar origem a efeitos biológicos. Isto é especialmente demonstrado nos resultados de estudos onde foram utilizados quimioterápicos em combinação com PEMF, mostrando um papel “ativo” do PEMF na resposta terapêutica. No entanto, também foi sugerido que as condições de exposição ao PEMF podem não ser tão importantes no padrão de resposta do PEMF como o estado biológico da experiência (tipo de célula, configuração experimental). Todas essas variáveis deixam a porta aberta para muitas interpretações diferentes, no que diz respeito à apoptose, sem nenhuma conclusão principal clara e, portanto, os autores sugerem uma estratégia onde as comparações entre os estudos são feitas com critérios claros e definidos desde o início. Seguindo esta abordagem, Barati et al. concluiu que o PEMF provocou efeitos apoptóticos,12 ]. A primeira opção pode levar à ativação imediata de diferentes mecanismos de defesa celular, acionando os sistemas de reparo celular antes da inclusão do AIS, ao qual as células já estarão em modo de defesa com sistema protetor robusto, levando a uma menor resposta apoptótica. As duas últimas configurações resultam principalmente na resposta de EROs, o que leva a um aumento na apoptose. Embora ainda existam muitas dúvidas em relação aos mecanismos de ação para estes três cenários, pode-se concluir que o PEMF é adequado para novas estratégias de tratamento combinado em combinação com quimioterápicos, onde a sequência de tratamento e uma certa janela de parâmetros físicos (mencionada por Barati et al.) são usados.
Além disso, a resposta apoptótica não está apenas relacionada com a resposta intracelular, mas também com a comunicação intercelular, onde tanto as microvesículas como os miRNAs desempenham um papel e podem provocar diferentes ações celulares em células vizinhas. Gianfranco et al. [ 22 ] resumiram os estudos relacionados aos efeitos do PEMF nesta forma específica de sinalização e regulação epigenética, e descobriram que o PEMF pode de fato desencadear uma resposta de miRNA relacionada a uma resposta apoptótica (isto é, indução de miR494-3p).
3.2.2. Proliferação
Foi demonstrado em muitos estudos que o PEMF afeta a proliferação celular. Recentemente, a meta-análise de Mansurian et al. [ 27 ] de estudos com PEMF (1999–2019) identificou mais de 30 artigos relacionados à resposta proliferativa ao tratamento com PEMF. Como uma das formas mais comuns de atividade celular, a proliferação é importante tanto em condições saudáveis como patológicas. A maioria dos artigos que investigam a ação proliferativa do PEMF foi realizada em células-tronco, seguidas de efeitos em diferentes células cancerígenas e células ósseas e cartilaginosas [ 27 ].
Efeitos em osteoblastos e MSCs
Os osteoblastos são muito importantes na formação óssea, na síntese da matriz óssea e na mineralização e, portanto, o foco de muitos estudos é tentar compreender melhor a sua resposta proliferativa após a terapia com PEMF. Os estudos mostram resultados mistos, levando a um aumento ou inibição da proliferação após PEMF. Aqui, o resultado da resposta foi relacionado ao nível de maturidade dos osteoblastos, bem como ao seu microambiente. No que diz respeito às vias moleculares desencadeadas pelo PEMF nos osteoblastos, tanto os canais de cálcio como os receptores de adenosina são afetados, e um grupo de vias moleculares (por exemplo, BMP2, Wnt, mTOR, MAPK) são desencadeadas e levam a uma resposta proliferativa e efeitos na formação óssea. . Além disso o PEMF também influencia a proliferação de osteoclastos embora a resposta varie em diferentes estudos e a resposta molecular seja diferente daquela dos osteoblastos, apontando para uma resposta dirigida por RANKL e Nf-κb. A revisão de Zhang et al. também descreve os padrões de resposta formados em relação à frequência de pulso e à intensidade do tratamento para osteoblastos e osteoclastos e, adicionalmente, mostra a diferença entre os parâmetros eletromagnéticos [48 ]. Em contraste, a resposta proliferativa das células-tronco mesenquimais (MSC) ao PEMF tem sido principalmente consistente, mesmo com diferentes tipos de tratamentos com PEMF. Nos últimos anos, os efeitos da força eletromagnética nas CTM foram estudados diversas vezes, e o PEMF demonstrou influenciar o ciclo celular, principalmente no encurtamento da fase lag, levando a um maior índice de proliferação celular. Isso pode resultar do envolvimento de diferentes citocinas (por exemplo, M-CSF, SCF, IL-7) [ 98 ]. Estes efeitos proliferativos do PEMF nas MSC estendem-se por vários dias após a exposição. É importante ressaltar que, e conectando-se ao Ca 2+atividade de íons e canais iônicos com PEMF, também foi relatado que esses fatores podem desempenhar um papel nos efeitos proliferativos desta modalidade de tratamento em células-tronco, pois podem induzir a resposta do IGF-1 [98 , 99 ] . Além disso, foi demonstrado que a expressão de FGF, TGF-b e c-Jun é induzida por PEMF, apresentando outros fatores moleculares envolvidos na resposta proliferativa a campos eletromagnéticos [98 ] . No entanto, é importante ressaltar que, mesmo com uma resposta proliferativa de MSCs induzida por PEMF mais consistente, há trabalhos que mostram resultados contraditórios, principalmente relacionados à duração da exposição [98 ] .
Efeitos em outros tipos de células
Além das MSCs, uma indução semelhante de proliferação foi observada em outros tipos de células humanas que modelam condições fisiológicas normais (por exemplo, células-tronco derivadas do tecido adiposo (MCSs discutidas acima), células progenitoras-tronco de tendão (TSPCs)) [100 , 101 ] . Em estados patológicos como o câncer, foi demonstrado que o PEMF combinado com tratamento com substâncias (principalmente hormônios) induz a proliferação de células cancerígenas [ 12 ]. Isto sugere que os efeitos do PEMF podem ser de maior relevância terapêutica quando em combinação com outros tratamentos.
3.2.3. Diferenciação
Nos últimos anos, muitas descobertas foram publicadas e revisadas em relação aos efeitos do PEMF na diferenciação celular. Como outro processo importante da atividade e do destino de uma célula, esse intrincado processo é regulado por muitas vias moleculares diferentes. Aqui, resumiremos aqueles que têm sido associados aos efeitos induzidos pelo PEMF, principalmente em células estaminais, ossos e cartilagens, e células cancerígenas, embora outros tipos de células também sejam mencionados. Além do que já foi mencionado em relação à apoptose, as alterações nos níveis intracelulares de Ca 2+ e outras dinâmicas iônicas, bem como os efeitos dos receptores de adenosina, canais de membrana, níveis de NO e ROS após o tratamento com PEMF, também foram relacionados. para diferenciação celular [ 4 , 12 ,19 , 24 , 90 , 93 , 100 , 102 ]. Várias revisões concentraram-se na conexão desses efeitos, ligando o que se acredita serem os efeitos iniciais mencionados acima e sua relação com a diferenciação celular [ 10 , 24 , 35 , 98 , 103 ]. Outros publicaram coleções de recursos que fornecem informações significativas sobre estudos de PEMF onde a diferenciação celular foi incluída como parâmetro de resultado [ 4 , 19 , 20 , 33 , 35 , 43 ,93 , 100 , 102 , 104 ]. Como se vê nos seus trabalhos, a frequência e a dose, bem como o estado biológico do tratamento com PEMF em questão, abrangem uma vasta gama, o que significa que, embora algumas interpretações comuns possam ser inferidas a partir do número de estudos realizados, não são conclusivo [ 33 , 100 ].
Efeitos em MSC, osteoblastos e cartilagem
As células-tronco têm sido um tipo de célula particularmente estudado em estudos relacionados ao PEMF, principalmente devido ao seu uso na regeneração de tecidos [ 12 ]. Especialmente, têm sido utilizadas MSCs isoladas da medula óssea humana (hBMSCs) [ 17 ]. Os estudos são inconsistentes, pois mostram efeitos proliferativos e diferenciação em estágio inicial das células [ 35 ]. Além disso, eles mostram, mais uma vez, que elementos adjuvantes, como condições específicas do meio, fazem parte da resposta orientada pelo PEMF [ 33 , 90 , 100 ]. Aqui foi demonstrado que, se o meio for condicionado para promover a diferenciação osteogênica, o resultado é potencializado com o PEMF. O mesmo pode ser concluído a partir de estudos de diferenciação condrogênica [ 93]. Isto, mais uma vez, aponta para a questão de saber se os efeitos provocados pelo PEMF só são provocados quando um determinado processo biológico já está a acontecer. No entanto, mesmo com a falta de consistência nas configurações experimentais e o fato de que não existe nenhum mecanismo molecular claro para o comprometimento da linhagem de células-tronco induzido por PEMF [ 33 , 102 ], os pesquisadores ainda conseguiram estabelecer que o fator de transcrição 2 relacionado ao Runt (Runx2 ) / fator de ligação ao núcleo α1 (Cbfa1) e osterix (Sp7) servem como fatores de transcrição predominantes, comprometendo as MSCs com a diferenciação osteogênica. Em contraste, a transcrição SRY-box 9 (Sox9) e a modulação conduzida por PEMF da via de sinalização Wnt / β-catenina são importantes para a condrogênese [ 98]. Em outros estudos, a exposição ao PEMF também desencadeou uma forte expressão de marcadores osteogênicos, como osteonectina, osteopontina, colágeno I e colágeno III, sugerindo uma modulação do microambiente, bem como diferenciação celular [19 , 98 ] . Curiosamente, Varani et al. também mencionou um estudo onde os efeitos de uma determinada direção do campo magnético podem levar a uma maior diferenciação condrogênica de MSC [ 93 ]. Além disso, na presença de fatores indutivos condrogênicos no meio (meio condicionado), o PEMF induziu a expressão de colágeno tipo II (Col2), conteúdo de agrecano e glicosaminoglicano (GAG) [ 21]. Além disso, foi demonstrado que o PEMF aumenta as expressões de Notch4 e Hey1 durante a diferenciação osteogênica das MSCs, sugerindo que a via Notch, importante no destino celular e no desenvolvimento ósseo, é ativada pelo PEMF nas células-tronco [12 , 48 ] . Estudos (revisados recentemente por Varani et al.) também mostraram o envolvimento de MEK / ERK nas MSCs de diferenciação osteogênica induzida por PEMF, bem como a ativação de p38 MAPK, que está, importante, ligada à modulação Runx2 [93 ] . Os efeitos do PEMF nos canais da membrana de cálcio têm sido associados à regulação positiva da codificação genética para membros da superfamília TGF-beta/BMP. Todos esses genes podem promover a diferenciação de MSCs em osteoblastos e a síntese e matriz extracelular óssea [1 , 44 ]. Além disso, os mesmos estudos mencionam a ligação à diferenciação de células estaminais impulsionada pela adenosina (e pelos seus receptores). Esta ligação com a diferenciação das MSCs tanto em relação à condrogênese quanto à osteogênese (isto é, ativação de A2A e A2BARs e regulação de A2AARs/CD73) também sugere uma diferenciação específica do receptor, onde a ativação de A2A levaria a um resultado condrogênico. Finalmente, um estudo recente revelou que certos miRNAs estão envolvidos na diferenciação osteogênica das MSC [ 105 ], conectando mais uma vez esse importante processo regulatório à resposta do PEMF. Para colocar em perspectiva os muitos efeitos de diferenciação mencionados, Waldorf et al. [ 84] revisaram, entre outros, um estudo interessante onde foi realizada uma análise de microarranjos de células-tronco estimuladas por PEMF. Mostrou que o PEMF afeta claramente mais as células na fase de mineralização (adesão celular e proteínas de ligação), enquanto as células na fase de diferenciação são as menos afetadas [ 106 ]. Embora este tipo de estudo PEMF precise ser repetido com diferentes tipos de células, ele destaca a importância de compreender a que levam esses efeitos regulatórios. A influência do PEMF na fase de mineralização da diferenciação osteogênica também deixa questões em aberto, pois alguns estudos sugerem que o tratamento aumenta a deposição de Ca 2+ , enquanto outros argumentam que o PEMF não afeta esta fase da diferenciação [ 100]. Uma razão para esta discrepância pode ser a falta de consistência nas configurações físicas e biológicas dos estudos, e o fato de muitos estudos terem utilizado o PEMF como adjuvante de um tratamento existente, o que pode contribuir para os muitos resultados diferentes, também pode contribuir para a discrepância. Curiosamente, o gatilho da diferenciação de MSC pelo PEMF não está restrito ao osso ou cartilagem, mas também foi relatado na diferenciação cardiogênica e neurogênica [ 33 ]. Nas células da linhagem não mesodérmica, a frequência de pulso parece desempenhar um papel fundamental no resultado da diferenciação [ 98]. A maioria das vias moleculares já mencionadas para a diferenciação das MSC em relação à linhagem óssea e cartilaginosa também foram detectadas na diferenciação osteoblástica, osteoclástica e condrocítica. Devido à infinidade de importantes vias de sinalização que foram ligadas à diferenciação óssea e cartilaginosa após o PEMF, é essencial observar que estudos demonstraram que a estimulação dessas vias e moléculas também pode levar à proliferação. Tal é o caso dos efeitos da BMP2 (parte da superfamília TFGb/BMP), que foram relatados como significativamente alterados pelo PEMF, e não apenas estimulam a diferenciação de osteoblastos, mas também a proliferação. De importância adicional é a via canônica Wnt, que é conhecida por fortalecer a diferenciação de osteoblastos e, ao mesmo tempo, inibir a diferenciação de osteoclastos.48 ], deixando estudos futuros para entender o que tal efeito pode levar na homeostase óssea. Além disso, os efeitos do PEMF na via MEK/ERK, observados nas MSCs, são conflitantes na diferenciação dos osteoblastos, uma vez que os efeitos também provocam proliferação e sobrevivência. Além disso, a diferenciação estimulada por ERK p38 MAPK estimulada pelo tratamento de campo eletromagnético foi conectada para provocar a maturação osteoblástica e osteoclástica por diferentes condições de tratamento [4] , o que significa que é crucial estudar mais detalhadamente esses e outros efeitos multifacetados para poder usar PEMF adequadamente no reparo tecidual. Yuan et al. revisão adiciona sinalização do fator de crescimento de insulina (IGF) à lista de vias relevantes para PEMF na diferenciação de osteoclastos, onde a expressão de mRNA de IGF-1 é afetada [ 4]. Normalmente, o IGF-1 é necessário para manter a interação entre os osteoblastos e os osteoclastos para apoiar a osteoclastogênese, regulando a expressão de RANKL e RANK [ 107 ]. Vale, portanto, mencionar que, em situações como danos nos tecidos, inflamação ou doenças (por exemplo, osteoporose), este equilíbrio celular pode ser perturbado, e o PEMF poderia, portanto, contribuir para restaurar a interação normal entre estes dois tipos de células. Na verdade, devido ao efeito estimulador da diferenciação osteoblástica pelos PEMFs, ele foi considerado um candidato potencial para a prevenção e tratamento da osteoporose [ 96 ].
Efeitos em outros tipos de células
O vasto escopo de células estudadas no âmbito do PEMF vai muito além daqueles discutidos até este ponto. Os efeitos de diferenciação do PEMF também foram estudados em outras células, como células precursoras de oligodendrócitos e células de feocromocitoma PC12 [ 10 , 15 , 43 ], onde foram relatadas alterações epigenéticas e a conexão com receptores de adenosina [ 10 , 96 ]. Além disso, a promoção de miotubos e a diferenciação de fibroblastos da pele foram estudadas [ 102 , 108 ].
3.3. Concluindo os efeitos da resposta celular e molecular do PEMF
Todas as ações celulares descritas até agora fazem parte de quase todos os processos teciduais e celulares do corpo e desempenham um papel vital nos intrincados processos fisiológicos, como regeneração tecidual e resposta inflamatória, com a adição de outras células, vias e processos de sinalização, que são importantes para o recrutamento, migração e comunicação de células. Ganesan et al. resume os efeitos do PEMF em diferentes tipos de células (linfócitos, neutrófilos, osteoblastos, osteoclastos, condrócitos e fibroblastos), fornecendo uma boa visão geral sobre a conexão da resposta do PEMF a uma rede de resposta multidimensional [ 21]. Curiosamente, os estudos baseados em MSC foram fundamentais para a compreensão da potencial capacidade regenerativa do PEMF, onde os resultados mostraram como essas células podem modular e alterar o curso de processos como inflamação, reparação de tecidos e estabelecimento da homeostase [ 12 , 48 ] . Podemos também constatar que já existem muitos estudos apontando para os efeitos do PEMF nas células ósseas. No futuro, estes parâmetros moleculares poderão ajudar a identificar novas terapias de reparação de tecidos, através da compreensão mais precisa dos fenótipos ósseos e das condições das doenças; por exemplo, escolher o regime PEMF ideal para aumentar a proliferação e diferenciação de osteoblastos, ao mesmo tempo que inibe a diferenciação de osteoclastos e fortalece a massa óssea [ 19]. Para manter as coisas em perspectiva, porém, as observações feitas no trabalho de Mansourian et al. concluíram que a maioria dos experimentos foi realizada em células humanas e, de 2.421 experimentos com células humanas, alterações celulares foram observadas em apenas 51% dos estudos. Lá, eles também reafirmaram as diferenças na resposta celular do PEMF. Ainda assim, mesmo com resultados tão inconclusivos, seus dados fornecem uma orientação inicial sobre os parâmetros físicos e experimentais para os quais se espera uma resposta celular, e podem, esperançosamente, ajudar grupos futuros em suas decisões de parâmetros experimentais.
4. Efeitos do PEMF na Clínica
Considerando os efeitos moleculares e celulares estudados em relação aos PEMFs com os resultados (clínicos) observados, não é surpreendente que esta forma de tratamento tenha sido utilizada em vários ambientes clínicos. A ligação com os primeiros ensaios clínicos abriu caminho para o estudo dos efeitos dos campos eletromagnéticos no corpo humano, que têm sido usados principalmente em ortopedia e traumatologia [14 , 19 , 23 , 25 , 30 , 38 , 47 , 88 ] . No entanto, também foram feitas tentativas para tratar distúrbios neurológicos [ 10 ] e distúrbios de cicatrização de feridas [ 11 , 32 , 109]. Isto levou a muitos estudos de tentativa e erro, nos quais não surgiu nenhuma estratégia de tratamento consistente.
Essas diferenças estão relacionadas aos parâmetros físicos escolhidos e às variáveis de aplicação clínica. As variáveis clínicas incluem a frequência da terapia (por exemplo, diariamente), a duração total da terapia (por exemplo, seis semanas) e a duração do tratamento individual por sessão para as diferentes indicações. Isto leva a uma situação de dados muito heterogênea, como mostrado em uma grande meta-análise de ensaios randomizados e controlados [ 38]. A ampla gama de variáveis terapêuticas torna difícil encontrar um regime de tratamento “comum” com parâmetros padronizados. Enquanto Peng et al. solicita mais estudos pré-clínicos e clínicos de dose-resposta para avaliar os parâmetros ideais, acreditamos que vários ensaios clínicos usando os mesmos parâmetros são necessários para estimar melhor a eficácia. No entanto, a atual discrepância no desenho do estudo deve ser uma consideração essencial em futuros ensaios clínicos.
A seguir, apresentamos uma revisão dos ensaios clínicos realizados nos últimos anos para fornecer uma visão sistemática de um grande número de ensaios clínicos sobre a terapia com PEMF. Além disso, destacamos também a heterogeneidade das variáveis de tratamento aplicadas, todas denominadas “PEMF” na literatura. As seções foram divididas de acordo com as áreas clínicas nas quais o PEMF foi utilizado.
4.1. Ortopedia
A estimulação PEMF não invasiva e segura é usada nos Estados Unidos e na Europa para promover a regeneração óssea na clínica. Existem duas áreas principais de aplicação; por um lado, a terapia eletromagnética pode ser utilizada precocemente em fraturas agudas, nomeadamente, quando uma fratura pode estar em risco de não cicatrização devido a fatores intrínsecos e/ou extrínsecos; para dois, uma pseudoartrose de fratura estabelecida também pode ser tratada com PEMF.
Uma revisão sistemática de Hannemann et al. [ 25] examinaram ensaios clínicos randomizados sobre o efeito do PEMF ou ultrassom pulsado de baixa intensidade (LIPUS) na estimulação do crescimento ósseo em fraturas agudas em comparação com placebo. Eles concluíram que o PEMF poderia reduzir o tempo de cicatrização clínica e radiográfica das fraturas diafisárias agudas. No entanto, os dados agrupados não conseguiram mostrar uma diferença significativa na proporção de não-uniões resultantes entre os grupos. Apontam também que os resultados devem ser vistos de forma crítica devido à heterogeneidade dos diferentes estudos. Por exemplo, diferentes tipos de fratura (por exemplo, tíbia, colo femoral e escafoide) têm características específicas de cicatrização que dificultam a comparação. Além disso, os critérios para um resultado positivo basearam-se em diferentes leituras, desde uma radiografia simples até tomografias computadorizadas e medições de densidade óssea [ 25]. Na revisão sistemática e metanálise sobre consolidação de fraturas em geral de Peng et al. [ 38], os autores concluíram que havia apenas evidências moderadas de que o PEMF aumentava as taxas de cicatrização e reduzia a dor. Para o primeiro, a razão de risco foi de 1,22 (IC 95% = 1,10–1,35), com base em um modelo de efeitos aleatórios, para aumentar a taxa global de cura com heterogeneidade moderada em comparação com o grupo controle. Em uma análise de subgrupo estratificada pela idade da fratura, as fraturas tardias e não consolidadas apresentam uma melhor razão de risco de 1,64 (IC 95% = 1,21–2,22) em comparação com as fraturas recentes (<6 semanas) com uma razão de risco de 1,20 (95 % IC = 1,11–1,29) com a mesma heterogeneidade dos dados. Quanto à classificação morfológica e método de lesão óssea, as análises de subgrupos mostraram resultados semelhantes. Considerando o tempo de consolidação da fratura, uma razão de risco de −1,01 (IC 95% = −2,01–0. 00) mostrou favoritismo do grupo controle em relação às fraturas tratadas com PEMF, independente do subgrupo. Eles também observaram que é necessário determinar melhores parâmetros de dose e duração para analisar melhor a eficácia do PEMF.
Balvantray et al. [ 13 ] revisaram 69 ensaios clínicos de estimulação elétrica, incluindo PEMF. Nestes ensaios clínicos, 73% relataram resultados positivos, embora não tenham diferenciado as três terapias diferentes (corrente contínua (DC), acoplamento capacitivo (CC) e PEMF), embora a maioria dos ensaios (60%) tenha utilizado PEMF. Curiosamente, eles também examinaram por que mais cirurgiões ortopédicos não usavam estimulação elétrica, incluindo PEMF, no seu trabalho clínico, e concluíram que as suas maiores preocupações eram os resultados inconsistentes dos estudos e o custo.
Os parâmetros heterogêneos foram muito marcantes no artigo de Daish et al. [ 19 ]. A análise dos estudos in vivo (experimentais) mostrou que as frequências variaram de 0,1 Hz a 63 kHz, as intensidades cobriram 35 µT a 0,03 T e a duração do tratamento variou de 15 minutos a 680 horas. Essa faixa dentro dos parâmetros relatados tornou quase impossível aos autores concluir as estratégias de tratamento clínico a serem utilizadas. No entanto, no tratamento de fraturas da tíbia que não cicatrizam, os estudos prospectivos incluídos mostraram uma taxa de cura entre 60% e 88%, com duração de tratamento de 3 a 20 horas/dia durante 8 a 29 semanas.
Em um estudo duplo-cego, randomizado e multicêntrico (nível terapêutico 1) [ 110 ] envolvendo seis hospitais de trauma, fraturas agudas da diáfise da tíbia ( n = 259) foram tratadas com estimulação eletromagnética além da terapia inicial (convencional ou cirúrgica). Os resultados foram comparados com um grupo placebo. Nenhuma diferença estatisticamente significativa foi encontrada entre os grupos ao registrar a taxa de cirurgia de revisão dentro de um ano (=parâmetro de resultado primário), devido à falha na consolidação óssea. Independentemente da terapia, no entanto, a adesão ao tratamento prescrito dos participantes foi apenas moderada e teve uma média de 6,2 horas por dia, comparável em ambos os grupos. No entanto, os pacientes foram encaminhados 10 horas por dia durante um período de 12 semanas, o que pareceu ser uma despesa relativamente grande para os pacientes.
Poucos estudos abordam esta questão quando se busca análise de custos no tratamento de fraturas agudas ou que não cicatrizam. Hannemann et al. [ 25 ] calcularam os custos do tratamento das fraturas agudas do escafoide. Nenhuma diferença na função da mão (usando a avaliação da mão e do punho avaliada pelo paciente) foi encontrada no resultado clínico. No cálculo económico, o tratamento com PEMF foi significativamente mais caro nos custos médios totais de cuidados de saúde por paciente (875 € no grupo placebo e 1594 € no grupo PEMF ativo).
4.2. Osteoartrite
A osteoartrite (OA) é uma doença articular comum e debilitante que afeta milhões de pessoas em todo o mundo. Os tratamentos atuais para a OA concentram-se principalmente no controle dos sintomas, mas muitas vezes não proporcionam alívio duradouro.
Em um artigo de revisão recente com meta-análise [ 42 ], 11 ensaios prospectivos randomizados envolvendo 614 pacientes foram identificados após um processo de seleção informado. Sintomas críticos associados à OA, como dor, rigidez e função física, foram identificados e o efeito do PEMF foi determinado. Indicadores de dor, como WOMAC e VAS, apresentaram redução significativa em comparação com o valor basal. Os parâmetros de rigidez e função física no escore WOMAC também apresentaram melhora significativa em comparação com os intervalos de controle.
Não surpreendentemente, outra meta-análise realizada um pouco antes em 2020 [ 47 ] chegou a uma conclusão semelhante, uma vez que 8 dos 15 estudos incluídos se sobrepuseram ao estudo acima mencionado. Mais uma vez, as análises mostram um alívio significativo da dor, sem, no entanto, melhorar significativamente a rigidez e a função, pelo menos nas <4 semanas de terapia com PEMF. Esta meta-análise também representou 3 artigos que avaliaram a qualidade de vida, mas apenas um deles mostrou uma melhoria claramente significativa na qualidade de vida, novamente, nas <4 semanas de terapia com PEMF em comparação com o grupo de controle.
Um ano antes, um grupo da China também conduziu uma meta-análise de ensaios prospectivos randomizados [ 18 ], que incluiu 8 estudos. É interessante notar aqui que esta revisão considerou um estudo de 2002 [ 111 ], que não foi incluído nas análises recentes mencionadas anteriormente. Isto, por sua vez, suscita discussões sobre os critérios de inclusão ou integralidade de tais trabalhos.
Além disso, há uma revisão de revisões sistemáticas de 2022 do grupo de Crevenna [ 29 ] que encontrou 10 desses artigos atendendo aos seus critérios de inclusão. Destes, metade destas revisões mostram resultados positivos com PEMF no tratamento da osteoartrite. É interessante notar aqui que muitos artigos mostram uma indicação muito heterogênea em relação aos protocolos de tratamento.
Uma revisão narrativa da Itália em 2021 [ 34 ] perguntou se o PEMF foi testado especificamente em atletas. No entanto, não foi encontrada na literatura nenhuma publicação que mostrasse que o PEMF fosse superior como alternativa à terapia única para a osteoartrite.
Finalmente, um grupo, novamente da Itália [ 31 ], abordou a questão das opções de terapia biofísica para a osteoartrite precoce e incluiu, entre outros, laser, ESWT e PEMF. Incluindo um estudo pré-clínico e um clínico, os autores concluíram que o PEMF tem efeito protetor na progressão (experimental) e, principalmente, pacientes <45 anos se beneficiam com alívio da dor e melhora funcional, principalmente no primeiro ano.
4.3. Osteopenia
A osteopenia e a osteoporose são doenças caracterizadas pela diminuição da densidade mineral óssea, levando ao enfraquecimento dos ossos e ao aumento do risco de fraturas. A osteopenia é considerada um precursor da osteoporose, na qual a densidade óssea continua a diminuir, levando a um maior risco de fratura. Os tratamentos não invasivos desempenham um papel crítico no tratamento de ambas as condições. O tratamento da osteopenia e da osteoporose requer uma abordagem abrangente, com educação do paciente, monitoramento regular e planos de tratamento individualizados, para minimizar o risco de fraturas e manter a saúde óssea.
Na abordagem experimental deste tema, um artigo de revisão de 2021 [ 46 ] identificou um total de 24 estudos viáveis com parâmetros avaliados desde densidade mineral óssea até análises bioquímicas, e desde exames histológicos/histomorfométricos até tomografias computadorizadas. Destes, 23 apresentaram efeito positivo do PEMF no(s) parâmetro(s) avaliado(s) em cada caso.
Um artigo de revisão [ 45 ] identifica o PEMF como um agente promissor para o alívio da dor em pacientes com osteoporose. Estudos mostram melhora da densidade mineral óssea em diferentes locais, pelo menos no curto prazo, mas com controvérsia no seguimento em longo prazo. Alguns estudos sugerem que o tratamento com PEMF pode ser tão eficaz quanto o alendronato, com certos parâmetros. No entanto, existe alguma variabilidade nos resultados, novamente atribuída ao uso de diferentes parâmetros de tratamento e pequenos tamanhos de amostra. Independentemente da densidade mineral óssea, entretanto, o PEMF estimula a osteogênese, conforme demonstrado pelo aumento dos biomarcadores de osteocalcina sérica (OC) e do propeptídeo carboxiterminal do colágeno tipo I.
Outra revisão sobre estimulação elétrica na osteoporose localiza evidências clínicas de que os PEMFs podem aliviar a dor relacionada à osteoporose [ 49 ], e que a massa óssea e, portanto, a osteoporose podem ser influenciadas favoravelmente pelos PEMF através de uma via RANKL/OPG e Wnt/-catenina. Embora a FDA ainda não tenha aprovado o PEMF para o tratamento da osteoporose, com base nos dados experimentais e clínicos atuais, este procedimento não invasivo pode ser um complemento eficaz nesta indicação.
4.4. Neurologia
Embora não seja tão comumente usada como na ortopedia, a terapia PEMF também tem sido usada em neurologia, mais conhecida como Estimulação Magnética Transcraniana (EMT). Funk et al. [ 10 ] fizeram um resumo abrangente dos efeitos experimentados em ensaios clínicos utilizando campos magnéticos, incluindo PEMF, para o tratamento de doenças neurológicas. Especificamente, para a doença de Alzheimer, foi demonstrado que os campos eletromagnéticos pulsados reduzem a inflamação e produzem efeitos vasodilatadores, melhorando a circulação sanguínea. Eles também resumiram outros parâmetros clínicos que melhoraram nas doenças neurodegenerativas após a terapia eletromagnética.
No entanto, com base nos atuais estudos clínicos promissores disponíveis, seria de interesse realizar análises adicionais sobre condições neurológicas patológicas de etiologia variável.
4.5. Cura de Feridas
A terapia PEMF também tem sido usada para tratar feridas. Strauch et al. [ 11 ] revisaram o uso do PEMF em casos de cirurgia plástica e reconstrutiva. Eles sugeriram que o PEMF afeta o alívio da dor após a cirurgia e reduz o inchaço. Além disso, Palmieri et al. [ 109 ] fizeram uma revisão narrativa sobre os efeitos clínicos do PEMF na cicatrização de feridas, onde o trabalho de Kwan et al. [ 112 ] foi destacado, que mostrou o efeito do PEMF nas úlceras crônicas do pé diabético. Os voluntários foram alocados aleatoriamente no PEMF ou no grupo controle. O tratamento consistiu em 14 sessões durante três semanas, com frequência de campo de 12 Hz e intensidade de 1,2 mT. Após um mês, o grupo tratado apresentou uma diminuição de 18% no tamanho da ferida, em comparação com uma diminuição de 10% no grupo controle.
Embora os estudos mostrem resultados bons a moderados, estudos de cicatrização de feridas de boa qualidade e clinicamente relevantes com PEMF são muito escassos. Além disso, os estudos existentes baseiam-se em um pequeno tamanho de amostra e, mais uma vez, muitas vezes faltam os parâmetros técnicos do dispositivo PEMF [ 11 , 109 , 112 ].
4.6. Oncologia
O uso do PEMF ainda é muito limitado em oncologia clínica. Vadala et al. [ 43 ] revisaram a literatura existente sobre a terapia com PEMF em oncologia clínica, onde um estudo analisou tumores cerebrais, carcinomas hepatocelulares e muito mais. Os pacientes aplicaram PEMF por 60 minutos com uma frequência específica do tumor predefinida. Quatro dos 28 pacientes apresentaram doença estável, o que significa que não houve progressão no crescimento do tumor ou novas metástases.
Outro estudo de Costa et al. [ 113 ] demonstraram o uso de PEMF em 41 pacientes com câncer hepatocelular avançado. Eles receberam três sessões, com duração de 60 minutos cada sessão, com frequências variando de 100 Hz a 21 kHz. Cinco pacientes relataram desaparecimento completo da dor logo após o tratamento. Nenhum paciente do estudo queixou-se de eventos adversos associados ao tratamento. Concluem que o PEMF tem um efeito antitumoral significativo na redução do crescimento e proporciona alívio da dor em pacientes com carcinoma hepatocelular.
4.7. Observações finais sobre aplicações clínicas
Independentemente das revisões consideradas e de parte dos estudos, quase todos os artigos discutem a heterogeneidade dos parâmetros utilizados. Neste contexto, os parâmetros de tratamento físico selecionados, às vezes dramaticamente diferentes, e as variáveis de tratamento são um ímpeto para críticas.
No entanto, os efeitos positivos são repetidamente relatados se olharmos para os resultados clínicos nas diversas indicações, sobretudo em ortopedia e traumatologia, em distúrbios de cicatrização óssea. A partir destas duas conclusões, é lógico exigir estudos adicionais, nos quais seria desejável utilizar, pelo menos inicialmente, os mesmos parâmetros para garantir uma melhor comparabilidade. Posteriormente, faria sentido variar sistematicamente os vários parâmetros individualmente até que o melhor sucesso possível fosse alcançado com esta configuração.
5. Perspectivas Futuras
Os campos magnéticos gerados pelo PEMF podem penetrar todos os tecidos com pouca ou nenhuma atenuação. Eles podem causar respostas biológicas, levando a alterações moleculares e fisiológicas em muitas partes do corpo humano. Os parâmetros físicos e as definições precisam ser estabelecidos para compreender todo o escopo desses aspectos do PEMF. Quando esta parte crítica estiver clara, o foco deve se voltar para a compreensão dos mecanismos celulares e moleculares no nível do tecido. Isso significa utilizar técnicas de modelagem in vitro, que permitem uma visão conectiva e inclusiva dos processos celulares e moleculares envolvidos na resposta do PEMF. Esses métodos poderiam incluir qualquer abordagem de modelagem 3D in vitro já utilizada para diferentes órgãos, incluindo sistemas microfluídicos. Isso é importante, já que os efeitos do PEMF nos sinais intercelulares no nível das microvesículas e do circuito de feedback podem fornecer informações relevantes sobre como esse tipo de terapia pode ser usado. Isto não significa esquecer a importância do impacto microambiental na resposta celular, especialmente na reparação e inflamação dos tecidos. Isto pode ser particularmente importante, uma vez que as interações celulares e teciduais induzidas com o campo magnético pulsado ocorrem em muitas escalas de comprimento e frequências correspondentes. Além disso, a modelagem de tecidos saudáveis e a modelagem patológica ou do estado de doença devem levar à compreensão não apenas do uso médico do PEMF, mas também de suas restrições. Por exemplo, o tratamento de doenças malignas pode mostrar formas de utilizar o PEMF como uma terapia adicional que acompanha uma abordagem farmacológica. Além disso, a IA, sendo implementada em bioinformática, poderia liderar o caminho para o uso de ferramentas de simulação matemática. Isto permitir-nos-ia ver como os efeitos celulares e moleculares do PEMF podem levar a padrões de rede específicos. Esses padrões podem então fornecer novas estratégias de tratamento no reparo ósseo e cartilaginoso e em outros órgãos de interesse. Daish et al. e Thielscher et al. resumiram o trabalho realizado até agora nesta frente, onde modelos matemáticos de diferenciação e vascularização de tecidos foram desenvolvidos [19 , 114 ].
Outros potenciais grupos-alvo também foram discutidos na ortopedia, onde o PEMF e técnicas relacionadas já são utilizadas, independentemente da indicação clínica. Um desses grupos pode ser identificado como a população cada vez mais idosa, na qual se espera que aumentem as doenças e lesões associadas à idade. Além da osteoporose nas gerações mais velhas, o aumento de comorbidades como obesidade, diabetes e doenças articulares degenerativas levaria ao aumento de intervenções ortopédicas em osteossíntese e implantes de substituição articular. Prevê-se que o mercado global de implantes ortopédicos cresça a uma taxa anual de cerca de 5,35% de 2022 a 2029. Isto também implica que um aumento no número absoluto de afrouxamentos de implantes pode ser esperado. Com base nesta projeção, são necessários métodos para tratar eficazmente esse afrouxamento ou, melhor ainda, para evitar que aconteçam. As terapias biofísicas, incluindo o PEMF, têm um grande potencial para promover a osseointegração precoce. Além disso, estas aplicações não invasivas e de baixo custo apresentam um perfil de risco-benefício favorável. Uma dessas aplicações é o primeiro resultado clínico de implantes orais onde estes métodos terapêuticos tiveram sucesso [16 , 26 , 115]. Para aplicações ortopédicas, entretanto, são necessários mais estudos sobre a interação de campos magnéticos terapêuticos com diversos implantes para fazer uma melhor interpretação dos efeitos dessas terapias. Devido ao uso atual de ligas médicas de titânio em implantes, a resposta magnética é fraca – especialmente quando comparada aos materiais de implante ferromagnéticos que eram clinicamente predominantes no passado. Embora nenhuma magnetização ou aumento de temperatura relevante seja esperado com as novas ligas de titânio, elas ainda estão sujeitas ao efeito Lenz. Antes da aplicação rotineira, os estudos devem esclarecer quais interações ocorrem entre os campos eletromagnéticos e o implante e quais os efeitos que estas têm, tanto localmente quanto, possivelmente, sistematicamente. Com base nesses estudos devem ser definidos parâmetros clínicos adequados
Ainda mais relevante pode ser o uso profilático do PEMF; por exemplo, quando é aplicado adjuvante durante a osteossíntese inicial em fraturas com alto risco de desenvolvimento de pseudartroses (por exemplo, fraturas expostas da tíbia). Evitar a consolidação de fraturas complicadas em pacientes tem um enorme potencial de poupança para os fundos de seguros de saúde e aumenta a qualidade de vida dos pacientes afetados. A mesma linha de raciocínio pode ser facilmente extrapolada para a substituição articular. Da mesma forma, implantes e substitutos ósseos também podem ser influenciados favoravelmente pelo PEMF, especialmente em casos de comprometimento da qualidade óssea ou restrição de suprimento sanguíneo local, como estudos experimentais já demonstraram. Curiosamente, na própria osteoporose, alguns estudos de PEMF já mostraram um aumento significativo da densidade mineral óssea quando combinados com medicamentos convencionais [ 116], o que potencialmente mudaria a forma como a osteoporose pós-menopausa é tratada.
Em conclusão, embora a falta de parâmetros de estudo consistentes torne os efeitos do PEMF cientificamente difíceis de avaliar, esta ferramenta de tratamento não invasiva e comparativamente barata, que não requer qualquer infra-estrutura adicional, demonstrou contribuir positivamente para condições clínicas difíceis em ortopedia e traumatologia. Em particular, opções adjuvantes eficazes às respectivas terapias padrão em ortopedia e outras áreas médicas podem mudar as futuras estratégias de cuidados e os resultados dos pacientes.
Declaração de financiamento
Esta pesquisa foi financiada pela Trauma Care Consult, uma empresa sem fins lucrativos, para apoiar pesquisas sobre traumas.
Contribuições do autor
Conceituação, JF, PM, CS e EPL; recursos PS e RH; redação – preparação do rascunho original, JF, RM, CS e EPL; redação – revisão e edição, JF, PM, RM, PS, HR, CS e EPL; supervisão, CS, PS e RM Todos os autores leram e concordaram com a versão publicada do manuscrito.
Notas de rodapé
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Referências
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC10379303/
