CONGRESSO NAZIONALE

S.I.M.F.E.R. Società Italiana di Medicina Fisica e Riabilitazione

XXXII CONGRESSO NAZIONALE SIMFER

ESERCIZIO ATTIVITA’

PROGETTO CHIETI, 21 – 25 SETTEMBRE 2004

CAMPUS UNIVERSITA’ DEGLI STUDI G. D’ANNUNZIO Sotto l’Alto Patronato del Presidente della Repubblica Italiana

Carlo Azeglio Ciampi

MERCOLEDI’ 22 SETTEMBRE

Aula Magna – pomeriggio X Sessione: Riabilitazione ed analisi della postura Moderatori: M. Celestini (Roma), A. Zambuto (Agrigento) Ore 17.45 Quantificazione con gait analysis degli effetti di trattamento riabilitativo sulla co-contrazione muscolare in paziente parkinsoniano Bacchini M., Rossi M. (Parma) Ore 17.55 Effetti della stimolazione meccanica dei propriocettori in donne osteoporotiche in postmenopausa Brunetti O., Scarponi A.M., Roscini M., Mannarino E., Pettorossi V.E., Azzena G.B., Filippi G.M. (Perugia, Roma)

Effetti della stimolazione meccanica dei propriocettori in donne osteoporotiche in postmenopausa.

O. Brunetti*, A.M. Scarponi^, M. Roscini*, E. Mannarino^,

V.E. Pettorossi*, G.B. Azzena°, G.M. Filippi °.

*Dip. di Medicina Interna, Sez. di Fisiologia Umana, Università degli studi di Perugia, Via del

Giochetto Perugia. ^Dip. Medicina Clinica e Sperimentale, sez. Angiologia. Università degli studi di

Perugia, Perugia. °Ist. Fisiologia Umana Università Cattolica Roma.

INTRODUZIONE

L’osteoporosi è caratterizzata da una riduzione della massa ossea totale con una comparabile perdita

delle matrici minerale ed organica. Nel corso della menopausa si assiste ad una accelerazione del

riassorbimento osseo con un deterioramento della microarchitettura del tessuto, fragilità strutturale e

conseguente aumento del rischio di fratture. Tale quadro si ritiene possa essere contrastato

dall’applicazione di carichi o microcarichi sulla stessa struttura ossea, in quanto è noto che la

deposizione ossea di calcio è in tal modo facilitata (effetto piezoelettrico). In ragione di ciò, si è ritenuto

utile sottoporre l’intero sistema muscolo-scheletrico di soggetti osteoporotici ad oscillazioni meccaniche

(Whole Body Vibration: WBV) allo scopo di migliorare il quadro patologico. Tuttavia, la WBV non si è

rivelata praticabile sia per gli scarsi risultati ottenuti, sia per i gravi e ben noti effetti lesivi su ossa,

articolazioni, legamenti.

La presente ricerca ha lo scopo di esplorare la possibilità di aumentare la performance muscolare di

soggetti osteoporotici attraverso un potenziamento di lunga persistenza della sensibilità propriocettiva. Il

rafforzamento della propriocettività potrebbe infatti incrementare le capacità motorie e indurre un

incremento della tendenza al movimento del soggetto così da consentire una riattivazione delle forze che

agiscono sulla struttura ossea in modo fisiologico. E’ stato dimostrato e da noi confermato che è

possibile ottenere potenziamenti di lunga durata e di grande intensità della sensibilità propriocettiva

applicando paradigmi di condizionamento neurale basati su stimoli meccanici. Recenti nostre

osservazioni effettuate nel corso di stimolazioni meccaniche a bassa intensità localizzate a singoli settori

muscolari hanno mostrato positivi effetti a lungo termine sia sull’equilibrio che sui riflessi posturali, in

grado di potenziare notevolmente il sistema muscolo-scheletrico e la mobilità dei soggetti in fasce di età

avanzate. Ciò ha aperto la possibilità di utilizzare sequenze di microperturbazioni meccaniche su

circoscritti e selezionati distretti muscolari per incrementare la performance muscolare dei soggetti con

osteoporosi. L’applicazione altamente circoscritta di tale procedura consente di evitare gli effetti

dannosi della WBV. Inoltre nel nostro protocollo, anziché applicare stimoli meccanici basati su

variazioni di lunghezza muscolare, (anche queste in grado di provocare lesioni delle fibre muscolari

inducendo una contrazione eccentrica), abbiamo impiegato un particolare setup in grado di imporre solo

variazioni di forza, con variazioni di lunghezza del tutto trascurabili. Il razionale alla base di queste

applicazioni localizzate a singoli settori muscolari è pertanto completamente diverso da quello della

WBV, sia nell’estensione delle regioni muscolo-scheletriche coinvolte dallo stimolo meccanico, sia per

le caratteristiche dello stimolo meccanico stesso, sia in quanto punta ad una riattivazione delle capacità

motorie del soggetto attraverso un potenziamento della sua propriocettività.

Materiali e metodi

Sono state selezionate un gruppo di 12 donne (età: 65± 3) prive di patologie muscolari, cardiache,

neurologiche, vestibolari, che presentavano un indice di T-score di densità ossea superiore od uguale a –

2.5 alla densiometria ossea (BMD) eseguita a livello del femore con apparecchio Dexa (Expert-XL

Imaging Densiometer Lunar, Masison WI USA)

Sono state sottoposte per un periodo di 9 mesi ad un training non specifico e divise in 2 sottogruppi in

modo omogeneo: 5 soggetti fungevano da controllo mentre 7 soggetti erano sottoposti a sequenze di

microperturbazioni meccaniche isometriche ad andamento sinusoidale caratterizzate da una frequenza

costante (100Hz), forze di 1-2 N, spostamento picco-picco <0.01 mm, applicate per via percutanea sui

muscoli quadricipiti. Tale trattamento è stato eseguito mediante specifico dispositivo (CRO® SYSTEM

Patent Pending, fornito dalla NEMOCO srl). I muscoli sottoposti a tale sequenza di forze venivano

mantenuti volontariamente in stato di contrazione isometrica durante l’applicazione dello stimolo

meccanico. Scopo di ciò era creare un paradigma di condizionamento associativo (1° stimolo: la

stimolazione meccanica, 2° stimolo: il comando volontario sulla rete di controllo muscolare, entrambi i

segnali afferenti sulla medesima rete di controllo nervoso della regione muscolo articolare) La

stimolazione meccanica durava 10 minuti e veniva ripetuta per tre volte con un intervallo di ristoro di

30sec. Le applicazioni, in numero di 9 per ciascun paziente, sono state effettuate per 3 giorni

consecutivi, in ragione di 3 applicazioni al giorno. Sono stati valutati il T-Score femorale con BDM, i

parametri meccanici (potenza e stiffness, con il sistema del Monitoring Jump e l’uso del Dynabiopsy

control, Polimed s.r.l.), i parametri stabilometrici (Sway test. area dell’ellisse e velocità). I test sono stati

eseguiti 24h prima dell’inizio della fase sperimentale, 4 giorni dopo l’inizio dei trattamenti e 9 mesi

dopo applicazione della stimolazione meccanica.

Risultati

L’applicazione delle sollecitazioni meccaniche è stata eseguita in soli 3 giorni consecutivi, senza alcuna

ripetizione nel tempo seguente. Tutti i soggetti hanno sopportato senza alcun fastidio l’applicazione e

nei 9 mesi successivi nessuno ha lamentato effetti collaterali direttamente o indirettamente ascrivibili al

trattamento. In tutti i soggetti trattati si è osservato un significativo incremento della potenza muscolare

da valori di base progressivamente crescente a 4 giorni dall’inizio del trattamento(+ 32%) e dopo 9 mesi

(+65%), passando i valori da 6.1 watt ± 0.52 (SE) (controllo) a 8.06 ± 0.75 e quindi a 10.07 ± 0.5. Nei

soggetti non trattati i valori non si modificavano in modo significativo, partendo da 5.21 ± 0.42

(controllo) passavano a 5.55 ± 0.4 dopo 4 giorni e salivano fino a 7.4 ± 0.47 dopo 9 mesi.

I valori di stiffness sono marcatamente aumentati in tutti i soggetti trattati, sia 4 giorni dall’inizio del

trattamento (+46%), sia dopo 9 mesi (+80%), palando dal valore di controllo di 25.2 ± 0.73 N/mm a

36.85 ± 1.64, a 45.57 ± 1.7. I soggetti non trattati non mostravano variazioni significative e univoche

(24.7 ± 0.68 nel controllo, 26.2 ± 0.86 dopo 4 giorni, 22.8 ± 0.98 dopo 9 mesi).

Di notevole interesse è stata anche la riduzione dell’ampiezza dell’area del gomitolo stabilometrico in

tutti i soggetti trattati. Infatti i soggetti trattati hanno mostrato un decremento medio di -33% dopo 4

giorni e di -49% dopo 9 mesi. I valori passavano da 253 ± 37 cm2 (controllo) a 170 ± 20 dopo 4 giorni e

a 129 ± 10 dopo 9 mesi. Al contrario, i soggetti non sottoposti a trattamento mostravano nei periodi

corrispettivi valori sostanzialmente invariati o aumentati (255 ± 37 nel controllo, 263 ± 25; dopo 4

giorni e 274 ± 29 dopo 9 mesi).

Infine, mentre nei soggetti non trattati la densità ossea ha mostrato una progressiva riduzione del T-

Score che è passato da - 2.54 ± 0.3 nel controllo a - 2.99 ± 0.28 dopo 9 mesi, i soggetti trattati non

mostravano alcun decremento significativo (T-Score di –2.61 ± 0.11 nel controllo e 2.62 ± 0.13 dopo 9

mesi).

Tutti i soggetti trattati hanno dichiarato un marcato e altamente soddisfacente incremento delle loro

capacità motorie nei territori trattati.

Discussione

I dati da noi ottenuti in questo studio preliminare su donne osteoporotiche in post-menopausa

evidenziano notevoli e statisticamente significativi incrementi della potenza, della stiffness e dei valori

mineralometrici della regione muscoloscheletrica trattata. Inoltre il miglioramento non solo persiste nei

4 giorni successivi al trattamento, ma incrementa ulteriormente senza la necessità di altre applicazioni,

nel periodo di controllo dei pazienti (9 mesi). Tali risultati sono stati ottenuti con un paradigma di

condizionamento associativo basato su una stimolazione meccanica. I risultati, sebbene preliminari

appaiono tanto sorprendenti quanto fortemente incoraggianti, non solo per la loro entità, ma anche

perché presenti in tutti i soggetti trattati. L’ampiezza dei risultati e la loro persistenza sembrano

confermare la possibilità di incrementare la performance muscolare utilizzando paradigmi di

condizionamento nervoso basati su opportune sequenze di adeguati stimoli meccanici. Il miglioramento

dell’equilibrio nei soggetti anziani trattati suggerisce sia possibile ottenere una ampia riorganizzazione

motoria che facilita significativamente le loro capacità di movimento. Come atteso da un recupero

funzionale muscolo articolare, si è ottenuto un notevole rallentamento nello sviluppo dell’osteoporosi

semplicemente attraverso il potenziamento neuromuscolare indotto da brevi stimolazioni meccaniche in

particolari distretti muscolari. In sintesi appare ragionevole ipotizzare che i risultati a 4 giorni dal

trattamento siano attribuibili ad una maggiore efficienza della rete di controllo neuromuscolare, mentre

nell’incremento degli effetti a 9 mesi di distanza si può pensare che la migliore performance motoria

abbia creato un circolo virtuoso sia nella remineralizzazione ossea, sia nella stessa funzione

muscoloarticolare.

Date le caratteristiche di stimolazione, sembra ragionevole ipotizzare che le afferenze coinvolte

nell’induzione egli effetti posano essere primariamente recettori sensibili a stimoli meccanici con una

componente di spostamento trascurabile, quali gli organo muscolo tendinei del Golgi, ma anche

afferenze non propriamente propriocettive (fibre del III e IV gruppo, recettori del Pacini). Per le stesse

ragioni, appare meno importante un coinvolgimento dei fusi neuro muscolari. Appare comunque

importante sottolineare come tali risultati siano stati ottenuti attraverso una stimolazione del tutto non

traumatica e non invasiva e con una procedura (paradigma di condizionamento associativo)

assolutamente fisiologica.

BIBLIOGRAFIA

1) Brunetti O., Panichi R., Pettorossi V.E. Long-lasting of proprioceptive learning on balance control in elderly women. J. Can. Appl. Physiol. (Submitted.)

2) Kandel ER. (1991) In Principles of neural science. Eds Kandel ER, Schwartz JH and Jessell TM. Elsevier NY. pp 1009-1031.

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4) Wolpav J.R. Acquisition and maintenance of the simplest motor skill: investigation of CNS mechanism.( 1994) Med.Sci. Sports Exerc. 26: 1475-79.

5) Wolpav J.R., Tennissen A.M. Activity-dependent spinal cord plasticity in health and disease. (2001) Ann. Rev Neurosci. 24: 807-43.