Campos eletromagnéticos e tecido ósseo: determinação de parâmetros para tratamento de fraturas
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Editor
Universidade Federal de Minas Gerais
Descrição
Tipo
Dissertação de mestrado
Título alternativo
Primeiro orientador
Membros da banca
Rudolf Huebner
Angélica Rodrigues de Araújo
Ligia de Loiola Cisneros
Angélica Rodrigues de Araújo
Ligia de Loiola Cisneros
Resumo
As fraturas ósseas são um problema de saúde pública com alto impacto socioeconômico. A utilização de terapias de estimulação física vem crescendo como forma de facilitar a formação do calo ósseo em fraturas. O objetivo deste estudo foi determinar o papel e a eficácia da utilização dos campos eletromagnéticos no tratamento das fraturas ósseas. O estudo foi dividido em três etapas: uma revisão sistemática em humanos, uma revisão sistemática em estudos em animais, e, uma simulação computacional. A busca de estudos para as etapas de revisão foi realizada nas bases de dados MEDLINE, LILACS e Physiotherapy Evidence Database (PEDro), incluindo estudos publicados entre os anos de 1970 a 2020. Para a primeira etapa foram incluídos estudos do tipo ensaios clínicos randomizados realizados em humanos com diagnóstico de fratura aguda ou crônica da diáfise de ossos longos, e, para a segunda etapa estudos realizados em mamíferos com fraturas e ou lesões ósseas induzidas através de osteotomias que apresentavam grupo controle. A qualidade metodológica foi avaliada através da escala PEDro nos estudos em humanos. Na terceira etapa foi realizada uma simulação para analisar a distribuição do campo magnético sobre o tecido ósseo através do software Finite Element Method Magnetics foi elaborado um modelo axissimétrico com dimensões aproximadas de uma perna humana. A revisão sistemática em humanos resultou em onze estudos com moderada a alta qualidade metodológica e a revisão em animais resultou dezoito estudos. Nos estudos em humanos foram encontrados resultados clinicamente positivos para as fraturas agudas e crônicas, e, com relevância estatística apenas para as fraturas crônicas, onde foi investigado como desfecho primário a consolidação óssea. A maioria dos estudos em animais apresentou resultados positivos e com relevância estatística para o desfecho de formação do calo ósseo. Na simulação computacional a distribuição do campo magnético pode ser considerada quase uniforme em função da posição do tecido ósseo no modelo analisado. Pode-se concluir que os dispositivos de campo eletromagnético pulsado de baixa frequência são eficazes na consolidação de fraturas crônicas em humanos e na diminuição da dor, melhora da amplitude de movimento e funcionalidade em indivíduos com fraturas agudas. A simulação computacional, mostrou-se uma ferramenta importante para ajudar e otimizar as pesquisas sobre a distribuição de campo eletromagnético de baixa frequência no tecido ósseo.
Abstract
Bone fractures are a public health problem with high socioeconomic impact. The use of physical
stimulation therapies is growing as a way to facilitate bone callus formation in fractures. The
purpose of this study was to determine the role and effectiveness of using electromagnetic fields
in the treatment of bone fractures. The study was divided into three steps: a systematic review
in humans, a systematic review in animal studies, and a computational simulation. The search
for studies for the review steps was conducted in MEDLINE, LILACS, and Physiotherapy
Evidence Database (PEDro) databases, including studies published between the years 1970 to
2020. The first stage included randomized clinical trials in humans diagnosed with acute or
chronic long bone diaphysial fractures, and the second stage included studies in mammals with
osteotomy-induced fractures and/or bone lesions that presented a control group.
Methodological quality was assessed using the PEDro scale in human studies. In the third step
a simulation was performed to analyze the magnetic field distribution over the bone tissue,
through the Finite Element Method Magnetics software an axisymmetric model with
approximate dimensions of a human leg was elaborated. The systematic review in humans
resulted in eleven studies with moderate to high methodological quality and the review in
animals resulted in eighteen studies. In human studies, clinically positive results were found for
acute and chronic fractures, and with statistical relevance only for chronic fractures, where bone
healing was investigated as the primary outcome. Most animal studies have shown positive
results with statistical relevance for the outcome of bone callus formation. In computational
simulation the magnetic field distribution can be considered almost uniform as a function of the
position of bone tissue in the analyzed model. It can be concluded that low frequency pulsed
electromagnetic field devices are effective in healing chronic fractures in humans and in
decreasing pain, improving range of motion, and functionality in individuals with acute
fractures. Computational simulation has proven to be an important tool to aid and optimize
research on low frequency electromagnetic field distribution in bone tissue.
Assunto
Engenharia mecânica, Campos eletromagnéticos, Ossos - Fraturas
Palavras-chave
Campos eletromagnéticos, Campos magnéticos, Fratura óssea, Fraturas não consolidadas, Consolidação da fratura