The Effect of Low-Level Laser Therapy in Knee Osteoarthritis

Photomedicine and Laser Surgery

Studio di: Bela Hegedus, M.D.,1 Laszlo Viharos, Ph.D., 2 Mihaly Gervain, Ph.D., 3 Marta Galfi, Ph.D. 4

Abstract:

Introduzione: Si pensa che la terapia laser a basso livello (LLLT) abbia un effetto analgesico e un effetto biomodulatore sulla microcircolazione. Questo studio è stato progettato per esaminare l’effetto antidolorifico della LLLT e i possibili cambiamenti microcircolatori misurati dalla termografia in pazienti con osteoartrite del ginocchio (KOA).

Materiali e metodi: I pazienti con KOA lieve o moderata sono stati randomizzati a ricevere LLLT o LLLT placebo. I trattamenti sono stati effettuati due volte a settimana per un periodo di 4 settimane con un laser a diodi (lunghezza d’onda 830 nm, onda continua, potenza 50 mW) a contatto con la pelle ad una dose di 6 J=punto. Il gruppo di controllo placebo è stato trattato con una sonda inefficace (potenza 0,5 mW) dello stesso aspetto. Prima degli esami e immediatamente, 2 settimane e 2 mesi dopo il completamento della terapia, è stata eseguita una termografia (termografia comparativa bilaterale con telecamera a infrarossi AGA); sono stati misurati la flessione articolare, la circonferenza e la sensibilità alla pressione; ed è stata registrata la scala analogica visiva. Risultati: Nel gruppo trattato con LLLT attiva, un miglioramento significativo è stato trovato nel dolore (prima del trattamento: 5,75; 2 mesi dopo il trattamento: 1,18); circonferenza (BT: 40,45; AT: 39,86); sensibilità alla pressione (BT: 2,33; AT: 0,77); e flessione (BT: 105,83; AT: 122,94). Nel gruppo placebo, i cambiamenti nella flessione articolare e nel dolore non erano significativi. Le misurazioni termografiche hanno mostrato almeno un aumento di 0,58 C di temperatura e quindi un miglioramento della circolazione rispetto ai valori iniziali. Nel gruppo placebo, questi cambiamenti non si sono verificati. Conclusioni: I nostri risultati mostrano che la LLLT riduce il dolore nella KOA e migliora la microcircolazione nella zona irradiata.

Introduzione

Da quando Endre Mester ha iniziato le sue ricerche pionieristiche, numerosi studi clinici e di ricerca di base hanno dimostrato gli effetti fisiologici e l’applicabilità medica della terapia laser a basso livello (LLLT). La sua applicazione è stata avviata sulla base di lavori precedenti che hanno dimostrato le proprietà del laser a basso livello che esercitano un’influenza positiva sulla proliferazione dei fibroblasti1 e degli osteoblasti2 , sulla sintesi del collagene3 e sulla rigenerazione dell’osso.4 Gli esami in vivo hanno anche dimostrato che la LLLT stimola significativamente l’attività della fosfatasi alcalica e l’accumulo di calcio.5 Oltre ai danni alla cartilagine e al metabolismo osseo, le alterazioni patologiche sono note anche per mostrare una ridotta circolazione nei vasi dell’articolazione in parallelo ai cambiamenti degenerativi. Numerosi autori hanno riportato un aumento della microvascolarizzazione come effetto istologico del raggio laser.6,7 Esaminando la rivascolarizzazione – una fase della guarigione delle ferite -ester ha trovato un aumento significativo del numero di aree vascolarizzate nei pazienti trattati con il laser.8

Alla luce della letteratura nazionale e internazionale, lo scopo di questo studio è di raccogliere prove dell’effetto analgesico del laser a basso livello, nonché il suo possibile effetto nell’aumento della microcircolazione. Al fine di ottenere dati oggettivi, sono state effettuate misurazioni termografiche e sono stati eseguiti esami di follow-up per controllare la permanenza degli effetti ottenuti.

Pazienti e metodi

Sono stati reclutati per lo studio sia pazienti di sesso femminile che maschile con osteoartrite del ginocchio (KOA) da lieve a moderata. I motivi di esclusione comprendevano una notevole deformità del varismo o del valgismo, anchilosi, sinovite intensa o gonite osservata durante l’esame fisico; alterazioni erosive o distruttive rilevate dalla radiografia (stadio 4 di Kellgren-Lawrence); e le consuete controindicazioni alla terapia laser (tabella 1).

Trentacinque pazienti sono stati selezionati per gli esami, ma solo 27 pazienti (22 donne e 5 uomini) hanno completato lo studio, 18 dei quali erano nel gruppo LLLT attivo e 9 nel gruppo LLLT placebo. Otto pazienti del gruppo placebo che hanno abbandonato l’esperimento non hanno fornito alcun motivo per farlo, né sono tornati all’istituto. I dati demografici dei pazienti inclusi nello studio sono riassunti nella tabella 2.

Durante lo studio, i pazienti non hanno ricevuto steroidi, antidepressivi o sedativi. Un’anamnesi dettagliata e lo stato fisico sono stati registrati. Diversi esami sono stati condotti prima del trattamento per escludere altre malattie e per ottenere l’omogeneità dei pazienti (tabella 3). A coloro che si sono sottoposti al trattamento è stata data piena informazione e hanno firmato un modulo di accordo sulla partecipazione allo studio.

L’autorizzazione per questo studio è stata concessa dal Comitato Etico di Ricerca dell’Istituto. I pazienti non hanno ricevuto altre terapie o antidolorifici.

I trattamenti sono stati somministrati negli stessi giorni due volte alla settimana per un periodo di 4 settimane con un laser a diodi OPTIKOP KLS GaAlAs (potenza 50 mW, onda continua, lunghezza d’onda 830 nm) o con una sonda placebo (potenza 0,5 mW) dello stesso aspetto e display. Le sonde erano numerate 1 (attiva) e 2 (placebo). La randomizzazione era assicurata dal fatto che i pazienti sceglievano a caso delle buste sigillate da una ciotola contenente un numero uguale di cartellini con il numero 1 o 2, che corrispondeva a uno dei numeri delle sonde laser. Né i pazienti né l’operatore sapevano quale fosse la sonda LLLT attiva o placebo. Il trattamento è stato somministrato a contatto con la pelle solo sull’articolazione che causava i disturbi più espliciti. La dose erogata era di 6 J=punto.

In una sessione, ad un paziente è stata somministrata una dose totale di 48 J=cm2. La dimensione del punto nel fuoco della luce laser era quasi 0,5 mm2; vale a dire, la densità di potenza era di circa 50 mW=0,5 mm2, cioè 10 W=cm2. Il laser ha il certificato europeo no. CE 0120. Il dispositivo è autocontrollato secondo gli standard europei (CE) e non richiede personale speciale. Il trattamento è stato somministrato sui condili femorali e tibiali in ogni caso, poiché l’entesi è spesso responsabile dei disturbi menzionati dai pazienti. L’irradiazione laser era rivolta alla sinovia e alla cartilagine nella linea articolare. I punti che sono stati irradiati erano l’epi-condilo mediale e laterale della tibia e del femore, il gap mediale e laterale dell’articolazione del ginocchio, e il bordo mediale del tendine del muscolo bicipite femorale e del muscolo semitendinoso nel fossato popliteo (Fig. 1).

Valorizzazione è stata accuratamente eseguita sull’articolazione del ginocchio quando il gap mediale dell’articolazione del ginocchio è stato trattato, e la varizzazione è stata effettuata quando il trattamento è stato somministrato al gap laterale dell’articolazione del ginocchio. L’articolazione del ginocchio è stata flssata durante il trattamento della fossa poplitea. Per giudicare l’efficacia del trattamento, sono stati misurati i parametri soggettivi (dolore su una scala di 10 cm), semi-oggettivi (sensibilità alla pressione sulla scala dell’indice Ritchie) e oggettivi (flessione in gradi, circonferenza in centimetri e termografia con temperatura) (Tabella 4). Le misurazioni termografiche sono state utilizzate per osservare i cambiamenti microcircolatori durante il periodo di trattamento, e un sistema informatico ci ha permesso di digitalizzare l’immagine.9,10

Considerando che la misurazione termografica è molto sensibile ma che la sua specificità è bassa, si è cercato di impostare condizioni di esame standard appropriate. La stanza dell’esame è stata quindi mantenuta a una temperatura costante (21-238C) e priva di correnti d’aria con un’umidità del 70-80%. Prima della misurazione, i pazienti hanno riposato per 15 minuti e poi la parte del corpo interessata è stata lavata con alcol.

Terapia laser MLS / LLLT (Low Level Laser Therapy):

Ai pazienti è stato detto di evitare caffè, alcol e sigarette prima della misurazione poiché questi possono influenzare le condizioni circolatorie. In ogni caso, le misurazioni comparative mediali e laterali sono state eseguite dagli angoli anteriore-posteriore e posteriore-anteriore.

Un esame di base (o zero) è stato eseguito prima del trattamento; tutte le altre misurazioni sono state effettuate settimanalmente dopo il secondo trattamento alla stessa ora ogni settimana. Al fine di controllare la permanenza dell’effetto ottenuto, le misurazioni di controllo sono state effettuate 2 settimane e 2 mesi dopo il completamento della terapia.

Risultati

Il grafico mostra i cambiamenti nei quattro parametri esaminatiinediti, tracciati contro il tempo, per il trattamento con sonde LLLT attive e placebo. Alcuni tempi di esame sono stati confrontati con i dati iniziali; un confronto è stato fatto anche tra i due gruppi per il tempo di esame. Per l’analisi statistica, sono stati utilizzati i test t per le differenze all’interno del gruppo e l’ANOVA per il confronto tra i gruppi nel tempo.

La flessione articolare era 105,838 prima del trattamento (BT) nel gruppo del laser attivo (Fig. 2a), e 122,278 immediatamente dopo l’ultima sessione di trattamento (AT); 124,338 2 settimane AT; e 122,948 2 mesi AT. Per il trattamento con la sonda placebo (Fig. 2b), la flessione articolare era 107,228 BT, 115,228 AT, 116,118 2 wk AT, e 112,118 2 mo AT. Per il gruppo LLLT attivo, un cambiamento significativo potrebbe essere rilevato rispetto al valore iniziale in ogni momento esaminato. Questa tendenza non poteva essere osservata per il gruppo placebo ( p < 0.05).

La sensibilità alla pressione dell’articolazione per il trattamento con la sonda ac-tiva (Fig. 3a) era 2,33 BT, 0,83 immediatamente AT, 0,33 2 wk AT, e 0,77 2 mo AT come misurato utilizzando l’indice Ritchie. Per il trattamento con la sonda placebo (Fig. 3b), la sensibilità alla pres- sione era 2,11 BT, 1,44 direttamente AT, 1,44 2 wk AT, e 1,66 2 mo AT. C’era solo un cambiamento significativo in tutti i tempi esaminati per il gruppo LLLT attivo rispetto al valore iniziale, mentre nessuno è stato rilevato per il gruppo LLLT placebo ( p < 0,05).

Il dolore nell’articolazione per il trattamento con la sonda attiva (Fig. 4a) era 5,75 BT, 1,71 immediatamente AT, 1,05 2 wk AT, e 1,18 2 mo AT su una scala di 10 cm. Per il trattamento con la sonda LLLT placebo (Fig. 4b), il dolore era 5,62 BT, 4,13 immediatamente AT, 4,07 2 wk AT, e 4,12 2 mo AT. Un cambiamento significativo potrebbe essere rilevato in tutti i tempi esaminati per il gruppo LLLT attivo rispetto al valore iniziale, mentre questa tendenza non potrebbe essere osservata per il gruppo LLLT placebo ( p < 0.05).

FIG. 4. (a) L’effetto del trattamento laser sul dolore nell’articolazione. Il trattamento ha portato ad un miglioramento significativo della flessione articolare in tutti i tempi esaminati. (b) L’effetto del trattamento laser placebo sul dolore nell’articolazione. Non abbiamo osservato alcun cambiamento significativo dal trattamento in nessuno dei tempi esaminati.

La circonferenza dell’articolazione era 40,45 cm BT per il trattamento con la sonda attiva, 39,61 cm immediatamente AT, 39,58 cm 2 wk AT, e 39,86 cm 2 mo AT. Per il gruppo trattato con la sonda LLLT placebo, la circonferenza era di 40,44 cm BT, 39,86 cm immediatamente AT, 39,87 cm 2 wk AT, e 40,05 cm 2 mo AT. Per quanto riguarda i pa-rametri esaminati, non sono apparsi cambiamenti significativi per il gruppo efficace o placebo sotto l’effetto del trattamento ( p 0.05).

L’aumento del metabolismo e un più ricco apporto di sangue ai tessuti sotto la superficie hanno rappresentato fattori importanti nei risultati termografici. Dove i tessuti hanno un metabolismo più elevato e c’è un più ricco apporto di sangue sotto la superficie della pelle, vengono emessi più raggi infrarossi.

Durante il periodo di trattamento, i termogrammi settimanali hanno mostrato un aumento della temperatura nelle aree precedentemente fredde e un’estensione dell’area più calda (Fig. 5a e 5b). Non c’è stato alcun aumento della temperatura della pelle nel gruppo placebo LLLT (Fig. 6a e 6b).

Alle misurazioni di follow-up 2 mesi dopo la terapia con la sonda (Fig. 7a e 7b), i cambiamenti termografici sono rimasti elevati di almeno 0,58 C nei pazienti che hanno sperimentato un sollievo dal dolore. Un aumento della temperatura è stato osservato anche nel lato di controllo non trattato in tutti i pazienti che sono stati trattati con la LLLT attiva.

Discussione

I risultati delle nostre misurazioni forniscono la prova che il trattamento con la sonda LLLT attiva ha portato ad un miglioramento significativo per tutti i parametri valutati. Nel gruppo LLLT placebo, abbiamo trovato cambiamenti non significativi nella flessione articolare e nel dolore. Nel gruppo LLLT attivo, abbiamo trovato un miglioramento significativo per quanto riguarda l’flessione articolare, il dolore e la sensibilità alla pressione nel gruppo attivo rispetto al gruppo pla-cebo nei tempi esaminati. Gli effetti positivi ottenuti dalla LLLT attiva persistevano ancora 2 mesi dopo il trattamento. La mancanza di effetti sulla circonferenza del ginocchio era prevista e non è stata dimostrata con altre terapie. Nel gruppo LLLT pla-cebo, tre pazienti hanno dato conto di una riduzione es-plicita dei loro disturbi, il che è in linea con il miglioramento del placebo negli studi di altre terapie della KOA.

È una debolezza dello studio il fatto che non abbiamo utilizzato altri strumenti convalidati per la misurazione del dolore e della disabilità della KOA come il questionario WOMAC o l’indice Lequesne. Tuttavia, c’è un’alta correlazione tra i punteggi del dolore e questi strumenti, e c’è poca ragione di credere che l’incorporazione di questi strumenti avrebbe alterato i nostri risultati.

Negli anni sono stati pubblicati più di 100 studi in doppio cieco e controllati con placebo sugli effetti della LLLT. Questi articoli hanno anche dimostrato l’effetto antinfiammatorio favorevole della LLLT.11-13 Sulla base delle misurazioni oggettive, semi-oggettive e soggettive dopo i trattamenti laser e placebo in pazienti con artrite reumatoide sieropositiva, Baraba è giunto alla conclusione che il trattamento laser esercita un’influenza positiva sui segni clinici e sui parametri di laboratorio di questa malattia.14 Ohshiro ha anche dimostrato un effetto positivo sulla microcircolazione e ha verificato i cambiamenti tramite termografia in parallelo con la riduzione del dolore.15

Negli studi in cui la temperatura della pelle è stata misurata, è stato riportato un aumento nel sito irradiato.15-18
Mester ha notato un aumento dell’indice di migrazione dei linfociti T dopo l’irradiazione laser. Ha osservato che questo cambiamento può essere trasmesso versando il mezzo delle cellule trattate sui linfociti non trattati. In pazienti con ulcera bilaterale alla gamba che non rispondeva al trattamento conservativo, mentre trattava la ferita di un arto notò anche una guarigione più lenta ma inequivocabile della ferita dall’altro lato.8 Altri autori hanno riportato effetti prossimali e distali rispetto alla zona irradiata.19-21

Con la valutazione qualitativa dei risultati ottenuti, abbiamo notato un aumento della temperatura, suggerendo cambiamenti circolatori ad una buona distanza dai punti trattati e sul lato non trattato. D’altra parte, non abbiamo riscontrato questo chiaro cambiamento nel gruppo di controllo.

In sintesi, il laser a basso livello rappresenta un trattamento efficace per un miglioramento a breve termine nei pazienti che soffrono di KOA dolorosa.

Riconoscimenti

Gli autori desiderano ringraziare il dott. Ga´bor Dea´k per gli esami Doppler e Andra´sT’oth per aver scattato le numerose immagini termografiche.

Disclosure Statement

Non esistono interessi finanziari concorrenti.

Note

Il laser per terapia MLS (Multi-wave Locked System) è un tipo di dispositivo per terapia laser a basso livello. Molti dispositivi LLLT utilizzano diverse lunghezze d’onda e sistemi di erogazione; il nostro laser eroga 808nm e 905nm in un sistema di erogazione brevettato volto a ridurre sinergicamente il dolore e l’infiammazione. Confrontando MLS con un dispositivo laser LLLT a singola lunghezza d’onda 830nm, i pazienti MLS hanno visto una maggiore efficacia e un più rapido sollievo dal dolore (Kimlickova, Efremova, Blaskova, Navratil, & Navratil, 2016).

1. van Breugel, H.H.F.I., e Ba¨ r, P.R.D. (1992). La densità di potenza e il tempo di esposizione dell’irradiazione laser He-Ne sono più importanti della dose totale di energia nella foto-biomodulazione dei fibroblasti umani in vitro. Laser Surg. Med. 12, 528-537.
2. Tamura, K., Hosoya, S., Hiratsuka, K., and Abiko, Y. (1998). Stimolazione laser dell’espressione del gene CDC46 in os-teoblasti murini. Laser Ther. 10, 25-31.
3. Lam, T.S., Abergel, R.P., Meeker, C.A., Castel, J.C., Dwyer,
   R. M., e Uitto, J. (1986). Stimolazione laser della sintesi di collagene in colture di fibroblasti della pelle umana. Lasers Life Sci. 1, 61-77.
4. Nagasawa, A., Kato, K., and Negishi, A. (1991). Effetto di rigenerazione ossea di laser a basso livello compreso il laser ad argon. Laser Ther. 3, 59-62.
5. Barushka, O., Yaakobi, T., e Oron, U. (1995). Effetto dell’irradiazione laser a bassa energia (He-Ne) sul processo di riparazione dell’osso nella tibia del ratto. Bone 16, 47-55.
6. Longo, L., Evangelista, S., Tinacci, G., and Sesti, A.G. (1987). Effetti dei diodi laser arseniuro d’argento alluminio (GaAlAs) 904 nm sulla guarigione di ferite sperimentali. Laser Surg. Med. 5, 444-448.
7. Lievens, P. (1988). L’influenza del trattamento laser sul sistema linfatico e sulla guarigione delle ferite. Laser 1(2), 6-12.
8. Mester, E. (1971). Esami sugli effetti biomedici del raggio laser. Dissertazione del Dottore dell’Accademia.
9. ri, L., ¨Ori, Z., e Gervain, M. (1988). Elaborazione al computer dei teletermogrammi nelle malattie urologiche, parte I (digitalizzazione dell’immagine e panoramica dell’hardware). Ko´rha´ze´s Orvostechnika 26(1), 13-14.
10. Gervain, M., and ¨Ori, Z. (1988). Elaborazione al computer dei teletermogrammi nelle malattie urologiche, Parte II (principi e metodi). Ko´rha´ze´s Orvostechnika 26(1), 15-18.
11. Bjordal, J.M., Johnson, M.I., Iversen, V., Aimbire, F., and Lopes-Martins R.A. (2006). Fotoradiografia nel dolore acuto: una revisione sistematica dei possibili meccanismi d’azione e degli effetti clinici in studi randomizzati e controllati con placebo. Photomed. Laser Surg. 24, 158-68.
12. Bjordal, J.M., Lopes-Martins, R.A., and Iversen, V.V. (2006). Uno studio randomizzato e controllato con placebo della terapia laser a basso livello per la tendinite di Achille attivata con misurazione tramite microdialisi delle concentrazioni peritendinee di prostaglandina E2. Br. J. Sports Med. 40, 76-80.
13. Castano, A.P., Dai, T., Yaroslavsky, I., et al. (2007). Terapia laser a basso livello per l’artrite indotta da zymosan nei ratti: importanza del tempo di illuminazione. Lasers Surg. Med. 39, 543-550.
14. Baraba´s, K. (1991). Esame in doppio cieco dell’effetto di diversi tipi di laser nell’artrite reumatoide. Riassunto di una tesi di laurea in Scienze.
15. Ohshiro, T. (1988). Terapia laser a basso livello: A Practical Introduction. New York: John Willey and Sons, pp. 56-62.
16. Yoh, K., Sato, N., and Maruo, S. (1994). Uno studio clinico per il trattamento del dolore cronico nelle malattie ortopediche utilizzando il sistema laser a diodi 150 mW – risultato del test in doppio cieco. Chronic Pain 13, 96-100.
17. Hoshino, H., Saitoh, A., Funami, S., Fukushima, K., Satoh, K., and Ogawa, S. (1994). L’effetto della terapia laser a basso livello reattivo nel campo della chirurgia ortopedica. Chronic Pain 13, 101-109.
18. Kouno, A., Yonezawa, T., Abe, Y., Ono, T., and Fujimasa, I.(1993). La valutazione della terapia del dolore con bassa potenza. Uno studio comparativo di termografia e test in doppio cieco. Biomed. Thermol. 13, 102-1.
19. Gam, A.N., Thorsen, H., and Lonnberg, F. (1993). L’effetto della terapia laser a basso livello sul dolore muscolo-scheletrico una me-taanalisi. Pain 52, 63-66.
20. Kitchen, S.S., and Partridge, C.J. (1991). Una revisione della terapia laser a basso livello. Fisioterapia 77, 161-168.
21. Ohshiro, T., e Calderhead, R.G. (1991). Progressi nella terapia laser. Chichester (Regno Unito): John Wiley and Sons.