Background. Stimulation of osteogenesis (SO) by biophysical methods has been widely used in practice to accelerate healing or stimulate the healing of fractures with non-unions, since the middle of the XIX century. SO can be carried out by direct current electrostimulation, or indirectly by low-intensity pulsed ultrasound, capacitive electrical coupling stimulation, and pulsed electromagnetic field stimulation. SO simulates natural physiological processes: in the case of electrical stimulation, it changes the electromagnetic potential of damaged cell tissues in a manner similar to normal healing processes, or in the case of low-intensity pulsed ultrasound, it produces weak mechanical effects on the fracture area. SO increases the expression of factors and signaling pathways responsible for tissue regeneration and bone mineralization and ultimately accelerates bone union.
The purpose of this review was to present the most up-to-date data from laboratory and clinical studies of the effectiveness of SO.
Material and Methods. The results of laboratory studies and the final results of metaanalyses for each of the four SO methods published from 1959 to 2020 in the PubMed, EMBASE, and eLibrary databases are reviewed.
Conclusion. The use of SO effectively stimulates the healing of fractures with the correct location of the sensors, compliance with the intensity and time of exposure, as well as the timing of use for certain types of fractures. In case of non-union or delayed union of fractures, spondylodesis, arthrodesis, preference should be given to non-invasive methods of SO. Invasive direct current stimulation can be useful for non-union of long bones, spondylodesis with the risk of developing pseudoarthrosis.
Актуальность. Стимуляция остеогенеза (СО) биофизическими методами широко применяется для ускорения заживления или стимуляции сращения переломов при несращениях, начиная с середины XIX в. СО может проводиться прямым методом с помощью электростимуляции постоянным током или непрямым — при помощи низкоинтенсивного импульсного ультразвука, стимуляции емкостной электрической связью и стимуляции импульсным электромагнитным полем. СО имитирует естественные физиологические процессы: в случае с электрической стимуляцией изменяет электромагнитный потенциал поврежденных тканей клеток схожим с процессами нормального заживления образом или в случае с низкоинтенсивным импульсным ультразвуком производит слабые механические воздействия на область перелома. СО увеличивает экспрессию факторов и сигнальных путей, ответственных за регенерацию тканей и минерализацию кости и в конечном итоге ускоряет сращение кости.
Целью данного обзора являлось представление наиболее современных данных лабораторных и клинических исследований эффективности СО.
Материал и методы. Проведен обзор результатов лабораторных исследований и конечных результатов метаанализов статей для каждого из четырех методов СО, опубликованных с 1959 по 2020 г. в базах данных PubMed, EMBASE и eLIBRARY.
Результаты и заключение. Использование СО эффективно стимулирует заживление переломов при правильном расположении датчиков, соблюдении интенсивности и времени воздействия, а также сроков применения при определенных видах переломов. При несращениях или замедлении сращения переломов, спондилодезе, артродезе следует отдавать предпочтение неинвазивным методам СО. Инвазивная стимуляция постоянным током может быть полезна при несращении длинных костей, спондилодезе с риском развития псевдоартроза.