Storia della terapia con onde d'urto

Dalla prima ricerca sull’applicazione delle onde d’urto in medicina sino ad oggi è trascorso un brevissimo lasso di tempo. Durante la Seconda Guerra Mondiale venne riscontrato che i polmoni dei naufraghi si erano incrinati a seguito dell’esplosione di bombe sottomarine nonostante l’assenza di segni di violenza esterni. Questa fu la prima volta in cui venne osservato l’effetto delle onde d’urto sui tessuti provocato dall’esplosione di una bomba.

Negli anni ’50 furono condotte le prime ricerche sistematiche sull’uso delle onde d’urto. Si pubblicò, ad esempio, che le onde d’urto generate elettroidraulicamente erano in grado di frantumare lastre di ceramica sott’acqua. Negli USA venne accettato il primo brevetto di un generatore di onde d’urto elettroidrauliche (Frank Rieber, New York, Brevetto nr. 2.559.277). Verso la fine degli anni ’50 furono descritte le proprietà fisiche delle onde d’urto generate elettromagneticamente.

Nel 1966 l’effetto delle onde d’urto sugli umani venne osservato per caso presso la Dornier (una società di ricerche aereo spaziali che raggiunse una vasta notorietà con i primi idrovolanti agli inizi del 900). Durante alcuni esperimenti su proiettili ad alta velocità, un addetto toccò una piastra esattamente nel momento in cui il proiettile la colpì. Egli dichiarò poi di aver sentito qualcosa di simile ad una scossa elettrica attraversargli il corpo, ma le misurazioni dimostrarono che non v’era traccia di elettricità. L’onda d’urto generata aveva viaggiato dalla piastra attraverso la mano sino all’interno del corpo.

Dal 1968 sino al 1971 furono condotti studi in Germania sull’interazione fra onde d’urto e tessuto biologico negli animali; il programma fu finanziato dal Ministero della Difesa Federale. Il risultato fu che onde d’urto ad alta energia sono in grado di avere effetti sull’organismo a grande distanza. Si analizzarono in particolare gli effetti delle interfacce nell’organismo assieme alle differenza e allo smorzamento dell’onda d’urto lungo il suo percorso attraverso il tessuto vivente. Un altro campo di studi fu la transizione dell’onda d’urto attraverso il corpo. Fu osservato che l’onda d’urto crea ridotti effetti collaterali nella sua traiettoria attraverso i muscoli, il tessuto adiposo e connettivo. I tessuti ossei integri restano illesi alla sollecitazione dell’onda d’urto. Il pericolo per i polmoni, il cervello, l’addome e gli altri organi fu oggetto di questo programma di studi. Il mezzo di trasmissione migliore per l’onda d’urto era l’acqua e la gelatina, a causa della somiglianza a livello di impedenza acustica al tessuto.

Tali ricerche condussero all’idea di frantumare i calcoli renali tramite onde d’urto generate al di fuori del corpo. All’inizio la tecnica e la realizzazione medica di questa idea non era ancora chiara, ma l’idea era nata. Nel 1971, Haeusler e Kiefer riportarono la prima frantumazione in vitro di un calcolo renale tramite onde d’urto senza contatto diretto con il calcolo. Seguirono poi ulteriori esperimenti in vitro di frantumazione di calcoli priva di contatto. Nel 1974, il Dipartimento per la Ricerca e la Scienza Federale finanziò il programma di ricerca “Applicazione della ESWL”. A questo programma presero parte ad esempio Eisenberger, Chaussy, Brendel, Formann e Hepp. Nel 1980, il primo paziente con un calcolo renale venne trattato con un prototipo del Litotritore Dornier HM1 a Monaco. Negli anni che seguirono furono condotti esperimenti in vivo e in vitro con onde d’urto generate al di fuori del corpo allo scopo di frantumare calcoli biliari. Nel 1983 venne installato a Stoccarda in Germania il primo litotritore commerciale (HM3, Dornier).

Figura 1: primo litrotritore commerciale HM3 (Dornier) munito di vasca.

Nel 1985, venne eseguito il primo trattamento clinico di un calcolo alla cistifellea con la ESWL a Monaco in Germania. Un anno dopo venne testato un prototipo di un litotritore privo di vasca e munito di accoppiamento a secco a Magonza. Attualmente, il trattamento di calcoli renali e uretrali con onde d’urto extracorporee rappresenta la scelta preferita. I moderni litotritori funzionano senza vasca e senza bisogno di anestesia. Per la localizzazione dei calcoli, i litotritori sono muniti di sistemi di localizzazione a raggi X e/o a ultrasuoni. Nel corso degli ultimi 16 anni sono stati trattati più di 3 milioni di pazienti. La terapia ad onde d’urto è sicura ed efficace, tuttavia va detto che, se applicata in modo scorretto, la terapia ad onde d’urto può potenzialmente provocare seri danni.

L’urologia non è l’unico campo medico in cui sono state impiegate con successo le onde d’urto. Nel 1985 furono condotti i primi esperimenti per studiare l’effetto delle onde d’urto sulle ossa. La ragione di tale ricerca era il timore che le onde d’urto potessero danneggiare l’anca in seguito alla terapia ad onde d’urto sui calcoli uretrali inferiori. Il risultato di questi studi non evidenziò alterazioni rilevanti su un osso integro. Ulteriori esperimenti su animali rivelarono che le onde d’urto hanno un potenziale osteogenetico e stimolano la guarigione da frattura. Analisi istologiche confermarono l’influenza esercitata dalle onde d’urto sull’attivazione degli osteoblasti.

Nel 1988, venne eseguito con successo il primo trattamento di una non-unione su un umano a Bochum in Germania. Nello stesso periodo, Valchanov et al. riferì sulla terapia ad onde d’urto per non unioni e ritardi di guarigione da frattura. Il suo tasso di successo era dell’85% anche se i requisiti del suo studio clinico non vennero specificati con esattezza. Negli anni successivi diversi studi clinici riportarono tassi di successo fra il 60% e il 90%. Sono due i fattori essenziali per il successo della terapia ad onde d’urto per le non unioni o i ritardi di guarigione da frattura. Sembra che le onde d’urto siano più efficaci sulle non unioni ipertrofiche piuttosto che su quelle atrofiche. La stabilizzazione della frattura successivamente alla terapia ad onde d’urto sembra rappresentare una conditio sine qua non per il successo della terapia. Tra gli effetti collaterali si sono evidenziati ematomi locali, emorragie petecchiali e tumefazione locale. Tali effetti collaterali sono spariti nel giro di qualche giorno senza alcuna complicanza.

Le prime ricerche e i primi trattamenti su umani furono condotti utilizzano litotritori, progettati per l’applicazione delle onde d’urto in urologia. A causa del decentramento anatomico delle aree da trattare (dalla spalla al piede), si è reso necessario sviluppare un apparecchio ad onde d’urto specifico per l’ortopedia.
Nel 1993 fu immesso sul mercato un apparecchio ad onde d’urto speciale per l’ortopedia, l’OssaTron munito di una testa terapica mobile.

Fig. 2: apparecchio ad onde d’urto speciale per ortopedia munito di testa terapeutica

mobile rotante a 350° per la localizzazione delle diverse affezioni ortopediche.

All’inizio degli anni ’90, furono pubblicati i primi rapporti sulla terapia ad onde d’urto sulla tendinite calcarea. Ulteriori studi condussero a trattare con successo l’epicondilite e la spina calcaneare. Per una valutazione scientifica della ESWT per le affezioni ortopediche, sono disponibili svariati studi clinici e pubblicazioni. Il progetto, il protocollo e i contenuti degli studi pubblicati differiscono tra loro ma tutte le pubblicazioni concordano sul fatto che la ESWT presenta ridotte complicazioni ed effetti collaterali a fronte di un’elevata efficacia.