EUR MED PHYS 2008;44(Suppl. 1 to No. 3)
WBV: possibile impiego per l’osteoporosi? Review
P. CATALDO, N. DI BELLA, G. BARBERA, A. PUGLIESI, G. LETIZIA MAURO
Cattedra di Medicina Fisica e Riabilitativa,
Università degli Studi di Palermo, Palermo
Introduzione
La frattura ossea rappresenta un rilevante e comune problema
socio-sanitario essendo causa di frequente invalidità e aumento di
costi sanitari. Nelle donne in postmenopausa le maggiori cause di
fratture ossee sono la fragilità, la riduzione della forza agli arti inferiori, la perdita dell’equilibrio e le cadute. L’esercizio fisico è considerato come un’efficace strategia frequentemente raccomandata nella pratica generale per la prevenzione e il management nell’osteoporosi. Gli esercizi aerobici sotto carico e di resistenza sono tutti efficaci per un incremento della densità minerale ossea. Tuttavia lo stress
meccanico indotto da un’attività fisica eccessiva può incrementare il
rischio di cadute nei soggetti anziani.
Ultimamente è stato proposto come alternativa al training convenzionale l’applicazione di energia vibratoria.
Durante tutte le attività di vita quotidiana il nostro corpo interagisce con l’ambiente e avverte le forze applicate dall’esterno, le quali
inducono vibrazioni e oscillazioni dei tessuti. L’organismo elabora
delle strategie per minimizzarle nel tentativo di ridurre alcuni effetti
deterioranti. In particolare è stato proposto che esso sia in grado di
“sincronizzare” la propria attività muscolare con le forze applicate
esternamente. E’ stato visto inoltre che cambiamenti nella cinematica
articolare e nell’attività muscolare possono essere controllati in un
breve intervallo di tempo e essere usati dal corpo per cambiare la
sua risposta vibratoria a forze esterne.
La vibrazione è uno stimolo meccanico caratterizzato da un moto
oscillatorio la cui intensità è determinata da due variabili biomeccaniche: frequenza e ampiezza. L’estensione del moto oscillatorio
determina l’ampiezza, il numero di ripetizioni dei cicli nel tempo
determina la frequenza della vibrazione (misurata in Hz).
L’energia vibratoria, studiata approfonditamente in medicina del
lavoro per gli effetti dannosi sull’uomo, ha trovato soltanto di recente impiego in ambito riabilitativo: molti lavori hanno suggerito che la
stimolazione meccanica del corpo umano a determinate ampiezze e
frequenze è un modo sicuro ed efficace per esercitare le strutture
muscolo-scheletriche. Distinguiamo due grandi modalità di applicazione dell’energia vibratoria: WBV estesa a tutto il corpo (di cui ci
occuperemo); la vibrazione segmentale trasmessa ad un singolo segmento corporeo.
Sono stati riscontrati incrementi della forza e della potenza
muscolare in soggetti sottoposti a whole body vibrations (WBVs)
attraverso l’uso di speciali pedane vibranti. Tali piattaforme usano
due sistemi differenti: uno caratterizzato da un moto oscillatorio sul
piano orizzontale; l’altro da un moto sul piano verticale. Gli studi
effettuati prevedono l’esposizione a vibrazioni in un range di freVol. 44 - Suppl. 1 to No. 3
quenza compreso tra 15-60 Hz e uno spostamento variabile da
meno di un millimetro a 10 mm con un’accelerazione generata fino
ad un massimo di 15 g. Considerando le numerose combinazioni di
ampiezza e frequenza possibili è chiaro che esiste un’ampia varietà
di protocolli di WBV che potrebbero essere usati sull’uomo.
Gli studi fino adesso effettuati hanno analizzato gli effetti a breve
e a lungo termine delle WBVs sul corpo umano che riguardano
diversi sistemi: circolatorio, endocrino, locomotore.
In particolare, riguardo al sistema locomotore è stata analizzata la
possibilità di aumentare sia la forza che la potenza muscolare attraverso training su pedane vibranti. Se a ciò si aggiungono gli effetti
neuroendocrini ( incrementi di livelli serici di testosterone e ormone
della crescita), l’esposizione a WBV potrebbe rappresentare un
approccio terapeutico alla sarcopenia e quindi alla prevenzione dell’osteoporosi.
Gli studi a breve termine sugli effetti acuti di WBW sulla performance neuromuscolare sono contrastanti, quelli a lungo termine
sembrano fornire maggiori evidenze a supporto della possibilità di
utilizzarle efficacemente in differenti patologie. Infatti persone
sedentarie, traumatizzate e con osteoporosi potrebbero beneficiare
delle attuali applicazioni, richiedendo poca forza e tecniche non
complicate da apprendere. Mentre per le persone fisicamente attive
è stato visto che l’esercizio convenzionale è più efficace del training
con WBV (Cardinale et al., 2003).
È stato proposto che le WBVs possano essere un efficace intervento di allenamento per ridurre i processi di invecchiamento
muscolo-scheletrici e per prevenire l’osteoporosi. In che termini?
L’osso è un sistema biologico che interagisce agli stress meccanici
sia a livello tissutale che a livello cellulare, adattando la massa e la
struttura in risposta alle domande di carico meccanico. È noto che il
rinforzo muscolare si associa ad un rinforzo osseo tramite un effetto
piezoelettrico che determina un aumento della BMD. L’abilità dell’osso di adattarsi ad una domanda funzionale alterata è conosciuta
da più di 100 anni. Sappiamo che differenti regimi di allenamento
caricano lo scheletro in aree diverse e gli effetti osteogenici dell’esercizio sono chiaramente sito specifici (Kannus et al. 1995). La percezione predominante della modulazione biofisica della fisiologia
delle ossa è che il training convenzionale debba essere spropositata-
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mente intenso per avere un minimo impatto fisiologico. Tuttavia
recenti studi hanno evidenziato che stimoli meccanici di ampiezza
estremamente bassa e di alta frequenza possono influire sulla morfologia ossea. In che grado?
Materiali e metodi
È stata condotta una revisione sistematica dei lavori scientifici sull’utilizzo delle WBVs nell’osteoporosi sui database Medline, Cocharane e Pubmed, senza restrizioni di lingua o limiti di anno di pubblicazione fino al 2006.
Risultati
Gli studi presenti in letteratura iniziano con le sperimentazioni
sugli animali.
È stato evidenziato che il carico vibratorio possa essere un efficace
e sano modello per migliorare la massa e la resistenza dell’osso fornendo così un grande potenziale per la prevenzione e il trattamento
dell’osteoporosi. Dobbiamo però tenere a mente che l’anatomia e le
strutture degli animali sono molto differenti da quelle dell’uomo e
pertanto le risposte alle vibrazioni possono essere dissimili1-3.
I risultati preliminari (Cardinale et al.)4,5 sembrano raccomandare
WBWs come un’alternativa terapeutica per la sarcopenia e possibilmente un trattamento preventivo dell’osteoporosi. Comunque, ci
sono pochi studi ben delineati nell’anziano. In particolare, esiste al
momento una carenza di comprensione dei meccanismi fisiologici
all’esposizione alle vibrazioni e dei parametri appropriati concernenti l’energia vibrante implicati nelle risposte adattative utilizzabili per
ottimizzare le funzioni e migliorare la salute. Gli studi sull’uomo più
rilevanti presenti in letteratura sono molteplici e difficilmente comparabili per quanto riguarda i metodi di effettuazione degli stessi6.
Gli studi di Russo e Barclay7,8 prendono in considerazione la possibilità di incrementare la forza muscolare in donne in postmenopausa. Partendo dal presupposto che l’esercizio fisico influisce positivamente sulla forza muscolare e considerata la bassa compliance
delle persone anziane con i tradizionali programmi di allenamento,
propongono le WBVs come un intervento alternativo di prevenzione
e trattamento dell’osteoporosi.
Infatti, gli spostamenti indotti dai movimenti della piattaforma
producono una contrazione riflessa del muscolo finalizzata alla stabilizzazione della postura.
Proprio queste contrazioni, secondo gli autori, potrebbero determinare un miglioramento della resistenza dell’osso e quindi rallentare il declino del trofismo muscolare e della massa ossea nelle donne
anziane.
Rubin et al.9 in uno studio della durata di un anno analizzano 70
donne in postmenopausa sottoposte a WBV per brevi periodi (<20
min) e a bassa frequenza (0,2 g, 30Hz), con lo scopo di dimostrare
l’arresto della perdita di BMD a livello vertebrale e femorale. Comparando un gruppo di donne sottoposte a WBV con un gruppo placebo non si apprezza l’arresto, bensì un lieve rallentamento della
perdita di BMD, maggiormente a carico della colonna in donne con
basso BMI, dimostrando che le WBVs rappresentano un valido
approccio non farmacologico in postmenopausa.
Lo stesso autore in un altro studio dimostra un aumento dell’osso
trabecolare del femore e nessun incremento si evidenzia sull’osso
corticale10.
Uno studio di Verschueren et al.11 su 70 donne in post-menopausa riporta effetti positivi sulla massa ossea solo al livello dell’anca
dopo 6 mesi di WBVs usando una piattaforma oscillante sull’asse
verticale, di bassa ampiezza (1,7–2,5 mm) e alta frequenza (35-40
Hz). Al termine delle 24 settimane si evidenziano incrementi della
forza muscolare e della BMD (+0,93%), mentre i marcatori sierici di
turnover osseo rimangono stabili.
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Yamazaki et. [12] al dimostra che un training moderato in donne
in postmenopausa con osteopenia/osteoporosi mantiene l’indice di
massa ossea lombare con una soppressione del turnover osseo.
Al contrario Russo et al. non trovano nessun miglioramento delle
caratteristiche dell’osso dopo 6 mesi di trattamento con WBVs.
Torvinen et al.13 analizzano l’effetto delle WBVs sui giovani adulti
dopo 8 mesi di trattamento con 3-5 sessioni a settimana, utilizzando
un’ampiezza di 2mm, diverse frequenze comprese tra 15-45 Hz e
un’esposizione a vibrazioni multidirezionali in base alle diverse posizioni assunte dal corpo sulla pedana. La variabilità delle posizioni
contribuisce a rendere l’esercizio meno monotono e a distribuire lo
stress meccanico su siti osseo-articolari differenti. Al termine del trattamento l’unico risultato apprezzabile è un aumento nella potenza
nel salto verticale. Non si evidenziano effetti sull’osso, probabilmente in quanto si usa bassa ampiezza e una popolazione giovane. Gli
effetti non significativi a livello lombare possono essere attribuiti alla
parziale flessione delle ginocchia durante l’esercizio che riduce gli
effetti dell’impatto meccanico.
Gilsanz14, analizzando giovani donne con basso BMD esposte a
WBV di bassa ampiezza e alta frequenza, evidenzia un miglioramento del sistema muscoloscheletrico con un incremento della massa
muscolare ed ossea nello scheletro assiale e degli arti inferiori.
Nello studio di Iwamoto et al.15 si valuta l’associazione tra la terapia con Alendronato e le WBVs. Lo scopo è di determinare se le
vibrazioni possano aumentare gli effetti dell’Alendronato sul BMD e
il turnover osseo e ridurre il dolore cronico lombare in donne in
post-menopausa con osteoporosi. In particolare vengono prese in
considerazione 50 donne, tra 55-88 anni di età, divise in due gruppi
di 25 pazienti. Un gruppo in terapia con Alendronato (A) e uno sottoposto a WBVs associato al farmaco (B). Si utilizza una frequenza
di 20 Hz, per una volta a settimana, con una durata dell’esercizio di
4 minuti. La durata complessiva è di 12 mesi. L’indice di massa ossea
viene misurato a livello lombare da DEXA. Si valutano anche i livelli
urinari di NTX, ALP e il dolore lombare. L’incremento nella BMD
lombare e la riduzione in NTX urinario e ALP sierica è simile nei
due gruppi. Comunque, la riduzione del dolore lombare cronico è
maggiore nel gruppo B. Pertanto, secondo questo studio l’uso di
pedana vibrante è giustificato soltanto per ridurre il dolore cronico,
probabilmente rilassando i muscoli posteriori in donne osteoporotiche in postmenopausa trattate con alendronato.
Viceversa, diversi studi riscontrano l’aumento del dolore lombare
con l’utilizzo delle pedane vibranti ritenendolo addirittura una controindicazione.
La maggior parte degli studi mostra gli effetti delle piattaforme
oscillanti in senso verticale sull’incremento della BMD e l’equilibrio;
mentre gli effetti delle piattaforme oscillanti sul piano orizzontale
rimangono in gran parte sconosciuti. Questa tecnica è stata analizzata in un recente studio spagnolo di Gusi N. et al.16 in cui gli autori
comparavano gli effetti sull’ equilibrio e sul BMD delle WBV su piatto reciprocante, alla frequenza minore di 20 Hz nei confronti di un
esercizio di training deambulatorio.
Dopo 8 mesi di trattamento dimostravano che WBV era un modo
più fattibile ed efficace rispetto al training deambulatorio, al fine di
ridurre i maggiori fattori di rischio delle fratture ossee: BMD dell’anca ed equilibrio.
Jordan et al.17 in un loro lavoro partendo dal presupposto che
esistono interazioni tra sistema cardiovascolare e sistema osseo, si
chiedono se l’applicazione delle vibrazioni possa determinare un
aumento della BMD attraverso il miglioramento del circolo a livello
osseo.
Infine in un recente studio della Scuola del Prof. V. Santilli, si
analizzano 25 soggetti osteoporotici di età 55-75 anni, sottoposte a
tre sedute settimanali per 6 mesi, con una bassa ampiezza (2-4 mm)
e una frequenza di 35 Hz. Al termine dello studio gli autori (L. Sesto,
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D. Faragolo, A. Di Cesare) evidenziano un miglioramento della funzionalità deambulatoria, senza un significativo aumento nei valori di
T-score.
Conclusioni
In conclusione, possiamo affermare che le vibrazioni rappresentano un campo nuovo e da esplorare. Esse potrebbero essere una
via alternativa nei soggetti anziani ed osteoporotici, essendo un esercizio dolce, sicuro e facile da apprendere. Tuttavia non sono stati
ancora delineati né protocolli efficaci ed univoci nè il più valido range di ampiezza e frequenza vibratoria che può essere applicata in
maniera sicura elicitando una significativa risposta di sintonizzazione.
Riteniamo che è importante valutare attentamente i possibili effetti e le reazioni avverse all’esposizione a lungo termine alle vibrazioni su giovani e adulti sani prima di sottoporle a soggetti anziani e
osteoporotici.
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