42
REHABILITACJA W PRAKTYCE 3/2009
FIZYKOTERAPIA
P
od względem bezpieczeństwa sto-
sowanie pola magnetycznego budzi
liczne kontrowersje. Autorzy podręczników
do medycyny fizykalnej zgodnie podają,
że wszczepiona metalowa proteza stawu
biodrowego lub kolanowego stanowi bez-
względne przeciwwskazanie do magneto-
terapii. Jednak w oparciu o dotychczasowe
przesłanki trudno ostatecznie ocenić, czy
zastosowanie pola magnetycznego może,
czy też nie powinno być niebezpieczne dla
implantowanych endoprotez.
W wielu ośrodkach w Polsce zastosowanie
pola magnetycznego stało się standardowym
zabiegiem. Jednak w niektórych krajach
nie wolno lub nie zaleca się (ze względów
bezpieczeństwa) stosowania pola magnetycz-
nego bez podania potwierdzonego naukowo
uzasadnienia. Poza tym, niezależnie od wąt-
pliwości klinicznych, chorzy ze wszczepioną
protezą stawu biodrowego lub kolanowego
mogą stykać się również z polem magne-
tycznym wytworzonym przez urządzenia
stosowane w życiu codziennym (tabela 1).
Endoproteza stawu zawiera części wy-
konane z metalu, dlatego po włożeniu jej
do zmiennego pola magnetycznego zostaną
w niej wyindukowane prądy wirowe, które
Ocena bezpieczeństwa
stosowania wolnozmiennych pól magnetycznych
u chorych po endoprotezoplastyce kolana
mogą teoretycznie spowodować podwyż-
szenie jej temperatury. Ponadto, jeżeli
endoproteza zanurzona jest w elektrolicie
(soli fizjologicznej), to nastąpi zmiana elek-
trycznego potencjału kontaktowego na styku
endoproteza-elektrolit. Potencjał kontaktowy
stanowi różnicę potencjałów pomiędzy
endoprotezą a elektrolitem. Endoproteza
zawiera również wkładki polietylenowe.
Te zaś wykazują właściwości diamagnetyczne
i ich oddziaływanie z polem magnetycznym
jest nieistotne. Cement kostny stosowany
do mocowania endoprotez stawu ma również
właściwości diamagnetyczne.
Teoretycznie istnieje przypuszczenie,
że zmiana temperatury, elektrycznych
potencjałów kontaktowych i stanu nama-
gnesowania w obrębie metalowych części
endoprotezy może być niebezpieczna dla
mocowania i stabilności całej protezy w sta-
wie oraz mogłoby to doprowadzić do jej
obluzowania i powikłań pooperacyjnych.
Dlatego dopóki nie zostanie ostatecznie
wyjaśniony wpływ pól magnetycznych
na własności cieplne i elektromagnetyczne
endoprotezy, dopóty ocena bezpieczeństwa
ekspozycji chorych na ten czynnik fizykalny
będzie niemożliwa.
Zespół naukowców z Katedry i Zakładu
Biofizyki Lekarskiej ŚUM w Katowicach
przeprowadził eksperyment, którego
celem było zbadanie, czy zmienne pole
magnetyczne (stosowane w terapii) o prze-
biegu prostokątnym, o wartości indukcji
magnetycznej B = 5 mT i częstotliwości
f = 30 Hz powoduje istotną zmianę tem-
peratury, elektrycznych potencjałów
kontaktowych i stanu namagnesowania
w obrębie endoprotezy.
Do badań wykorzystano protezę lewego
stawu kolanowego o masie równej 1,308
± 0,001 kg oraz całkowitej długości części
udowej 33,0 ± 0,1 cm i podudziowej 16 ±
0,1 cm. Ta endoproteza (część udowa model
153866 oraz podudziowa model 154078)
była złożona ze stopu metali i w jej skład
wchodziły następujące pierwiastki: alumi-
nium (Al), chrom (Cr), gal (Ga), kobalt (Co),
molibden (Mo), tal (Tl), tytan (Ti), wanad
(V). Do pomiarów w polu magnetycznym
użyto protezy o dużych rozmiarach (fot. 1).
Znaczne wymiary protezy decydują do-
datkowo o podwyższeniu jej temperatury
(poprzez wyindukowane prądy wirowe),
potencjałów kontaktowych i siły działającej
na endoprotezę w niejednorodnym polu
Streszczenie
Celem pracy była ocena w warunkach in vitro, czy zmienne pole
magnetyczne o przebiegu prostokątnym, o wartości indukcji
magnetycznej B = 5 mT i częstotliwości f = 30 Hz, stosowane
w terapii, powoduje istotną zmianę temperatury, elektrycznych
potencjałów kontaktowych i stanu namagnesowania w obrębie
endoprotezy kolana, co mogłoby być niebezpieczne dla mocowa-
nia i stabilności endoprotezy w stawie kolanowym oraz mogłoby
doprowadzić do jej obluzowania i powikłań pooperacyjnych.
Do badań wykorzystano protezę, która została umieszczona
w pojemniku zawierającym roztwór soli fizjologicznej, gdzie
poddano ją działaniu pola magnetycznego. Temperaturę mie-
rzono w roztworze soli fizjologicznej i na powierzchni protezy.
Mierzono również potencjał kontaktowy na powierzchni styku
metal-roztwór, wykorzystując elektrodę porównawczą kalo-
melową. Pomiary wykonano miernikiem cyfrowym. W celu
wyznaczenia własności magnetycznych endoprotezy (podatności
magnetycznej) użyto wagi Faradaya. W celu wyznaczenia oporu
elektrycznego właściwego materiału endoprotezy użyto cztero-
punktowej sondy prądu stałego. Ciepło właściwe endoprotezy
wyznaczono metodą kalorymetryczną.
Na podstawie uzyskanych wyników stwierdzono, że zastosowanie
wolnozmiennego pola magnetycznego o niskim natężeniu nie wpływa
istotnie na cieplne i elektromagnetyczne własności endoprotezy.
Zmienne pole magnetyczne nie powinno stanowić zagrożenia dla
mocowania i stabilności endoprotezy w stawie kolanowym.
Słowa kluczowe
: pola magnetyczne, endoproteza kolana
Abstract
The purpose of the in vitro study was to assess if low frequency,
low intensity magnetic fields (rectangular pulse, 5 mT, 30 Hz)
applied in therapy cause any significant change of the tem-
perature, contact electric potential and magnetization in knee
endoprosthesis, which might be dangerous for implantation
and stability of knee prosthesis; and later slacken it and cause
postoperative complications.
The experimental investigation was carried out on a knee
endoprosthesis, which had been placed in a container with
physiological saline. The located inside prosthesis was under
the exposure of the magnetic fields. The temperature was
measured on a surface of the endoprosthesis and in a saline
solution. In use of a comparative calomel electrode measured
electric potential in a contact between metal and solution. The
measurements were made in use of a digital meter. The Fara-
day’s balance was used to estimate the magnetization (magnetic
permeability) of knee endoprosthesis. For measurement of the
electric resistance of prosthesis material used a 4 – pointed DC
probe. The specific heat of the endoprosthesis was measured
in use of the calorimetric method.
The results have indicated that applied low frequency, low
intensity magnetic fields did not influence in vitro on thermal
and electromagnetic properties of knee endoprosthesis. The
magnetic fields of examined parameters should not be dangerous
for implantation and stability of knee endoprosthesis.
Key words
: magnetic fields, knee endoprosthesis
