Medische basis

De cellulaire processen van weefsel en bot heling zijn complex en hangen af van meerdere factoren. De wetenschappelijke basis waarop de ARP is gebaseerd, zijn de positieve uitkomsten op cellulair niveau van onderzoek naar blootstelling aan directe stroom velden. Directe stroom heeft aangetoond om cellulaire migratie, endotheelcellen, proteïne synthese en calcium regulatie te stimuleren. Tevens stimuleert het de aanmaak van nieuw botweefsel. (4,6,7,10,18,19,21,22,24,25)

De initiële reactie na een blessure is coagulatie (bloedstolling) gemoduleerd door bloedplasma eiwitten. Het plasma-eiwit fibrogeen vervult een belangrijke functie bij bloedstolling, deze eiwitten trekken polymorphonucleaire neutrofielen aan (PMN''s) en fibroblasten. Deze PMN's consumeren bacterie en wondafval.

Bloedplasma plaatjes laten ook groei factoren los die monocyten aantrekken op de plaats van de blessure. Monocyten groeien uit tot macrofagen die de controlerende cellen worden bij het helen van weefsel. Macrofagen continueren het proces van bacterie phagocytose en verwijderd wondafval. Tevens worden groeiprocessen gestimuleerd die fibroblasten aantrekken en activeren.

Fibroblasten vermenigvuldigen zich en migreren, ook produceren ze collageen matrix. Als bijverschijnsel migreren endotheelcellen naar het collageen matrix om hier nieuwe bloedcellen te creëren. Granulatie wordt gevormd door fibroblasten, endotheelcellen, PMN's en collageen matrix.

Elektrische velden van directe stroom kunnen verscheidene factoren betrokken bij het helingproces modeleren. Een belangrijk proces dat wordt beïnvloed door directe stroom is cellulaire migratie en oriëntatie. Cooper en Keller, die amfibische zenuw crest cellen blootstelden aan een direct stroomveld, demonstreerden een migratie van cellen naar de kathode en resulteerde in rechtlijnige cellulaire oriëntatie.(7) Tijdens verdere studies, concludeerden Cooper en Schliwa dat cel lokomotie gecontroleerd kan worden door de manipulatie van het directe stroomveld (8). Dit proces galvanotaxis genoemd, is ook aangetoond in neutrofielen macrofagen en fibroblasten.(10,18,21,22,23)

Directe stroom kan ook veranderingen in de endothelizatie produceren. Nannmark rapporteerde een verhoogde doorlaatbaarheid voor macromolecules, verandering in de poreusheid van de aderen en veranderingen in de aantrekking van witte bloedcellen bij blootstelling aan een lage hoeveelheid directe stroom. (19) Directe stroom kan de migratie van endotheel cellen in de vitro beïnvloeden. (24)

Intracellulaire processen kunnen ook worden beïnvloed door blootstelling aan directe stroom. Cheng' s bevinding was dat relatief lage niveaus directe stroom de hoeveelheid Adenosine Tri Fosfaat (ATP) tot bijna 500% kon vergroten, evenals een verhoogde proteïne synthese en membraan transport.(6) Bourguignon demonstreerde een onthulling van insuline receptoren op het cel membraan en vergroting van proteïne en DNA synthese binnen de eerste minuut na directe stroom stimulatie.(4)

Formatie van nieuw botweefsel en fractuur genezing worden positief beïnvloed door de applicatie van een stroomveld van directe stroom.(11,12,14,17) Het cumulatieve effect van directe stroom op bot is een vergroting van osteoblast activiteit en nieuwe botvorming rond de kathode. Deze effecten worden optimaal gedemonstreerd met een directe stroom tussen de 5 en 20 micro-ampère. Studies hebben uitgewezen dat er een verhoogde waarde in wervelfusie en een versneld herstel bij fracturen optreden. (5,9,13)

De wetenschappelijke basis voor het gebruik van directe stroom stimulatie is lang geleden al gelegd. Het klinische probleem zat in de toepasbaarheid van directe stroom zonder extreme pijn en brandwonden op de huid. Doormiddel van een ingenieus gepatenteerd achtergrondsignaal maakt ARP het klinisch mogelijk om de juiste hoeveelheden directe stroom aan weefsel toe te dienen. Wetenschappelijk onderzoek naar de resultaten van de ARPtrainer bevindt zich in de opstartfase. Naar verwachting zal in de loop van 2010 hierover nader worden gepubliceerd.

Referenties

1. Bassett CAL, Hermann I. 
   The effect of electrostatic fields on macromolecular synthesis by 
   fibroblasts in vitro.  
   J Cell Biol, 329: 9, 1968.
2. Borgens RB, Vanable JW, Jaffe LF. 
   Bioelectricity and regeneration. Large currents leave the stumps of 
   regenerating newt limbs.
   Proc Natl Acad Sci USA, 74: 4528-4532, 1977.
3. Borgens RB. 
   Chapter 5: Integumentary potentials and Wound Healing in Electric 
   Fields in Vertebrate Repair: 
   Natural and Applied Voltages in Vertebrate Regeneration and Healing. 
   Borgens RB, Robinson KR, Vanable JW, McGinis ME, McCaig CD (eds). 
   New York, NY, Alan R. Liss, pp 171-224, 1989.
4. Bourguignon GJ, Wenche JY, and Bourguignon L. 
   Electrical stimulation of human fibroblasts cause an increase in 
   calcium influx and the exposure of additional insulin receptors.
   J Cellular Physiology, 140: 379-385,1989.
5. Brighton CT. 
   Current concepts review: The treatment of nonunions with electricity.
   J Bone Joint Surg, 62A: 847-851, 1981.
6. Cheng N, et al.
   The effect of electrocurrents on ATP generation protein synthesis, 
   and membrane transport in rat skin.
   Clinical Orthopedics, 171: 264-272, 1982.
7. Cooper MS, Keller RE. 
   Perpendicular orientation and directional migration of amphibian 
   neural crest cells in DC electric fields.
   Proc Natl Acad Sci USA, 81: 160-164, 1985.
8. Cooper MS, Schliwa M.
   Electrical and ionic controls of tissue cell locomotion in 
   DC electric fields.
   J. Neurosci Res, 13: 223-244, 1985.
9. Dwyer AF, Wickham GG.
   Direct current stimulation in spinal fusion.
   Med J Aust, 1: 73-75, 1974.
10. Erickson CA, Nuccitelli RL.
    Embryonic cell motility can be guided by physiological electric
    fields.
    J Cell Biol, 98: 296-307, 1984.
11. Friedenberg ZB, Kohanim M.
    The effect of direct current on bone.
    Surg Gynecol Obstet, 131: 894-899, 1970.
12. Friedenberg ZB, Andrews ET, Smolenski BI et al.
    Bone reaction to varying amounts of direct current.
    Surg Gynecol Obstet, 131: 894-899, 1970.
13. Friedenberg ZB, Harlow MC, Brighton CT.
    Healing of nonunion of medial malleolus by means of direct 
    current: a case report.
    J Trauma, 11: 883-885, 1971.
14. Friedenberg ZB, Roberts PG, Didizian NH, Brighton CT.
    Stimulation of fracture healing by direct current in the 
    rabbit fibula.
    J Bone Joint Surg, 53A: 1400-1408, 1971.
15. Goh JCH, Bose K, Kang YK, Nugroho B.
    Effects of electrical stimulation on biomechanical 
    properties of fracture 
    healing in rabbits.
    Clin Orthop, 233: 268-273, 1988.
16. Illingworth CM, Baker AT.
    Measurement of electrical currents emerging during the 
    regeneration of amputated finger tips in children.
    Clin Phys Physiol Meas, 1: 87, 1980.
17. Lavine LS, Lustrin I, Shamos M, Moss ML.
    The influence of electric current on bone regeneration 
    in vivo.
    Acta Orthop Scand, 42: 305-314, 1971.
18. Luther PW, Peng HB, Lin JC.
    Changes in cell shape and action distribution induced by
    constant electrical fields.
    Nature, 303: 61-64, 1985.
19. Nannmark U, Buch F, Albrektsson T.
    Vascular reactions during electrical stimulation. 
    Vital microscopy of the hamster 
    cheek pouch and the rabbit tibia. 
    Acta Orthop Scand, 56: 52-56, 1985.
20. Nessler JP, Mass DP. 
    Direct current electrical stimulation of tendon 
    healing in vitro.
    Clinical Orthpedics, 217: 303 -308, 1985.
21. Orida N, Feldman JHD.
    Directional protrusive psudopodial activity and motility
    in macrophages induced by
    extracellular electric fields.
    Cell Motility, 2: 243-255, 1982.
22. Nucatelli R, Erickson Ca.
    Embryonic cell motility can be guided by physiologic 
    electric fields.
    Exp Cell Res, 147: 195-201, 1983.
23. Pethig R, Kell DB.
    The passive electrical properties of biologic systems: 
    their significance in physiology, biophysics, and biotechnology.
    Phys Med Biol, 32 (8): 933-970, 1987.
24. Sawyer PN, Suckling EE, Wesolowski SA.
    Effect of small electric currents on intravascular 
    thrombosis in the visualized rat mesentery.
    Am J Physiol, 198: 1006-1010, 1960.
25. Schwan HP. 
    Mechanisms responsible for electrical properties of 
    tissues and cell suspension.
    Med Prog Technol, 19 (4): 163-165, 1993-94.