Magnetfeldtherapie unter medizinischen Gesichtspunkten

Bezüglich der Verwendung von Magnetfeldern zu therapeutischen Zwecken kann bereits auf eine lange geschichtliche Entwicklung zurückgeblickt werden. Schon in der Antike, vornehmlich in China und Griechenland, kamen magnetische Mineralien zum Einsatz, denen allgemein wohltuende Wirkungen zugesagt wurden (SALOMONOWITZ et al. 2011, MARKOV 2007b). Im 18. Jahrhundert geriet das Verfahren jedoch durch die zu dieser Zeit wissenschaftlich umstrittenen Anwendungsmethoden des deutschen Arztes und Theologen Franz Anton Mesmer in Verruf und wurde von der damaligen Schulmedizin als unwirksam angesehen (AMMER 2004). Ende der fünfziger Jahre des letzten Jahrhunderts wurde durch FUKADA UND YASUDA (1957) der piezoelektrische Effekt in Knochengewebe nachgewiesen. Diese zeigten, dass es unter mechanischer Belastung zu Ladungsverschiebungen innerhalb der kollagenen Knochenmatrix kommt und somit elektrische Potentiale gemessen werden können (BASSET et al. 1974, CRUESS et al. 1983). Die Bedeutung dieser Ladungsverschiebungen ist nicht abschließend geklärt. Dennoch wird ihnen eine gewisse Rolle bei der Heilung von Frakturen zugesprochen, da auch beim natürlichen Heilungsprozess von Frakturen elektrische Ströme messbar sind (SCHMIDT-ROHLFING et al. 2000). Seit den 1970er Jahren wuchs vermehrt das Interesse daran, elektromagnetische Felder (EMF) zu therapeutischen Zwecken einzusetzen (MARKOV 2007b). Die frühen Arbeiten befassten sich hauptsächlich mit der beschleunigten Heilung von Frakturen durch elektromagnetische Felder im Gegensatz zu einer Behandlung mittels konservativer Therapie, beispielsweise durch Ruhigstellung mit Hilfe von Gips- oder Cast-Verbänden (BASSETT et al. 1974). Die FDA (Food and Drug Administration), die in Amerika für die Zulassung neuer Verfahren im Gesundheitswesen zuständig ist, lies 1979 erstmals die Anwendung von pulsierenden elektromagnetischen Feldern

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(PEMF) als medizinische Therapieform für die Heilung von Frakturen zu (BASSETT 1982, 1993, JAHNS et al. 2007, MARKOV 2007b).

Wesentliche Schwerpunkte der Forschung bezüglich der klinischen Nutzung von pulsierenden Magnetfeldern lagen in den letzten zwanzig Jahren sowohl in der Behandlung von Frakturen, Knochennekrosen und Pseudarthrosen, als auch in der Behandlung von Wundheilungsstörungen und Erkrankungen des Bewegungsapparates (MARKOV 2007a, HUG und RÖÖSLI 2012). Seit den achtziger Jahren des letzten Jahrhunderts wurden auch vereinzelt Studien im Bereich der Veterinärmedizin durchgeführt. Dabei erschien unter anderem eine Studie von WATKINS et al. (1985), die den Einfluss von PEMF bezüglich des Heilungsverlaufs bei Verletzungen der oberflächlichen Beugesehne bei Pferden überprüften. Dabei konnten sie keine positive Beeinflussung durch die PEMF-Behandlung bezüglich des generellen Heilungsverlaufs und der Reorganisation des geschädigten Sehnengewebes feststellen. Die Vaskularisation im behandelten Gewebe stellte sich geringgradig verbessert dar. KOLD et al. (1987) begutachteten bei Ponys wie sich die Wiedereingliederung von Knochentransplantaten unter dem Einfluss von PEMF entwickelte. Hierbei trat keine signifikante Verbesserung der Heilungsrate in der mit PEMF behandelten Versuchstiergruppe auf. SANDERS-SHAMIS et al. (1989) untersuchten den Heilungsverlauf chirurgisch induzierter Osteotomien des Metakarpus bzw. des Metatarsus bei Pferden unter PEMF Einfluss.

Auch in dieser Studie konnte keine positive Beeinflussung der Heilungsrate der behandelten Tiere gegenüber den Tieren der unbehandelten Kontrollgruppe gefunden werden. SHAFFORD et al. (2002) untersuchten, ob die Anwendung von PEMF bei Hunden nach einer Ovariohysterektomie zu einer Schmerzreduktion führt.

Dies konnte unter den Bedingungen der Studie nicht nachgewiesen werden. PINNA et al. (2012) überprüften die Beeinflussbarkeit der funktionellen Beweglichkeit und des Schmerzempfindens bei Hunden mit Osteoarthritis. Dabei führte sowohl die Behandlung mit PEMF als auch die Behandlung der Kontrollgruppe mit einem nichtsteroidalen Antipholgistikum (NSAID) zu einer Besserung der Bewegungsfähigkeit der Tiere und somit auch zu einer Reduktion des

Literaturübersicht

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Schmerzempfindens. Zudem stellte sich ein verbesserter Langzeiteffekt der PEMF-Therapie gegenüber der Behandlung mit einem NSAID heraus.

2.1.2 Physikalische Grundlagen

Um die Wirkungsweise niederfrequenter pulsierender („gepulster“) Magnetfelder bezüglich ihrer physikalischen Eigenschaften zu charakterisieren, gilt es einige physikalische Parameter (s. Tab. 2.1) zu betrachten (SCHMIDT-ROHLFING et al.

2000). Die Erzeugung eines Magnetfeldes wird erreicht, indem Drahtspulen von elektrischem Strom durchflossen werden. Die Feldlinien die dabei die Magnetspule umgeben werden durch den Vektor der magnetischen Feldstärke H beschrieben, der in Henry (in Ampere/Meter) gemessen wird (QUITTAN 2004). Die Feldstärke H erzeugt einen magnetischen Fluss. Die magnetische Flussdichte B (in Tesla) wird auch als magnetische Induktion bezeichnet. Sie lässt sich unter Einbeziehung der magnetischen Induktionskonstante µo (4 10^-7 Newton/Ampere²) aus der Stromstärke Ie (in Ampere), der Länge des Spulendrahtes L (in Metern) und der Anzahl der Spulenwindungen N berechnen: B = N x Ie x µo/L (FISCHER et al. 2002). Die frühere Einheit der magnetischen Flussdichte war das Gauß (G), die heutige SI-Einheit wird in Tesla (T) angegeben. Dabei entspricht 1 Tesla 10.000 Gauß bzw. 1 Gauß 0,1 Millitesla. Die magnetische Flussdichte B nimmt mit dem Quadrat des Abstandes vom Entstehungsort ab (PIEBER et al. 2007, QUITTTAN 2004). Die magnetische Flussdichte des Erdmagnetfeldes liegt in etwa bei 30-60 µT. Handelsübliche Geräte verwenden i.d.R. Magnetfeldstärken die ebenfalls im Mikroteslabereich liegen, wenige gehen darüber hinaus bis in den Milliteslabereich (FISCHER et al. 2002, QUITTAN 2004, HUUG und RÖÖSLI 2012). Für die Wirksamkeit der Magnetfeldtherapie (MFT) ist der einzelne magnetische Impuls auschlaggebend. Er ist gekennzeichnet durch die Impulsamplitude und die Impulsdauer. In Kombination mit einer entsprechenden Impulsfrequenz, die die Anzahl der Impulse pro Zeiteinheit angibt und in Hertz (Hz) gemessen wird, können verschiedene Impulsformen entstehen. Abb. 2.2 zeigt unterschiedliche Impulsformen, die in bisherigen Studien verwendet wurden (WATKINS et al. 1985, MARKOV 2007b). Die Höhe der am häufigsten verwendeten Frequenzen liegt nach HUUG und RÖÖSLI (2012) bei ca.

5-300 Hz und nach FISCHER et al. (2002) bei 1-100 Hz. Bei der MFT handelt es sich

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um ein nicht thermisches Verfahren (BASSETT 1987), d.h. das induzierte Gewebe wird keiner Erwärmung ausgesetzt. Zur Induktion von Hitze kommt es nur bei der Anwendung hochfrequenter, nicht-ionisierender Wellen (10⁹-10¹¹ Hz) (BLANK 1995).

Als wesentlicher Faktor bezüglich einer tatsächlichen biologischen Beeinflussbarkeit des behandelten Gewebes wird die Anstiegs- bzw. Abfallszeit der einzelnen Impulse benannt, da es nur in diesem Zeitraum zu Ladungsverschiebungen innerhalb des Gewebes kommen kann. Dabei fällt die im Gewebe induzierte Feldstärke umso höher aus, je steiler der Flankenanstieg oder –abfall ist (SCHMIDT-ROHLFING et al.

2000, MARKOV 2007b). BASSETT (1987), CHENG (1985) und MARKOV (2007b) erwähnen in diesem Zusammenhang den Begriff der „biologischen Fenster“. Hiermit sind der Frequenzbereich, die Frequenzform, die Amplitude und die Magnetfeldstärke gemeint, in denen ein nachweislicher Effekt tatsächlich erzielt wird.

2.1.3 Anwendungsgebiete und mögliche Wirkmechanismen

Seit ca. fünfzig Jahren ist die Magnetfeldtherapie in ihren verschiedenen Formen als Heilmethode bekannt. Sie gilt als alternative Behandlungstechnik gegenüber der Schulmedizin und verspricht als sichere, nicht invasive und einfach anzuwendende Methode Besserung bei einer Vielzahl von Erkrankungen (BASSETT 1993, MARKOV 2007b, SALOMONOWITZ et al. 2011). Ein konkreter wissenschaftlich abgesicherter Nachweis zur Wirksamkeit der Magnetfeldtherapie auf zellulärer bzw.

molekularer Ebene wurde bisher noch nicht erbracht (BLANK und GOODMAN 1997, CHENG 1985, FARNDALE et al. 1987, GOODMANN und HENDERSON 1988, AMMER 2004, SMITH et al. 2004).

Die am häufigsten erforschten Wirkmechanismen und Anwendungsgebiete gepulster magnetischer Felder sind: (1) der Einfluss auf die Osteogenese und die damit in Zusammenhang stehende Anwendung bei der Behandlung von Frakturen (BASSETT et al. 1974, BASSETT 1987, HANNAY et al. 2005), (2) der Einfluss bezüglich einer Schmerzreduktion mit einhergehender Bewegungseinschränkung und (3) der Einfluss bezüglich einer möglichen verbesserten Wundheilung (SCHUHFRIED et al.

2005). Die wohl am häufigsten auf zellulärer und molekularer Ebene erforschten Gebiete der Wirkmechanismen der Magnetfeldtherapie sind: (1) die Beeinflussung von Membraneigenschaften, hauptsächlich der Na⁺/K⁺-ATPase (FARNDALE et al.

Literaturübersicht

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1987, MARKOV 2007b), die für die Aufrechterhaltung des Membranpotentials verantwortlich ist; (2) die direkte Einwirkung auf die DNA (BLANK und GOODMAN 1997, CHENG 1985); und (3) die Beeinflussung der Proteinbiosynthese (BLANK und GOODMAN 2004, GOODMAN und HENDERSON 1988).

2.2 Methodik und Verfahren der Spermauntersuchung und