האפקט המטיב של שדות אלקטרומגנטיים

New Paragraphשימוש בשדות מגנטיים רוטטים בעלי עוצמה נמוכה המשנים את הקונפיגורציה המרחבית שלהם עם הזמן

 ⎯(Field ElectroMagnetic Pulsed PEMF) מוסיף ממד חדש, רב הבטחה למדעי החיים ורפואה. שדות אלו, המעוצבים לחכות שדות חשמליים הנוצרים ברקמות החיבור באופן טבעי בזמן פעילות פיזית שגרתית, הוכחו ככלי מוצלח לטיפול במגוון רחב של הפרעות אורתופדיות ונוירולוגיות במשך שני העשורים האחרונים. מצבם של יותר מרבע מיליון מטופלים ברחבי העולם שסבלו משברים קשי איחוי שופר באמצעות השיטה הלא פולשנית הזו. כלומר ללא סיכון, אי-הנוחות, או עלויות הכרוכות בהתערבות כירורגית. היום אנחנו מזהים חלק מהתהליכים המעורבים בהשפעה התרפויטית של-PEMF ברמה תאית ואפילו תת-תאית. תפיסת היעילות של PEMF נתמכת על ידי הבנות ביוכימיות אלו וכן על ידי ניסויים כפולי-סמיות. ככל שעולה רמת הבנתינו של המנגנונים המעורבים, כך עולה היכולת שלנו להתאים את הטיפול למצבים ספציפיים ומתרחבת רשימת ההפרעות בהן אפשר לטפל. הרשימה הנוכחית כוללת רגנרציה של עצבים, איחוי פצעים, טיפול בדחיית שתלים, סכרת, התקפי לב, ושבצים. ממצאים מוקדמים גם מרמזים על אפשרויות הטיפול בגידולים סרטניים.
מילות מפתח: PEMF ,הפרעות תפקוד, שלד-שרירים, רקמות חיבור, שדות מגנטיים, תפקוד תאי.

בימים אלו מתרחשת מהפכה ביכולתנו לשלוט על היבטים ספציפיים של תפקוד תאי באמצעים פיזיקליים מדויקים. מהפכה זו מגיעה הרבה מעבר למנגנונים המוכרים משכבר שמערכות ביולוגיות פיתחו כדי להקל על תרגום של סוגים מסוימים של אנרגיה לפעילות תפקודית כגון ראיה (תגובות פוטוכימיות) ופוטנציאלי פעולה בעצבים ושרירים. בעשרים שנה האחרונות גילינו ששדות חשמליים חלשים (הלא גורמים ליוניזציה) יכולים להפעיל מגוון נרחב של פעולות ללא שינוי טמפרטורת הרקמה (athermal) בתנאי שקיימת התאמה בין תכונות השדה המעוצב לתכונות רקמת המטרה הביולוגית. כתוצאה מכך, מתקיימים בימים אלו מחקרים
רבים ומגוונים להגדרת מאפיינים חשמליים של מולקולות ותגובות ביוכימיות.
במקביל, מתפתחת גישה חדשנית לטיפולים רפואיים המבוססת על שימוש בשדות מגנטיים בעלי תדירות נמוכה (ELF) חיצוניים כדי למתן או לשנות פעילות תאית לא רצויה.
התפתחויות אלו הושפעו, קודם כל, מהצלחה קלינית של השימוש בשדות אלקטרומגנטיים משתנים כדי לטפל בסדקי עצמות קשי איחוי [Bassett, 1989;Bassett et al., 1974a]. שנתיים לאחר מכן [Bawin and Adey, 1976], דווח ששדות מגנטיים משתנים משפיעים על זרמי סידן ברקמות. זמן קצר לאחר מכן, פורסמו דיווחים אפידמיולוגיים המקשרים בין סוגים מסוימים של מחלת הסרטן וקווי חשמל המאופיינים בתדירות של 60 הרץ [,Leeper and Wertheimer 1979]. ממצאים כגון אלו משנות ה-70 ,עוררו עניין במנגנונים ביולוגיים האחראיים לאפקטים ביו-אלקטרומגנטיים מכל הסוגים.
ב-15 שנה שלאחר מכן התרחשה התקדמות אמיתית בהגדרת מנגנונים תאיים ותת-תאיים המושפעים כאשר מערכות ביולוגיות נחשפות לשדות ELF מגנטיים.

לאחרונה דווחו השפעות מהרמה של האורגניזם השלם [1992.,al et R] ועד הרמה המולקולרית [Blank and Soo, 1992].

ההגבלות על גודל המאמר הנוכחי, המתרכז ביישומים הקליניים של שדות ELF ,לא מאפשרות לפרט את כל הדוגמאות המתועדות של תגובות התאיות ותת-תאיות לשדות ELF .מגוון התגובות האלו תועדו במקומות אחרים, ולאחרונה, כרשימות של הקונגרס העולמי הראשון בנושא ELF ו-PEMF, [ Bassett 1992, Blank; 1989 .] טווח התגובות האפשריות משתרע משינויים בריכוזי סידן תוך תאיים לשינויים בקצב הביוסינטזה ופירוק חומרים. דווח על שינויים בעלי ספציפיות גבוה בשעתוק ותרגום DNA בהשראת השינויים בשדה האלקטרומגנטי (כגון תדירות, צורת הפעימה, ואוריינטציה מרחבית של השדה) [and Goodman 1991, Henderson]. ממצאים אלו ואחרים מרמזים שקיימים "חלונות" ושערי הסף עבור תגובות ביולוגיות לשדות אלקטרומגנטיים שעבורם כללי המינון הקלסים לא רלוונטיים. מעבר לכך, מצטברים הנתונים המצביעים על העובדה שיכולה להיות אינטראקציה ישירה בין השדה לגן ללא מפל תגובות שליח ביוכימיות המופעלות על
ממברנת התא או ציטופלסמה ]1991., al et Goodman .]במילים אחרות,
כרומוזומים מבודדים ללא מעטפת ממברנה תאית או גרעינית גם מגיבים לשדות אל קטרומגנטיים. הזהות המדויקת של מ נ גנונים האחראיים לתגובות אלו לא ידועה כרגע, אבל יתכן שמדובר בתגובות תהודה התלויים במטענים חשמליים המצויים .[Bassett, 1993; Hinsenkamp et al., 1978] DNA – ה על ספציפיים באתרים דפוסי התגובה הביולוגית לשדות חשמליים תלויים לא רק בסוג התא, מצב ההפעלה שלו, וסביבתו אלה גם בתכונות השדה המגנטי. בגין מצב מורכב זה, רצוי לפרט בתיאור את השלבים שהובילו לניסוח השיטות הטיפוליות הזו . שיטות אלו פותחו במשך 20 שנות ב מחקר אינטנסיבי שמטרתו היית ה מציאת הסבר לרגישות גבוה של תאי העצם לכוחות מכניים ] ,Bassett; 1962, Becker and Bassett 1989, 1971 .] מסת העצם וארגונו המרחבי משקפים התאמה לנשיאת עומס כל כך מדויקת שניתן להשתמש בעקרונות הנדסיים כדי לתכנן מבנים אלו. פעילות תאית המוסיפה או מסירה רקמת עצם במקומות נבחרים מופעלת על ידי איתות חשמלי.
מאידך, עצם או רקמות מבניות אחרות העוברות עוות מכני מייצרות שדות חשמליים בהתאם לתכונות פיוזואלקטריות )piezoelectric ,)דיאלקטריות, או אלקטרו- קינטיות שלהן ]1989, 1971, Bassett .]האמפליטודה ותדירות של הגלים החשמליים הנוצרים ברקמה משקפים את המהירות ועוצמת העיוות. המתחים הם בין mV 10 ל- 1V m לס"מ ותדירויות הן 1 – 100 ,או יותר, הרץ.
שדות חשמליים שהמאפיינים שלהם נופלים בטווחים אלו משפיעים על
תפקוד תאי העצם (ותאים אחרים), אם מקורם הוא פנימי ⎯ מזרמים חשמליים בתוך הגוף, או חיצוני משדות שעוצבו במיוחד כדי להשפיע על תפקוד ביולוגי ]1990, Rubin and McLeod .]התא לא מבחין בין שדות ממקורות שונים אלה רק בתוכן ה"אינפורמטיבי" שלהם. שדות ELF יכולים למנוע איבוד רקמת עצם בכל מיני מצבים כגון אימוביליזציה, ריתוק למיטה, ומצבי חוסר משקל בזמן הטיסה בחלל בהם נמנע העיוות המכני הגורם ליצירת שדות חשמליים מקומיים החיוניים לתפקוד תאים עצם נורמלי ]1979., al et Bassett .]
שדות מגנטיים דינמיים עוצבו לחקות את דפוסי המתחים המשמשים באופן טבעי לתקשורת עם תאי עצם בגוף וליצר תוצאות דומות על ידי צימוד אינדוקטיבי.
נתונים ספציפיים מפורטים במקומות אחרים ] ,.al et Bassett; 1989, Bassett 1974b .]די באמירה שהמונח "שדות מגנטיים רוטטים בעלי עוצמה נמוכה (PEMFs)" נוסח כדי להגדיר את השדות האלו באופן ייחודי בתוך הספקטרום האלקטרומגנטי הכולל. לדוגמה, ב-20 שנה מאז השימוש הקליני הראשון ב- PEMFs ,נתגלה מגוון רחב של שדות אלקטרומגנטיים אחרים היכולים להשפיע על פעילות ביולוגית. שדות אלו נבדלים הבדלים מרחקי לכת במאפיינים שלהם למרות שנראה שזה השדה החשמלי המושרה ולא השדה המגנטי שמשפיע על התהליכים הביולוגיים. מאידך, כאשר התהליכים נבחנו ביותר פירוט )בשיטות כמו התמרת פורייה מהירה( התברר שקיימים תכונות המשותפות לרובם בטווחי התדירויות והתפלגות העוצמות בטווחים אלו ] ,Pilla; 1993, 1989, Bassett .]1992; Stuchly, 1990
עקב העובדה שהתכונות האנרגטיות של השדות המשמשים לטיפול מתחילים לגלוש לתחומים המוגדרים כגורמי סיכון סביבתי. הפסקנו לראות את עוצמת השדה כגורם מכריע להשפעה טיפולית והתחלנו להתרכז בטווחי התדירויות התפלגותן בטווחים אלו ]1992., al et Wilson .]יתרה מכך, מסתבר שתכונות החשמליות הפסיביות של הרקמות השונים גורמים לשינויים בגלי המתח המושרים. במילים אחרות, דפוסי התדירות ומתח המגיעים לתאי המטרה השוכנים ברקמות שונות יכולים להיות מאוד שונים זה מזה למרות שאותו PEMFs מופעל עליהם. כלומר, "עיבוד נתונים" על ידי הרקמה יכול לגרום לשינויים מרחיקי לכת בתדירות התגובות הגורם לשדות המפעילים להיראות כאלו עברו סינון חשמלי ]1989, Bassett.]
מנקודת מבט מעשית, מכשיר הטיפול בשיטת ה-PEMFs בנוי ממחולל שדות משתנים נייד המופעל על ידי סוללה וסליל תיל שממקמים אותו מעל האזור המטופל בגוף. שיטת הטיפול מאושרת, בארה"ב, על ידי הרשות הפדרלית לתרופות, FDA, מאז 1979 . הזרם העובר בתוך הסליל משרה שדה מגנטי באזור המטופל ושדה מגנטי זה משרה זרם חשמלי בעל המאפיינים הרצויים בחלק הגוף המטופל. עם מכשירים קליניים מודרניים לא רואים שום אפקטים לא רצויים בתאים ורקמות נורמליים. מאידך, תהליכים פתולוגיים מסוימים מושפעים לטובה על ידי "המסג' החשמלי" עם המאפיינים של ה-PEMFs ותנאי החשיפה מתאימים. זמני טיפול נעים בין 20 דקות ו-10 שעות, תלוי בסוג המחלה ומאפייני השדה המופעל. עבור מאפייני ה-PEMFs המאושרים לשימוש לא דווח על שום תופעות לווי לא רצויות או אי נוחות. היות וטיפול עובד ללא אשפוז וניתוח, מחירו נמוך בהרבה ממחירים של שיטות טיפול אחרות במחלות העצם.
בעשרים שנה שעברו מאז השימוש הראשון של PEMF לטיפול בחולים עם
שברים קשי איחוי, יותר מ-000,300 חולים ברחבי העולם טופלו בשיטה זו.
בארה"ב שימוש קליני מוגבל על ידי ה-FDA לטיפול בשברים קשי איחוי, כשל באיחוי פרקים, מחלת אי חיבור מולד )pseudarthrosis )וכדומה. בארצות אחרות השיטה משמשת למגוון יותר רחב של טיפולים ⎯ המבוסס בעיקר על ניסויים קליניים שבוצעו בארה"ב, אך עדיין לא זכו לאישור ה- ,FDA אך יזכו, כפי הניראה בעתיד. מבחינת אחוזי ההצלחה התוצאות בשברים קשי איחוי דומים לאלו של הטיפול הניתוחי [1992., al et Gossling]. קיימות מחלות שעבורן השימוש ב- PEMF הוא שיטת הריפוי המוצלחת היחידה המוכרת היום [,1989, Bassett .1993]
טבלה I מביא את רשימת הבעיות הרפואיות בהן השימוש הקליני ב-PEMFs זכה בהצלחה. כל הבעיות הם בתחום מערכת התנועה או מערכות נוספות. היעילות הקלינית בכל המקרים הוגדרה על ידי ניסויים קליניים מבוקרים עם מעקב לאורך זמן וניסויים כפולי-סמיות. כפי שניתן לראות בטבלה II ,מנגנוני הפעולה של PEMF תואמים את הפתולוגיות אותה הם באים לתקן. חלק גדול מהמנגנונים האלו פוענחו ב-15 השנים האחרונות על ידי ניסויים בתרביות רקמה ובבעלי חיים. חרף הסיבוכים הכרוכים בתכנון ניסויים ביו-אלקטרומגנטיים שאפשר לחזור עליהם, קיימים יותר מאלף דוחות על ניסויים כאלו שבוצעו תחת תנאים מבוקרים תוך הקפדה על כל כללי המחקר המדעי. למעשה, ניתן להגיד שאנחנו מבינים את
האפקטים הביולוגיים של PEMF לפחות באותה רמה כפי שאנחנו מבינים את האפקטים הביולוגיים של אספירין.
ניתן לומר שבשום תחום אחר של מחקר ביו-רפואי קיימים אותם אילוצים
לשיתוף פעולה בין -דיסציפלינרי מדויק ומדוקדק כמו בתחום המחקרים בביו- אלקטרומגנטי. תחומי הידע הנדרש המשפיע על תכנון ניסויים וניתוח התוצאות כוללים פיזיקה, הנדסה, מדעי החיים, ביוכימיה, פיזיולוגיה, גנטיקה, ורפואה. קל מאוד עבור הביולוגים ⎯ שאין להם הבנה מפורטת ומדוקדקת של המורכבות של יחסי הגומלין בין שדות אלקטרומגנטיים והרקמות החיות, לשגות בתכנון ניסוי מבוקר או בניתוח התוצאות של ניסוי כזה. מאידך, מהנדסים ופיזיקאים לא קולטים את המורכבות האמתית של מערכות ביולוגיות ומנסים להתאים את המערכות האלו למשוואות הסטנדרטיות של תחום ההשכלה שלהם. טבלה III מונה חלק מהבעיות בהן נתקלים פיזיקאים או ביולוגים המתכננים ניסויים ביו- אלקטרומגנטיים. אלו ביננו ששואפים לחקור מערכות ביולוגיות חייבים לפתח גישה יותר כוללנית, ובפרט חייבים להכיר בעובדה שלשדות מגנטיים חלשים המשתנים עם הזמן יכולה להיות השפעה הרבה יותר רחבה על מערכות ביולוגיות ממה שמקובל היום