CroSystem: studio pilota sulla stabilità dell’anziano

Effetti della Vibrazione Muscolare Ripetuta (rMV) sulla Stabilità’ dell’Anziano: Studio Pilota

Filippi GM¹, Ricciardi D², Fattorini L³, Camerota F⁴, Celletti C⁴.

¹ Istituto di Fisiologia Umana Università Cattolica di Roma (Italy), ² Dipartimento di Gerontologia e Geriatria Università Cattolica di Roma (Italy), ³ Dipartimento Fisiologia Umana e Farmacologia Università Di Roma La Sapienza, (Italy), ⁴ Dipartimento Di Medicina Fisica e Riabilitativa, Università Di Roma La Sapienza, (Italy).

Corresponding author: Filippi Guido Maria Istituto di Fisiologia Umana Università Cattolica di Roma, L.go F. Vito 1 00168 Roma (Italy). Email: filippi@fastwebnet.it

ABSTRACT

Body stance and, more generally, motor control are critical functions of quality of life in elderly people. Attention is focused not only on muscle-skeletal state but, also and with an increasing interest, on proprioceptive nervous control. Today, physical training protocols are often acting on both components. However their long duration and the required effort are obstacles to satisfactory results. We applied in this single blind sham-controlled pilot study, which was performed in 30 over 65 years old subjects, a new protocol based on a localized mechanical vibration repeated 3 times a day, throughout 3 consecutive days (repeated Muscle Vibration, rMV), at low amplitude and high frequency on Quadriceps muscles. The outcomes were evaluated by Tinetti’s test before, 1 and 6 months after rMV. Treatment significantly improved test score of all vibrated individuals, allowing a mean score increment of  4,5 ±1,34 1 month after rMV. Effects resulted to be kept and consolidated at least up 6 months after rMV. Results are discussed about the possible mechanisms and clinical, social and economic implications.

RIASSUNTO

La postura e, più in generale il controllo motorio sono funzioni critiche per la qualità della vita degli anziani. L’attenzione si è focalizzata non solo sullo stato muscolo-scheletrico, ma anche  e con crescente interesse sul controllo nervoso propriocettivo. Oggi i protocolli di esercizio fisico spesso agiscono su entrambi gli aspetti. Tuttavia la lunga durata di questi protocolli ed l’impegno fisico richiesto sono ostacoli al conseguimento di risultati soddisfacenti.

Questo studio pilota in singolo cieco, sham-controllato, ha applicato un nuovo protocollo basato su una vibrazione meccanica, ripetuta 3 volte al giorno per 3 giorni consecutivi (repeated Muscle Vibration, rMV), a bassa ampiezza ed alta frequenza, localizzata ai muscoli Quadricipiti di 30 soggetti di età maggiore a 65 anni. I risultati sono stati valutati mediante il test di Tinetti applicato prima e 1 e 2 mesi dopo rMV. Il trattamento ha significativamente migliorato il punteggio del Test di Tinetti, in tutti i soggetti sottoposti ad rMV, inducendo un miglioramento di 4,5 ±1,34 ad 1 mese dal il trattamento. Gli effetti erano conservati e consolidati almeno fino a 6 mesi dopo il trattamento. I risultati sono discussi circa il loro possibile meccanismo e le implicazioni cliniche, sociali ed economiche.

 

Introduzione

Il mantenimento della stabilità posturale è, nei soggetti ultrasessantacinquenni un problema socio sanitario di dimensioni cospicue (23). Solo nel 2002 in Italia (21) ci sono stati 80804 ricoveri per frattura di femore di individui ultrasessantacinquenni, di cui oltre il 78% donne. Secondo l’International Osteoporosis Foundation, il 5% muore in fase acuta, tra il 15 ed 25% entro un anno, nel 20% residua una disabilità deambulatoria e solo il 30-40% dei soggetti recupera un’autonomia di deambulazione compatibile con le precedenti attività quotidiane. Il problema della stabilità ha  anche un aspetto economico:i soli costi diretti nel 2002 ammontavano a 400 milioni di euro. Infine, rispetto al 1999, le cadute sono aumentate del 11,3% e i costi diretti del 15%.

L’incremento dell’instabilità con il progredire dell’età si ritiene possa dipendere sia da deterioramenti muscolo-scheletrici sia da un alterato controllo nervoso (11, 17, 25). In base a tali considerazioni sono stati sviluppati numerosi protocolli di training sia muscolare che propriocettivo (4, 5, 18, 26). Purtroppo, la lunga durata di questi protocolli ed il loro impatto (22) su individui non più giovani e con problematiche motorie sono tali da predisporre il soggetto a rischi di danni muscolo-scheletrici.

In passato è stata proposta la vibrazione meccanica estesa a tutto il corpo (Whole Body Vibration, WBV), caratterizzata da frequenze basse (~10-50Hz) ed ampiezze di oscillazioni cospicue (~1-5 mm). Si tratta di studi che riprendono lavori avviati negli anni ’60-80 (9, 15, 19), abbandonati e quindi ripresi in tempi recenti (1). I risultati della WBV sono oggetto di vivaci discussioni (3, 8, 14, 24) e, comunque rilevabili dopo lunghi periodi di trattamento (20).

Recentemente è stata proposta una nuova tecnica, basata sull’applicazione di una vibrazione meccanica a bassa ampiezza ed alta frequenza, ripetuta e localizzata a singoli muscoli (repeated muscle vibration, rMV). Tali caratteristiche da un lato evitano i rischi propri della WBV (8) e dall’altra appaiono in grado di innescare modifiche plastiche nell’eccitabilità della corteccia motoria primaria (12) queste sono tali da migliorare in breve tempo (3 giorni) marcatamente e persistentemente (settimane o mesi) la performance motoria valutata come resistenza alla fatica, esplosione della forza (6), stabilità e forza (2).

Il presente studio pilota intende valutare gli effetti della rMV su pazienti ultrasessantacinquenni, valutandone gli effetti sulla stabilità nel tempo mediante il test di Tinetti (27).

 

Metodi

Partecipanti e metodi

Lo studio, in singolo cieco, “sham”-controllato è stato condotto su 80 soggetti di età media 71,6 ±4.3, di cui il 54 donne, reclutati consecutivamente. Il protocollo è stato impostato secondo la dichiarazione di Helsinky (1964) ed approvato dal locale comitato etico. Tutti i soggetti hanno dato il loro consenso informato.

Criteri di esclusione sono stati la presenza di disturbi cardiovascolari, respiratori, nervosi e di rilevanti patologie musculo-scheletriche (protesi), nonchè l’assunzione di farmaci in grado di alterare il movimento o la percezione dello spazio. Infine era criterio di esclusione la partecipazione negli ultimi 6 mesi a programmi di attività fisica.

Criterio di inclusione era il conseguimento di 19-23 punti al test di Tinetti, equivalente ad un moderato rischio di caduta (27),.

I partecipanti sono stati randomizzati consecutivamente in due gruppi, uno dei due è stato diviso in due sottogruppi. Si sono così creati 3 raggruppamenti di partecipanti:

1. un gruppo trattato con vibrazione (GV) per 3 volte al giorno per 3 giorni consecutivi che era formato da 40 soggetti (27 donne e 13 uomini);
2. un gruppo trattato con placebo (GP) per lo stesso numero di applicazioni era formato di 20 individui (14 donne e 6 uomini);
3. un gruppo non trattato (GNV) costituito da 20 soggetti (13 donne e 7 uomini).

A tutti i partecipanti era fatta raccomandazione, sia la momento del reclutamento, sia durante il periodo di follow-up,  affinché non alterassero lo stile di vita precedente.

Il test di Tinetti, basato su una serie di facili prove elencate in Tabella 1, consente di evidenziare il rischio di caduta del soggetto. Si tratta di una serie di 20 prove mirate ad evidenziare deficit nell’equilibrio, nella deambulazione, nella forza dei muscoli Quadricipiti. Ogni prova ha un suo punteggio basato sulle modalità di esecuzione da parte del paziente e il punteggio totale assegna al paziente una classe di rischio circa le possibilità di caduta. La sua semplice applicabilità e buona affidabilità fanno del test di Tinetti uno strumento di largo impiego.

Trattamenti

Il protocollo della rMV è stato applicato secondo la tecnica da noi già pubblicata  (2, 6, 12). In breve, sul muscolo Quadricipite, a circa 2 cm dal margine rotuleo, in corrispondenza del margine superiore del Vasto mediale è stata applicata una vibrazione meccanica, generata da uno specifico strumento (Cro®System), composto da una centralina di controllo, uno stativo antivibrante, un trasduttore elettromagnetico e da opportuni applicatori (fig. 1). La vibrazione erogata si caratterizzava per una frequenza fissa di 100 Hz, un’ampiezza, misurata allo strumento, di circa 0,2-0,5 mm, corrispondenti, secondo la letteratura (13), ad approssimativamente 2-20 μm alle fibre muscolari. La contrazione muscolare volontaria è stata ottenuta chiedendo al soggetto di spingere con il cavo popliteo contro un cuscino posto sotto il ginocchio. La presenza della contrazione era valutata visivamente e mediante palpazione.

Nel gruppo placebo l’applicatore è stato solo avvicinato alla cute, spiegando al soggetto che il ronzio prodotto dallo strumento era dovuto ad un campo magnetico con finalità terapeutiche.

 

Valutazione dei risultati

Tutti i soggetti erano valutati secondo il test di Tinetti (27) 7 giorni prima del ciclo applicativo di rMV. Controlli precedenti avevano dimostrato l’assenza di differenze significative tra i risultati di tale rilevazione e i valori raccolti 15 giorni prima.  Il test è stato ripetuto poi 30 (POST 1) e 180 giorni dopo (POST 2) il trattamento con rMV. Gli operatori che hanno eseguito il test erano all’oscuro del trattamento cui i singoli pazienti erano stati sottoposti.

L’analisi statistica è stata eseguita utilizzando il Tukey test con livello di significatività fissato al valore di p< 0.05. Il Tuckey test è una valutazione statistica ampiamente utilizzata per verificare ulteriormente la significatività nella differenza tra due campioni, in quanto consente di evidenziare la presenza di dati “estremi”.

Risultati

L’insieme dei risultati è riportato nelle tabelle 2, 3 e 4. L’ indice di Tinetti prima dell’applicazione della rMV era rispettivamente pari a 21,4 ±0,9 (GV) 21,5 ±0,52(GNV) e 21,5 ±0,64 (GP), statisticamente non differenti. I partecipanti sono stati riesaminati dopo 1 mese e 6 mesi dalla fine del trattamento (POST 1 e POST 2) e i risultati sono evidenziati in fig. 2.

I partecipanti ai gruppi GNV e GP non presentavano differenze statisticamente significative tra loro, tuttavia nel POST 2 si riscontrava un peggioramento significativo (p<0,05), con la perdita media di 1 punto nel test di Tinetti. Probabilmente tale peggioramento è da ascriversi ad uno spontaneo deterioramento della situazione. Nel gruppo trattato con rMV, l’indice di Tinetti risultava incrementato in modo statisticamente significativo al Tukey test (p<0,0001) rispetto al PRE e rispetto ai corrispondenti POST 1 e POST 2, passando dal valore medio di 21,4 ±0,9 di controllo a 26,2  ±1,5  (POST 1) e 26,7 ±1,9 (POST 2). La differenza tra POST 1 e POST 2 in GV non è statisticamente significativa. Il gruppo ha guadagnato nel test di Tinetti 4,8 ±2 punti nel primo mese e 0,5 ±2,4 punti nei mesi successivi (POST 2), dunque sostanzialmente conservando i risultati conseguiti in precedenza.

L’analisi dei soggetti ad 1 e 6 mesi dopo la rMV ha consentito di valutare il rischio di caduta in base al test di Tinetti e i risultati riportati nel grafico della fig. 3 mostrano come nel POST 1 tutti i partecipanti al GV abbiano migliorato la classe di rischio distribuendosi per il 70% nella fascia di rischio moderato e per il 30% in quella di normalità secondo il test applicato. Dopo 6 mesi, il 17,5% era nella classe di partenza (rischio di caduta moderato), il 30% in quella a basso rischio, ma il 52,5% riusciva ad ottenere il massimo punteggio nel test di Tinetti. Un esame analitico rivelava tuttavia che tutti i soggetti del gruppo GV presentavano un miglioramento del punteggio nel test dopo 6 mesi, con un incremento medio di 5,3 punti ±2,1.

Durante e dopo il ciclo di trattamento con rMV, nessun partecipante ha lamentato effetti avversi significativi, ad eccezione di un modesto arrossamento e prurito cutaneo nel punto di applicazione. Tale manifestazione, presente nel 43% dei soggetti appartenenti al gruppo GV, si esauriva nell’arco di pochi minuti dalla fine della seduta di rMV e tendeva a diminuire nel corso dei 3 giorni di trattamento. I partecipanti non hanno avuto difficoltà nel mantenere la contrazione isometrica richiesta. Tale rilievo è coerente con  quanto già descritto in letteratura (10) ed attribuito alla prevalenza di fibre “slow-twitch” nell’anziano.

DISCUSSIONE

Il principali risultati di questo studio evidenziano un importante miglioramento del punteggio rilevato mediante il test di Tinetti e la lunga persistenza degli effetti in soggetti di età superiore a 65 anni, a seguito dell’applicazione del protocollo rMV, basato sull’applicazione per 10 minuti consecutivi di una vibrazione focale, di bassa ampiezza, localizzata ai muscoli Quadricipiti, ripetuta per 3 giorni consecutivi, 3 volte al giorno.

Già in precedenza (2, 6) era stato da noi evidenziato un persistente aumento del controllo propriocettivo articolare e della forza a seguito di questo trattamento, effetti che venivano spiegati ipotizzando una migliore gestione delle cocontrazioni (6), ovvero una contemporanea contrazione di agonisti ed antagonisti per irrigidire l’articolazione. Tutto ciò ha trovato conferma sul piano neurofisiologico in un nostro recente studio sulle modifiche indotte nella corteccia motoria primaria dalla rMV in soggetti sani. (12). In questo studio si è dimostrato che la rMV è in grado di modificare in modo persistente l’eccitabilità della corteccia motoria primaria, favorendo meccanismi potenzialmente in grado di  ridurre le cocontrazioni ed in generale le dissinergie motorie. Alla base degli effetti vi sarebbe una selettiva attivazione delle afferenze fusali primarie, in grado di attivare le aree sensitive primarie e da queste quelle motrici.

Nell’anziano è stato evidenziato un utilizzo maggiore delle cocontrazioni nell’esecuzione motoria e si è considerato il ruolo che esse possono avere nel ridurre sensibilmente l’efficienza motoria (7, 16). Un miglioramento, inteso come una diminuzione di tali cocontrazioni e, al tempo stesso, una migliore gestione propriocettiva possono rendere ragione degli importanti miglioramenti da noi riscontrati nel test di Tinetti. Gli effetti hanno anche evidenziato come il progresso motorio si renda evidente nel primo mese, mantenendosi invariato in quelli a seguire. Tale veloce andamento temporale suggerisce rapidi ed importanti effetti di neuroplasticità indotti dalla rMV ed un consolidamento e mantenimento operato dall’attività fisica quotidiana dei soggetti trattati. Questi riferivano infatti di una maggiore facilità nelle attività quotidiane di cura di sé stessi, della casa, degli impegni quotidiani in generale. Nei mesi successivi al primo controllo, si può ragionevolmente ipotizzare che al consolidamento degli effetti neuro plastici si siano anche aggiunte modifiche adattive a carico delle strutture muscolari. Si delinea quindi la possibilità di un circolo virtuoso opposto a quello tipico della terza età, per cui un migliore stato fisico induce ad un aumento dell’attività fisica quotidiana, da cui il miglioramento ed il mantenimento di questo.

Conclusioni

Il test di Tinetti, pur avendo alcuni limiti predittivi (prende in considerazione solo alcuni dei potenziali fattori di rischio per le cadute, in quanto esplora solo l’equilibrio e l’andatura del soggetto), fornisce indicazioni non trascurabili sullo stato e sulle capacità di controllo motorio negli anziani. I risultati ottenuti in questo studio preliminare suggeriscono che il protocollo rMV possa avere una certa utilità sul piano socio-sanitario per semplicità applicativa, assenza di effetti avversi, non invasività e basso costo. Inoltre esso si presenta come propedeutico all’indispensabile diffusione di una maggiore e specifica attività fisica tra gli anziani.

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