Низкоинтенсивная лазерная терапия в лечении миофасциального вертеброгенного болевого синдрома

T.Iu. Guseinov

  (2007)

Реферат

Текст

Лекция на конференции хиропрактического общества Ирландии в октябре 2007. Рабочий вариант на русском. Слайды в прикрепленном файле.

План изложения материала.

• Механизмы терапевтического эффекта низкоинтенсивного лазерного излучения
• Типы низкоинтенсивной лазерной терапии
• Методология дозирования низкоинтенсивной лазерной терапии

Низкоинтенсивная лазерная терапия в лечении миофасциального вертеброгенного болевого синдрома

В 1952 Российские и Американские ученные получили Нобелевскую премию за реализацию способа получения лазерного излучения. С начала 60 годов в мире, стали интенсивно проводить исследования по использованию лазеров в медицине. В России была утверждена Государственная программа научных и практических исследований в этом направлении. В результате был накоплен огромный эмпирический материал. Данные свидетельствовали, что низкоинтенсивное лазерное излучение может оказывать положительное терапевтическое воздействие в самых различных областях медицины.

Механизмы лазерного взаимодействия с биологической тканью

Изучение механизмов лазерного взаимодействия с биологической тканью, в основном, велось в двух направлениях:

• Оценка биологической реакции биоткани на лазерное излучение
• Поиск первичного акцептора фотона

За 40 лет проведено огромное количество клинических и экспериментальных исследований. Причем эти исследования давали пищу как скептикам, так и оптимистам лазерной терапии.

Например, скептики могли бы отметить. При первом направлении изучения механизмов каждый исследователь находил физиологическую реакцию той системы, которую он исследовал. При втором направлении, зная спектры поглощения изучаемого акцептора, всегда можно было подобрать соответствующую длину волны лазерного излучения для изменения характеристик акцептора. А биологически инертных лазерных источников просто не оказалось. После облучения можно было зарегистрировать сотни изменений. В результате было предложено такое количество возможных механизмов терапевтического воздействия лазера, что просто их перечисление заняло часы. Но даже скептики не могли не признать, что низкоинтенсивное лазерное облучение можно использовать как терапевтический агент.

Оптимисты и практики могли бы отметить. Самым изученным и неоспоримым эффектом лазерного облучения является стимуляция микроциркуляции. При лазерном облучении отмечается возрастание объемной доли микрососудов и улучшения качества эритроцитов. Учитывая многочисленность объективных методов оценки микроциркуляции, их простоту и доступность,  этот эффект бесспорен. Таким образом, если бы единственным эффектом лазерного облучения было бы только улучшение микроцикуляции, это являлось бы достаточным основанием для его применения. Исследователи могут искать глубинные и специфические механизмы. И они, несомненно, есть.

Общие биологические свойства лазеров

Огромный массив экспериментальных и клинических данных позволил выделить два бесспорных факта:

• Биологические эффекты вызываются лазерным излучением любой длинны волны.
• Биологические эффекты лазерного излучения зависят от дозировки.

Можно сказать, что первый пункт отрицает принцип первичного акцептора. Например, активность какого-то фермента можно изменить любой длиной волны лазерного излучения. Но многие эффекты при определенных длинах волн достигаются меньшими энергиями и с большей эффективностью. Или терапевтическое окно дозировок шире.

Второй пункт говорит о том, что для данного биологического эффекта существует оптимальная доза.

Связь между биологической реакцией и дозой низкоинтенсивного лазерного излучения.

Слишком маленькое воздействие не вызывает эффект. Слишком большое вызывает отсутствие изучаемого эффекта и повреждение.

В настоящее время большинство исследователей считают, что эффект низкоинтенсивного лазерного облучения на биологические объекты носит неспецифический характер. Лазерное облучение является фактором возмущения для биологической системы, что приводит к ответной реакции. Реакция зависит как от характеристик лазерного облучения, так и от функционального состояния биологической системы. Но важным является то, что этот возмущающий фактор является физиологическим и генетически знакомым биологической системе.

Спектр солнечного света вне атмосферы и у поверхности Земли

(Картинка использована с разрешения С.В.Москвина, автора книги «Основы лазерной терапии», 2006 г)

Сама природа лазерного излучения естественна - свет. В солнечном свете в той или иной дозировке присутствуют все длины волн используемые при лечении лазерном.

Интересно, что энергетическая характеристика света в солнечный день того же порядка, что используется при низкоинтенсивной лазерной терапии. Но при лазерной терапии эта энергия сконцентрирована на определенной длине волны. А длина волны определяет глубину проникновения в ткани. Возможно, что другие свойства лазерного излучения – когерентность и поляризованность так же играют свою роль. Так или иначе, ткани на глубине нескольких сантиметров, никогда не видевшие свет бурно, реагируют на лазерное излучение как на знакомое воздействие. Если животный мир произошел от одноклеточных организмов, то это неудивительно. Хочу отметить любопытное совпадение. На представленном слайде видны энергетические пики поглощения атмосферой определенных длин волн. То есть эти длины волн достигают поверхности земли с наибольшей потерей энергии. Например, ≈ 0.63, 0.7, 0.89 мкм и т.д. Все эти длинны волн наиболее часто применяются в низкоинтенсивной лазерной терапии. Причем пришли к использованию этих длин волн эмпирически. Они вызывают наиболее заметные биологические эффекты. Миллионы лет назад, атмосфера была иной и энергетическая характеристика света по длинам волн то же была иной. Но жизнь зарождалась в тех условиях. Может быть, клетки особенно бурно реагируют на ту длину волны света, которую им теперь не хватает?

Мы уже говорили о неоспоримости влияния лазерного облучения на микроциркуляцию. Учитывая глобальность значения микроциркуляции, только это явление может объяснить большую часть терапевтического эффекта лазера. Таких как интенсификация обмена в области облучения, ускорении репаративных и пролиферативных процессов. Повышение клеточного дыхания и образования АТФ, восстановление структуры поврежденных молекул и органелл, увеличение синтеза белков, активация ферментов антиоксидазной защиты, улучшение кислородного обеспечения тканей, повышении экстракции кислорода, стимуляция ангиогенеза. Все эти данные, обоснованны многочисленными экспериментальными и клиническими исследованиями.

Однако не стоит упрощать и объяснять все терапевтические эффекты лазера только улучшением микроциркуляции. Привожу данные любопытного клинического эксперимента.

Влияние лазерного излучения на насыщение артериальной крови кислородом

Асимов М.М., Асимов Р.М., Рубинов А.Н., Мамилов С.А., Плакси Ю.С. Стимулирование аэробного метаболизма клеток низкоинтенсивным лазерным излучением. Журнал “Лазерная медицина”, том 11, выпуск 2, 2007, стр. 53

Авторы измеряли величину насыщения артериальной крови кислородом первой фаланги пальца с помощью высокочувствительного быстродействующего пульсоксиметра. Третью фалангу пальца подвергали облучению Ге-Не лазера (20 мВт).

На слайде представлено изменение величины насыщения артериальной крови кислородом при воздействии лазерного излучением. На кривой насыщения регистрируются изменения от дыхательных циклов. 40 сек - начало воздействия, 170 –окончание. Снижение насыщения гемоглобина синхронное с воздействием, демонстрирует дополнительное освобождении кислорода в результате фотодиссоциации гемоглобина. Это не может быть связано с улучшением микроциркуляции. Все происходит слишком быстро и синхронно. Таким образом, это значит, что низкоинтенсивное лазерное облучение высвобождает кислород в месте облучения. Авторы говорят о лазерно-индуцированной оксигенации тканей. Речь идет о селективном повышении локальной концентрации кислорода в тканях. Авторы объясняют этот эффект, сдвигом кривой диссоциации оксигемоглобина. И обосновывают это совпадением спектра поглощения гемоглобина и оксигемоглобина с длинной волны Ге-Не лазера. То есть, по мнению авторов, оксигемоглобин является акцептором фотона.

В свете лечения миофасциальных болевых синдромов интересно вспомнить классические работы Travell and Simons. Согласно их данным, области триггерных точек, зон и областей тенденезов характеризуются нарушенным метаболизмом и микроциркуляции. Для этих зон характерно снижение микроциркуляции,   повышение анаэробного обмена, что при хроническом процессе приводит к пролиферации соединительной ткани.

Разновидности низкоинтенсивной лазерной терапии

По области воздействия:

1. Внешнее
   • Контактное
   • Дистанционное
2. Внутренее
   • Внутриполостное
   • Внутрисосудистое
3. Комбинированное

Тактические цели лазерного воздействия

• Облучение миофасциальных болезненных зон
• Облучение рефлексогенных зон и акупунктурных точек
• Облучение проекций внутренних органов
• Облучение проекций сосудистых и нервных пучков
• Другое (стимуляция пролиферации нейронов, локальный контроль дисоциации оксигемоглобина и т.д)

По локализации нас интересует только наружное воздействие. Контактное, это плотное прижатие излучателя к коже. Преимущество – незначительное отражение и более точное дозирование. Дистанционное, это облучение на расстоянии. Это может иметь свои преимущества.

В зависимости от тактических целей дозировки могут варьировать в тысячи раз. Далее будут коротко даны примеры.

Глубина проникновения в ткани лазерного излучения различной длинны волны

(Картинка использована с разрешения С.В.Москвина, автора книги «Основы лазерной терапии», 2006 г).

20-40 % падающего луча отражается от поверхности кожи. Это зависит от многих факторов – влажности и цвета кожи, угла падения луча и т.д. Эту часть потерь можно уменьшить, применяя зеркальные насадки и плотным прижатием к коже. У меня был случай, когда результаты биофотометрии показали 95% отражения. Оказалось, что женщина нанесла на кожу солнцезащитный крем. Часть света отражается из глубины. Большая часть света рассеивается и поглощается тканями и кровью. Именно эта часть оказывает биологический эффект. Свет который поглотился кровью оказывает эффект на организм в целом. Поэтому при любом локальном лечении всегда есть и общий компонент. От длины волны зависит глубина проникновения лазерного света. Максимум пропускания электромагнитного излучения тканями – 0,8-1,2 мкм. Длина волны выбирается в зависимости от целей.

Низкая проницаемость означает высокое поглощение тканями. Следовательно, энергия поглотиться на небольшом расстоянии от излучателя небольшим объемом ткани. При высокой проницаемости энергия света отдается тканям постепенно по мере прохождения. При этом слой определенной глубины поглотит какую-то часть энергии. Если бы, для какой-то длины волны ткань были бы абсолютно прозрачной, то биологического эффекта не было бы вообще. Поэтому, применяя разные длины волн, мы создаем разные условия дозирования по глубине. Например, если речь идет о воздействии на объект 1-5 мм под кожей, логично использовать красный лазер.

Физические единицы дозирования лазерного воздействия

Чтобы обсудить принципы дозирования лазерного излучения, необходимо вспомнить его основные физические характеристики. Их всего три.

• Мощность излучения «Р» — Не совсем корректная с физической точки зрения аналогия мощности, это яркость излучения. Например яркость лампы, солнца.
• Энергия (доза) — мощность электромагнитной волны, излучаемой за единицу времени. Единица измерения [Дж] или [Вт • с]. Физический смысл энергии, это способность совершить работу. В данном случае речь идет о работе по внесению изменений в тканях фотонами. Именно энергия (доза) определяет биологический эффект светового облучения. При этом, как и при солнечном свете один и тот же биологический эффект, например загар, можно достигнуть или при небольшой мощности (яркости) и длительной экспозиции или высокой мощности (яркости) и маленькой экспозиции. Эффект будет одинаков, если доза одна и та же. С точки зрения экономии времени, обычно выгоднее использовать мощные источники.

  Учитывая, что лазерное облучение обычно локально, основной единицей лазерного воздействия является плотность энергии (дозы).

• Плотность дозы это - энергия излучения, распре­деленная на единицу площади поверхности воздействия. Едини­ца измерения в СИ - [Дж/м2]. На прак­тике удобным представляется использо­вание единицы Дж/см2, так как площади, на ко­торые реально происходит воздействие лазер­ным излучением, обычно исчисляются квадратными сантиметрами. Этот параметр является основным, в биологических эффектах низкоинтенсивного ла­зерного излучения. Плотность дозы вычисляется по формуле:
  D= Pср*T/S [Вт*с/см^2]
  Где:
  • D - плотность дозы
  • Pср – средняя мощность излучения
  • T - время облучения
  • S - облучаемая площадь

Расчетные формулы дозы воздействия.

Представлены формул вычисления плотности дозы. Формулы фактически одни и те же. Просто с вводом утоняющих факторов они несколько усложняются.

Например в основной формуле фигурирует средняя мощность лазера. Для лазера с постоянным излучением его мощность одновременно является и средней. Как для автомобиля, движущегося с постоянной скоростью, показания спидометра будут равны его средней скорости. Для автомобиля, движущегося с остановками, его среднюю скорость нужно вычислить. Аналогично для импульсных лазеров расчет услож­няется определением средней мощности. Для этого импульсную мощность умножают на частоту импульсов и длительность импульса (третья формула). Важно помнить, что импульсная мощность напрямую в расчетах не используется. А в настоящее время чаще используются импульсные полупроводниковые источники лазерного излучения. Обратите внимание, что, изменяя частоту импульсов можно задавать среднюю мощность. А, следовательно, и дозу. В четвертую и пятую формулы вводится коэффициент отражения. Оптимально этот коэффициент определять методом фотометрии для конкретного случая. Но можно использовать среднестатистическое значение. Теперь дозу, направленную на поверхность кожи можно назвать дозой поглощенной поверхностью кожи.Теперь рассмотрим методологию дозирования лазерного облучения.

Уже упоминалось, что дозирование зависит от тактических целей применения лазерной терапии (Слайд 7. Разновидности низкоинтенсивной лазерной терапии).

Коротко несколько примеров

• Лазерное облучение рефлекторных зон и точек акупунктуры.

  Цель – влияние на организм, его системы и органы по мировозрению акупунктуры.

  Применяются дозы небольшие и с низкой частотой и короткой экспозицией. Чаще применяется длина волны 0.63 мкм. При красном спектре энергия поглощается тканями при проходе в несколько мм. Например, длина 0,63 мкм, постоянный модулированный, 2-3 мВ на торце акупунктурной насадки, с экспозиций биологически активную точку 15—30 сек. Частота модуляции излучения обычно 2—4 Гц. Эти характеристики найдены эмпирически. Научно обосновать ;эти режимы сложно. В последнее время встречаются работы по облучению точек акупунктуры большими дозами.

• Лазерное облучение проекции сосудисто-нервных пучков.

  Цель - влияние на кровоток в зоне ответственности пучка.

  Мощность 40— 50 Ватт в импульсе, частота 80 Гц, 1,5-2 мин, контактно. За один сеанс до 4-6 зон. Плотность дозы при этом около 0.05 Дж/см.

• Лазерное облучение поврежденного аксона (экспериментальная). Работа Ш. Рокхинда. Исследователь в эксперименте с восстановлением рассеченного аксона получил результаты только при лазерного воздействия мощностью (780 мкм) 200 мВт ежедневно по 30 минут в течение двух недель. Это доза до 180 Дж на зону. Это в 3600 раз больше вышеназванных дозировок. Такие энергетические параметры воздействия в данном случае приводит к вынужденной стимуляции пролиферативной активности нейронов. Т.е. решалась конкретная задача  - стимуляции пролиферативной активности нейронов. Для этого потребовались такие дозировки. Но окружающие ткани, несомненно, получили то, или иное повреждение. Но это побочные эффекты при решении главной терапевтической задачи.
• Внутрисосудистое облучение крови.

  Цель – преимущественно общее влияние на организм.

  Используют лазерное из лучение 0,63 мкм, мощностью 1,5—2 мВт на выходе световода. Время воздействия при большинстве заболеваний 10-20 мин за сеанс для взрослых и 5—7 мин для детей. От 3 до 10 сеансов. Доза – 0,5-1 Дж.

• Применение лазера для локального повышения содержания кислорода в тканях. Продолжения этой работы в настоящее время нет. Но логично предположить, что параметры излучения должны быть минимально достаточными для обеспечения эффекта освобождения кислорода, и максимально длительными.

Теперь дозировка лазерной терапии при миофасциальных болевых синдромах.

Анализ литературных данных показывает, что терапевтический диапазон дозировок лазерного излучения колеблется 0,01-5,0 Дж/см2. Отличие максимальных дозировок от минимальных составляет 500 раз. Следует отметить, что при исследованиях 10-20 летней давности применялись дозировки близкие к нижней границе. Постепенно дозировки увеличивались. В настоящее время создается впечатление, что практики и исследователи приходят к общему мнению, что дальше повышать дозировки не следует. При использовании дозировки более 10 Дж/см2, как правило сообщают о повреждающем эффекте лазерного облучения на ткани. Выявляются морфологические, цитотоксические и генетические повреждения. Ухудшается микроциркуляция. В последнее время, обычно применяют дозировки 0,1-1 Дж/см2.

Для эффективной лазерной терапии миофасциальных расстройств необходимо:

• Экстраполировать дозировки рекомендуемые для поверхностных структур на мишень.
• Иметь представление о анатомическом расположения и глубине залегания мишени
• Учесть ослабление мощности лазерного излучения при прохождении мягких тканей до мишени.
• Выбрать рациональную точку и направление облучения.

График потери энергии лазерного излучения (0.89µm) при прохождении мягких тканей (µ=1.84)

Пример расчета дозирования.

А теперь как все это ориентировочно рассчитать на практике. Путей много. Может быть проще всего сразу все рассчитать по формуле. Предлагаю скорее интуитивный путь, для понимания. Предположим мы хотим обеспечить на поверхности кожи средне принятую терапевтическую плотность дозы 0,056 Дж/см2. Одним из вариантов для этого будут следующие условия:

• Pulsed power – 5 Wt
• Pulse frequency – 3000 Hz
• Pulse duration – 0.0000001 sec
• Irradiation area – 1 cm2
• Exposure – 60 sec
• Reflection coefficient – 0.37

При этом на глубине 3 см эти условия обеспечат плотность дозы 0,0004 Дж/см2 (с учетом падения импульсной мощности по глубине (См. график).

Теперь мы хотим, чтобы терапевтически значимая плотность дозы 0,056 Дж/см2 была на глубине 3 см. Есть два варианта обеспечения этого:

1. Увеличить время экспозиции облучения пропорционально уменьшению плотности дозы на глубине 3 см.(0,056 Дж/см2/0,0004 Дж/см2 = 140). Значит 140 минут экспозиции на глубине 3 см обеспечат плотность дозы 0,056 Дж/см2. Понятно, что время экспозиции 2 часа 20 мин. весьма неудобное для терапевтического сеанса.
2. Берем лазер 60 ватт в импульсе. И определяемся со временем экспозиции, что бы достигнуть тех же 0,056 Дж/см2 на глубине 3 см. Кстати можно уже не пользоваться громоздкими вычислениями так как зависимость прямо пропорциональная (60 ватт в 12 раз больше чем 5 ватт). Время облучения сократиться в 12 раз. то есть со 140 мин до 14 минут.

Однако при этом на поверхности кожи будет довольно высокая лучевая нагрузка – 8,7 Дж.см. Но могут быть условия, когда для обеспечения адекватной дозы на глубине, на поверхности кожи потребуется доза в 40-80 Дж/см.

Избежать нежелательно высокой лучевой нагрузки на кожу помогут два приема. Первый - надавливание на ткани в направлении «мишени», что сокращая расстояние и вызывая локальное обескровливание с повышением «прозрачности», что обеспечивает двух-трехкратное уменьшение экспозиции или мощности излучения. Второй - облучение из нескольких точек, ориентированное из каждой на «мишень». На поверхности диаметром 4 см размешается шесть точек. Первый прием сокращает общее время экспозиции до 4-5 минут, а облучение через 6 точек, уменьшает экспозицию на точку до 50 сек, с поглощенной на кожу дозой 0,56 Дж/cм2. То есть, создается терапевтически значимая плотность энергии на заданной глубине при разумной ее плотности на поверхности.

Мы уже говорили о использовании фокусирующих линзах. В этой ситуации насадки – линзы фокусирующие излучение на площадь нескольких мм2. Таким образом, можно создавать очень большие плотность мощности на поверхности. И за минуту на поверхность кожи излучать дозу 40-80 Дж/см2, что обеспечивает значимую дозировку на глубине. В этом случае повышаются требования к точности облучения объекта и к защите поверхностных слоев от повреждения.

Например. Если взять излучатель мощностью 100 Вт в импульсе (площадь излучения 1 см2) и сфокусировать его на пятно 3 мм2, на эту площадь уже будет воздействие 350 Вт/см2. А на глубине 3 см будет 1.4 Вт. А если сфокусировать на диаметр светового пятна 1 мм2 (3000 Вт/см2 на поверхности), на глубине 3 см будет мощность 12 Вт/см2! И при этом излучатель выдает свои постоянные 100 Вт! Правда, при фокусировке потери могут быть в 2-3 раза. Но понятно, что требования к точности направления излучения резко возрастают.

При лазерной терапии этой патологии, существенным является понимание, что выбор точки облучения в определенной степени относителен. За точку облучения обычно принимается проекция на кожу болезненной зоны. При этом пальпаторно определяется болезненная точка в данной анатомической особенности (обычно так оно и есть). «Мишенью» же для лазерного облучения является сама структура болезненная при пальпации или дающая отраженные боли. С одной стороны выбранная точка на коже может не соответствовать точной проекции мишени. С другой, более лучшие условия облучения «мишени», могут быть достигнуты из располагающихся рядом (или не рядом) безболезненных точек. Поэтому при лазерном облучении важно анатомически представлять себе «мишень», ее величину и глубину расположения. Сочетание небольшого смещения излучателя с неправильным углом излучения может привести к неэффективности. Эта ошибка может быть особенно значима на сферических и цилиндрических поверхностях (первый рисунок слайда 13).

Примечания

Скачать

1510 просмотров