информационный портал по вопросам биомедицинской инженерии

Сейчас на сайте 0 пользователей и 0 гостей.

Вход в систему

аватар: Кашпарова Наталья Олеговна

Введение.
В настоящее время в большинстве стран мира наблюдается интенсивное внедрение лазерного излучения в биологических исследованиях и в практической медицине. Уникальные свойства лазерного луча открыли широкие возможности его применения в различных областях: хирургии, терапии и диагностике. Клинические наблюдения показали эффективность лазера ультрафиолетового, видимого и инфракрасного спектров для местного применения на патологический очаг и для воздействия на весь организм.
В России лазеры применяются в биологии и медицине уже более 30 лет. Исторически сложилось так, что приоритет в раскрытии механизмов и в биологическом применении находится в странах бывшего СССР.
За последние 15 лет механизмы действия во многом раскрыты и уточнены. Воздействие низкоинтенсивных лазеров приводит к быстрому стиханию острых воспалительных явлений, стимулирует репаративные (восстановительные) процессы, улучшает микроциркуляцию тканей, нормализует общий иммунитет, повышает резистентность (устойчивость) организма.
В настоящее время доказано, что низкоинтенсивное лазерное излучение обладает выраженным терапевтическим действием.
 
Биофизика лазерного излучения.
Лазер - это аббревиатура английской фразы "Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation" - усиление света с помощью стимулированного излучения. Лазерное излучение является световым потоком (электромагнитным колебанием) в очень узком спектральном диапазоне и обладает следующими физическими свойствами: монохроматичность, поляризация, когерентность, направленность. Монохроматичность - излучение электромагнитных колебаний одной длины волны и частоты. Поляризация - упорядоченность и ориентация векторов напряженности электрических и магнитных полей световой волны в плоскости, перпендикулярной световому лучу. Когерентность - согласованное протекание во времени нескольких колебательных или волновых процессов одной частоты и поляризации. Направленность - очень малое расхождение лазерного луча.
В настоящее время всю лазерную аппаратуру можно разделить по назначению на три группы: для хирургического лечения, для терапевтического лечения и для диагностики. В физиотерапии применяют низкоинтенсивные лазеры (НИЛ), которые по длине волны, в свою очередь, делятся на три группы: ультрафиолетового, видимого красного и инфракрасного спектров. Постоянство длины волны, как правило, поддерживается однотипными средствами возбуждения - молекулой углекислого газа, аргоном, парами меди или твердыми веществами рубином, изумрудом. По названию средства возбуждения обычно и называют лазер: азотный лазер (длина волны - 0,2 мкм), ультрафиолетовый лазер на азоте (длина волны - 0,33 мкм), гелий кадмиевый лазер (длина волны - 0,44 мкм), аргоновый лазер (длина волны - 0,51 мкм), гелий-неоновый лазер (длина волны - 0,63 мкм), рубиновый лазер (длина волны - 0,7 мкм), арсенид-галиевый лазер (длина волны - 0,89 мкм), лазер на алюмо-итриевом гранате с неодимом (длина волны - 1,06 мкм), лазер на основе эрбий-алюмо-итриевом гранате (длина волны - 2,94 мкм), лазер на окиси углерода (длина волны - 5- 6 мкм), лазер на углекислом газе (длина волны - 10,6 мкм). От длины волны лазерного излучения в основном зависит глубина проникновения лазера. Например, у УФ лазера глубина проникновения доли миллиметра, у красного лазера до 2 мм (при компрессии кожи излучателем - глубина возрастает до 20 мм), а у инфракрасного (ИК) лазера до 60-80 мм, а при комбинации с магнитной насадкой (ПМП - постоянное магнитное поле) до 80-100 мм. В костную ткань ИК лазер проникает на глубину до 25 мм (без ПМП). 
Несмотря на длительное применение низкоинтенсивного лазерного из-лучения, механизм его действия до конца не выяснен. При взаимодействии излучения с биотканью происходит широкий спектр фотофизических и фотохимических изменений: повышение температуры поверхности облучаемого участка кожи, усиление микроциркуляции , снижение содержания пировиноградной кислоты в эритроцитах , уменьшение содержания Са+ в эритроцитах, усиление митотического индекса. Повышение фагоцитарной активности лейкоцитов, увеличение содержания иммуноглобулинов G и Т-лимфоцитов; активируется антиоксидантная система. Активируется аэробный гликолиз и повышается активность парасимпатической вегетативной нервной системы, что приводит к снижению катехоламинергической гиперактивности. 
Лазерное излучение в красном и ИК диапазоне, в терапевтических дозах действует на молекулярном уровне: стимулирует окислительно-восстановительные процессы, увеличивает скорость синтеза белка, ферментов; на клеточном уровне: изменяет мембранный потенциал, повышает пролиферативную активность; на тканевом уровне: изменяет рН межклеточной жидкости, увеличивает микроциркуляцию; на органном уровне: нормализует функцию органа (результат рефлекторных реакций). А также вызывает генерализованную реакцию организма (активация желез внутренней секреции и иммунной систем). Считается, что ИК излучение поглощается преимущественно молекулами нуклеиновых кислот, кислорода не вызывая выраженного фотохимического эффекта, а вызывая слаботепловой эффект, что приводит к образованию свободных радикалов, активации ферментов, которые запускают физиологические реакции на тканевом уровне. 
Низкоинтенсивное лазерное излучение стимулирует функциональную активность капилляров за счет их дилатации и раскрытия резервных. При повторных сеансах лазерной терапии наблюдается увеличение капиллярной сети - неоваскулогенез (новообразование капилляров). Превышение оптимальных доз лазерного облучения (0,1 - 100 мВт/см2 на протяжении 10-15 сеансов) может привести к обратному эффекту - угнетению неоваскулогенеза. Под влиянием лазерного излучения скорость регенерации микрососудов возрастает в два раза.
Низкоинтенсивное лазерное излучение успешно применяют для профилактики и лечения заболеваний, в основе которых лежат нарушения нейрососудистой трофики, дегенеративно-дистрофических и воспалительных заболеваний позвоночника и суставов. Лазеротерапия повышает эффективность лечения всех хронических заболеваний в неврологии. 
Эффект проводимого лечения во многом зависит от технических данных аппарата, методик лечения и параметров лазерного излучения. Часто в литературе не указываются все физические параметры, которые применялись при лечении или содержат ошибочную информацию о дозе, плотности и времени облучения. Поэтому важно знать, как определить мощность лазерного излучения, рассчитать дозу облучения. Для этого используют физические понятия и формулы. Мощность излучения (Р) определяется по техническому паспорту аппарата или с помощью измерителя мощности. Плотность мощности (W) - это интенсивность облучения, которую определяют путем деления мощности Р в мВт на площадь S пятна лазерного излучения на поверхности кожи в см2. 
W = P/S ; S = п r 2; где п = 3,14; r - радиус пятна. 
Следует помнить, что мощность в 1 мВт = 10-3 ВТ. 25 мВт = 0,025 Вт. 5 Вт = 5 000 мВт. Например: если мощность излучателя 20 мВт (0,02 Вт), а площадь светового пятна на коже 1 см2 то плотность мощности (W) на поверхности кожи будет равна 20 мВт/см2. 
Мощность импульсных лазеров определяют по мощности одного импульса в Вт - Р имп. (Р-импульсная или Р-мгновенная). Иногда мощность импульсного лазера выражают в Р ср. (Р-средняя или интегральная). Эта мощность выражается уже в мВт. Для перевода мощности лазера Вт в мВт, следует мощность одного импульса в мВт разде-лить на 2000. Например: мощность одного импульса равна 5 Вт, тогда делим 5000 мВт на 2000 и получаем 2,5 мВт. 
По мнению В.И. Корепанова (1995), фотобиологическая активность импульсного лазера примерно в 8 раз больше, чем непрерывного лазера, и поэтому 5 Вт фактически соответствует 20 мВт (2,5 мВт в условно-непрерывном режиме генерации * 8 = 20 мВт). На фотобиологическую активность лазерного излучения влияет и частота следования импульса: чем выше частота, тем больше количество лазерной энергии поступает. 
Кроме изменения мощности лазерного излучения, можно менять и время воздействия на биоткань. В этом случае необходимо менять дозу лазерного излучения и можно получить различные фотореакции организма, как положительные, так и отрицательные. Как правило, малые дозы улучшают микроциркуляцию, ускоряют рост капилляров, повышают рН тканевой жидкости, уменьшают отечность тканей и болевой синдром. Но в тоже время, слишком малые дозы вообще не оказывают влияния на организм. Большие дозы лазерного излучения вызывают отрицательные явления: спазм артериол, увеличение отека тканей, угнетение репаративных процессов и усиление болевого синдрома. Все эти явления зависят от дозы, которая выражается в джоулях (Дж). Доза или энергия, это мощность во времени, определяется по формуле: Е = Р х t. 1 Дж = 1Вт х 1с. 
Более точным физическим критерием дозы является плотность дозы или энергетическая облученность на поверхности кожи, которая выражается d = Е/S, хотя в научных статьях встречается и формула 
D = P/S х t = 1Вт/см2 х 1с =1 Дж/см2. При плотности мощности 20 мВт/см2 и излучении лазера в течение 20 сек. (экспозиция) доза будет равняться 0,4 Дж/см2 (0,02 Вт/см2 х 20 сек. = 0,4 Дж/см2).
Так же важно знать дозу и в глубине тканей (поглощенную дозу), так как она оказывает главное действие на очаг поражения (нервную ткань или сосуд). Поглощенная доза (Wпог.) меньше падающей дозы и зависит от коэф-фициента отражения (К). У красного лазера: к = 0,3 (для кожных покровов) и 0,45 (для слизистых оболочек). У ИК лазера: к = 0,4 (для кожных покровов) и 0,35 (для слизистых покровов). W пог. = Р х Т/S х (1- (Котр + Кпр), где Р - мощность излучения (Вт); Т - время воздействия (с); S - площадь облучения; Котр. - коэффициент отражения; Кпр. - коэффициент пропускания облучаемой биоткани. Коэффициент пропускания кожи для длины волны 0,63 мкм равен 12 % , а при длине волны 0,89 мкм равен 41 %. 
На конечный результат лазерного воздействия имеет значение и степень поглощения биоткани. Например, при воздействии ИК лазером на глубине 7 см будет только 0,1 % от исходной мощности. Степень поглощения также зависит от наличия эрозии, некротических масс, фибрина и стадии воспалительного процесса. Следует помнить, что биоткань изменяет и физические свойства лазера. Так, например, при воздействии ГН лазером когерентность и поляризация сохраняется только на глубине 0,2-0,5 мм, а на глубине до 2 см в тканях распространяется некогерентный и почти неполяризованный, но монохроматический свет. Дозу поглощенного лазерного излучения на практике определить очень трудно, так как доля отраженного и поглощенного излучения зависит от многих причин, поэтому некоторые исследователи считают, что лазеротерапия, как и вся медицина, это искусство. 
Практическому врачу чаще приходится определять экспозицию или время облучения при известных параметрах плотности дозы. Приблизительно экспозицию (Т - время) для лазеров, работающих в непрерывном режиме, рассчитывают путем деления энергии (джоули - миллиджоули), которая дается в рекомендациях по лечению, на мощность излучения данного аппарата. Например, рекомендуемая доза составляет 2,4 Дж. (что соответствует 2 400 мДж), а имеем аппарат с мощностью на конце излучателя 10 мВт, тогда экспозиция будет равняться 2 400 мДж: 10 мВт = 240 сек. или 4 мин. Более точно экспозицию определяют по формуле 
t = Е х S/Р х к, где S - площадь пятна, Е - заданная доза в джоулях на квадратный сантиметр, Р - мощность лазерного излучения в ваттах, к - коэффициент, потери излучения которого равны или чуть больше 1. На практике это означает, что чем меньше диаметр излучателя (световода), тем меньше времени излучения (уменьшается в квадрате) надо для достижения заданной плотности дозы. Доза зависит и от частоты излучения. Например, при облучении частотой 80 Гц и 1500 Гц, во втором случае доза будет в 20 раз больше.
На основании всего вышесказанного можно сделать вывод, что в  зависимости от характера взаимодействия лазерного света с биологическими тканями различают три вида фотобиологических эффектов:
·  Фотодеструктивное воздействие, при котором тепловой, гидродинамический, фотохимический эффекты света вызывают деструкцию тканей. Этот вид лазерного взаимодействия использует в лазерной хирургии;
·  Фотофизическое и фотохимическое воздействие, при котором поглощенный биотканями свет возбуждает в них атомы и молекулы, вызывает фотохимические и фотофизические реакции. На этом виде взаимодействия основывается применение лазерного излучения как терапевтического;
·  Невозмущающее воздействие, когда биосубстанция не меняет своих свойств, в процессе взаимодействия со светом. Это такие эффекты, как рассеивание, отражение и проникновение. Этот вид используют для диагностики (например - лазерная спектроскопия).
Фотобиологические эффекты зависят от параметров лазерного излучения: длинны волны, интенсивности потока световой энергии, времени воздействия на биоткани.

Лазерная терапия.
В лазеротерапии применяются световые потоки низкой интенсивности, не более 100 мВт/см.кв., что сопоставимо с интенсивностью излучения Солнца на поверхности Земли в ясный день.
Уже первые исследования показали, что лазерная радиация избирательно поглощается содержащимися в клетках пигментными веществами. Пигмент меланин поглощает свет наиболее активно в фиолетовой области, порфирин и его производные - красный, так оксигемоглобин поглощает в диапазоне 542 и 546 nm, восстановленный гемоглобин в диапазоне 556 nm, а фермент каталаза - 628 nm. Учитывая ключевую роль каталазы во многих звеньях энергообразования, можно понять широкий лечебный диапазон гелий - неонового лазера (ГНЛ) и его универсальное нормализующее воздействие на биологические процессы в организме.
Поглощение лазерной энергии происходит и различными молекулярными образованиями не имеющими специфических пигментов и фотобиологических мишеней. Вода поглощает видимый свет и красную часть спектра. Это меняет у мембран структурную организацию водного слоя и изменяет функцию термолабильных каналов мембран.
В биологических структурах организма существуют собственные электромагнитные поля и свободные заряды, которые перераспределяются под влиянием фотонов излучения ГНЛ, что ведет к прямой “энергетической подкачке” облучаемого организма.
Таким образом, в основе механизма воздействия на ткани, маломощных лазеров в видимой и инфракрасной областях лежат процессы, происходящие на клеточном и молекулярном уровнях.
Лазерное излучение устраняет дисбаланс в центральной нервной системе.
Однако, на что хочется обратить внимание, это то, что в зависимости от дозы лазерного излучения можно получить как стимулирующий так и угнетающий эффекты, Это очень важно. Эти факты необходимо использовать при применении лазера у ослабленных больных, в педиатрии, при хронических заболеваниях.
Лазерная терапия может проводиться, как самостоятельный метод, так и в комплексе с медикаментозным лечением, в том числе гормональном и с методами физиотерапии. При этом необходимо иметь в виду, что в процессе лечения чувствительность организма к лекарственным средствам изменяется и появляется необходимость в уменьшении обычных дозировок иногда до 50%, а в ряде случаев и отказаться от них.

Показания к применению лазерной терапии.
С учетом патогенетического механизма действия лазерного излучения на организм разработаны показания к лазеротерапии.
Внутренние болезни: 
ишемическая болезнь сердца, гипертоническая болезнь, хронические неспецифические заболевания легких, язвенная болезнь желудка и двенадцатиперстной кишки, дискинезия желчных путей, колиты, хронический панкреатит, острый и хронический (безкаменные) холециститы, спаечная болезнь.
Заболевания опорно-двигательного аппарата: 
остеохонроз позвоночника с корешковым синдромом, воспалительные заболевания костей и суставов обменной этиологии в стадии обострения, артриты и артрозы, заболевания и травматические повреждения мышечно-связочного аппарата (миозиты, тендовагиниты, бурситы).
Заболевания нервной системы: 
невриты и невралгии периферических нервов, невралгия тройничного нерва, неврит лицевого нерва, сосудисто-мозговая недостаточность.
Заболевания мочеполовой системы: 
хронический сальпингоофорит, трубное бесплодие, хронический неспецифический простатит, уретрит, цистит, ослабление половой функции.
Заболевания ЛОР - органов: 
хроническое воспаление придаточных пазух носа, фаринголарингиты, тонзиллиты, отиты, субатрофический и вазомоторный риниты.
Хирургические заболевания: 
послеоперационные и длительно не заживающие раны, трофические язвы, келлоидные рубцы (в подострой стадии), травмы (механические, термические, химические), остеомиелиты, трещины заднего прохода, гнойные абсцессы, маститы, сосудистые заболевания нижних конечностей.
Заболевания кожных покровов:
 зудящие дерматозы, трофические язвы различного генеза, воспалительные инфильтрата, фурункулы, экзема, нейродермиты, псориаз, атопический дерматит.
Стоматологические заболевания: 
стоматиты, гингивиты, альвеолиты, пульпиты, периодонтиты, парадонтоз, одонтогенные воспалительные процессы челюстно-лицевой области.

Лазерной терапии присущи черты патогенетически обоснованного метода. При ее применении важен учет не только общего состояния организма, специфики патологического процесса, его клинических проявлений, стадий и формы заболеваний, но и сопутствующие заболевания, возрастные и профессиональные особенности пациента. Наиболее результативно применение лазеротерапии в функционально обратимых фазах болезни, хотя новые методики находят свое применение и при более тяжелых проявлениях патологического процесса, при выраженных морфологических изменениях.
Допускается применение совместно с лазерной терапией и других физиотерапевтических факторов, лечебной физкультуры, массажа, не более 2-х факторов в один день. И как было сказано ранее комплексное применение лазерной терапии с медикаментозными препаратами значительно эффективнее, особенно в острых стадиях.

 
Противопоказания к применению лазерной терапии.
 
Абсолютные противопоказания: 
заболевания крови, снижающие свертываемость крови, кровотечения.
Относительные противопоказания:
1.                  сердечно - сосудистые заболевания в стадии декомпенсации;
2.                  церебральный склероз с выраженным нарушением мозгового кровообращения; 
3.                   острые нарушения мозгового кровообращения;
4.                  заболевания легких с выраженной дыхательной недостаточностью;
5.                  печеночная и почечная недостаточность в стадии декомпесации;
6.                  злокачественные новообразования;
7.                  первая половина беременности;
8.                  активный туберкулез легких.
Однако в специализированных клиниках, оснащенных современной техникой и технологиями лазерная терапия используется и при вышеперечисленных заболеваниях.

 
Аппараты для лазерной терапии.
 
Среди аппаратов лазерной терапии, представленных на российском рынке, наиболее известными, по нашему мнению, являются:
·  Аппарат Орион, производитель ВНПП "Жива", Россия. Производство с 1991 г.
·  Аппараты МИЛ-терапии МИЛТА-Ф5-01 и МИЛТА-Ф8-01. Производитель "Научно-производственное объединение (НПО) Космического приборостроения", Россия (основано в 1992 г.); Торговыми марками этого производителя также являются МИЛТА, MILTA, MILTA-F.
·  Аппараты лазерной терапии серий Мустанг, Мулат, Муравей, Мустанг-косметолог, многофункциональный электротерапевтический аппарат Мустанг-физио-МЭЛТ. Производитель Научно-производственный лазерный центр (НПЛЦ) "Техника", Россия, основан в 1991 г.
·  Аппараты лазерной терапии (АЛТ) Матрикс, Матрикс-уролог, Матрикс-косметолог, Матрикс-мини от Научно-исследовательского центра (НИЦ) "Матрикс", Россия
·  Аппараты лазерные терапевтические Узор (Узор-А-2К/1, Узор А-2К/2, Успех). Производитель Производственно-конструкторское предприятие "Бином", Россия, основано в 1992 г.

 
Список литературы:
1.                   Ларюшин А.И., Илларионов В.Е. Низкоинтенсивные лазеры в медико-биологической практике. – Казань: «Абак», 1997. – 275с.
2.                  Девятников Н.Д. Пременение электроники в биологии и медицине. Электронная техника. Сер. СВЧ техника. 1993. № 1 (455). С. 67-76.
3.                  Алиев И.М. Применение низкоинтенсивного ИК лазерного излучения в комплексном лечении больных с гнойной инфекцией брюшной полости: Автореф. дис. … докт. мед. наук. – М., 1995. – 36 с.
4.                  Гладких С.П., Полонский А.К., Сторожаков Г.И., Алексеев Ю.В. Методы расчета оптимальных световых доз при низкоэнергетической лазерной терапии. ЛАЗЕР ИНФОРМ. - Москва, 1998. - С. 32-33.
5.                  Илларионов В.Е. Основы лазерной терапии. – М.: РЕСПЕКТ, ИНОТЕХ-ПРОГРЕСС, 1992. – 216 с.
6.                  Низкоинтенсивная лазерная терапия / Под общей редакцией С.В. Москвина, В.А. Буйлина. – М. ТОО «Фирма «Техника», 2000. – 724 с.
7.                  Козлов В.И., Буйлин В.А. Лазеротерапия. – М.: Владивосток, 1992. – 164 с.; изд. 2-е. М., 1993. – 149 с.

Комментарии

Отправить комментарий

Содержание этого поля является приватным и не предназначено к показу.
  • Доступны HTML теги: <a> <em> <strong> <cite> <code> <ul> <ol> <li> <dl> <dt> <dd> <img> <table> <td> <tr> <hr> <div> <span> <h1> <h2> <h3> <h4> <h5> <h6> <p> <pre> <adress> <center>
  • Строки и параграфы переносятся автоматически.

Подробнее о форматировании

17 + 1 =
Решите эту простую математическую задачу и введите результат. Например, для 1+3, введите 4.

Комментарии