ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ
НИЗКОИНТЕНСИВНОЙ ЛАЗЕРНОЙ ТЕРАПИИ
В современной медицине, особенно в России и в ряде других Восточных стран, широко применяются разнообразные физиотерапевтические методы лечения и профилактики заболеваний, предусматривающие использование различных природных или искусственно созданных физических лечебных факторов и воздействий механической, тепловой или электромагнитной природы. В последние 15-20 лет особое место среди них занимает низкоинтенсивное лазерное излучение (НИЛИ), благодаря таким специфическим свойствам как монохроматичность и высокая спектральная плотность мощности излучения, когерентность, которая приводит к малой расходимости луча света, возможность простой фокусировки (расфокусировкии) и транспортировки излучения оптическими линзами и зеркалами, возможность передачи энергии по оптическим волокнам (световодам), прозрачность для НИЛИ верхних слоев кожи и слизистых оболочек органов человека и животных и т.д. Такие свойства электромагнитного излучения оптического диапазона после изобретения лазеров (а позднее и светодиодов, особенно сверхлюминесцентных, с близкими техническими характеристиками) не могли остаться незамеченными, и в период 1980-2000гг. интенсивное развитие в российской медицине в целом (и в физиотерапии в частности) стала получать помимо лазерной хирургии низкоинтенсивная лазерная терапия (НИЛТ). Не последнюю роль в ее развитии сыграл и тот факт, что лазерный терапевтический аппарат с точки зрения инженерной конструкции достаточно примитивен, легко воспроизводится инженером-электронщиком средней квалификации, а с появлением полупроводниковых лазеров он стал еще и полностью малогабаритным и дешевым, так что любой практикующий врач может сегодня себе позволить купить такой аппарат в собственность и хранить дома. Для многих российских врачей и физиотерапевтов в период кризиса 1990-х годов НИЛТ стала дополнительным инструментом интенсивной частной практики и дополнительным источником заработка, что еще более привлекало и привлекает и сегодня внимание к ней врачей.
Между тем, в серьезной медицинской литературе, особенно в развитых странах Европы, США, Японии, да и в отечественной научной периодике, биофизические механизмы действия и реальный клинический эффект НИЛТ до сих пор являются предметом спора. На сегодняшний день можно уверенно говорить по крайней мере о существующих 4-5 механизмах НИЛТ: тепловом (нагрев тканей), фотодинамическом (активация синглетного кислорода), фотохимическом (прямая фотодеструкция органических молекул), эффекте плацебо и т.п. Однако полностью вопрос остается пока открытым. Лечебный эффект далеко не всегда воспроизводится и может быть гарантирован. Иногда в медицинских публикациях, особенно европейских, можно встретить сообщения об отсутствии лечебного эффекта после НИЛТ, а также сообщения о негативном воздействии НИЛИ на организм пациента. Одной из причин столь противоречивого отношения к НИЛТ, на наш взгляд, является недостаточное применение объективных методов непосредственной оценки воздействия НИЛИ во время сеанса НИЛТ как на локальном и системном уровне (система микроциркуляции крови, клеточный метаболизм и кислородный статус клеток и тканей пациента т.д.), так и на организменном уровне (контроль основных параметров гомеостаза, суточных биоритмов и т.д.). Подавляющее большинство работ, доказывающих эффект НИЛТ, выполнено либо на клеточных структурах в "тепличных" условиях лаборатории, либо представляют собой данные клинического наблюдения врача по схеме: Было -> провели курс НИЛТ -> Стало, мало что проясняющей в смысле механизмов действия НИЛИ, да и вообще имеющей мало научного смысла без методики двойного слепого контроля (в противном случае легко желаемое выдается за действительное) и больших групп наблюдений (от 100 испытуемых в каждой группе и больше).
Исторически возникнув как продолжение традиционных методик светолечения в физиотерапии, имеющих тысячелетнюю историю и восходящих своими корнями к учениям Гиппократа, Галена и Авиценны (солнечные ванны), НИЛТ на рубеже XX-XXI веков попыталась вобрать в себя и яркие признаки современности: терминологию квантовой физики (часто НИЛТ именуется квантовой терапией, т.к. свет есть не только электромагнитная волна, но и поток квантов энергии), понятийный аппарат радиационной биологии (понятие дозы облучения, суммарной дозы, лучевой нагрузки), модные веяния Восточной философии и Восточной медицинско-философской доктрины (лазерная акупунктура, лазерная коррекция по БАТ) и т.д. Однако, на наш взгляд, в НИЛТ все это происходит неумело, сумбурно, и только вносит путаницу в вопросы механизмов действия и методик ее практического применения. Чего стоят только одни споры по вопросам дозировок в НИЛТ! Рекомендуемые значения плотности мощности и энергетической экспозиции ("дозы") в разных руководствах по НИЛТ отличаются в сотни и более раз (соответственно от 0,5 до 200 мВт/см2 и от 0,1 до 120 Дж/см2)". Да и самой дозой называются в публикациях самые разные физико-технические параметры: от поверхностной плотности мощности (Вт/см2) до объемной плотности энергии (Дж/см3). Для справки: Дозой в современной физике, технике, радиобиологии, медицине (за исключением фармакологии) и медицинской физике (если использовать это понятие грамотно) называется энергия любого вида излучения, приходящаяся на единицу массы облучаемого вещества (Дж/кг). Все остальные параметры, упоминаемые врачами в качестве сленга как "доза", имеют другие наименования, другую физическую размерность и другой физический смысл. А путаница в терминологии часто порождает и путаницу в вопросах механизмов действия НИЛТ. Если врач говорит о механизмах НИЛТ, реализующихся через усиление микроциркуляции, снятие болевого синдрома, нормализации гомеостаза и т.п., то он говорит о вторичных эффектах, ответной реакции организма на действие НИЛИ, но никак не о механизмах самого действия, вызывающего эти реакции. Физические механизмы действия (за исключением "механизма" плацебо) лежат глубже и скрыты, если таковые существуют вовсе, в фотофизике и фотохимии процессов взаимодействия излучения и вещества. Согласно первому закону фотохимии (закону Гротгуса-Дрейпера), например, только поглощенный свет вызывает фотохимическую реакцию. Т.е. первичным процессом в НИЛТ является поглощение кванта света веществом. Каким конкретно или каким набором веществ, куда дальше расходуется эта энергия (на нагрев, на диссоциацию молекул, на возбуждение синглетного кислорода и т.п.) и как эта цепочка фотофизических и фотохимических процессов приводит к интегральному лечебному эффекту и ответным реакциям организма - это и есть вопросы механизмов действия. И только разработка специализированных приборов и устройств для контроля указанных эффектов, контроля реакций организма и дозиметрии в НИЛТ, а также медико-биологические научные исследования с использованием этих приборов и новые методики сочетанных медико-физических исследований в конечном итоге и могут позволить определить и наличие самого факта эффекта в НИЛТ, и механизмы его инициации, и наиболее оптимальные параметры для его достижения. Т.е. исследование разнообразных физико-технических аспектов НИЛТ также, по нашему мнению, очень интересно, актуально и помогает ответить на ряд важных вопросов, стоящих на пути обоснованного клинического применения данной разновидности технологий физиотерапии в медицине.
Для более подробной информации о наших работах по теме НИЛТ см. наши публикации:
1. Избранные главы из учебного пособия: Дунаев А.В. Лазерные терапевтические устройства / А.В. Дунаев, А.Р. Евстигнеев, Е.В. Шалобаев / Под ред. К.В. Подмастерьева: Учебное пособие. – Орел: ОрелГТУ, 2005. – 143 с.
- Потери НИЛИ при облучении биоткани (PDF, 430 Kb)
- Вопросы метрологии аппаратуры для НИЛТ (PDF, 126 Kb)
2. Корндорф С.Ф., Подмастерьев К.В., Дунаев А.В. Метод контроля поглощенной внутренними тканями дозы с учетом поглощаемой в эпидермисе мощности излучения при низкоинтенсивной лазерной терапии // Лазерная медицина, т.7, № 2, 2003. – с.7-11.
Просмотр статьи в формате PDF (132 Кб)
3. Дунаев А.В., Волосатов Ю.А. Разработка методов контроля поглощенной дозы и когерентности для низкоинтенсивной лазерной терапии // Контроль. Диагностика. – 2004. – №9. – С. 64 – 67.
4. Дунаев А.В. Метод контроля поглощаемой в эпидермисе мощности излучения при низкоинтенсивной лазерной терапии // Автореферат дисс. на соискание уч. степ. к.т.н. – Орел: ОрелГТУ, 2002. – 16 с.
Просмотр в формате PDF (184 Кб)
5. Рогаткин Д.А., Черный В.В. Низкоинтенсивная лазерная терапия. Взгляд физика на механизмы действия и опыт применения / в Сб. "Взаимодействие излучения с веществом" // Материалы 2-й Байкальской школы по фундаментальной физике. - Иркутск: ИГУ, 1999. – с.366-378.
Полная
версия статьи, с разделами, не вошедшими в
сборник, а также с некоторыми комментариями и
добавлениями 2000-2008гг. (PDF,
305 Kб)
6. Дунаев А.В., Рогаткин Д.А. К вопросу о возможности использования методов неинвазивной спектрофотометрии для контроля эффективности низкоинтенсивной лазерной терапии // Известия ОрелГТУ, №3/275 (561), 2009. - с.110-115.
Просмотр в формате PDF (408 Кб)
7. Шалобаев Е.В., Леонтьева Н.В., Монахов Ю.С., Ефименко А.В., Подмастерьеви А.В., Дунаев А.В. Применение биологических обратных связей и средств томографии в лазерных сканирующих физиотерапевтических установках. // Технологии живых систем, т.6, №4, 2009. - с.66-72.
Просмотр в формате PDF (1900 Кб)
8.
Дунаев А.В., Жеребцов Е.А. Применение
методов неинвазивной спектрофотометрии
для исследования системы микроциркуляции
крови при
низкоинтенсивной лазерной терапии // Биотехносфера,
№6, 2009. - с.40-44.
Просмотр в формате PDF (1208 Кб)
9. Дунаев А.В.
Разработка метода и средства контроля
реакции системы микроциркуляции крови для
низкоинтенсивной лазерной терапии //
Каталог
лучших разработок Зворыкинского проекта в
2009 году Второго всероссийского молодёжного
инновационного конвента (Санкт-Петербург,
09-10 декабря 2009 г.). - СПб: Росмолодёжь, 2009. -
с.137-138.
Просмотр в формате PDF (990 Кб)
10. Дунаев А.В.,
Жеребцов Е.А., Рогаткин Д.А., Литвинова К.С.,
Щербаков М.И.Динамика изменений параметров
микроциркуляции крови и температуры
биоткани при низкоинтенсивной лазерной
терапии // Труды IX
Междунар. конф. «Физика
и радиоэлектроника в медицине и экологии –
ФРЭМЭ-2010». Владимир-Суздаль, 2010. – с.67-70.
Просмотр в формате PDF (2900 Кб)
11. Рогаткин Д.А.,
Макаров Д.С., Быченков О.А., Щербаков М.И.
Тепловизионный контроль процессов нагрева
и микроциркуляции крови при проведении
низкоинтенсивных лазерных терапевтических
процедур // Оптический журнал, т.78, №10,
2011. - с. 38-45.
Просмотр в формате PDF (670 Кб)
Более поздние наши публикации см. www.medphyslab.ru