Bogusław Kurkus, Włodzisław Kuliński

Laseroterapia w medycynie fizykalnej

Laser therapy in Physical Medicine

z Kliniki Rehabilitacji z Zakładem Medycyny Fizykalnej WIM w Warszawie,
z Zakładu Medycyny Fizykalnej Uniwersytetu Medycznego w Łodzi
Kierownik: prof. dr hab. Włodzisław Kuliński

Streszczenie
Omówiono charakterystyczne cechy promieniowania laserowego oraz rodzaje laserów wykorzystywanych do biostymulacji. Podano parametry techniczne laserów impulsowych oraz laserów ciągłego działania, w tym przedstawiono porównanie zależności energetycznych promieniowania impulsowego i ciągłego o tej samej mocy średniej i częstotliwości. Omówiono fazy reakcji organizmu na promieniowanie laserowe oraz praktyczne uwagi jak należy dobrać i określić parametry zabiegu. W dalszej części przedstawiono terapię laserową skojarzoną z polem magnetycznym i mechanizm jednoczesnego oddziaływania magnetycznego i laserowego na tkanki. Podano wskazania do terapii laserowej i przeciwwskazania.

Słowa kluczowe: laseroterapia, medycyna fizykalna

Summary
Characteristic properties of laser radiation and the types of lasers used for biostimulation are discussed. Technical parameters of impulse lasers and continuous lasers are given, including the comparison of energy dependencies of impulse and continuous radiation of the same mean power and frequency. Phases of the body reaction to laser radiation are discussed, and practical advice is offered on how to select and establish the treatment parameters. The following part presents a laser therapy combined with magnetic field, and the mechanism of simultaneous magnetic and laser interaction with tissues. Indications and contraindications of laser therapy are defined.

Key words: laser therapy, physical medicine

1. WSTĘP

Pierwsze zastosowanie laserów w medycynie miało miejsce około 20 lat temu. Dzięki takim cechom jak: skuteczność, bezinwazyjność, brak działań ubocznych, prostota wykonywania zabiegów, bezbolesność praktycznie w każdej dziedzinie medycyny stosuje się obecnie terapię laserową.

Promieniowanie laserowe jest falą elektromagnetyczną, zdefiniowaną przez następujące parametry:

- długość fali () w nanometrach [nm] - parametr ten określa barwę światła;

- amplitudę; wielkość amplitudy określa moc emitowanego promieniowania.

Długości fal emitowanych przez lasery wykorzystywane w biostymulacji leżą w środku widma fal elektromagnetycznych (ryc. 1).

Ryc. 1. Ilustracja widma fal elektromagnetycznych.

Charakterystyczne cechy promieniowania laserowego to:

- Monochromatyczność (laser emituje promieniowanie o bardzo małej szerokości linii widmowej, czyli promieniowanie jednobarwne).

- Koherencja, czyli spójność (czasowe i przestrzenne uporządkowanie drgań promieniowania elektromagnetycznego).

- Kolimacja wiązki (bardzo mała rozbieżność wiązki).

- Intensywność (duża gęstość energii w wąskiej linii widmowej).

W urządzeniach medycznych stosowanych do biostymulacji laserowej wykorzystywane są tzw. lasery niskoenergetyczne (stymulacyjne) - średnia moc promieniowania emitowanego przez te lasery nie przekracza 500 mW. Lasery te wykorzystuje się do leczenia trudno gojących się ran (owrzodzenia troficzne, odleżyny, świeże blizny), różnych zespołów bólowych np. związanych ze zmianami zwyrodnieniowo-wytwórczymi i zapalnymi stawów, traumatologią narządów ruchu, konfliktem dyskowo-korzeniowym. W ostatnich czasach obserwuje się wzrost zainteresowania zastosowaniem laserów tego typu w praktycznie wszystkich dziedzinach medycyny.

Mają tu głównie zastosowanie lasery He-Ne (długość fali =632,8 nm) oraz arsenkowogalowe diody półprzewodnikowe.

Do skutecznej biostymulacji konieczne jest dostarczenie określonej ilości energii w Joulach [J] na odpowiednią głębokość. Stopień absorbcji i głębokość wnikania promieniowania zależy z jednej strony od struktury naświetlanej tkanki tzn. jej ukrwienia, pH, zawartości wody, pigmentów, melaniny i hemoglobiny, z drugiej zaś, od długości fali promieniowania, czyli barwy światła, mocy i czasu trwania zabiegu.

Przykładowo promieniowanie czerwone (630-670) nm działa do głębokości około 10-20 mm, zaś podczerwone (810-910) nm IR nawet do 50 mm. Dla tkanki słabo uwodnionej i znacznej spoistości oraz dużej zawartości pierwiastków ciężkich głębokość penetracji znacznie się zmniejsza.

2. RODZAJE LASERÓW WYKORZYSTYWANE DO CELÓW BIOSTYMULACJI

W zależności od zasady działania lasery wykorzystywane w biostymulacji dzielimy na:

a) Lasery impulsowe.

b) Lasery ciągłego działania.

2.1. Lasery impulsowe emitują wiązkę promieniowania w postaci okresowo powtarzających się impulsów światła. Charakterystycznymi parametrami technicznymi tego typu laserów są:

- Długość emitowanej fali świetlnej l w nanometrach [nm] - najczęściej wykorzystuje się tu promieniowanie podczerwone IR z zakresu (890-910) nm;

- Maksymalna moc impulsu promieniowania - P_imp w watach [W] - w przypadku biostymulatorów są to moce od 5 W a w niektórych przypadkach nawet do 50 W;

- Czas trwania impulsu promieniowania - T_imp w nanosekundach [ns] - typowe czasy trwania impulsu wynoszą od 100 do 200 ns;

- Częstotliwość powtarzania impulsów (ilość emitowanych impulsów w ciągu 1 sekundy - f w Hertzach [Hz].

Średnia moc takiego promieniowania jest liniową funkcją jego częstotliwości przy dużych częstotliwościach np. 30 000 Hz oraz odpowiednio dużej mocy impulsu moc ta może dochodzić nawet do 200 mW.

Ryc. 2. Zależność absorbcji różnych składników tkanki od długości fali promieniowania. Najlepsze efekty terapeutyczne osiąga się podczas biostymulacji laserami emitującymi promieniowanie o długości fali zawartej w zakresie (500-1200) nm, czyli wewnątrz tzw. „okna terapeutycznego”.

2.1.1. Klasyfikacja laserów impulsowych według częstotliwości generowanych impulsów świetlnych.

I - lasery niskoczęstotliwościowe pracujące w zakresie częstotliwości od 1 Hz do 80 Hz.

II - lasery średnio-częstotliwościowe pracujące w zakresie częstotliwości od 10 Hz do 10 000 Hz, czyli do 10 kHz (1 kHz=1000 Hz)

III - lasery wysoko-częstotliwościowe generujące impulsy o częstotliwościach powyżej 10000Hz. Jest to najnowsza generacja laserów impulsowych. Niektóre z nich pracują nawet z częstotliwościami dochodzącymi aż do 30 000 Hz obejmują, więc zakres częstotliwości ultradźwiękowych, który umownie przyjmuje się powyżej 16 000 Hz.

Głębokość wnikania promieniowania zależy od tzw. gęstości optycznej tkanki. Okazuje się, że gęstość optyczna tkanki dla promieniowania impulsowego o częstotliwościach powyżej 16 000 Hz jest mniejsza. Właściwość ta sprawia, że impulsowe promieniowanie laserowe o częstotliwościach powyżej 16 kHz wnika o ok. 50% głębiej niż to samo promieniowanie, lecz o niższych częstotliwościach. Tą cenną właściwość wykorzystuje się do terapii schorzeń organów wewnętrznych.

Ryc. 3. Klasyfikacja laserów impulsowych wykorzystywanych w biostymulacji laserowej (14).

2.2. Lasery ciągłego działania, tzw. lasery cw ang. (continuous work) emitujące ciągłą wiązkę światła (jak latarka). Charakterystycznymi parametrami tego typu laserów są:

- Długość emitowanej wiązki świetlnej l w nanometrach [nm];

- Moc promieniowania P w watach [W].

Niskoenergetyczne lasery cw wykorzystywane w biostymulacji emitują promieniowanie o długościach fali:

- (635-650) nm - jest to promieniowanie czerwone i mocy do 30mW oraz

- (805-830) nm - promieniowanie podczerwone (IR) o mocach do 500 mW

Promieniowanie emitowane przez laser cw może być poddane modulacji (ryc. 4).

Ryc. 4. Poglądowa ilustracja emisji promieniowania ciągłego i ciągłego zmodulowanego.

Modulacja polega na okresowym zaniku promieniowania z określoną częstotliwością zwaną częstotliwością modulacji fm. Moc szczytowa impulsów przebiegu zmodulowanego jest taka sama jak moc promieniowania ciągłego, natomiast średnią moc promieniowania zmodulowanego można regulować poprzez zmianę współczynnika wypełnienia k modulowanych impulsów.

Omawiane zależności energetyczne można sformułować za pomocą poniższych prostych wzorów.

k = T/T_m x P_śr = k x P = P x T/T_m = P x T x f_m gdzie f_m jest częstotliwością modulacji f_m = l/T_m

i tak jeśli T=0,5 T_m wówczas P_śr=0,5P.

2.3. Porównanie zależności energetycznych laserów impulsowych i cw. Podczas tych rozważań warto sobie uświadomić różnicę pomiędzy promieniowaniem impulsowym a promieniowaniem ciągłym zmodulowanym. Powiedzmy, że dysponujemy laserem impulsowym o mocy w impulsie P_imp=20 W i czasie trwania impulsu T_imp =200 ns oraz laserem ciągłego działania o mocy P=100 mW. Obliczmy jak powinniśmy ustalić pozostałe parametry zabiegu, aby uzyskać średnią moc promieniowania równą P_śr=50 mW.

Laser impulsowy. W tym przypadku średnią moc promieniowania możemy ustalić zmieniając częstotliwość promieniowania. Zależność pomiędzy średnią mocą promieniowania a czasem trwania impulsu T_i , częstotliwością i mocą impulsu ilustruje wzór:

P_śr = T_imp x f x P_imp

Obliczając z tego wzoru częstotliwość impulsów wyjdzie nam, że aby uzyskać 50 mW średniej mocy promieniowania należy ustawić częstotliwość f równą:

f = P_śr/T_iP_imp

Laser ciągłego działania cw. Ponieważ laser posiada moc P=100 mW a należy ustawić moc średnią na poziomie 50 mW, więc mamy dwie możliwości:

- wymusić emisję promieniowania ciągłego na poziomie 50mW, jednak nie zawsze jest to możliwe do wykonania lub

- wprowadzić modulację tego promieniowania ze współczynnikiem modulacji k=0,5 i ustawić dowolną częstotliwość modulacji fm, w celu porównania wielkości energetycznych obu rodzajów promieniowania ustalono ją też na poziomie 12 500Hz.

Graficznie ilustruje to rycina 5.

Ryc. 5. Porównanie zależności energetycznych promieniowania impulsowego i promieniowania ciągłego o tej samej mocy średniej i częstotliwości.

3. TERAPIA

Dla uzyskania skutecznego efektu biostymulacyjnego w czasie każdego zabiegu do tkanki musi być dostarczona dawka energii promieniowania E [J], taka aby na określonej powierzchni uzyskać określoną gęstość energii D [J/cm²].

Wydawałoby się, że wpływ niskoenergetycznego promieniowania laserowego na organizm, powinien być uwarunkowany wzajemnym oddziaływaniem energetycznym, podczas którego skutek zależy od wielkości działającej energii. Jednak badania biologiczne wykazały, że organizmy należące do najróżniejszych gatunków - od jednokomórkowców do człowieka - są wrażliwe na działanie pól elektromagnetycznych o różnych częstotliwościach (w tym również w zakresie optycznym) przy energii oddziałującej o wiele rzędów wielkości mniejszej (!) od szacowanej teoretycznie. Równocześnie stwierdzono zależność oddziaływania niskoenergetycznego promieniowania laserowego na organizmy w zależności od dawkowania (ryc. 6).

Ryc. 6. Fazy reakcji organizmu na oddziaływanie laserowe [1].

SW - stan wyjściowy;
I - faza adaptacji;
II - faza zmniejszenia reakcji fizjologicznych;
III - faza hamowania reakcji fizjologicznych.

Dawka oddziaływania laserowego jest tylko jedną częścią dwoistego w swej istocie informacyjno-energetycznego charakteru laseroterapii jako metody biostymulacji. Zależność reakcji organizmu od dawki (energii) może być wyrażona ilościowo wyłącznie w przypadku ścisłego i najbardziej wszechstronnego podania wszystkich pozostałych warunków wykonywania zabiegu (długość fali promieniowania, sposobu pracy lasera, sposobu i miejsca oddziaływania, częstotliwości modulacji, stan organizmu i in.).

Przy takim podejściu okaże się, że „optymalny” zakres doprowadzanej energii, po uwzględnieniu licznych błędów w jej określaniu (błędy pomiaru mocy promieniowania, anizotropia środowiska pochłaniającego, modyfikacje współczynnika odbicia od powierzchni, nieokreśloność współczynnika przepuszczalności nasadek i in.) jest bardzo wąski i nie przekracza jednego rzędu wielkości.

Jak wykazały badania, nawet sama zmiana dawki przy zachowaniu wszystkich pozostałych parametrów oddziaływania może spowodować, że zależność dawka-skutek może powtórzyć szczyt skuteczności w odległości kilku rzędów wielkości. [1]

Parametry energetyczne stosowanego promieniowania laserowego są bardzo ważne, ponieważ stwierdzono, że efekt biostymulacji, podobnie jak wiele innych efektów biologicznych, jest opisany prawem ArndtaSchultza (ryc. 6).

Prawo to brzmi:

Bodziec słaby i średniosilny pobudza aktywność fizjologiczną, natomiast bodziec silny lub bardzo silny może ją hamować.

Krzywa zależności efektów biologicznych od dawki promieniowania (prawo Arndta-Schultza) różni się u poszczególnych chorych. Parametry, gwarantujące dobre efekty u jednego chorego, są niewystarczające lub nadmierne dla innego. J. Javurek [2] wykazuje niedopuszczalność stosowania dużych dawek oddziaływania, szczególnie w połączeniu z zoptymalizowanymi sposobami modulacji oddziaływania. Koncepcja minimalizacji dawki przy zapewnieniu koniecznego ukierunkowania reakcji na oddziaływanie zewnętrzne jest przedmiotem analiz i badań wielu klinicystów [3, 4].

Modyfikowanie parametrów przestrzenno-energetycznych promieniowania laserowego pozwala na uzyskanie zadowalającego efektu przy zmniejszonej dawce.

Pojawia się pytanie: Jak obniżyć obciążenie energetyczne organizmu zmieniając przestrzenno-energetyczne parametry oddziaływania?

Optymalizacja parametrów oddziaływania laserowego stanowi jedno z głównych zagadnień, którego celem ostatecznym jest osiągnięcie maksymalnej skuteczności leczenia. Badania w tym kierunku są kontynuowane.

E.W. Łucewicz i wsp. [5] wykazali, że stosowanie podczerwonych laserów półprzewodnikowych ( = 0,89 m = 890nm) o małej długości czasu trwania impulsów promieniowania (50-100 ns) jest najskuteczniejsze, gdy podczas trzech pierwszych zabiegów laseroterapii dawki oddziaływania na ranę nie przekraczają 0,002-0,005 J/cm² (nasilają się wówczas procesy regeneracji, przyspiesza się rozrost naczyń włosowatych, rośnie pH płynu tkankowego, zmniejsza się obrzęk tkanek i ból). Jeśli leczenie rozpoczęto dawkami większymi od 0,005 J/cm², to w ranie następują negatywne zmiany (objawy nasilenia stanu zapalnego, wydłużenie czasu gojenia). Zalecane w analogicznych przypadkach dawki oddziaływania laserami podczerwonymi o działaniu ciągłym są o 2-3 rzędy wielkości większe [6].

Rozpoczynając zabieg biostymulacji laserowej należy dobrać i określić parametry zabiegu:

- długość fali promieniowania (barwę światła), czyli rodzaj lasera;

- powierzchniową gęstość energii D w [J/cm²];

- wielkość naświetlanego obszaru S w [cm²];

wielkości te pozwalają na obliczenie dawki energii E w [J] jaką należy dostarczyć do naświetlanego obszaru, wykorzystuje się tu zależność

E[J] = D[J/m²] x S[cm²]

po obliczeniu wartości energii E w [J] - należy obliczyć czas trwania zabiegu. Energia E jest iloczynem średniej mocy promieniowania P_śr w [W] przez czas trwania ekspozycji promieniowania na tkankę (czas zabiegu) T w [sek].

Pozostaje jeszcze do ustalenia wartość średniej mocy promieniowania P_śr w [W], jest to moc określona w parametrach technicznych posiadanych sond zabiegowych ewentualnie skorygowana stosownie od rodzaju schorzenia wg zaleceń producenta. Należy tylko pamiętać, że w przypadku promieniowania impulsowego do obliczeń wykorzystujemy zawsze średnią moc promieniowania a nie moc impulsu. W przypadku promieniowania o działaniu ciągłym bez modulacji moc średnia jest równa mocy emisji ciągłej, w przypadku gdy jest wykorzystywana modulacja, średnia moc promieniowania jest iloczynem ciągłej mocy emisji przez współczynnik wypełnienia. Odpowiedzialny producent powinien to szczegółowo wyjaśnić w instrukcji użytkowania.

Obliczając czas zabiegu T korzystamy więc z zależności:

T[sek] = E[J]/P_śr[W]

Biostymulatory laserowe najnowszej generacji wykorzystują systemy procesorowe i wszystkie obliczenia wykonywane są automatycznie - należy tylko zadeklarować rodzaj wykorzystywanej sondy zabiegowej (lasera), dawkę energii oraz moc promieniowania, a czas trwania zabiegu zostanie obliczony przez urządzenie bez udziału obsługi.

W niektórych biostymulatorach są zaprogramowane gotowe procedury medyczne dla różnego rodzaju schorzeń. W procedurach tych określono wszystkie parametry zabiegu - wykorzystując doświadczenia kliniczne wielu użytkowników. Posiadając taki biostymulator wybieramy tylko określoną procedurę i rozpoczynamy zabieg.

Z dotychczasowych doświadczeń wynika, że dawki energii przy leczeniu przewlekłych zmian chorobowych są kilkakrotnie większe niż dla zmian ostrych.

Powierzchniowa gęstość energii promieniowania D (ang. density) będąca ilorazem dostarczonej dawki energii E w [J] przez wartość powierzchni naświetlanej tkanki S [cm²] w czasie pojedynczego zabiegu wynosi od 0,005 do 10 J/cm².

Promieniowanie laserowe padając na tkankę wnika w nią tylko częściowo. Należy pamiętać o tym, że efekt leczniczy jest powodowany przez energię promieniowania zaabsorbowanego przez tkankę - energia ta, jest oczywiście mniejsza od energii wyemitowanej przez urządzenie w trakcie trwania zabiegu ponieważ część tego promieniowania już w warstwie naskórka ulega odbiciu i rozproszeniu.

Podczas szacowania dawki energii należy uwzględnić ten fakt, co powoduje, że wartość energii wchłoniętej D_w przez tkankę ulega zmniejszeniu wg poniższej zależności:

D_w = P_śr(x) x T x [1 - g(l)]/S(x)

Dw [J/cm²] - wchłonięta dawka energii na jednostkę powierzchni
Pśr(x) [W] - średnia moc promieniowania na głębokości x [cm]
T [sek] - czas ekspozycji
ρ() - współczynnik odbicia skóry (przykładowo dla =890nm ρ=0,38)
S(x) [cm²] - obszar oddziaływania na powierzchni biotkanki na głębokości x[cm]

Wartość współczynnika r zależy od wielu czynników m.in. od karnacji skóry, owłosienia czy wieku pacjenta W celu zmniejszenia zjawiska odbicia promieniowania od tkanki, tak aby współczynnik r zminimalizować do zera należy, tam gdzie to możliwe, stosować podczas zabiegu specjalne nasadki lustrzane, które odbite promieniowanie powtórnie kierują do miejsca zabiegu.

Nowoczesne biostymulatory laserowe uwzględniają ten efekt i odpowiednio wydłużają czas trwania zabiegu.

Niezwykle ciekawe badania prowadził G.A. Askarian [9]. Badał on przechodzenie niskoenergetycznego promieniowania laserowego przez miękkie nieprzezroczyste środowiska fizyczne i biologiczne stwierdził gwałtowny wzrost przenikania światła podczas ucisku takiego środowiska. Okazało się, że miejscowy ucisk na tkankę powoduje jej silniejsze rozjaśnienie, niż to ma miejsce w przypadku mętnego środowiska fizycznego. Po ustaniu oddziaływania rozjaśnienie znika nie natychmiast, lecz dopiero po 1-3 s. To zjawisko pozwala łączyć wzrost przenikania promieniowania lasera do tkanki z usunięciem z niej krwi (przy ucisku), a następnie zwiększonym dopływem krwi i dotlenieniem (po ustaniu ucisku) tkanki („masaż optomechaniczny”). J.K. Tołmaczew i wsp. (10) sądzą, że mechanizm „rozjaśnienia” tkanki przy ucisku jest uwarunkowany wygładzaniem się drobnogruzełkowej rzeźby skóry. Powoduje to zmniejszenie powierzchni odbicia oraz zmniejszenie grubości tkanek nie tylko na skutek ucisku, lecz także rozciągania dzięki elastyczności skóry. W większości laseroterapeutycznych metod leczniczych zaleca się ucisk tkanek miękkich jako ważny składnik metody, zwiększający skuteczność terapeutyczną oddziaływania laserowego na organizm.

Ryc. 7. Metody oddziaływania zewnętrznego promieniowaniem laserowym.

1 - zdalna; 2 - kontaktowa; 3 - lustrzano-kontaktowa

3.1 Terapia laserowa skojarzona z polem magnetycznym (magnetolaseroterapia). Niezwykle interesujące są badania nad efektami terapeutycznymi łącznego oddziaływania promieniowania laserowego i pola magnetycznego. Okazuje się, że łączne działanie niskoenergetycznego promieniowania laserowego i pola magnetycznego zwiększa efekt terapeutyczny przy leczeniu szeregu chorób poprzez stymulację procesów regeneracji (7).

Naświetlanie laserowe wykonywane jest poprzez pierścieniową nasadkę magnetyczną o indukcji 25¸ 40mT (250¸400)Gs czas naświetlania od 3 do 6 min, przy tym gęstość mocy promieniowania laserowego wynosi 4,0 ¸ 5,0 mW/cm². Cykl leczenia składa się z 8 ¸ 12 zabiegów i zależy od stanu i rozmiarów zmian patologicznych. Poglądowo ilustruje to rycina 8.

Ryc. 8. Poglądowa ilustracja jednoczesnego oddziaływania na chorą tkankę promieniowania laserowego i stałego pola magnetycznego.

Zastosowanie magnetolaseroterapii z laserami półprzewodnikowymi pozwala na 1,5-krotne skrócenie czasu gojenia się ran i owrzodzeń troficznych oraz znacznie uaktywnia procesy konsolidacji złamań kości.

Mechanizm jednoczesnego oddziaływania magnetycznego i laserowego na tkanki opiera się na poprawie metabolizmu. Ustalono, że już po 2 zabiegach naświetlań następuje zmniejszenie obrzęku tkanek w ognisku zapalnym, uaktywniają się procesy ziarninowania i gojenia się ran (8). Podczas skojarzonego oddziaływania niskoenergetycznego promieniowania laserowego i stałego pola magnetycznego na tę samą okolicę ciała ma miejsce nie proste sumowanie skierowanego w jednym kierunku działania, lecz rozwijają się jakościowo nowe procesy. Pole magnetyczne o indukcji (10¸60) mT zmienia wiązania orientacyjne - elektrostatyczne między dipolami, jonami i wpływa na wiązania indukcyjne i dyspersyjne. A więc, stałe pole magnetyczne nadaje określony kierunek osi optycznej biotkanki, wpływa na dyfrakcję i rozpraszanie w niej światła.

Energia kwantów niskoenergetycznego promieniowania laserowego narusza wiązania elektrolityczne między jonami, między cząsteczkami wody i jonami. Stałe pole magnetyczne przyczynia się do dysocjacji i jednocześnie przeszkadza w rekombinacji jonów w procesie oddziaływania skojarzonego. Stałe pole magnetyczne nadaje odpowiedni kierunek dipolom cząsteczkowym, występuje w roli swoistego polaryzatora, formując dipole wzdłuż swoich linii siłowych. A ponieważ stałe pole magnetyczne skierowane jest prostopadle do strumienia świetlnego i magnes zorientowany jest według obwodu naświetlanej okolicy, to główna masa dipoli rozmieszcza się wzdłuż strumienia świetlnego, co zwiększa głębokość jego przenikania w tkance. Skojarzone oddziaływanie niskointensywnego promieniowania laserowego i stałego pola magnetycznego jest bardziej energochłonne, niż izolowane niskointensywne promieniowanie laserowe, a rozszczepienie linii widmowych substancji pod działaniem stałego pola magnetycznego poszerza zakres percepcji kwantów światła.

Przy skojarzonym oddziaływaniu magneto-laserowym, szczególnie przy leczeniu głęboko rozmieszczonych ognisk patologicznych, bardziej skuteczne jest stosowanie niskointensywnego promieniowania laserowego bliskiego widma podczerwieni ze względu na następujące obiektywne przyczyny.

Po pierwsze, maksimum przepuszczalności przez skórę człowieka promieniowania elektromagnetycznego znajduje się w zakresie (0,8¸1,2) ?m.

Po drugie, przy oddziaływaniu wzajemnym światła i substancji, ruchliwe fotoprzewodnictwo i efekt fotomagnetycznoelektryczny (zjawisko Kikoina-Noskowa) przygotowują tkankę do percepcji i wykorzystania promieniowania podczerwonego.

Po trzecie, stałe pole magnetyczne, ustawiając dipole w jednej linii wzdłuż fali świetlnej kolinearnie, przyczynia się do oddziaływania rezonansowego struktur biologicznych i wzmacnia pochłanianie światła w paśmie długofalowym. Oprócz tego badania biofizyczne dowiodły, że im dłuższy jest układ wiązań sprzężonych w cząsteczce, tym przy większej długości fali rozmieszcza się najbardziej długofalowe maksimum pochłaniania. Określono, że dla cząsteczek DNA maksimum czułości widmowej znajduje się w zakresie 620 i 820 nm, a wahania oscylatorowe ciężkich atomów tlenu w stosunku do atomu azotu w nitrogrupie (NO₂) pochłaniają światło z zakresu podczerwonego (długofalowego). Omówione aspekty mechanizmu skojarzonego działania promieniowania laserowego na organizm żywy nie wyczerpują oczywiście całej różnorodności mających tu miejsce procesów. Jednak jego znajomość może być podstawą zrozumienia działania terapii magnetolaserowej.

W wielu schorzeniach a szczególnie w dermatologii, terapii bólu, biostymuluje się duże obszary dochodzące nawet do kilkuset cm², trudno wykonywać takie zabiegi sondą laserową, która naświetla obszar kilku mm², w takich przypadkach wykorzystywane są specjalne urządzenia skanujące automatyczne promieniowanie laserowe emitowane z sondy zabiegowej.

Należy jednak zawsze pamiętać o tym, że powodzenie zabiegu zależy od dostarczenia do tkanki energii promieniowania o określonej gęstości D [J/cm²]. Urządzenia skanujące wykorzystują do odchylania promieniowania laserowego najczęściej dwa wibrujące lusterka. Lusterka te posiadają określoną sprawność transmisji padającego promieniowania - niech ona wynosi 90%, po przejściu tego promieniowania przez dwa lusterka moc takiego promieniowania będzie wynosiła 81% mocy promieniowania emitowanego przez laser, konieczne jest zatem skorygowanie czasu trwania zabiegu uwzględniającego tę obniżkę mocy, jeśli tego nie zrobimy nie osiągniemy zadeklarowanej powierzchniowej gęstości energii D będącej warunkiem skuteczności zabiegu.

Obecnie na rynku dostępne są urządzenia skanujące, które mogą naświetlać określony obszar w kształcie prostokąta lub też w kształcie pulsującego pierścienia czy koła (elipsy).

W tej opcji gęstość energii na całej powierzchni jest w przybliżeniu stała.

W tej opcji gęstość energii promieniowania na całej powierzchni nie jest jednakowa. Zwiększa się w sposób w przybliżeniu eksponencjalny - osiągając największą gęstość na obwodzie zewnętrznym i maleje w kierunku środka naświetlanego obszaru. Ten sposób naświetlania powierzchni, zalecany jest w przypadku naświetlania trudno gojących się ran, gdzie zachodzi proces ziarninowania.

Dobre urządzenie skanujące powinno zapewniać dobranie sposobu naświetlania skanowanej tkanki z uwzględnieniem optymalizacji przestrzennego rozkładu gęstości energii na naświetlanym obszarze oraz powinno dawać informację wsteczną do biostymulatora współpracującego z takim urządzeniem o korekcie czasu naświetlania uwzględniającego straty na części optycznej skanera.

Ryc. 9a. Poglądowa ilustracja naświetlanej powierzchni w kształcie prostokątnym.

Ryc. 9b. Poglądowa ilustracja naświetlanej powierzchni przez wiązkę laserową przy wybraniu opcji „PULSUJĄCE KOŁO” z uwzględnieniem gęstości energii wewnątrz naświetlanego obszaru.

3.2. Wskazania do terapii laserowej

Głównym wskazaniem jest celowość pobudzania miejscowych i ogólnych reakcji organizmu do normalizacji ich zaburzeń homeostatycznych na różnych poziomach strukturalno-funkcjonalnych. W szczególności do takich wskazań zalicza się:

1. choroby skóry: odleżyny, owrzodzenia, półpasiec, trudno gojące się ubytki skóry i śluzówek, zmiany pooperacyjne w trakcie gojenia, blizny;

2. schorzenia reumatologiczne: zespoły bólowe, łuszczycowe zapalenia stawów, reumatoidalne zapalenia stawów, zapalenia stawów krzyżowo-biodrowych, fibromunologia, choroba zwyrodnieniowa, zespoły algodystroficzne;

3. schorzenia neurologiczne: neuralgia nerwu trójdzielnego, neuralgie międzyżebrowe, ostre i przewlekłe zespoły bólowe;

4. w wybranych schorzeniach urazowo-ortopedycznych: stany po urazach, zespoły przeciążeniowe;

5. w schorzeniach laryngologicznych: nosogardła, krtani, uszu;

6. w stomatologii: paradontoza, zmiany w obrębie śluzówki jamy ustnej;

7. wybrane schorzenia internistyczne, naczyń krwionośnych, urologiczne i ginekologiczne.

Obecnie można powiedzieć, że nie ma takiej dziedziny medycyny gdzie nie wykorzystuje się działania niskoenergetycznego promieniowania laserowego.

Jeśli proces chorobowy jest zlokalizowany w zewnętrznych warstwach skóry lub śluzówce (uszkodzenia o różnej etiologii, stany zapalne i inne), to oddziaływanie NPL jest skierowane bezpośrednio na chore miejsce. W takim przypadku lekarz dysponuje całym wachlarzem możliwości wyboru najskuteczniejszej metody leczenia: zastosowanie praktycznie dowolnej długości fali promieniowania laserowego lub ich kombinacji; wykorzystanie laserów o promieniowaniu impulsowym lub ciągłym oraz różnych rodzajów modulacji tego ostatniego; zastosowanie najróżnorodniejszych matrycowych (powierzchniowych) promienników do naświetlania chorych powierzchni; skojarzenie NPL z preparatami farmakologicznymi o działaniu miejscowym lub ze stałym polem magnetycznym (magnetolaseroterapia) itd. Zastosowanie matrycowych laserów impulsowych (duża powierzchnia oddziaływania z równomiernie rozłożoną gęstością mocy promieniowania) pozwala na znaczne zwiększenie skuteczności laseroterapii i uzyskanie trwalszych efektów [11]. Zaleca się naświetlanie stref bólowych zlokalizowanych palpacyjnie [12]. Rozmieszczenie przestrzenne źródeł promieniowania na powierzchni ciała powoduje, że strumień świetlny oddziałuje na większą masę tkanek, niż naświetlanie punktowe [13].

Można wyróżnić kilka praktycznych zaleceń pozwalających na zwiększenie skuteczności laseroterapii:

- Łączyć stosowanie kilku długości fal NPL (niskointensywnego promieniowania laserowego), np. najpierw oddziaływać światłem granatowym, a po 5-7 minutach czerwonym lub podczerwonym. Najskuteczniejsze jest oddziaływanie na organizm spójnego, spolaryzowanego promieniowania laserowego. Niektóre biostymulatory laserowe współpracują z sondami zabiegowymi, które jednocześnie emitują dwubarwne promieniowanie np.: promieniowanie podczerwone impulsowe oraz czerwone cw, podczerwone impulsowe i niebieskie cw itd. Odpowiednio dobrane dawki takiego promieniowania w wielu schorzeniach znacznie poprawiają skuteczność takiej terapii.

- Wykorzystywać różne sposoby oddziaływania w tym na punkty akupunktury. Ucisk tkanek miękkich jest ważnym elementem metody, zwiększającym skuteczność terapeutyczną oddziaływania NPL na organizm. Stosowanie krótkich końcówek przewodzących światło pozwala na maksymalne zachowanie najważniejszych właściwości fizycznych NPL.

- Kojarzyć (w czasie i przestrzeni) kilka czynników leczniczych o jednakowym ukierunkowaniu oddziaływania. Najpierw wykonuje się laseroterapię (włączenie reakcji na poziomie komórkowym i mikrokrążenia), a potem oddziałuje innym czynnikiem fizykoterapeutycznym (oddziaływanie na innych poziomach organizacji tkanek).

- Wykorzystywać oddziaływanie wewnątrz jam ciała przy zastosowaniu specjalnych nasadek optycznych. Pozwala to na znaczne zwiększenie skuteczności laseroterapii.

- Wykorzystywać przede wszystkim impulsowe NPL. Pozwala to na uzyskanie koniecznego efektu terapeutycznego przy stosowaniu znacznie mniejszych dawek promieniowania, niż przy stosowaniu NPL o promieniowaniu ciągłym.

- Uwzględniać biorytmy pacjenta. Celowe jest codzienne wykonywanie zabiegów laseroterapii o tej samej porze (±2-3 godz.), stosowanie cykli zabiegowych pozwala na spotęgowanie i utrwalenie skutków leczniczych laseroterapii. Przerwy między cyklami powinny trwać od 3 do 4 tygodni.

- Wykorzystywać wewnątrzżylne laserowe napromienienie krwi jako metodę oddziałującą na organizm jako całość [1].

- Wprowadzać do tradycyjnych metod laseroterapii dużego kręgu schorzeń przezskórne laserowe napromienienie krwi.

- Wykonywać laseroterapię przed skomplikowanymi badaniami diagnostycznymi i zabiegami fizykoterapeutycznymi (tylko miejscowe oddziaływanie na chory narząd).

Zwiększa to skuteczność fizykoterapii dzięki wykorzystaniu efektów NPL związanych ze stymulacją i immunokorekcją nieswoistej odporności organizmu.

3.2. Przeciwwskazania

Do zasadniczych przeciwwskazań należą:

- uczulenie na światło lub aktualna terapia środkami światłouczulającymi

- nadczynność gruczołów dokrewnych

- choroby gorączkowe

- ciąża

- miesiączka

- padaczka

- choroby nowotworowe

- niewyrównana cukrzyca

Biostymulacja laserowa jest bezinwazyjną metodą terapii i podczas ekspozycji nie wywołuje w tkankach efektów makroskopowych. Punktowy wzrost temperatury tkanek objętych naświetlaniem jest mniejszy niż 0,5⁰C - 1⁰C i wynika z wydatkowania energii na procesy metaboliczne, co nie ma znaczenia dla ogólnego bilansu energetycznego. Optymalizacja parametrów oddziaływania laserowego stanowi jedno z głównych zagadnień, którego celem ostatecznym jest osiągnięcie maksymalnej skuteczności leczenia.

Piśmiennictwo

1. Низкоинтенсивнаялазернаятерапия. Сборниктрудов. РодобщейредакциейС.В.Москвина,В.А.Буйлина.Глава 7.(Оптимизацялазерноговоздейсвия).Москва ТОО?Фирма?Техника ? 2000г.

2. Javurek J. Fototerapie biolaserem (l?cebn? metoda budougnosti). Praha. GRADA Publishing, 1995.-201p.

3. БуйлинВ.А.Низкоинтенсивнаялазерная терапияcприменениемматричныхимпульсныхлазеров. М.:ТОО ?Фирма?Техника ? 1996. 118с.

4. ИлларионовВ.Е.Концептуальныеосновы физиотерапиивреабилитологии(новаяпарадигмафизиотерапии).-М.: ВЦМК ? Защита? 1998.-96с.

5. ЛуцевичЭ.В.,УрбановичА.С., ГрибковЮ.И. и др.Неоторыеаспектыклиническогоиспользованиянеразрушающегоимпульсноголазерногоизлученияближнегоинфракрасногодиапазона.Мждун. конф.?Лазеры имедицина ?. 4.3.- Ташкент.1989.- с 143-144.

6. Baxter D.G.Therapeutic Lasers. Theory and Practice. - Churchill Livingstone,1994.- 295p

7. РазыгинБ. А.,Розенблат Л.Ш., Рыжова Н. А. идр.Техническиеаспектысозданияаппаратурыдля терапиинизкоинтенсивнымлазернымизлученем имйгнитнымполем. - В кн. ?Лазернаямагнитолазернаятерапия в медицине?. Тюмень, ?Тюменскаяправда ?, 1984, с. 51-52.

8. ПолонскийА. К., БибиковаА. В., ЧеркасовА. В. и др. Методмагнитолазернойтерапии иустройствадля егоосущствленя.- В кн. ?Примененелазеров имагнитов вбиологии имедицине ?Ростовна-Дону,ВНМТО, 1983, с. 170.

9. АскаръянГ.А.Увеличениепрохождиениялазерного идругогоизлучениячерезмяагкие мутныефизические ибиологическиесреды. Квантоваяэлектроника.- Вып.9№7(1982). - с. (1379-1383) ю

10. ТалмачевЮ.К.,Полонский А.К., Волков В.М. идр.Путиповышенияпрозрачностибиологическихтканией длялазерногоизлучения. - МатериалыМеждунар.Конф.?Актуальныевопросылазерноймедицыны иоперационнойэндоскопнн ?-МоскваВидное, 1994. - .117-119.

11. БуйлинВ.А.Низкоинтенсивнаялазернаятерапия спримененемматричныхимпульсныхлазеров. - М.: ТОО ? Фирма ?Техника ? , 1996,с.118

12. БуйлинВ.А.ПримененеАПТ ? Мустанг ?в комплекснойтерапииязвеннойболезни. М.:ТОО ? Фирма ?Техника ?,1996⁽²⁾ с.36

13. ЭпштейнМ.И.Измеренияоптическгоизлучения вэлектронике.- М.:Энергоатомиздат,1990. - с.254

14. Современныеметодыфлюоресцентойдиагностики,фотодинамическойи лазернойтерапии.Эвстигнеев А.Р. Материалыконференции13-15 июня 2001г. Обнинск

Balneologia Polska 3-4/2005

---