Лазер и его взаимодействие с биологическими тканями

Содержание

Введение………………………………………………………………………………. Лазер и его взаимодействие с биологическими тканями………………………….. Показания и противопоказания к лазеротерапии…………………………………... Способы доставки НИЛИ к пациенту………………………………………………. Список литературы…………………………………………………………………....

3 4 8 11 13

 

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.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Лазер и его взаимодействие с биологическими тканями

 

Лазер или оптический квантовый генератор — это  техническое устройство, испускающее свет в узком спектральном диапазоне в виде направленного сфокусированного, высококогерентного монохроматического, поляризованного пучка электромагнитных волн.

В зависимости от характера  взаимодействия лазерного света  с биологическими тканями различают три вида фотобиологических эффектов:

1. Фотодеструктивное воздействие,  при котором тепловой, гидродинамический,  фотохимический эффекты света  вызывают деструкцию тканей. Этот  вид лазерного взаимодействия  использует в лазерной хирургии.

2. 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.

3. 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.

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. Поэтому такой вид лазерного воздействия называют низкоинтенсивным лазерным излучением (НИЛИ), в англоязычной литературе Low Level Laser Therapy (LLLT).

Одной из важных характеристик лазерного излучения является его спектральная характеристика или длинна волны. Как уже говорилось, фотобиологической активностью обладает свет в ультрафиолетовой, видимой и инфракрасной областях спектра. Фотобиологические процессы достаточно разнообразны и специфичны. Их насчитывается в настоящее время несколько десятков.

В основе их лежат фотофизические и фотохимические реакции, возникающие  в организме при воздействии  света. Фотофизические реакции обусловлены  преимущественно нагреванием объекта  до различной степени (в пределах 0,1 – 0,30С) и распространением тепла в биотканях. Разница температуры более выражена на биологических мембранах, что ведет к оттоку ионов Na+ и K+, раскрытию белковых каналов и увеличению транспорта молекул и ионов. Фотохимические реакции обусловлены возбуждением электронов в атомах, поглощающего свет вещества. На молекулярном уровне это выражается в виде фотоионизации вещества, его восстановления или фотоокисления, фотодиссоциации молекул, в их перестройке — фотоизомеризации.

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.

Первичные химические реакции  сопровождаются появлением свободных  радикалов, в небольшом количестве, которые в свою очередь запускают  процессы окисления биосубстратов, имеющих цепной характер. Этот момент позволяет понять переключающий (тригеррный) механизм многократного усиления первичного эффекта НИЛИ.

Таким образом, в основе механизма  воздействия на ткани, маломощных лазеров  в видимой и инфракрасной областях лежат процессы, происходящие на клеточном и молекулярном уровнях.

Низкоинтенсивное лазерное излучение стимулирует метаболическую активность клетки. Стимуляция биосинтетических процессов может быть одним из важных моментов, определяющих действие низкоинтенсивного излучения лазера на важнейшие функции клеток и тканей, процессы жизнедеятельности и регенерации (восстановления).

ГНЛ приводит к увеличению содержания в ядрах клеток человека ДНК и РНК, что свидетельствует  об интенсификации процессов транскрипции (делений). Это первый этап процесса биосинтеза белков. В связи с этим возникает вопрос о запуске мутаций. Однако доказано, что частота хромосомных мутаций в клетках человека, вызванных химическими мутагентами, при воздействии ГНЛ уменьшается. ГНЛ оказывает антимутагенный эффект, активизирует синтез ДНК и ускоряет восстановительные процессы в клетках, подвергнутых потоку нейтронов или гамма радиации. Это позволяет использовать лазерное излучение в онкологии, на вредных производствах, в военной медицине, как профилактический, так и лечебный фактор в комбинации с медикаментами.

НИЛИ стимулирует выработку  универсального источника энергии  АТФ (АТР) в митохондриях, ускоряет скорость его образования, повышает эффективность  работы дыхательной цепи митохондрий. В то же время количество потребляемого кислорода уменьшается. Происходят перестройки в мембранах митохондрий. НИЛИ оказывает антиоксидантный эффект. Известно, что интенсивность свободнорадикального окисления в липидной фазе мембран клеток определяется соотношением насыщенных и ненасыщенных липидов, вязкостью липидной компоненты мембран, которые меняются при лазерной терапии, что отражается на структурных перестройках в мембране, ее функциональном состоянии, активности мембраносвязанных ферментов.

Обобщая данные современных исследований, можно сказать, что НИЛИ вызывает активацию энергосвязывающих процессов в патологически измененных тканях с нарушением метаболизма, повышение активности важнейших ферментов, снижение потребления кислорода тканями с повышением (фосфорилирующей) активности митохондрий, обогащением их энергией, усиление интенсивности гликолиза (образования гликогена) в тканях и другие. Вторичные эффекты представляют собой комплекс адаптационных и компенсаторных реакций, возникающих в результате реализации первичных эффектов в тканях, органах и целостном живом организме.

Лазерное излучение  устраняет дисбаланс в центральной нервной системе.

Однако на что  хочется обратить внимание, 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 и противопоказания к лазеротерапии

С учетом патогенетического механизма действия лазерного излучения на организм разработаны показания к лазеротерапии.

1. 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.

2. Заболевания  опорно-двигательного аппарата:

Остеохондроз  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).

3. Заболевания  нервной системы:

Невриты и невралгии  периферических нервов, невралгия тройничного нерва, неврит лицевого нерва, сосудисто-мозговая недостаточность.

4. Заболевания  мочеполовой системы:

Хронический сальпингоофорит, трубное бесплодие, хронический  неспецифический простатит, уретрит, цистит, ослабление половой функции.

5. Заболевания  ЛОР-органов:

Хроническое воспаление придаточных пазух носа, фаринголарингиты, тонзиллиты, отиты, субатрофический  и вазомоторный риниты.

6. Хирургические  заболевания:

Послеоперационные и длительно незаживающие раны, трофические  язвы, келоидные рубцы (в подострой стадии), травмы (механические, термические, химические), остеомиелиты, трещины заднего прохода, гнойные абсцессы, маститы, сосудистые заболевания нижних конечностей.

7. Заболевания  кожных покровов:

Зудящие дерматозы, трофические язвы различного генеза, воспалительные инфильтраты, фурункулы, экзема, нейродермиты, псориаз, атопический дерматит.

8. Стоматологические  заболевания:

Стоматиты, гингивиты, альвеолиты, пульпиты, периодонтиты, пародонтоз, 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.

Суммарная эффективность  лазерной терапии колеблется от 50 до 85 %, в отдельных случаях до 95 %.

Противопоказаниями  к НИЛИ являются:

* Абсолютные противопоказания:

- заболевания  крови, снижающие свертываемость  крови;

- кровотечения.

* Относительные  противопоказания:

- сердечно сосудистые  заболевания в стадии декомпенсации;

- церебральный  склероз с выраженным нарушением  мозгового кровообращения;

- острые нарушения  мозгового кровообращения;

- заболевания  легких с выраженной дыхательной  недостаточностью;

- печеночная  и почечная недостаточность в  стадии декомпенсации;

- злокачественные  новообразования;

- первая половина  беременности;

- активный туберкулез легких.

Однако в  специализированных клиниках, оснащенных современной техникой и технологиями лазерная терапия используется и  при вышеперечисленных заболеваниях.

Способы доставки НИЛИ к пациенту

Различают четыре основных способа доставки НИЛИ к  пациенту:

1. Наружное или  чрескожное воздействие: орган,  сосуды, нервы, болевые зоны и  точки облучаются через неповрежденную  кожу в соответствующей области  тела. Если патологический процесс  локализован в поверхностных  слоях кожи, то лазерное воздействие  направленно непосредственно на него. Чрескожное воздействие основывается на том, что лазерное излучение ближней инфракрасной области хорошо проникает через ткани на глубину до 5 – 7 см. и достигает пораженного органа. Доставка излучения к поверхности кожи осуществляется либо непосредственно излучающей головкой, либо с помощью волоконного световода и световодной насадки.

2. Воздействие  НИЛИ на точки акупунктуры.  Показания для этого метода  достаточно широки. Лазерная рефлексотерапия  бескровна, безболезненна, комфортна. Возможно сочетание с различными медикаментами, диетой, фитотерапией и классической иглорефлексотерапией (чжень-цзю). Используется классическая (китайская, европейская) рецептура (набор точек). Многочисленными исследованиями доказано, что лазерная акупунктура влияет на различные многоуровневые рефлекторные и нейрогуморальные реакции организма. Стимулируется синтез гормонов, улучшается микроциркуляция в различных областях тела, увеличивается синтез простагландинов Е, F, эндорфинов, энкефалинов. Максимальный эффект достигается к 5 – 7 процедуре и держится значительно дольше, чем при иглорефлексотерапии. При лазерной акупунктуре возможно использование непрерывного излучения, но более эффективно импульсное излучение с применением различных частот для различной патологии. Доставка лазерного излучения к точке осуществляется либо световодным волокном, либо непосредственно излучающей головкой со специальной насадкой.