Биологический эффект низкоинтенсивного лазер­ного излучения (гелий-неоновый и инфракрасный свет) обеспечивает широкий спектр фотохимических и фото- физических изменений, обуславливающих интенсифи­кацию структурно-метаболических процессов, не свя­занных с нарушением целостности зон облучения3.

Воздействие когерентного излучения с длиной волны 0.63 мкм на биоткань вызывает различные реакции орга­низма, а именно:

1) увеличение концентрации щелочной фосфатазы в сыворотке крови;

2) повышение содержания иммуноглобулинов О, Т- лимфоцитов, а также фагоцитарной активности лей-

3) снижение фактора, ингибирующего миграцию макрофагов;

4) усиление микроциркуляции и фибринолитичес- кой активности крови;

5) увеличение митотического индекса и потенциала действия нерва;

6) нормализация повышенной сосудистой сопротив­ляемости.

Основными моментами в сложном механизме дейст­вия лазерного излучения на биологические структуры являются восприятие световых лучей фоторецепторами, трансформация их молекулярной композиции и изме­нение их физико-химического состояния. В дальнейшем происходит активизация биохимических реакций с инициацией в ферментах активных и аллостерических центров и ростом их количества. Подтверждением этому служит большое число публикаций о росте фермента­тивной активности после лазерной терапии4.

Действие когерентного света на биоткань осущес­твляется посредством специфических энзимов - фоторе­цепторов. Схематически первичный ответ биологичес­ких систем на лазерное воздействие выглядит следую­щим образом: возбужденная светом хромофорная группа фоторецепторов передает энергию электронного возбуж­дения связанному с ней белку, а если последний закреп­лен на мембране, то и мембране в целом. В результате указанных процессов тепло, возникающее при безизлу- чательных переходах может вызвать локальный нагрев фоторецепторов, способствующий его переориентации. При этом фоторецептор проходит ряд промежуточных релаксационных состояний, обеспечивающих как дина­мические, так и статические конформационные преоб­разования белка и, соответственно, мембраны, с кото-

рой фоторецептор связан, что, в свою очередь, приво­дит к изменению мембранного потенциала и чувстви­тельности мембраны к действию биологически актив­ных веществ.

Широкий спектр биохимических и физиологичес­ких реакций, наблюдаемых в организме в ответ на воз­действие низкоинтенсивного лазера (рис. 9.1) свидетель­ствует о перспективности его использования в различ­ных областях медицины. Анализ результатов собствен­ных наблюдений показал, что применение инфракрас­ного когерентного света в раннем послеоперационном периоде у больных генитальным эндометриозом (эндо­метриоз яичников и тела матки [миометрэктомия], рет- роцервикальный эндометриоз) способствует уменьше­нию болевого синдрома, улучшает кровообращение в артериях, питающих матку и яичники (по данным тран­свагинальной ультразвуковой допплерометрии) и, самое главное, предотвращает формирование спаечного про­цесса в малом тазу.

При повторной лапароскопии, про­веденной с целью уточнения клинической ситуации у части больных эндометриозом яичников, которым во время предшествующей операции был произведен саль- пингоовариолизис, а в послеоперационном периоде в качестве реабилитационного лечения внутривлагалищ- ное низкоинтенсивное лазерное воздействие, во всех наблюдениях не обнаружено каких-либо признаков спа­ечного процесса.

Мы придерживаемся точки зрения, согласно кото­рой низкоинтенсивный лазер является методом выбора при проведении реабилитационных мероприятий на втором (основном) этапе физического лечения больных генитальным эндометриозом. Вместе с тем, не следует принижать достоинства и других высокоэффективных методик - импульсного электростатического поля низкой частоты, токов надтональной частоты (ультратоноте- рапия), переменного и постоянного магнитного поля.

Исследованиями В.М. Стругацкого и соавт.10 уста­новлено, что применение импульсного электростатичес­кого поля низкой частоты у гинекологических больных приводит к уменьшению локальной болезненности в малом тазу по ходу сосудов и нервных стволов, а также коррекции гормонально-зависимых нарушений. Несмот­ря на то, что основные клинические эффекты импуль­сного электростатического поля - дефиброзирующий и анальгезирующий - выражены несколько слабее, чем при лечении традиционными физическими факторами с аналогичным по направленности действием, данный метод обладает существенным преимуществом, а имен­но - способностью регулировать эстроген-прогестероно- вое соотношение. Благодаря этой способности, импуль­сное электростатическое поле низкой частоты может быть использовано для терапии больных с гиперэстро- генией и/или сопутствующими гормонально-зависимы­ми образованиями внутренних половых органов, т.е., когда применение тегоюобразующих или теплопередаю­щих факторов исключено или ограничено.

Ультратонотерапия - метод электротерапии, при котором на тело пациента воздействуют переменным током надтональной частоты (22 кГц) высокого напря­жения (3-5 кВ). Токи ультратональной частоты оказыва­ют на биоткань мягкое действие, не вызывая неприят­ных ощущений. Под влиянием ультратонотерапии на­блюдается улучшение локального крово- и лимфообра­щения, активизация обменных процессов, купирование болевого синдрома. Данный метод представляет один из

высокоэффективных средств, предупреждающих реок­клюзию маточных труб.

Механизм действия магнитного поля на биоткань связывают со стимуляцией физико-химических процес­сов в биологических жидкостях, биоколлоидах, элемен­тах крови. Предполагается, что анизотропные макромо­лекулы под влияниям магнитного поля изменяют свою ориентацию и, тем самым, приобретают способность проникать сквозь мембраны, воздействуя, таким обра­зом, на биологические процессы. К действию магнитного поля чувствительны такие биологические процессы, как свободнорадикальные реакции окисления липидов, реакции с переносом электронов в цитохромной систе­ме, окисление негеминового железа, а также реакции, протекающие с участием ионов метала переходной груп­пы. Магнитное поле вызывает ускорение кровотока, уменьшает потребность тканей и клеток в кислороде, оказывает сосудорасширяющее и гипотензивное дейст­вие, влияет на функцию свертывающей системы крови. Наряду с влиянием магнитных полей на физико-хими­ческие процессы, механизм их лечебного действия ос­нован на индуцировании в тканях вихревых токов, вы­деляющих очень слабое тепло; последнее, в свою оче­редь, активизирует кровообращение, процессы обмена и усиливает регенерацию, а также обеспечивает седатив­ный и болеутоляющий эффекты5,11.

Следует отметить, что в комплексе реабилитацион­ной терапии больных эндометриозом рекомендуется ис­пользовать радоновые воды в виде общих ванн, влага­лищных орошений, микроклизм. Радонотерапия оказы­вает благоприятное воздействие на организм больных с различными аллергическими реакциями, хроническим

колитом и невралгией тазовых нервов.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Арсланян КН., Стругацкий В.М., Адамян Л.В., Волобуев А.И. Ранняя восстановительная физиотерапия после микрохирурги­ческих операций на маточных трубах. Акушерство и гинеколо­гия, 1993, 2, 45-48

2. Железное Б.И., Стрижаков А.Н. Генитальный эндометриоз. «Медицина», Москва, 1985

3. Илларионов В.Е. Основы лазерной терапии. «Респект», Моск­ва, 1992

4. Козлов В.И., Буйлин В.А., Самойлов Н.1., Марков И.И. Основы лазерной физио- и рефлексотерапии. «Здоров"я», Киев-Самара, 1993

5. Оржешковский В.В., Волков Е. С, Тавриков НА. и др. Клини­ческая физиотерапия. «Здоров "я», Киев, 1984

6. Савельева Г.М., Бабинская Л.Н., Бреусенко В.1. и др. Проф­илактика спаечного процесса после хирургического вмешатель­ства у гинекологических больных в репродуктивном периоде. Аку­шерство и гинекология, 1995, 2, 36-39

Низкоинтенсивное лазерное излучение (НИЛИ) в дерматологии и кос­метологии применяется достаточно давно и успешно. Более сорока лет…

Низкоинтенсивное лазерное излучение (НИЛИ) в дерматологии и кос­метологии применяется достаточно давно и успешно. Более сорока лет оно доступно для всех обращающихся с различными кожными заболеваниями или косметологическими проблемами. За это время как глубокими научными исследованиями, так и практической работой была доказана целебная сила лазерной терапии и исключительно благотворное влияние НИЛИ не только на кожный покров, но и на организм в целом [Москвин С.В., 2000].

Ранее большинство специалистов применяли лазерное излучение как ле­чебный фактор, используя только те лазеры, что имелись в их распоряжении, при этом не реализуя по настоящему уникальные лечебные возможности ла­зерной терапии в полном объеме. С другой стороны, особенности космето­логии как направления не только лечебного, но и профилактического плана настоятельно требовали разработки новой, максимально эффективной ап­паратуры на основе новейших методологических подходов. Несколько лет совместной работы ученых, инженеров и косметологов позволили не только создать такую специализированную под данные задачи техническую базу, но и разработать по настоящему эффективные, «работающие» методики.

Наиболее удобными (и эффективными) для косметологии являются ап­параты, с помощью которых можно воздействовать несколькими режимами излучения, проводить сеансы лазеротерапии, используя последовательно излучающие головки с различными длинами волн, мощностями и другими параметрами. Всем этим требованиям в полной мере соответствует лазер­ные терапевтические аппараты «Матрикс» и «ЛАЗМИК®», которые и были выбран за основу лазерного физиотерапевтического комплекса «Матрикс- Косметолог». Представленный в книге материал ориентирован на примене­ние именно этого комплекса с оптимальным набором излучающих головок и насадок (учитывая его уникальные возможности), но ряд предлагаемых ме­тодик предполагает использование и других лазеров. Особенно это касается вопросов лечения различных дерматологических заболеваний. В любом слу­чае выбор конкретной методики всегда остается за специалистом.

При взаимодействии лазерного излучения с покровами тела человека часть оптической энергии отражается и рассеивается в пространстве. А дру­гая часть поглощается биологическими тканями. Характер этого взаимодейс­твия, в частности глубина проникновения излучения, зависит от многих факто­ров (длины волны, свойств кожи и подлежащих тканей, методики воздействия и др.) и определяет эффективность лазерной терапии в целом.

Кожа, кровеносные сосуды, подкожно-жировая ткань, клетчатка и скелет­ные мышцы не одинаково поглощают оптическое излучение разной длины волны. Глубина проникновения оптического излучения постепенно нарас­тает при переходе от ультрафиолетовой части спектра излучения до инфра­красной области. Низкоинтенсивное лазерное излучение, применяемое в фи­зиотерапии, может принадлежать к различным спектральным диапазонам, но наиболее часто используется лазерное излучение красного и инфракрасного спектров, которое обладает наибольшей проникающей способностью и мяг­ким биологическим и лечебным действием. Вследствие этого — наибольшая терапевтическая широта, отчетливое и длительно сохраняющееся лечебное действие и косметический эффект. Именно эти качества обусловили интерес к НИЛИ с такими спектральными параметрами.

Почти при всех заболеваниях, независимо от этиологии и патогенеза, а также при старении существует нарушение микрогемо- и лимфоциркуляции. В результате нарушается нормальное соотношение между клеточным, интер- стициальным, кровеносным и лимфатическим пространствами внутренней среды организма. Поломка микрокапиллярного механизма (спазм капилляров, снижение их числа и плотности, шунтирование крови и лимфы на прекапил- лярном участке, ухудшение реологии транспортируемой среды) ведет к отеку, гипоксии тканей, недоокислению продуктов обмена и их накоплению, наруше­нию функций коллагенового пула, накоплению в тканях гидролитических про­дуктов, истощению антиоксидантных и иммунокомпетентных систем и т. д.

Воздействие низкоинтенсивного лазерного излучения на биологические ткани зависит от активизации биохимических реакций, индуцированной ла­зерным светом, а также от физических параметров излучения. Под влияни­ем НИЛИ атомы и молекулы биологических тканей переходят в возбужденное состояние, активнее участвуют в физических и физико-химических взаимо­действиях. В качестве фотоакцептора могут выступать различные сложные органические молекулы: белки, ферменты, нуклеиновые кислоты, фосфолипи- ды, и др., а также и простые неорганические молекулы (кислорода, двуокиси углерода, воды). Избирательное или преимущественное возбуждение тех или иных атомов или молекул обусловлено длиной волны и частотой НИЛИ. Для видимого диапазона фотоакцепторами служат хроматоформные (светопогло- щающие) группы белковых молекул. НИЛИ инфракрасного диапазона преиму­щественно поглощается молекулами белка, воды, кислорода и углекислоты.

Поглощение энергии приводит к резкому увеличению внутриклеточной кон­центрации Са 2+ и стимуляции кальцийзависимых процессов: ускорение течения внутриклеточных биохимических реакций свободнорадикального типа, увеличе­ние содержания свободных, не связанных с белками и кристаллизационной водой форм биологически активных молекул, активация накопления и высвобождения АТФ, восстановление клеточных мембран, активация пролиферации и пр. Таким образом, происходит неспецифическая стимуляция биохимической активности тканей, подверженных лазерному облучению. Многие молекулярные акцепторы НИЛИ связаны с клеточными мембранами и, переходя в электронно-возбужден­ное состояние, повышают биоэнергетическую активность клеточных мембран­ных комплексов и фиксированных на мембранах ферментативных систем, под­держивающих жизнедеятельность и синтетические процессы в клетке (рис. 73).

Анализ изменений внутриклеточных биохимических процессов, которые возникают под воздействием НИЛИ, показывает, что происходит усиление окислительного фосфорилирования глюкозы (цикл Кребса) и увеличение выработки АТФ. Это связано с активизацией цепи дыхательных ферментов митохондрии (цитохромов) и ускорением перемещения по этой цепи элек­тронов, вследствие чего повышается энергетический потенциал клетки. Стимуляция различных внутриклеточных ферментативных процессов, сис­тем жизнеобеспечения приводит к усилению кислородного метаболизма. Под влиянием НИЛИ увеличивается напряжение кислорода в тканях и его утилизация клетками. Происходит выраженное усиление местного кровооб­ращения, скорости кровотока, увеличение числа коллатералей и функцио­нирующих капилляров. В результате повышается до необходимого уровня снабжение тканей кислородом и удовлетворяется избыточный «метаболиче­ский запрос», стимулированный НИЛИ. Увеличение активности кислород­ного метаболизма способствует усилению энергетических и пластических процессов в клетке.

Известно, что аденозинтрифосфорная кислота (АТФ) выполняет роль универсального фотобиологического аккумулятора энергии. В основе раз­нообразных жизненных функций, связанных с потреблением энергии АТФ, лежат:

1) энергообеспечение химических связей биологических соединений (ос­нова синтеза разнообразных химических соединений);

2) механическая работа (деление клеток, двигательная активность мышц);

3) биоэлектрические процессы (обеспечение функций клеточных мембран).

Биологические мембраны клеток играют жизненно важную роль своеоб­разного структурного барьера между организмом и окружающей средой. На­рушение мембраны может привести к нарушению работы клеток и даже их гибели. Лазерное излучение позволяет предотвратить этот процесс, влияя на антиоксидантный механизм защиты.

Пролиферация (деление) клеток — процесс, который происходит посто­янно. Скорость пролиферации зависит от типа клеток. Важно, что лазерное излучение не только усиливает пролиферацию, что позволяет убрать из орга­низма «старые» клетки и заменить их молодыми, но, самое главное, восста­навливает биоритмику деления различных групп клеток в тканях и их взаи­модействия.

Лазерное воздействие, безусловно, проявляется как многоуровневое влия­ние на организм: от возникновения возбужденных состояний и конформаци- онной перестройки молекул, изменения кислородного баланса и активности окислительно-восстановительных процессов, изменения мембранного по­тенциала клетки, изменения рН межклеточной жидкости, микроциркуляции и др. до возникновения на уровне организма ответных комплексных адап­тационных нейрорефлекторных и нейрогуморальных реакций с активацией иммунной системы.

При воздействии низкоинтенсивным лазерным излучением на поверхнос­тные биоткани человека (кожа, подкожная жировая клетчатка, жировые скоп­ления и мышцы) происходят следующие положительные изменения:

Ликвидация сопутствующих или параллельно протекающих воспали­тельных процессов;

Усиление местного и общего иммунитета, и как следствие этого, анти­бактериальное действие;

Замедление старения клеток и внеклеточной соединительной ткани;

Улучшение эластичности и снижение плотности эпидермиса и дермы;

Увеличение толщины эпидермального слоя и дермоэпидермального со­единения за счет увеличения числа митозов и уменьшения десквама- ции;

Реконструкция дермы за счет упорядочения структуры эластичных кол- лагеновых волокон с восстановлением водного сектора и уменьшением количества коллоидных масс;

Увеличение количества потовых и сальных желез с нормализацией их активности с сохранением гомогенности, восстановление массы жиро­вой ткани параллельно с нормализацией в ней метаболических процес­сов;

Фиксация скоплений жировой ткани на своем естественном месте, уве­личение мышечной массы с улучшением метаболических процессов и как результат вышеперечисленных изменений — снижение степени про­висания (птоза);

Стимуляция роста волос за счет усиления микроциркуляции и улучше­ния питания тканей.

Перечисленных эффектов лазерной терапии можно достичь только при ее систематическом и длительном применении!

Первые результаты иногда можно получить уже на 2-3-й процедуре, но в большинстве случаев только через 10-30 сеансов. Для закрепления получен­ного результата в косметологии необходимо проведение профилактических курсов 3-4 раза в год, каждый из которых состоит не менее чем из 10 сеан­сов. При лечении различных дерматологических заболеваний методические подходы существенно различаются, они представлены в соответствующих разделах.

Таким образом, лазерная терапия и лазерная профилактика — процесс ди­намический, проходящий под контролем специалистов: косметолога или дер­матолога, прошедших специализацию по лазерной терапии.

В нашем Центре Медицины и Эстетики «ТРИШ-клиник» Низкоинтенсивное лазерное излучение (НИЛИ) выполняются только врачами, прошедшими специальное обучение. В каждом конкретном случае врач определяет целесообразность процедуры.

ЛАЗЕРНАЯ НИЗКОИНТЕНСИВНАЯ ТЕРАПИЯ

На сегодня ситуацию в лазерной медицине можно охарактеризовать как обогатившуюся новыми тенденциями. Если залезть в ИНТЕРНЕТ, то по лазерной медицине выскочит более 27 000 ссылок, а если сюда присовокупить работы, выполненные ранее в СССР и России-СНГ в течение 30 лет, то число публикаций уверенно превзойдет 30 000. Еще сравнительно недавно подавляющее большинство работ было посвящено лазерной хирургии. Сегодня уже более половины всех публикаций связано с проблемами лазерной терапии. Что же изменилось? Прежде всего - повысился уровень понимания механизмов воздействия низкоинтенсивного оптического излучения (НОИ) на живые организмы.

Напомним: мы подразделяем лечебное воздействие лазерного излучения на хирургическое и терапевтическое. Терапевтическое, в отличие от хирургического, представляет собой управляющее , а не деструктивное , воздействие. Это значит, что после воздействия биообъект остается живым. Более того, если задача управления объектами в живом организме, поставленная как основная при лазерной терапии, решается правильно, то биообъект становится после воздействия как бы «лучше, чем был» - в нем подавляются патологические процессы и стимулируются естественные, поддерживающие гомеостаз. Заметим, что для НОИ имеется естественная «точка отсчета» - спектр солнечного света (см. рис 21.1).

Рис. 21.1.

Зависимости спектральной плотности солнечного света от длины волны:

1 - за пределами атмосферы; 2 - излучение абсолютно черного тела с температурой 5900 0 К; 3 - на поверхности Земли на средних широтах (высота 30 0 над горизонтом).

Этот «репер» уже рассматривался выше (Л1). Интегральная по спектру интенсивность солнечного излучения в свободном пространстве на расстоянии, равном среднему расстоянию между Землей и солнцем, составляет 1353 Вт/м 2 . На пути к поверхности Земли излучение активно фильтруется земной атмосферой. Поглощение в атмосфере в основном обусловлено молекулами паров воды (Н 2 О), углекислого газа (СО 2), озона (О 3), окиси азота (N 2 O), окиси углерода (СО), метана (СН 4) и кислорода (О 2).

Живые организмы в процессе эволюции многократно адаптировались к изменяющейся «электромагнитной обстановке». На поверхности Земли обитает около полутора миллионов видов живых организмов, и все они существуют благодаря солнечному свету.

В ХХ веке ситуация с «электромагнитной средой» на Земле оказалась весьма отличной от той, с которой организмы сталкивались в течение многих миллионов лет эволюции. Появилось множество антропогенных излучений. В оптическом (УФИКОП) диапазоне выше всех по спектральной плотности излучения располагаются лазерные аппараты. Зависимость спектральной плотности излучения медицинских лазеров от длины волны в сравнении с аналогичной зависимостью для излучения Солнца и некоторых других источников света представлена на рис 21.2.

Рис. 21.2.

Спектр излучения различных источников света:

1 – солнечный свет на поверхности Земли в средних широтах; 2 – максимальный оценочный уровень естественного фона; 3 – неон-гелиевый лазер непрерывного режима, мощность 15 мВт, длина волны 633 нм, площадь пятна 1 см 2 ; 4 – суперлюминесцентный светодиод, интегральная мощность 5 мВт, максимум интенсивности 660 нм; 5 – полупроводниковый лазер квазинепрерывного режима, 5 мВт, 780 нм; 6 – полупроводниковый лазер импульсно-периодического режима, мощность в импульсе 4 Вт, 890 нм; 7 – бытовая лампа накаливания 60 Вт, расстояние 60 см.

Сплошная линия, перекрывающая весь спектральный диапазон от УФ до ИК- областей, демонстрирует «сглаженный» уровень солнечного света на средних широтах в ясный летний день. По отношению к естественному уровню солнечного света спектральные плотности применяемых в медицине лазерных и светодиодных аппаратов сильно различаются. Например, спектральный максимум светодиодного облучателя (кривая 4, см. ниже) в соответствующем спектральном интервале находится на уровне излучения Солнца, а аналогичная кривая ИК лазерного аппарата на базе полупроводникового лазера квазинепрерывного режима (кривая 5) достигает максимального оценочного уровня естественного фона (кривая 2). В то же время максимумы кривых для импульсного полупроводникового лазера (кривая 6) и особенно для неон-гелиевого (кривая 3) перекрывают эти значения на несколько порядков. При этом максимумы спектральной плотности источников отражают не столько энергетические характеристики света, сколько степень его монохроматичности. Так, выходная мощность неон-гелиевого лазера превышает мощность красного светодиода всего в 3 раза, а по максимуму спектральной плотности это превышение составляет более 10 5 (!).

Повышенный в сравнении с естественным фоном уровень «искусственного» ЭМИ соответствует появлению на поверхности Земли дополнительной электромагнитной энергии, величина которой непрерывно возрастает. Эта энергия в принципе может (да, пожалуй, и должна) «заинтересовать» биологические системы либо в плане выработки общего адаптационного синдрома (типа стрессовой реакции), либо адаптироваться к воздействию подобно фотосинтезу. Прошедший век, очевидно, представляет собой слишком маленький срок для реализации столь масштабной программы, но задумываться над проблемой необходимо уже сейчас.

Низкоинтенсивное оптическое излучение, в первую очередь лазерное, нашло широчайшее применение в медицине. «Трудно назвать заболевание, в лечении которого не было бы апробировано лазерное воздействие. Простое перечисление форм и вариантов патологии, в лечении которых показана эффективность лазерного луча, займет много места, а перечень заболеваний, при которых лечебный эффект НОИ не вызывает сомнений, будет достаточно представительным» .

Имеется много работ по изучению механизмов действия НОИ на биологические объекты разного уровня организации - от молекулярного до организменного и надорганизменного. Однако нет до сих пор общепринятой концепции механизма действия НОИ на живые организмы. Есть несколько альтернативных точек зрения, объясняющих частные явления или эксперименты.

Почему мы говорим не НИЛИ (низкоинтенсивное лазерное излучение) а НОИ (низкоинтенсивное оптическое излучение)? Потому что из основных характеристик лазерного излучения основное значение имеют длина волны и спектральная плотность. Когерентность и поляризация лазерного излучения не влияют в столь сильной степени на биостимуляционный эффект, хотя утверждать, что они вообще не имеют значения, нет достаточных оснований.

Среди проблем фототерапии, находящихся в центре внимания как медиков и биологов, так и разработчиков аппаратуры, главная - выяснение механизмов действия НОИ на биообъекты. Эта проблема является центральной в течение вот уже почти 50 лет развития НИЛТ. Пока она далека от разрешения, хотя сам факт резкого повышения интереса к НИЛТ в последние 10 лет говорит о положительных сдвигах в ее изучении. В среде медиков и биологов сформировалось представление о специфичности и неспецифичности взаимодействия НОИ с живыми организмами. Именно, специфическим называют взаимодействие света и БО, связанное с интенсивным молекулярным поглощением света, т.е. таким, для которого установлены «специфические» фотоакцепторы, осуществляющие первичное поглощение света и запускающие затем ряд «специфических» фотохимических реакций. Типичный пример такого взаимодействия - фотосинтез. Соответственно, неспецифическим взаимодействие считается тогда, когда биологический отклик велик, а поглощение света настолько мало, что однозначно установить первичный акцептор не представляется возможным. Именно этот аспект - установление первичных акцепторов при отсутствии сильного поглощения - и вызывает наиболее ожесточенные дискуссии, поскольку превращение неспецифического взаимодействия в специфическое открывает путь к практическому применению НИЛТ не на эмпирической, а на строго научной основе.

Феномен действия НОИ исследуется на различных уровнях. Имеются в виду иерархические уровни построения живой системы: молекулярный, органоидный, клеточный, тканевый, организменный, надорганизменный. На любом из этих уровней встречаются свои проблемы, но наибольшие затруднения связаны с переходами с одного уровня на другой.

Если прежде всего следует учитывать спектральную плотность и длину волны, то это значит, что аналогичное биологическое действие может быть обеспечено как лазерными, так и некогерентными источниками (прежде всего, светодиодами) при условии совпадения указанных характеристик.

Спектральный диапазон, в котором работают лазерные терапевтические аппараты, соответствует «окну прозрачности» биотканей (600-1200 нм) и находится далеко от характерных полос электронного поглощения всех известных хромофоров организма (исключение - пигменты глаза, поглощающие на линиях 633 и 660 нм). Следовательно, ни о какой значительной поглощенной энергии не может быть и речи.

Тем не менее, под действием НОИ наблюдается целый ряд клинических эффектов, которые в течение длительного времени служат основой НИЛТ. Если попытаться обобщить все эти эффекты, то можно сформулировать неспецифическое интегральное действие на клеточном уровне: лазерное излучение воздействует на функциональную активность клеток. При этом оно не меняет самой функции, но может усиливать ее интенсивность. Т.е., эритроцит как пролезал через капилляры, отдавая через свою оболочку и стенки капилляров кислород, так и продолжает этот делать, но он после облучения может это делать лучше. Фагоцит как отлавливал и уничтожал болезнетворных гостей, так и продолжает это делать, но уже с другой скоростью . Иначе говоря, под действием НОИ изменяется скорость процессов клеточного метаболизма. На физико-химическом языке это означает, что потенциальные барьеры ключевых биологических реакций меняют свою высоту и ширину. В частности, НОИ может сильно повлиять на мембранный потенциал. С ростом напряженности поля мембраны активационные барьеры ферментативных реакций, завязанных на мембранный транспорт, снижаются, обеспечивая тем самым экспоненциальный рост скорости ферментативных реакций.

Ключевым понятием при рассмотрении действия НОИ является спектр биологического действия (СБД) . Определение СБД уже давалось в курсе ОВФПБО. Ввиду важности вспомним его еще раз.

Если в результате поглощения света возникает некоторый новый продукт, то временная зависимость концентрации этого продукта c(t) подчиняется уравнению:

(21.1)

где η - квантовая эффективность, σ - сечение поглощения света в пересчете на единичный квант, Ι(t) - интенсивность падающего света, ħω - энергияпоглощаемого фотона.

Очевидно, означает число поглощенных фотонов. Если ввести в рассмотрение функцию , имеющую смысл скорости продукции биомолекул данного вида в пересчете на один фотон с длиной волны λ, то она и является количественным выражением СБД. Качественно же СБД определяется как зависимость относительной эффективности изучаемого фотобиологического эффекта от длины волны. СБД, тем самым, есть та часть спектра поглощения, которая отвечает за определенный фотобиологический эффект. На молекулярном уровне можно рассматривать СБД в пересчете на единичный квант. Но СБД интересен тем, что его можно рассматривать на любом системном уровне. В самом деле, все излучение, поглощаемое биообъектом, формирует его спектр поглощения (СП). Но спектр биологического действия формируется только теми молекулами, которые инициируют данный эффект. Поэтому естественно называть молекулы, ответственные за СБД, дифференциальными молекулами (в отличие от фоновых молекул, ответственных за весь СП). Часто СБД рассматривается как аддитивная часть СП. Но такое рассмотрение можно признать корректным только в том случае, когда имеется рецепт выделения СБД из СП (подобно тому, как выделяется при сильном зашумлении сигнал из шума за счет различия корреляционных функций). Если же шум носит модуляционный характер, т.е. присутствует не как прибавляемая к сигналу величина, а как множитель , так что амплитуда шума растет при росте сигнала, то выделение полезной информации резко осложняется. Аддитивность СБД по отношению к СП можно рассматривать только в случае линейности взаимодействия лазерного излучения с биосредой, или при заведомо пренебрежимо малом взаимодействии дифференциальных молекул друг с другом. Это в очень многих случаях не представляется очевидным, поскольку, как правило, всякий фотобиологический эффект носит пороговый характер, т.е. проявляет нелинейность. Поэтому для регистрации СБД необходим методический копромисс, включающий переход с одного системного уровня на другой. Именно,

1) подбор стандартного и, по возможности, хорошо изученного биообъекта со стабильными и воспроизводимыми характеристиками;

2) выбор параметра Р, характеризующего биообъект на более высоком (в данном случае клеточном) уровне, с тем, чтобы Р был линейно связан с вероятностью микрособытия (первичного акта возбуждения биомолекулы), т.е. его измерение не вносило бы возмущений в клетку и позволяло бы реализовывать приемлемую точность;

3) наличие источника излучения, перестраиваемого в заданном диапазоне спектра с достаточной монохроматичностью и заданной интенсивностью, обеспечивающей достижение требуемого эффекта.

Одновременное обеспечение этих условий представляет большие практические затруднения. Поэтому приводимые в литературе сведения об измерении СБД почти все несостоятельны с методической точки зрения. Исключение составляют работы, проводимые в ФИАН (С.Д. Захаров с сотр.) совместно с Онкологическим центром РАМН им. Н.Н. Блохина (А.В. Иванов с сотр.).

Исследование спектров биологического действия - это путь от неспецифического действия света к специфическому. Основной «камень преткновения» при поиске первичного фотоакцептора («проблема первичного фотоакцептора») - это отсутствие заметного поглощения НОИ для всех используемых в фототерапии длин волн. Поэтому в рамках традиционной фотобиологии лазерные биостимуляционные эффекты не находят удовлетворительного объяснения. Что же до «нетрадиционной» фотобиологии, то здесь на первый план выдвигается вода (внутриклеточная, внутритканевая и т.д.) как универсальный неспецифический фотоакцептор, предполагающий наличие первичных фотофизических процессов. Такая концепция предполагает, что первичным фотоакцептором (на молекулярном уровне) является растворенный молекулярный кислород, который при поглощении кванта света переходит в синглетное состояние. Тем самым специфичность на молекулярном уровне сочетается с неспецифичностью на последующих уровнях системной иерархии. Переход 3 О 2 → 1 О 2 происходит на длинах волн 1270, 1060, 760, 633, 570, 480 нм, причем для изолированной молекулы О 2 этот переход запрещен. Однако в водной среде образование синглетного кислорода возможно, и это прежде всего проявляется в спектре возбуждения клеточной реакции эритроцитов (как изменение упругости мембраны). Максимум этого эффекта соответствует 1270-1260 нм (полоса поглощения молекулярного кислорода), а форма спектра детально совпадает с линией перехода из основного в первое возбужденное состояние молекулярного кислорода (3 Σ g → 1 Δ g).

Синглетный кислород играет ключевую роль практически во всех процессах клеточного метаболизма, причем для изменения характера ферментативных реакций требуется очень малое изменение концентрации 1 О 2 (в пределах порядка). Эксперименты последних лет (в частности, Г. Клима ) показали, что скорость клеточного роста для важнейших клеточных культур (лейкоциты, лимфоциты, фибробласты, злокачественные клетки и др.) существенно изменяется в зависимости от плотности энергии (в пределах от 10 до 500 Дж/см 2), режима и длины волны падающего излучения. Переход с молекулярного уровня на клеточный осуществляется через изменение структуры водной матрицы. Тушение синглетного кислорода может происходить, как известно, либо химическим, либо физическим путем. В отсутствие сенсибилизаторов (см. ниже, гл. 24) можно считать, что преобладает физическое тушение (в клетках хорошо развита защита от химического тушения). При физической дезактивации молекул 1 О 2 на колебательные подуровни окружающих молекул передается энергия порядка 1 эВ. Этой энергии достаточно для разрыва водородных связей, создания ионных или ориентационных эффектов. Средняя колебательная энергия на степень свободы при физиологической температуре (~ 310 К) составляет ~ 0,01 эВ, поэтому локальное высвобождение энергии 1 эВ приводит к сильному возмущению структуры ближнего окружения растворенной молекулы 1 О 2 .Если предположить, что среда в пределах молекулярных масштабов расстояний подчиняется законам теплопроводности (что, вообще говоря, неверно!), то в результате решения уравнения для сферически симметричного случая получаем:

где Q - мгновенно высвобождаемая в начальный момент энергия, D - коэффициент теплопроводности, H - теплоемкость, ρ - плотность вещества. Если подставить сюда данные для воды и принять Q = 1 эВ, то за время порядка 10 -11 с выделение такой энергии приведет к разогреву до 100 0 С области диаметром ~10Å (10 -7 см). Эта оценка, заведомо неправомерная на малых расстояниях, может рассматриваться как нижний предел пространственно-временного масштаба для своеобразного микрогидравлического удара. В термодинамически устойчивом состоянии единичное возмущение на расстояниях ~10 -7 см не может играть заметной роли и должно с гарантией разрушаться тепловыми флуктуациями. Однако биожидкости нельзя, вообще говоря, рассматривать как термодинамически равновесные структуры. Для моделирования процессов в биожидкостях следует использовать метастабильное состояние растворов биомолекул, возникающее в начальных фазах процесса растворения. Особенность таких метастабильных состояний - высокая чувствительность к локальным возмущениям.

Оценим объем сферы возмущения, не прибегая к уравнению теплопроводности. Полагая, что средняя колебательная энергия на одну молекулу водной матрицы составляет 0,01 эВ, получим, что энергия дезактивации 1 О 2 в 1 эВ равномерно распределяется между 100 молекулами воды. Внутриклеточная или внутритканевая вода представляют собой структуры, близкие к жидкому кристаллу (одномерный дальний порядок), с расстоянием между молекулами ~ 2,7 Å. При «сворачивании» таких частиц в шаровой слой 100 молекул как раз помещаются внутри сферы радиусом ~ 10 Å., что качественно совпадает с «антиоценкой» по теплопроводности.

Изменение структуры водной матрицы должно отражаться в изменении показателя преломления раствора биожидкости, что наблюдалось экспериментально при облучении растворов биожидкостей излучением Не-Nе лазера (λ = 632,8 нм).

Отметим, что динамические возбуждения жидкокристаллической воды могут при определенных условиях приводить к возникновению коллективных динамических состояний (аналогично превышению порога генерации в лазере, где обозначается лавинообразное возрастание преобладания индуцированного излучения). Иначе говоря, динамика воды становится когерентной , так что структура жидкости в объеме некоторого кластера становится доминирующей во всем объеме раствора. По проведенным оценкам, в 1 см 3 воды находится в среднем 10 16 -10 17 кластеров, из которых только в 10 10 -10 11 возникают молекулы фотовозбужденного синглетного кислорода (~ 10 -6 от общего числа). При релаксации этих кластеров формируются зародыши новой структурной фазы. Синергетика при росте зародышей дает изменение Δn 0 , в 10 6 раз большее, чем соответствовало бы переориентации отдельного кластера. Это как раз наблюдалось экспериментально (С.Д. Захаров с сотр., 1989 ): поглощение света от лазера в пределах 10 -2 -10 -9 Дж вызывало такое изменение показателя преломления плазмы крови, которое соответствовало бы «охлаждению» всего объема среды на ~ 6 Дж (!). После Захарова аналогичные по характеру зависимости наблюдались в растворах белков, липидов, гликопротеинов и др. Общим для всех этих веществ ингредиентом является вода, а это косвенно подтверждает тот вывод, что вода является универсальным неспецифическим акцептором для всех видов электромагнитных излучений, «специфическим» акцептором для которого является растворенный газ из воздуха (О 2 , N 2 , CO 2 , NO и др.). Тем самым первичные процессы с участием газов воздуха («дыхательная цепь») приводят к вторичным процессам, связанным с переориентацией водной матрицы.

Вторичные процессы иначе называют темновыми, имея в виду то, что многие реакции на клеточном уровне, вызванные облучением, происходят достаточно долго после прекращения облучения. Например, синтез ДНК и РНК после 10-секундного облучения наблюдается через 1,5 часа. Обилие возможных вторичных механизмов на сегодня не дает построить более-менее убедительный «мостик» между клеточным и тканевым уровнем, подобный «когерентности» ориентации водной матрицы. Тем не менее, накопление данных говорит в пользу преобладания окислительно-восстановительных процессов.

При анализе процессов на тканевом уровне на первый план выходят характеристики падающего излучения (не только длина волны и доза, но когерентность, поляризация, пространственное распределение мощности). Особенные споры вызывает роль когерентности.

В пользу необходимости учета когерентности говорит то, что при рассеянии лазерного излучения от биообъекта всегда наблюдается спекл-структура, несущая информацию об объекте (подробнее см. ниже, гл. 27) и позволяющая добиваться при определенных условиях терапевтического эффекта. Спекл-структура наблюдается только при достаточно высокой степени когерентности падающего излучения. Значит, пренебрегать когерентностью нельзя, тем более, что для различных типов лазерных источников степень когерентности может различаться достаточно сильно (см. рис. 21.2, где спектральная плотность для неон-гелиевого лазера многократно превосходит таковую для полупроводникового лазера из-за более высокой монохроматичности; но монохроматичность - прямое следствие временной когерентности).

Противники учета когерентности приводят в свою пользу тот факт, что когерентность практически сразу разрушается при взаимодействии лазерного излучения с оптически анизотропными биотканями. Многочисленные эксперименты на клеточном и субклеточном уровнях показывают, что аналогичные эффекты наблюдаются как при использовании лазера, так и некогерентных источников (лампы накаливания, снабженной светофильтром).

По-видимому, истина, как это обычно бывает, спрятана где-то между полярными точками зрения. В процессе переизлучения внутри ткани когерентность, действительно, разрушается. Но при этом формируются зоны с высокой степенью пространственной неоднородности излучения. Степень возникающей пространственной неоднородности прямо связана со степенью когерентности падающего излучения. Высокая плотность мощности вызывает локальные нелинейные эффекты на уровне первичных процессов. На клеточном уровне эта нелинейность неминуемо вызовет соответствующую неспецифическую реакцию. Тем самым:

1) биоткань воздействует на излучение, разрушая когерентность;

2) излучение воздействует на биоткань, меняя ее характеристики в соответствии со степенью когерентности падающего излучения.

Итак, когерентность не исчезает в тканях бесследно, но дает начало каскаду процессов, от которых зависит эффект на тканевом уровне. Детальное изучение пространственных и временных характеристик этих процессов позволит однозначно установить роль когерентности в конкретных случаях (см. литературу к Л. 27).

Дозовая зависимость эффекта на тканевом уровне также может принимать специфический характер. Выделяют три дозовых порога:

1) минимальная доза, вызывающая изменения на клеточном уровне;

2) оптимальная доза, вызывающая а) усиление морфообразовательных процессов, б) ускорение пролиферации, в) дифференциацию клеток;

3) предельная доза, при которой стимуляция сменяется угнетением пролиферационной активности.

Количественное выражение дозовых порогов зависит от многих параметров (характеристик лазера, функционального состояния ткани, общего состояния организма). В целом легко установить системную связь между сложностью выяснения механизмов и уровнем организации, на котором мы желаем устанавливать какие-либо закономерности: чем выше поднимаемся по иерархии, тем заметнее роль эмпирики. Выделение первичного фотоакцептора на молекулярном уровне позволяет построить, хоть и с немалыми трудностями, картину вторичных эффектов на субклеточном и клеточном уровнях. Переход с клеточного на тканевый уровень уже гораздо сложнее, поэтому рекомендации к выбору дозы уже звучат не на уровне записи решений тех или иных уравнений, а на уровне словесного описания возможных процессов. Переход с тканевого на организменный уровень и вообще грешит значительной долей шаманства: делай, как я говорю, иначе будет плохо. Но, чтобы, с одной стороны, не уподобляться первобытным священнослужителям, а с другой - не строить из себя глубокомысленного теоретика, всю жизнь рассчитывающего не то, что нужно для практики, а то, что ему самому нравится, попробуем обобщить задачу на надорганизменный уровень.

Все живые системы являются открытыми неравновесными системами, работающими на балансе вещества и энергии при обмене с окружающей средой. Живая система постоянно самооорганизуется, т.е. снижает свою энтропию. Интенсивность снижения энтропии прямо связана с количеством поступающей в систему информации. С этой точки зрения низкоинтенсивное оптическое излучение выступает в роли внешнего сигнала (информация), который скачком переводит триггер (энергоинформационное состояние патологического очага с преобладанием энтропии) из одного стационарного состояния в другое. Перевод организма как системы из одного состояния в другое неразрывно связан с биоритмами. Диапазон биоритмов простирается от 10 - 15 с (время одного периода световой волны, имеющее тот же порядок, что и время молекулярных электронных переходов) до ~ 7·10 10 с (средняя продолжительность жизни), составляя, тем самым, около 10 25 Гц по шкале частот. Задача оптимизации воздействия на организменном уровне - привести воздействие в соответствие с биоритмами.

Касательно низкочастотных биоритмов, измеряемых днями, неделями, месяцами, годами, оптимизация воздействия означает проведение сеансов облучения в те моменты, когда это способствует упорядочению естественных процессов и сбою патологических, являющих собой увеличение энтропии организма как системы. Например, лечение хронических заболеваний, обостряющихся в соответствии с сезонами (весна, осень) предписывает проведение курсов НИЛТ в начале соответствующего сезона, еще до того, как начинается очередное обострение болезни. Практика показывает, что эффективность лечения при этом повышается, причем это относится не только к собственно фототерапии, но и к сопутствующим медикаментозным и другим методикам лечения. Предупреждение отдаленных последствий радикального лечения также рекомендует периодическое повторение курсов НИЛТ в соответствии с временными характеристиками патологических процессов (подробнее см. Л.23). Иногда такой подход к НИЛТ на организменном и надорганизменном уровне называют хронобиологическим.

Применительно к высокочастотным биоритмам (в пределах одного сеанса облучения) можно отметить следующие особенности лазерной терапии.

Высокая собственная частота воздействующего электромагнитного излучения, соответствующая периодическим процессам в биомолекулах на уровне электронных переходов, предоставляет богатейшие возможности для модуляции воздействия. Кроме того, возможно формирование информационного блока воздействия с чрезвычайно большой емкостью. В рамках такого блока возможно создание многочастотного воздействия с заданным спектром частот модуляции. Наконец, что особенно важно с системной точки зрения, возможно введение биосинхронизации в само воздействие за счет обратной связи через биообъект.

Организм как целое имеет более низкие частоты биоритмов (доли герц), его системы и органы - более высокие (единицы и десятки герц). Спектр биоритмов носит индивидуальный характер и может рассматриваться как колебательный «портрет» конкретной личности. Многочастотное биосинхронизованное лазерное воздействие может исключительно эффективно управлять всеми реакциями организма, в том числе и защитными реакциями на внешние неблагоприятные воздействия самой различной природы.

Литература к лекции 21.

1. Действие электромагнитного излучения на биологические объекты и лазерная медицина. Сб. под ред акад. В.И. Ильичева. - Владивосток: ДВО АН СССР, 1989, 236 с.

2. В.М. Чудновский, Г.Н. Леонова, С.А. Скопинов с сотр. Биологические модели и физические механизмы лазерной терапии. - Владивосток: Дальнаука, 2002, 157 с.

Лазерное излучение в медицине представляет собой вынужденную или стимулированную волну оптического диапазона длиной от 10 нм до 1000 мкм (1 мкм=1000 нм).

Лазерное излучение имеет :
- когерентность - согласованное протекание во времени нескольких волновых процессов одной частоты;
- монохроматичность - одна длина волны;
- поляризованность - упорядоченность ориентации вектора напряженности электромагнитного поля волны в плоскости, перпендикулярной ее распространению.

Физическое и физиологическое действие лазерного излучения

Лазерное излучение (ЛИ) обладает фотобиологической активностью. Биофизические и биохимические реакции тканей на ЛИ различны и зависят от диапазона, длины волны и энергии фотона излучения:

ИК-излучение (1000 мкм - 760 нм, энергия фотонов 1-1,5 ЭВ) проникает на глубину 40-70 мм, вызывает колебательные процессы - тепловое действие;
- видимое излучение (760-400 нм, энергия фотонов 2,0-3,1 ЭВ) проникает на глубину 0,5-25 мм, вызывает диссоциацию молекул и активацию фотохимических реакций;
- УФ-излучение (300-100 нм, энергия фотонов 3,2-12.4 ЭВ) проникает на глубину 0,1-0,2 мм, вызывает диссоциацию и ионизацию молекул -фотохимическое действие.

Физиологическое действие низкоинтенсивного лазерного излучения (НИЛИ) реализуется нервным и гуморальным путем :

Изменение в тканях биофизических и химических процессов;
- изменение обменных процессов;
- изменение метаболизма (биоактивация);
- морфологические и функциональные изменения в нервной ткани;
- стимуляция сердечно-сосудистой системы;
- стимуляция микроциркуляции;
- повышение биологической активности клеточных и тканевых элементов кожи, активизирует внутриклеточные процессы в мышцах, окислительно-восстановительные процессы, образование миофибрилл;
- повышает устойчивость организма.

Высокоинтенсивное лазерное излучение (10,6 и 9,6 мкм) вызывает :

Термический ожог ткани;
- коагуляцию биологических тканей;
- обугливание, сгорание, испарение.

Лечебное действие низкоинтенсивного лазера (НИЛИ)

Противовоспалительное, снижение отечности ткани;
- аналгезирующее;
- стимуляция репаративных процессов;
- рефлексогенное воздействие - стимуляция физиологических функций;
- генерализованное воздействие - стимуляция иммунного ответа.

Лечебное действие высокоинтенсивного лазерного излучения

Антисептическое действие, образование коагуляционной пленки, защитный барьер от токсических агентов;
- резание тканей (лазерный скальпель);
- сварка металлических протезов, ортодонтических аппаратов.

Показания НИЛИ

Острые и хронические воспалительные процессы;
- травма мягких тканей;
- ожог и отморожение;
- кожные заболевания;
- заболевания периферической нервной системы;
- заболевания опорно-двигательного аппарата;
- сердечно-сосудистые заболевания;
- заболевания органов дыхания;
- заболевания желудочно-кишечного тракта;
- заболевания мочеполовой системы;
- заболевания уха, горла, носа;
- нарушения иммунного статуса.

Показания к лазерному излучению в стоматологии

Заболевания слизистой оболочки полости рта;
- заболевания пародонта;
- некариозные поражения твердых тканей зубов и кариес;
- пульпит, периодонтит;
- воспалительный процесс и травма челюстно-лицевой области;
- заболевания ВНЧС;
- лицевые боли.

Противопоказания

Опухоли доброкачественные и злокачественные;
- беременность до 3-х месяцев;
- тиреотоксикоз, диабет 1 типа, болезни крови, недостаточность функции дыхания, почек, печени, кровообращения;
- лихорадочные состояния;
- психические заболевания;
- наличие имплантированного водителя ритма;
- судорожные состояния;
- индивидуальная непереносимость фактора.

Аппаратура

Лазеры - техническое устройство, испускающее излучение в узком оптическом диапазоне. Современные лазеры классифицируются :

По активному веществу (источник индуцированного излучения) -твердотельные, жидкостные, газовые и полупроводниковые;
- по длине волны и излучения - инфракрасные, видимые и ультрафиолетовые;
- по интенсивности излучения - низкоинтенсивные и высокоинтенсивные;
- по режиму генерации излучения - импульсный и непрерывный.

Аппараты комплектуются излучающими головками и специализированными насадками - стоматологические, зеркальные, акупунктурные, магнитные и др., обеспечивающие эффективность проводимого лечения. Сочетанное использование лазерного излучения и постоянного магнитного поля усиливает лечебный эффект. Серийно производятся в основном три вида лазерной терапевтической аппаратуры:

1) на базе гелий-неоновых лазеров, работающих в непрерывном режиме генерации излучения с длиной волны 0,63 мкм и выходной мощностью 1-200 мВт:

УЛФ-01, «Ягода»
- АФЛ-1, АФЛ-2
- ШАТЛ-1
- АЛТМ-01
- ФАЛМ-1
- «Платан-М1»
- «Атолл»
- АЛОК-1 - аппарат лазерного облучения крови

2) на базе полупроводниковых лазеров, работающих в непрерывном режиме генерации излучения с длиной волны 0,67-1,3 мкм и выходной мощностью 1-50 мВт:

АЛТП-1, АЛТП-2
- «Изель»
- «Мазик»
- «Вита»
- «Колокольчик»

3) на базе полупроводниковых лазеров, работающих в импульсном режиме генерации излучения с длиной волны 0,8-0,9 мкм, мощностью импульса 2-15 Вт:

- "Узор", "Узор-2К"
- "Лазурит-ЗМ"
- "Люзар-МП"
- "Нега"
- "Азор-2К"
- "Эффект"

Аппараты для магнитолазерной терапии:

- "Млада"
- АМЛТ-01
- "Светоч-1"
- "Лазурь"
- "Эрга"
- МИЛТА - магнито-инфракрасный

Техника и методика лазерного излучения

Воздействие ЛИ проводят на очаг поражения или органа, сегментарно-метамерной зоны (накожно), биологически активной точки. При лечении глубокого кариеса и пульпита биологическим методом облучение проводят в области дна кариозной полости и шейки зуба; периодонтита - световод вводят в корневой канал, предварительно механически и медикаментозно обработанный, и продвигают до верхушки корня зуба.

Методика проведения лазерного облучения - стабильная, стабильно-сканирующая или сканирующая, контактная или дистанционная.

Дозирование

Ответные реакции на ЛИ зависят от параметров дозирования:

Длина волны;
- методика;
- режим работы - непрерывный или импульсный;
- интенсивность, плотность мощности (ПМ): низкоинтенсивное ЛИ -мягкое (1-2 мВт) применяют для воздействия на рефлексогенные зоны; среднее (2-30 мВт) и жесткое (30-500 мВт) - на область патологического очага;
- время воздействия на одно поле - 1-5 мин, суммарное время не более 15 мин. ежедневно или через день;
- курс лечения 3-10 процедур, повторный через 1-2 месяца.

Техника безопасности

Глаза врача и пациента защищают очками СЗС-22, СЗО-33;
- нельзя смотреть на источник излучения;
- стены кабинета должны быть матовыми;
- нажимать на кнопку «пуск» после установки излучателя на патологический очаг.

Дурнов Л.А.*, Грабовщинер А.Я.**, Гусев Л.И.*, Балакирев С.А.*
* Российский онкологический научный центр им. Н.Н. Блохина, РАМН;
**Ассоциация «Квантовая медицина», г. Москва

Нередко в литературе, посвященной низкоинтенсивной лазерной терапии различных заболеваний, в списке противопоказаний на первом месте стоит онкология. Такой подход к онкологическим заболеваниям обусловлен тем, что до сих пор остается неясным действие низкоинтенсивного лазерного излучения (НИЛИ) на злокачественные новообразования. Изучением данного фактора исследователи занимаются с конца 70-х гг.

Проведенные различными учёными исследования показали нижеследующие отрицательные результаты такого воздействия.

• Стимуляция роста клеток асцитной карциномы Эрлиха в опытах in vitro наблюдалась при воздействии He-Ne лазера (Москалик К. et al. 1980).
• Стимулирующее действие на опухоль различных видов НИЛИ обнаружено у животных-опухоленосителей (Москалик К. с соавт.. 1981).
• Стимуляция роста меланомы Гардинг-Насси, аденокарциномы 765 и саркомы 37 отмечена при воздействии He-Ne (633 нм) и импульсного азотного лазеров (340 нм) (Ильин А 1980, 1981, 1983; Плетнев С. 1980, 1985, 1987).
• Стимуляция роста доброкачественных опухолей молочных желез у экспериментальных крыс получена при воздействии He-Ne лазера (Панина Н. с соавт., 1992).
• Стимуляция роста и увеличение частоты метастазирования таких опухолей, как: лимфосаркома Плисса, меланома В-16, асцитная карцинома Эрлиха, аденокарцинома легких Льюиса, наблюдались при воздействии на них He-Ne лазером (Зырянов Б. 1998).
• Стимуляция роста в одних случаях и торможение в других отмечены при проведении экспериментов по воздействию НИЛИ (480 нм и 640 нм) на культивированные клетки злокачественных опухолей человека (меланома, опухоли молочной железы и толстой кишки) (Dasdia Т. et al. 1988).

Аналогичные результаты получены при воздействии НИЛИ на колонии различных злокачественных клеток аргоновым лазером или лазером на красителях с накачкой генерации аргоновым лазером с плотностью мощности 8,5-5,0 мвт/см KB.(Fu-Shоu Yang et.al., 1986).

С другой стороны, проведенные исследования доказали и положительные результаты такого воздействия.

• Торможение перевиваемых опухолей при облучении кадмий-гелиевым лазером (440 нм) при СД 30 Дж (Ильина АИ., 1982).
• Ингибирующее действие гелий-неонового лазера на живые клетки карциномы Льюиса выше при более раннем начале и большей продолжительности курса облучения (Иванов АВ., 1984; Захаров с.д.,1990).
• При воздействии полупроводниковым лазером (890 нм) на перевиваемую саркому Уокера у крыс и рак молочной железы у мышей отмечено замедление роста опухоли на 37,5% при СД 0,46 Дж/см2, тогда как при СД 1,5 Дж/см2 эффект не обнаружен (Михайлов В.А, 1991).
• При нерадикально удаленной саркоме мягких тканей у оперированных животных с последующим облучением гелий-неоновым лазером отмечено ингибирование опухолевого процесса. Зафиксировано удлинение срока жизни животных в два раза по сравнению с контрольной группой (Димант И.Н., 1993).
• Выраженные изменения в структуре первичной опухоли, вплоть до гибели клеточных элементов опухоли, зафиксированы при лазерном облучении крови. Метастазы у этих животных были значительно меньше сравнительно с контрольной группой (Гамалея Н.Ф.,1988).

Результаты экспериментальных исследований мы привели для того, чтобы стало ясно, почему нельзя воздействовать НИЛИ на новообразования в клинике, поскольку результаты непредсказуемы.

В результате исследований ученых описаны биологические эффекты лазерного излучения низкой интенсивности (НИЛИ), которые имеют большое значение в практической медицине, так как в отличие от лазерного излучения высокой мощности, НИЛИ не повреждает ткани организма. Напротив, низкоинтенсивное лазерное излучение оказывает противовоспалительное, иммунокоррегирующее, обезболивающее действие, способствует заживлению ран, восстановлению равновесия между компонентами нервной системы. Источником многообразия этих эффектов являются механизмы ответа организма на лазерное излучение.

Лазерное излучение воспринимают фотоакцепторы, или, проще говоря, особые чувствительные молекулы, участвующие в поддержании равновесия внутри клетки, каждой клетки человека. После взаимодействия лазерного излучения и чувствительной молекулы в клетке активизируется обмен веществ и энергии, что дает ей возможность полноценно выполнять свои функции, а на определенном этапе развития - делиться, образуя здоровое потомство.

Способ воздействия низкоинтенсивным лазерным излучением на организм зависит от вида и локализации патологического процесса. Различают следующие методы лазерной терапии: 1) лазерное облучение крови 2) наружное (чрескожное) воздействие, 3) лазерная рефлексотерапия (воздействие НИЛИ на точки акупунктуры, 4) внутриполостное воздействие.

Лазерное облучение крови.

Эта методика была разработана в 80-х годах в Новосибирском НИИ патологии кровообращения под руководством академика Е.Н. Мешалкина и первоначально применялась как внутрисосудистое лазерное облучение крови (ВЛОК) (Мешалкин Е.Н. с соавт. 1981, Корочкин И.М. с соавт. 1984). Механизм лечебного действия лазерного облучения крови является общим при различной патологии (Гафарова Г.А. с соавт. 1979). Выраженный эффект лазерного облучения крови связан с влиянием НИЛИ на обмен веществ. При этом возрастает окисление энергетических материалов - глюкозы, пирувата, лактата, что ведет к улучшению микроциркуляции и утилизации кислорода в тканях. Изменения в системе микроциркуляции связаны с вазодилятацией и изменением реологических свойств крови за счет снижения ее вязкости и уменьшения агрегатной активности эритроцитов. Отмечено, что при превышении нормы уровня фибриногена на 25-30%, после лазерного воздействия отмечается его снижение на 38-51 %, а при его низких показателях до лечения, отмечается его повышение на 100% (Корочкин И.М. с соавт. 1984, Москвин С.В. с соавт. 2000).

Лазерное облучение крови оказывает стимулирующее влияние на кроветворение в виде увеличения количества гемоглобина, эритроцитов и лейкоцитов (Гамалея Н.Ф. 1981, Гамалея Н.Ф. с соавт. 1988). Происходит стимуляция системы неспецифической защиты - повышается функциональная и фагоцитарная активность лимфоцитов. Интересно, что при облучении лимфоцитов крови онкологических больных стимуляция Т-клеток выражена больше, чем при облучении их у здоровых людей (Гамалея Н.Ф. с соавт. 1986, Пагава К.И. 1991).

При воздействии НИЛИ на кровь происходит стимуляция Т-системы иммунитета. Возрастает хелперная и снижается супрессорная активность Т-лимфоцитов, нормализуется содержание В-лимфоцитов, снижается уровень ЦИК, ликвидируется дисбаланс иммуноглобулинов (Мешалкин Е.Н. 1983, Зырянов Б.Н. с соавт. 1998). Иммунокорригирующий эффект лазерного облучения крови объясняется увеличением выработки клетками крови эндогенного иммуномедиатора интерлейкина-1 (ИЛ-1) (Жибурт Е.Б. с соавт. 1998). Исследования, проведенные в РОНЦ РАМН, подтверждают эти данные. Воздействию НИЛИ подвергались мононуклеарные клетки (МНК) в течение 20 и 40 мин. В результате, при исследовании цитотоксичности МНК было установлено, что воздействие лазерным излучением в течение 20 мин. не приводит к достоверному повышению киллерных свойств МНК доноров. Усиление способности МНК доноров лизировать опухолевые клетки линии К-562 отмечалось при увеличении экспозиции излучения до 40 мин. В этих условиях цитолитический потенциал МНК возрастал в среднем с 31±8% до 57±5% (p

Воздействие лазерного облучения повышает способность МНК высвобождать ИЛ-1 и ФНО. В частности, при экспозиции 20мин. отмечается тенденция к увеличению концентрации исследуемых цитокинов в супернатанте МНК по сравнению с исходным уровнем, а увеличение времени воздействия приводит к более выраженной способности МНК доноров высвобождать ИЛ-1 и ФНО.

Таким образом, НИЛИ приводит к активации МНК крови доноров, Т.е. повышает их цитотоксическую активность и индуцирует способности МНК высвобождать цитокины (ИЛ-1 и ФНО), играющие важную роль в развитии иммунного ответа организма (Дурнов Л.А. с соавт. 1999).

Таблица 1
Влияние лазерного излучения на цитотоксическую активность (%) мононуклеарных клеток и индукцию высвобождения цитокинов (пг/мл)

Настоящее исследование проведено при помощи аппарата МИЛТА в режиме: частота 5000 Гц, длительность экспозиции сеанса 5 мин. Исследование будет продолжено, Т.к. представляется интересным исследовать режимы 50 и 1000 Гц и временной интервал воздействия в 2 мин.

С развитием лазерной техники на смену внутрисосудистому лазерному облучению крови пришло надсосудистое (чрескожное) воздействие на кровь. При внутрисосудистом облучении крови обычно применялись маломощные гелий-неоновые (He-Ne) лазеры, требующие сменных одноразовых кварц-полимерных световодов. Это связано с тем, что определенную техническую трудность представляло воздействие на относительно глубоко расположенные структуры (в частности - сосуды), так как глубина проникновения лазерного излучения невелика. Она зависит от длины волны (от 20 мкм в фиолетовой части спектра до 70 мм в ближней инфракрасной), и необходимость "достать" глубже лежащие ткани требует увеличения мощности воздействия. Эта задача успешно решается в лазерных аппаратах, работающих в импульсном режиме. Наиболее зарекомендовавшими себя в этом отношении, являются арсенид-галиевые (Ga-As) лазеры, работающие в высокочастотном импульсном режиме.

Продолжительность вспышки импульсного лазера - миллисекунды, что позволяет воздействовать на ткань с необходимой для облучения глубоких структур мощностью без риска повреждения поверхностных структур.

Современные лазерные аппараты снабжены специальными магнитными насадками с оптимальной формой постоянного магнитного поля (ПМП). Помимо лечебного эффекта магнитотерапии, ПМП придает определенную ориентацию молекулярным диполям, выстраивая их вдоль своих силовых линий, направленных в глубь облучаемых тканей. Это ведет к тому, что основная масса диполей располагается вдоль светового потока способствуя увеличению глубины его проникновения (Илларионов В.Е., 1989). Мостовников В.А. с соавторами (1981) объясняют эффект высокой биологической активности двух физических факторов тем, что их действие на мембраны и компоненты клеток, участвующих в регуляции метаболических процессов, ведет к перестройке пространственной структуры мембраны и, как следствие, ее регуляторных функций.
Терапевтический эффект ЧЛОК объясняется следующими факторами:

• Улучшение микроциркуляции: тормозится агрегация тромбоцитов, повышается их гибкость, снижается концентрация фибриногена в плазме и усиливается фибринолитическая активность, уменьшается вязкость крови, улучшаются реологические свойства крови, увеличивается снабжение тканей кислородом.
• Уменьшение или исчезновение ишемии в тканях органов. Увеличивается сердечный выброс, уменьшается общее периферическое сопротивление, расширяются коронарные сосуды.
• Нормализация энергетического метаболизма клеток, подвергшихся гипоксии или ишемии, сохранение клеточного гемостаза.
• Противовоспалительное действие за счет торможения высвобождения гистамина и других медиаторов воспаления из тучных клеток, нормализация проницаемости капилляров, уменьшение отечного и болевого синдромов.
• Коррекция иммунитета: повышение общего уровня Т-лимфоцитов, лимфоцитов с супрессорной активностью, увеличение содержания Т-хелперов при отсутствии снижения уровня лейкоцитов в периферической крови.
• Влияние на процессы перекисного окисления липидов в сыворотке крови: уменьшение содержания в крови малонового диальдегида, диеновых конъюгант, шифровых оснований и увеличение токоферола.
• Нормализация липидного обмена: повышение липопротеинлипазы, снижение уровня атерогенных липопротеинов.

Экспериментальные и клинические исследования доказали, что эффективность чрескожного лазерного облучения крови (ЧЛОК) и ВЛОК - примерно одинакова (Кошелев В.Н. с соавт. 1995). Однако простота методики ЧЛОК, неинвазивность, доступность проведения в любых условиях, высокая терапевтическая эффективность - все эти факторы позволили широко внедрить ЧЛОК в лечебную практику.

Чрескожное лазерное облучение крови используют в качестве анальгезирующего, антиоксидантного, десенсибилизирующего, биостимулирующего, иммуностимулирующего, иммунокорригирующего, детоксицирующего, сосудорасширяющего, антиаритмического, антибактериального, антигипоксического, противоотечного и противовоспалительного средства (Москвин С.В. с соавт. 2000).

Одними из первых исследователей, проводивших изучение эффективности лазерного облучения крови у онкологических больных, были ученые Томского НИИ онкологии. При отработке режима лазерного воздействия применялась экспозиция в 30 мин. и 60 мин. однократно в течение 5 суток. Существенных различий в этих группах не выявлено. Не зафиксировано никаких осложнений и побочных проявлений. Отмечено ускорение заживления послеоперационных ран, а анализ отдаленных результатов показал, что частота и сроки возникновения рецидивов в группе больных, которым проводилось лазерное облучение крови, достоверно ниже сравнительно с контрольной группой.

В НИИ детской онкологии и гематологии РОНЦ РАМН проводилось изучение эффективности ЧЛОК путем исследования динамики клеточного иммунитета у детей, получавших химиотерапию по поводу различных злокачественных новообразований. Воздействие НИЛИ осуществлялось на крупные сосуды в кубитальных и подколенных областях. Частота НИЛИ 50 Гц, временной интервал для детей старшего возраста составлял 15...20 мин. (облучение крови осуществлялось двумя терминалами одновременно). Всего проводилось от 2 до 4 сеансов. У больных, получивших свыше 2-х сеансов, отмечено повышение числа зрелых Т-лимфоцитов, Т -супрессоров и лимфоцитов. Отмечена явная тенденция к положительной динамике. Осложнений и побочных проявлений не было отмечено ни у одного больного. Для детей младшего возраста расчет дозы НИЛИ проводится индивидуально.

Частота 50 Гц при лазерном облучении крови выбрана не случайно. Исследователи Земцев И.З. и Лапшин в.п. (1996), изучая механизмы очищения поверхности биомембран от токсических веществ, выявили, что деполяризация активности мембран (в результате лазерного облучения крови), сопровождающаяся их «промывкой», происходит при частоте импульсов НИЛИ ниже 100 Гц.

Наружное (местное) воздействие.

При локализации патологического очага на коже или видимых слизистых оболочках воздействие НИЛИ осуществляется непосредственно на него. В НИИ детской онкологии и гематологии широко применяется низкоинтенсивная лазерная терапия в лечении стоматитов, воспалительных явлений носоглотки, флебитов, длительно незаживающих послеоперационных ран, пролежнях. Пролечено более 280 больных. Повреждение слизистой оболочки полости рта и желудочно--кишечного тракта - серьезная проблема для детей, получающих химиотерапевтическое лечение. Слизистая оболочка полости рта при стоматите болезненна, на ней образуются дефекты разных размеров и глубины, что ограничивает или делает совсем невозможным прием пищи. В тяжелых случаях это ведет к длительному перерыву в противоопухолевой терапии. В лечении стоматитов применялись и применяются полоскания из отваров трав, растворов лекарственных препаратов, однако эти средства требуют длительных затрат времени. Как правило, эффект от такого вида лечения отмечается на 7-10 сутки. При лечении НИЛИ эффект достигается на 3-5 сутки.

При лечении постлучевых реакций кожи во всех случаях достигнут положительный эффект. Сравнение сроков полного исчезновения местных проявлений у детей, которым проводилась полифакторная квантовая (магнито-инфракрасно-лазерная) терапия, с историческим контролем показало, что привоздействии НИЛИ сроки выздоровления сократились на 28%.

Основными противопоказаниями для проведения чрескожного лазерного облучения крови являются заболевания крови с синдромом кровоточивости, тромбоцитопения ниже 60000, острые лихорадочные состояния, коматозные состояния, активный туберкулез, гипотония, декомпенсированные состояния сердечно-сосудистой, выделительной, дыхательной и эндокринной систем.

При местном лечении таких осложнений химио-лучевой терапии как: стоматиты, гингивиты, радиоэпителииты, а также пролежни, вяло текущие раневые процессы, - вышеперечисленные заболевания и состояния не являются абсолютным противопоказанием.

Абсолютным противопоказанием для местного применения НИЛИ являются зоны локализации злокачественного процесса.