Контакты

Наш адрес: Фактический: 248000, Калуга, ул.Подвойского, д. 33 Почтовый: 248000, Калуга, Главпочтампт, а/я1038 Тел: (4842) 57-37-99, 57-66-09

Лазеротерапия

Оцените материал
(0 голосов)

Автор: О. И. Ефанов

Лазерная терапия – воздействие на ткани человека низко-интенсивного лазерного излучения с лечебной цель. Лазерное излучение является вынужденной стимулированной электромагнитной волной…

 

Лазерная терапия – воздействие на ткани человека низко-интенсивного лазерного излучения с лечебной целью. Лазерное излучение является вынужденной стимулированной электромагнитной волной оптического диапазона длиной от 10 нм до 1 мм (1 мкм = 1000 нм, 1 мм = 1000 мкм). В отличие от света лазерное излучение имеет:

1. когерентность – согласованное протекание во времени нескольких волновых процессов одной частоты и поляризации;

2.     монохроматичность – только одна длина волны;

3.     поляризованность – упорядоченность ориентации векторов напряженности электромагнитного поля волны в плоскости перпендикулярной ее распространению.

Распространение лазерного излучения подчиняется всем законам оптики.

Световые электромагнитные колебания распространяются в виде волн (возмущение/изменение/) состояния среды или поля, перемещающиеся с какой-то скоростью в пространстве, и характеризуются следующими параметрами:

1.     длина волны (l - лямбда) – расстояние перемещения волны за время одного периода;

2.     частота колебаний (v) – число колебаний в единицу времени, выражается в герцах (Гц) – 1 колебание в 1 с;

3.     мощность (поток) излучения – средняя мощность излучения, проходящая через какую-либо поверхность, измеряется в Ваттах (Вт);

4.     плотность потока мощности (интенсивность излучения, облученность)/Е/ - отношение потока мощности (ПМ) к площади поверхности, перпендикулярной направлению распространения волны, измеряется в Вт/м2;

5.     энергия излучения (W) – энергия, полученная при воздействии мощностью 1 Вт за 1 с, измеряется в джоулях (Дж), 1 Дж = 1 Вт/с;

6.     доза излучения (энергетическая экспозиция) /Н/ - энергетическая облученность за какое-то время, измеряется в Дж/м2;

7.     оптический электромагнитный спектр – распределение колебаний по длине волны (частоте) оптического излучения:

o      ультрафиолетовый

короткий

100 – 275 нм

средний

276 – 320 нм

длинный

321 – 400 нм

o      видимый свет

фиолетовый

401 – 450 нм

синий

451 – 480 нм

голубой

481 – 510 нм

зеленый

511 – 575 нм

желтый

576 – 585 нм

оранжевый

586 – 620 нм

красный

621 – 760 нм

o      инфракрасный

ближний

761 нм – 15 мкм (1 мкм = 1000 нм)

дальний

16 мкм – 1000 мкм (1 мм)

Действие лазера зависит от биологической активации поглощенным светом (УФ, видимого и ИК диапазона) биофизических и биохимических процессов в организме и тканях. Основной физической реакцией взаимодействия поглощенного света и тканей является переход световой энергии в тепловую энергию и распространение тепла за счет радиации и конвекции в ближайших к зоне воздействия тканях с кровотоком в отдельные участки тела.

Простейшая химическая реакция происходит при поглощении кванта света (электрона высокой энергии), что приводит электроны атома вещества, находящиеся ближе к ядру на орбите с низкой энергией в возбуждение, вследствие чего они (по Н.Бору) перемещаются на орбиту с высокой энергией. Возбужденные электроны спонтанно переходят на промежуточную орбиту, излучая при этом фотон (квант света) с энергией, равной разности энергии двух орбит.

Таким образом, происходит либо присоединение, либо потеря электрона атомом вещества, поглощающим свет. На молекулярном уровне это может приводить к ионизации, окислению или восстановлению вещества, диссоциации и изомеризации молекул, либо разрушению (лизису) вещества. Фотоактивирующее действие оказывает лишь свет, поглощенный данной системой. Оно зависит от величины энергии поглощенного кванта света, которая обуславливает степень возможной реакции и общего количества поглощенной энергии (квантов света) в единицу времени, что связано с оптической плотностью ткани, характеризующей скорость процесса (число реакций в единицу времени).

При прохождении через ткани, интенсивность светового потока экспоненциально уменьшается в зависимости от длины пути и концентрации вещества в ткани (плотности). Кривая зависимости оптической плотности вещества и длины волны поглощенного света называется спектром поглощения, который при своей непрерывности имеет максимум поглощения квантов света на какой-то длине волны.

Видимый свет поглощается светопоглощающими (хроматофорными) группами молекул белка, частично кислородом. Активно участвуют в этом меланин, гемоглобин и ряд ферментов.

ИК-излучение ближнего диапазона (0,74 – 3,00 мкм) поглощает белковые молекулы и кислород, а дальнего (3 – 2000 мкм) – молекулы воды, кислорода и углекислоты.

Фотохимические реакции в ткани происходят при возбуждении колебательных процессов в молекулах вещества и активации возбуждения электронов атомов, для чего необходима внешняя энергия, равная или превышающая энергию молекулярных связей и атомарных процессов.

Лазерное излучение видимого диапазона спектра имеет энергию фотонов 2,0 – 3,1 ЭВ, что достаточно для диссоциации молекул и активации фотохимических превращений. Следовательно, происходит переход световой энергии в химическую энергию.

Таким образом, тепловое действие лазерной световой энергии наиболее выражено в ИК-части спектра, фотохимическое – в УФ.

Взаимодействие лазерного света с тканями подчиняется законам оптики – отражается, проникает, преломляется, огибает, накладывается.

Отражается от поверхности ткани около 43 – 55% падающего светового потока. Коэффициент отражения кожей лазерного излучения (ЛИ) зависит от многих причин. У женщин он выше на 5 – 7% , чем у мужчин; у стариков после 60 лет ниже, чем у молодых; у белой кожи на 6 – 8% выше, чем у пигментированной. При охлаждении снижается на 10 – 15%, при увеличении угла падения луча возрастает в десятки раз. Проникшее ЛИ многократно рассеивается, поглощается и преобразуется в энергию колебаний, электронного возбуждения, диссоциации, ионизации молекул, что активизирует биологические соединения. Часть энергии идет на возбуждение вторичного излучения в ткани, которое действует на незначительном расстоянии. Ткани организма являются многослойной рассеивающей средой, толщина и структура которой влияют на поглощение ЛИ. Поляризованное излучение поглощается хуже, чем неполяризованное по физическим законам. Коэффициент пропускания света при большом числе слоев должен убывать экспоненциально, но в ткани происходит нарушение этого вследствие многократного отражение излучения и разной плотности «упаковки клетки». Рассеивание ЛИ зависит от длины волны и оптических свойств тканей. Коэффициенты отражения, пропускания и поглощения кожи отличаются у больных и здоровых людей, что используют для диагностики, выбора лечебной тактики, контроля и прогнозирования эффекта назначенного лечения. Например, если облучение раны приводит к увеличению поглощения ЛИ во время процедуры, то следует ожидать нормализации трофики тканей на другой день, а уменьшение, наоборот, говорит о низкой эффективности лечения. «Терапевтический коридор» дозы (поток мощности) лежит в пределах 0,1–1 Дж/см2.

Наибольшей проникающей способностью через кожу, которая является точкой приложения ЛИ, обладают волны длиной 650–1200 нм, так называемый диапазон «оптической прозрачности ткани». Глубже всего, до 70 мм, проникают ИК-лучи длиной волны 0,8–1,0 мкм (ближний диапазон ИК); 450–590 нм 0,5-2,5 мм, 630 нм - 25 мм, причем 40% их рассеивается и отражается. Ткани поглощают ЛИ избирательно: кровеносные сосуды – 193, 248, 308 нм (УФ-диапазон) и 10,6; 2,94 мкм (ИК-диапазон), вследствие чего глубина проникновения составляет 1-20 мкм. В мягкие ткани ЛИ 630 нм проникает на 15 мм, 800-1000 нм (0,8-1 мкм) – на 40 мм, а костную ткань - на 25 мм. В диапазоне 600 –1400 нм кожа поглощает 25-40% излучения, мышцы и кости – 30-80%, паренхиматозные органы (печень, селезенка, сердце, поджелудочная железа) до 100%.

Проходя через ткани, ЛИ изменяет свои физические свойства, в первую очередь, теряя когерентность и поляризованность уже на глубине 200 мкм. Глубже оно действует как обычный свет соответствующей длины волны. Кроме избирательного поглощения ЛИ, существует дифференцированное отношение тканевых структур, начиная с молекул.

Основной реакцией тканей на воздействие низкоинтенсивного лазерного излучения является изменение, чаще повышение, обменных процессов, приводящих к структурным сдвигам. Это связано с длиной волны ЛИ, дозой, методикой воздействия, структурно-функциональным состоянием тканей и организма. Отмечается 3 вида реакций:

1.     первичное действие, связанное с непосредственными изменениями в тканях биофизических и химических процессов;

2.     вторичное действие – ответные компенсаторные и адаптационные реакции, направленные на сохранение гомеостаза организма;

3.     последействие, например, образование токсических продуктов.

Воздействие ЛИ красного диапазона (0,63 мкм) при ПМ 0,1-500 мВт/см2 длительностью до 5 минут приводит к сдвигам в различных тканевых структурах.

Считают, что при температуре тела (37°С) двойной липидный слой клеточной мембраны находится в неустойчивом состоянии, поэтому внешняя энергия ЛИ вызывает его фазовый переход и изменение всех процессов, связанных с ним. Доза ЛИ излучения не должна превышать 4 Дж/см2.

В живых системах имеются светочувствительные рецепторы, реагирующие на поглощенные кванты света. Интенсивность поглощения света может служить показателем эффективности лазерного воздействия. Считают, что световая стимуляция клеточного метаболизма связана с изменением редокспотенциала клетки, при нормальных значениях которого сдвигов метаболизма не происходит.

ЛИ изменяет (ускоряет или замедляет) скорость метаболизма в ткани, что называют биоактивацией. Это сложный многоэтапный процесс схематически состоит:

1.     поглощение кванта света ЛИ;

2.     первичная физико-химическая реакция;

3.     промежуточный этап (образование фотосенсибилизированных веществ, перенос энергии на компоненты мембран);

4.     образование физиологически активных веществ;

5.     реакция нервной и гуморальной систем;

6.     полученный эффект.

Поглощение световой энергии в первую очередь производят специальные светочувствительные рецепторы (хромотофоры) и светопереносчики – акцепторы – гемоглобин, циклические нуклеотиды, железо- и  медьсодержащие ферменты, пигменты, цитохромы, окислительно-восстановительные ферменты и др. Взаимодействие их с квантом света активизирует оксидантные системы, изменяет структуру и обмен РНК, ДНК, белков, что стимулирует синтетические клеточные процессы.

После включения нейрогуморального звена регуляции формируется ответная реакция организма по типу срочной или долговременной адаптации, что в большей степени связано с физиологией патологического процесса, а ЛИ играет роль пускового механизма для нормализующих преобразований в тканях. Этим можно объяснить многообразие вторичных реакций при немногочисленности первичных световых ответов на ЛИ.

Прочитано 77166 раз Последнее изменение Четверг, 23 Мая 2013 06:23