Application of laser treatment for internal diseases

Full Text

В начале 60-х годов были проведены первые исследования взаимодействия лазерного излучения (ЛИ) с биологическими объектами. Эксперименты показали, что лазерный луч благодаря монохроматичности и когерентности обладает высокой плотностью мощности, позволяющей избирательно термически воздействовать на живые ткани без существенного повреждения рядом расположенных тканей. Начиная с 70-х годов ЛИ значительно расширяет сферу своей применимости и успешно внедряется в клинику внутренних болезней [7, 11, 21]. В начале 80-х годов было проведено первое внутрисосудистое облучение крови гелий-неоновым лазером (ГНЛ) с помощью световода. Этот метод нашел широкое применение [1, 5, 34]. Для любого организма лазерный свет является непривычным искусственным раздражителем, не встречающимся в естественных условиях. Основными особенностями ЛИ являются высокая направленность, монохроматичность и энергоемкость [29].

Характер эффекта зависит от энергетических параметров лазерного пучка, длины волны, плотности мощности и режима излучения — непрерывного или импульсного, времени воздействия, теплофизических свойств биоткани и се объема, в котором поглощается энергия излучения [24, 33]. Объем, в котором происходит поглощение энергии, определяется глубиной проникновения в ткань энергетического потока, которая, в свою очередь, зависит от длины волны излучения. Для терапевтического воздействия используют ЛИ длиной волны от 0,6 до 1,5 мкм, которое глубоко проникает в биологические ткани. Проведенные исследования показали наличие высокой световой чувствительности у разных клеток человека в красном, фиолетовом и зеленом диапазонах [32]. Различные биохимические компоненты макроорганизма — ферменты, гормоны, витамины, пигменты - имеют сугубо индивидуальные характеристики поглощения излучения, в связи с чем лазерный свет действует избирательно на те или иные органы и системы. Именно эта особенность монохроматического когерентного света отличает его от других видов излучений.

Один из возможных эффектов терапевтического воздействия ГНЛ может быть связан с фотостимуляцией освобождения кислорода (О₂) из молекул окисленного гемоглобина (НЬ). Спектр поглощения НЬ, насыщенного О₂, имеет максимум вблизи 0,64 мкм, что почти совпадает с длиной волны излучения ГНЛ (0,63мкм). Установлено, что биостимулирующее действие излучения ГНЛ связано с его поглощением порфириносодержащим ферментом каталазой, имеющим максимум свстоабсорбции около 628 нм [19].

Цепь процессов, возникающих в биологическом субстрате под влиянием когерентного излучения, начинается с поглощения квантов света. Максимальное воздействие монохроматическое когерентное излучение оказывает на ткани, обладающие наибольшим показателем поглощения и минимальным коэффициентом отражения. В то же время установлено, что коэффициент отражения снижается с уменьшением длины волны излучения и с увеличением кровенаполнения органа. При сравнительно небольшой мощности ЛИ энергия, получаемая биологическим объектом. преобразуется по трем основным путям: 1)”переизлучается” или рассеивается в результате флюоресценции либо фосфоресценции, резонансного, комбинационного и рэлеевского рассеяния; 2) превращается в тепло; 3) вызывает активацию химических реакций. При малых дозах облучения когерентный монохроматический свет действует как биологический стимулятор. Известно, что стимулирующий эффект малых доз ЛИ с длиной волны 0,63 мкм связан с внутриклеточным воздействием на нуклеиновые кислоты, митохондрии, связывание молекул воды и электролитов, а также с энергетическими процессами. Клетка взрослого организма может находиться в состоянии покоя в неделящемся состоянии либо на стадии деления, проходя клеточный цикл - последовательность событий в течение около 24 часов, в результате которой образуются две дочерние клетки. Действие низкоинтенсивного лазерного излучения (НИЛИ), по-видимому, запускает молекулярные реакции, обусловливающие переход клеток из фазы покоя (GO) в фазу подготовки начала синтеза ДНК (G1) и далее в фазу (S) синтеза ДНК, РНК и белка. Возникающие путем комбинационного рассеяния ЛИ световые кванты могут поглощаться участками ДНК

с локальным изменением конформационного состояния макромолекулы, в том числе энхансеров. Возможно, энхансеры являются специфическими фотоакцепторами к определенным длинам волн [35]. В результате достигаются улучшение микроциркуляции, раскрытие коллатералей, активизация трофики и нормализация нервной возбудимости |6]. ЛИ обладает общим и местным биологическим стимулирующим действием. Возникающие нервно-рефлекторные и нервно-гуморальные реакции с активацией симпатоадреналовой и иммунной систем, увеличением концентрации адаптивных гормонов находят отражение в многообразном комплексе адаптивных и компенсаторных реакций, направленных на восстановление нарушенного гомеостаза [16]. Вместе с тем показано, что при облучении ГНЛ рано и значительно увеличивается активность ключевых ферментов антиоксидантной защиты. Лабораторные исследования показали, что НИЛИ может способствовать активации стресс-реализующих механизмов, а также оптимизации стресс-запускающих и стресс-лимитирующих систем [14].

Электронно-микроскопические исследования показали, что под действием НИЛИ происходит увеличение поверхности ядерной мембраны, количества рибосом и полисом в приядерной зоне цитоплазмы. Кроме того, выявлено, что под действием гелий-неонового ЛИ происходят выраженные изменения в структуре как цитоплазматических мембран, так и внутриклеточных, в частности, митохондриальных мембран и эндоплазматического ретикулума. Изменения в цитоплазматических мембранах характеризуются повышением их проницаемости. Усиливаются основные биоэнергетические процессы, в частности окислительное фосфорилирование [4, 25]. Под действием НИЛИ меняется структура двойного липидного слоя клеточной мембраны с переориентировкой полярных головок липидов, инициируется их фазовый переход [49].

Клинико-экспериментальными исследованиями обнаружено образование продуктов фотолиза. Установлено, что под действием НИЛИ происходят достоверное увеличение биосинтеза ДНК и РНК [23, 38], а также увеличение митохондрий и лизосом. При облучении клеток красным светом максимальная стимуляция синтеза ДНК наблюдается при дозе 100 Дж/м² [50].

Имеется много публикаций, свидетельствующих о повышении активности ферментов и увеличении в тканях содержания АТФ [51]. Исследования показали, что дозы НИЛИ, не превышающие 20 Дж/см² для ГНЛ и лазеров на парах меди и 4 Дж/см² для УФЛ, при ежедневном, локальном и региональном воздействиях оказывают стимулирующий эффект. Он заключается в увеличении пролиферации, дифференцировки и секреторной активности клеток. Превышение указанных дозировок приводит к альтерации клеток. Исследованиями установлено усиление кислородного обмена в сторону увеличения поглощения тканями О₂ [52] и напряжения кислорода в тканях. Выявлено положительное влияние ЛИ на кислородный баланс, активацию SH-зависимых ферментных систем и модулирующее влияние инфракрасного ЛИ на уровни адреналина и норадреналина.

Определены повышение скорости кровотока, увеличение числа функционирующих капилляров и новых коллатералей, а также интенсивное формирование сосудов, особенно капилляров [48].

Реакция микроциркуляторного русла (МЦР) имеет двухфазный характер. В течение первых 2-3 сеансов ЛИ активно функционирует лишь артериальное звено МЦР, венозное и лимфатическое звенья МЦР включаются при последующих сеансах. С этим связывают обострение клинических проявлений заболевания после первых сеансов лазеротерапии (ЛТ), поскольку активация артериального колена капиллярного русла приводит к усилению экссудативных процессов с развитием периваскулярного отека, раздражением нервно-рефлекторного аппарата. Активация венозного и лимфатического дренажей при последующих сеансах чрескожной ЛТ ведет к разрешению описанных выше явлений. В свою очередь, процессы изменения в состоянии МЦР могут контролироваться методами лазерной допплеровской флуометрии [9].

Многие исследователи указывают на укорочение фаз воспалительного процесса при лазерном облучении патологического очага; прежде всего отмечено подавление экссудативной и инфильтративной реакций. В механизме активации процессов фосфорилирования и ресинтеза макроэргичсских соединений на фоне лазерного воздействия имеет большое значение активация НАДФ-Н₂-дсгидрогсназы, цитохрома с и с_р цитохромокси дазы. Активация системы переноса электронов связана, вероятно, с усилением окисления субстратов в цикле трикарбоновых кислот, поставляющих восстановительные эквиваленты в систему терминального окисления.

Установлено также влияние излучения ГНЛ на показатели естественного иммунитета [45]. Во время ЛТ у больных с трофическими язвами и ранами в сыворотке крови отмечались возрастание IgG, третьего компонента комплемента и ге-в молитической активности комплемента, нормализация сниженных до лечения показателей В и Т-лимфоцитов.

Локальное повышение температуры клеточных мембран приводит к возникновению градиента температуры в околомембранных пространствах, что вызывает термодиффузионный отток ионов Na⁺ и К⁺ от мембран с раскрытием белковых каналов, активацией транспорта ионов и клеточных медиаторов, прежде всего гистамина и серотонина. Результатом этого является активация микроциркуляции в области сосочкового слоя дермы, приобретающая в дальнейшем генерализованный характер. Изученные механизмы позволили использовать ЛИ в качестве аналгезирующего, сосудорасширяющего и противовоспалительного средства [27].

Накоплен значительный опыт использования ГНЛ в гастроэнтерологии [2], кардиологии [26], пульмонологии [42], ревматологии [47]. В настоящее время общепризнано, что лечение язвенной болезни желудка и двенадцатиперстной кишки должно быть комплексным. Одним из методов лечения этой патологии является ЛИ. Серией гистохимических исследований было подтверждено стимулирующее воздействие НИЛИ на обменные процессы в язвенном дефекте слизистой за счет повышения активности ферментов, а также модифицирующее влияние его на метаболизм катехоламинов. При лазерном воздействии имеет место активация клеточных элементов системы мононуклеарных фагоцитов (гистиоцитов рыхлой соединительной ткани), стимулирующих ангиогенез, процессы клеточной пролиферации и синтез коллагена, что манифестирует наступление пролиферативной фазы воспалительной реакции как заключительного этапа репаративного процесса. Увеличение синтетической активности клеточных элементов системы мононуклеарных фагоцитов как важнейшего компонента иммунной системы приводит к активации шести первых компонентов комплемента, Т- и В-клеточного иммунитета, увеличению содержания в крови и тканях фосфоинозитидов, играющих важную роль в регуляции пролиферативных и синтетических процессов клеток различных тканей.

В ряде работ приведены сравнительные данные о лечении больных язвенной болезнью эндогастральным облучением аргоновым лазером, фоторсфлсксотераписй ГНЛ. Также проводили комплексное лечение — лекарственную и эндоскопическую ЛТ ГНЛ [10]. Интересные данные о заживлении гастродуоденальных язв при эндоскопическом облучении полупроводниковым лазером (0,85мкм) мощностью на конце эндоскопа 1 мВт приводят А.П Доценко и соавт. [15]. Эффективность подтверждена методом электронной микроскопии при изучении в краях язв желудка и двенадцатиперстной кишки в динамике [39, 41].

Отмечена высокая эффективность ЛИ по зонам Захарьина—Геда при лечении в амбулаторных условиях больных ИБС в сочетании с гастроэнтерологическими заболеваниями [13, 20, 30, 31].

При изучении действия НИЛИ в кардиологии установлено, что активация аэробного гликолиза и усиление энергообразующей способности миокарда при облучении до 15 минут, а экспозиции до 30 минут приводили к снижению энергетических запасов. В основе клинического эффекта НИЛИ лежит ряд положительных изменений гомеостаза и реологических свойств также центральной гемодинамики [28]. После Лт обнаружено снижение гиперкоагуляции крови, выражавшееся в удлинении времени кровотечения и времени свертывания крови, снижении содержания фибриногена, повышении фибринолитической активности крови. К концу лечения у больных выявлялось снижение спонтанной агрегации эритроцитов без существенного изменения показателей гематокрита. Получены также данные об избирательном действии ЛИ на процесс активации каталазы, что ведет к повышению фосфорилирующей активности митохондрий клеток [40]. В облученной крови человека снижаются показатели свертываемости, ригидность эритроцитов и величина поверхностного натяжения их мембраны. Отмечены снижение готовности к тромбообразованию, спонтанной агрегации тромбоцитов и активности коагуляционного гемостаза, а также повышение активности фибринолитической системы крови у больных ИБС (нестабильной стенокардией) при ИКЛТ [18]. Кроме того, определено достоверное снижение частоты осложнений ИБС методами этапной НИЛИ [3]. При ИБС значительно снижается число болевых приступов вплоть до полного их исчезновения у некоторых больных. Резко сокращается применение медикаментозных средств, нормализуется сердечный ритм, исчезают акроцианоз и признаки нарушения МЦР как клинически, так и по данным реовазографии, увеличивается диурез.

Значительно влияние НИЛИ на клиническое течение и гемостатический потенциал крови у больных хроническими заболеваниями легких в сочетании с кардиальной патологией [43, 44]. Лекарственная терапия в таких случаях представляет определенные трудности, а НИЛИ с успехом может се дополнить, а в некоторых случаях и заменить. Отмечен эффект чрескожного воздействия НИЛИ ГНЛ при лечении как лобарной, так и очаговой пневмонии, причем иммуностимулирующий эффект был примерно одинаковым при трех видах лечения [17]. При проведении профилактических курсов внутривенной ЛИ в поликлинических условиях отмечали существенное улучшение качества жизни больных бронхиальной астмой (БА). Установлена эффективность различных видов НИЛИ при лечении больных пневмонией и бронхиальной астмой [46]. Кратковременное облучение донорской крови не влияет на иммунологический статус организма, более длительное - снижает возможности участия иммунокомпетентных клеток в иммунных реакциях. Внутривенное облучение крови в течение 15 минут не дает отрицательной ЭКГ и ФВД. В процессе освоения клинического применения НИЛИ всеми исследователями выявлено его биомодулирующее действие.

Таким образом НИЛИ - высокоэффективное терапевтическое средство, однако для получения наилучших результатов нужно подбирать программу лечения для каждого пациента отдельно, а в конце каждого курса определять, нужно ли продолжать лечение или нет, даже если была достигнута конечная стандартная доза. На сегодняшний день можно считать теоретически, экспериментально и клинически обоснованными допустимые параметры воздействия для гелий-неоновых (633 нм) и полупроводниковых (0,8—1,3 мкм) лазеров, работающих в непрерывном режиме генерации излучения: плотность потока мощности (ПМП) — от 0,3 до 10 мВт/см², время воздействия на одно поле — до 5 минут, общее время облучения за процедуру — до 20—30 минут, до 15 ежедневных процедур на курс лечения.

Для ГНЛ, имеющих расфокусирующую насадку, ППМ определяют по формуле: ППМ= P/S, где Р — выходная мощность излучения данного аппарата, S — облучаемая площадь, которая равна 3,14 • d/4 где d — диаметр светового пятна. Доза излучения (Д) равна произведению ППМ на время облучения (t) : Д=ППМЧ. При отсутствии расфокусирующей насадки Д=Р • t. При внутривенном облучении ГНЛ, работающими в непрерывном режиме генерации излучения, можно считать обоснованными такие параметры воздействия, как мощность излучения на торце световода до 5 мВт, время облучения не более 30 минут. Допустимы как ежедневные процедуры, так и с большим промежутком времени между облучениями, поскольку восстановление структуры эндотелия и нормализация микрорельефа внутренней поверхности сосудистой стенки после 30-минутного воздействия проходят через 6 часов после облучения. Положительный эффект ЛТ сохраняется от 3 до 6 месяцев, затем курс необходимо повторить.

Использование различных методов ЛТ может быть рекомендовано для широкого применения в клинике внутренних болезней.¹ В то же время сохраняется актуальность изучения механизмов влияния ЛИ на всех уровнях биотканей и целостного организма.

[1] Примечание редактора. Воспроизводимость лечебных эффектов лазерного излучения требует изучения с соблюдением критериев доказательной медицины.

About the authors

N. B. Amirov

Author for correspondence.
Email: info@eco-vector.com
Russian Federation

References

Supplementary files