CC BY
103
БИОУПРАВЛЯЕМАЯ ЛАЗЕРНАЯ ТЕРАПИЯ: МЕХАНИЗМ ДЕЙСТВИЯ И КРИТЕРИИ ОПТИМАЛЬНОСТИ ПАРАМЕТРОВ
*Загускин С.Л., Коган М.И., Шангичев А.В.
*НИИ физики Южного Федерального университета и кафедра урологии Ростовского государственного медицинского университета, [email protected]
Обоснована необходимость применения режима биоуправления лазерным воздействием по сигналам с датчиков пульса и дыхания пациента и исключения фиксированных частот менее 10кГц. При амплитудной модуляции и синхронизации лазерного воздействия с увеличением кровенаполнения ткани и энергетического обеспечения ответных реакций резко расширяется терапевтический диапазон интенсивности. Согласуются с ритмами центрального кровотока ритмы золь-гель переходов и осмотических градиентов в клетках, уровень и спектр ритмов микроциркуляции крови в области патологии. Устраняется дисбаланс артериальной и венозной частей капиллярного русла. Исключаются побочные реакции и передозировка. Повышается вероятность лечебного эффекта и его стабильность.
Физические методы лечения способны не только снизить потребность, но и в ряде случаев полностью заменить медикаментозную терапию. Физиотерапия при локальных воздействиях в меньшей степени, чем лекарства может вызывать привыкание, аллергические реакции и побочные эффекты. Однако доминирование в настоящее время лекарственной терапии объясняется тем, что физиотерапия и конкретно лазерная терапия не позволяет пока прогнозировать и гарантировать исключительно положительный лечебный эффект для всех пациентов. Выпускаемые в нашей стране и за рубежом терапевтические лазеры не дают возможность автоматически учитывать текущие индивидуальные особенности пациента, контролировать состояние и реакции пациента непосредственно во время процедуры и индивидуально дозировать лазерное воздействие. Во время проведения процедуры лазерной терапии соотношение поглощения, отражения и рассеивания лазерного излучения изменяется слабо, но, как показали наши экспериментальные исследования на изолированных клетках, чувствительность, пороги и интенсивность ответных реакций клетки отличаются на порядок и более в зависимости от фаз ритмов энергетического метаболизма. Меняется не только величина, но и знак ответной реакции по функции клетки и биосинтезу. Такая же неоднозначность реакций на тканевом и органом уровнях имеет место в разные фазы колебания кровенаполнения ткани в ритмах центрального кровотока в соответствии с фазами сокращения сердца и дыхания.
Параметры лазерного излучения в разных методических рекомендациях отличаются на порядок и более и определяются в основном удобством схемотехнических и конструктивных решений. Использование фиксированных частот физиологически не адекватно, поскольку все колебания энергетики, биосинтеза и чувствительности на уровнях клетки, ткани, органов и организма имеют постоянно варьирующие периоды. В живых системах нет стационарных состояний, и суперпозиция постоянно идущих переходных процессов приводит к тому, что импульсы лазерного воздействия постоянной частоты могут приходиться на моменты, как повышения, так и снижения чувствительности, достигать или не достигать порога ответной реакции, вызывать лечебный или негативный побочный эффект (рис.1).
По этой причине использование фиксированных частот при лазерной терапии напоминает лотерею удачных и неудачных ударов навстречу и вдогонку качелям, роль которых выполняют биоритмы разных уровней организма пациента. Величина и даже знак ответных реакций на физическое воздействие одних и тех же параметров различны не только у разных пациентов, но даже у одного и того же пациента в разное время суток, сезона года и фаз ритмов кровотока. Исключить
неопределенность и непредсказуемость результата лазерной терапии возможно только при автоматической синхронизации лазерного воздействия с моментами, когда это воздействие полезно, когда можно прогнозировать и гарантировать лечебный эффект, стимулировать восстановительные процессы относительно деструктивных [4]. Такими моментами являются фазы ритмов увеличения кровенаполнения ткани, когда открываются капилляры вблизи клеток с повышенной в данный момент чувствительностью, увеличивается диффузия кислорода и транспорт в эти клетки энергетических метаболитов, увеличивается энергетическое обеспечение ответных реакций [5]. Амплитудная модуляция лазерного воздействия по сигналам с датчиков пульса и дыхания, устанавливаемых на теле пациента, с увеличением в моменты систолы и вдоха согласует ритмы местного кровотока с ритмами центрального кровотока. Такая биосинхронизация не только повышает уровень, но и нормализует спектр ритмов микроциркуляции крови в области патологии [2].
ЛЛЛЛЛЛЛЛЛ Фиксированная
частота воздействия
Ритмы энергетики клетки
I
Знак реакции
Рис. 1 Различие знака реакции клетки на лазерное воздействие фиксированной (постоянной) частоты в зависимости попадания на разные фазы ритма энергетики клетки (микроциркуляции крови) даже при равенстве частоты воздействия со средней частотой энергетики клетки.
Многократное совпадение усиления лазерного воздействия с вдохом пациента формирует тканевую память, благодаря которой повышается стабильность лечебного эффекта. Существующие аппараты и методы лазерной терапии фактически не учитывают особенности разных стадий течения воспалительного процесса, условия артериальной или венозной гиперемии, венозного застоя и отека, наличие и степень гипоксии в области патологии. В режиме биоуправления все эти особенности нарушения микроциркуляции крови возможно адекватно учитывать, меняя соотношение глубин модуляции по пульсу, дыханию и тремору (рис. 2).
1.Тремор 7-13Гц
2. Пульс
3. Дыхание
Суммарный сигнал (1,2,3) биоуправления
Рис. 2 Амплитудная модуляция интенсивности лазерного воздействия в режиме биоуправления сигналами с датчиков пульса и дыхания пациента
Синхронизация по тремору не требует биоуправления. Частота тремора как одна из составляющих ритмов микроциркуляции крови не фиксирована, она постоянно варьирует в диапазоне 7-13 Гц, совпадая с ритмом элонгации (ритмом присоединения аминокислот при синтезе белка на рибосоме). Показано эволюционное согласование всей иерархии периодов ритмов синтеза белка со всей иерархией ритмов их энергообеспечения [1]. В качестве несущей частоты лазерного воздействия нельзя использовать частоты импульсов меньше 10 кГц. Такие частоты могут совпадать со средними значениями ритмов внутриклеточных процессов и метаболизма, вызывая нарушение их координации и пространственно-временного согласования. Аналогично совпадение частоты внешнего лазерного воздействия со средними значениями колебаний активности ферментов может только нарушать их адаптивные возможности, но отнюдь не вызывать усиление этой активности. Наиболее быстрые биоритмы фазовых золь-гель переходов в участках плазматической мембраны и хроматина интерфазного ядра клетки, обнаруженные нами с помощью скоростной киносъемки на лазерном проекционном микроскопе с нелинейным лазерным увеличением яркости изображения, были не более 10 кГц [3]. Максимальная частота золь-гель переходов 11,4 кГц зарегистрирована в мышечной клетке крыльев медоносной пчелы. Определение оптимальных параметров лазерной терапии показало целесообразность использования в качестве несущей частоты 22,5кГц. Эта частота уже не воспринимается любым видом клеток как дискретная и соответствует максимуму образования синглетного кислорода. Механизм лазерного воздействия связан с переходом части геля в золь в ИК диапазоне и тепловой диссипацией энергии поглощения различными акцепторами в видимой области. Снижение при этом концентрации кальция в цитозоле меньше 1мкМ усиливает функцию, энергетический и пластический обмен в клетке.
Для использования методик лазерной терапии в разных условиях важно указывать отдельно среднюю плотность мощности и длительность лазерного воздействия, а не дозу, так как эффекты лазерного облучения при одной и той же дозе могут быть различны (табл.1). Скорость тепловой диссипации поглощенной энергии и другие следовые процессы зависят от исходного состояния цитоплазмы клетки и ее компартментов в месте локализации акцепторов. Законы Арндта-Шульца, Вебера-Фехнера, Бунзена-Роско и Лапика-Вейса выполняются, строго говоря, только при исходно одинаковой чувствительности. Чувствительность клетки и ткани зависит от эндогенных колебаний энергетики и следовых изменений, вызванных предшествующим внешним воздействием. Резкое расширение в режиме биоуправления терапевтического диапазона интенсивности исключает побочные реакции, передозировку или отсутствие эффекта в разное время суток и для пациентов с разной чувствительностью. Использование биологического таймера увеличивает стабильность лечебного эффекта. Контроль за состоянием и реакциями пациента по отношению частоты пульса к частоте дыхания непосредственно во время отпуска процедуры позволяет индивидуально дозировать лазерное воздействие с учетом изменений вегетативного статуса пациента. Правильное использование метода требует также включения в необходимых случаях задержки и реверсии сигнала датчика пульса.
Оптимальные параметры лазерной терапии для ряда заболеваний определены нами по следующим критериям: 1) максимальная степень разжижения цитоплазмы в компартментах клетки, оцениваемая по увеличению амплитуды агрегации-дезагрегации внутриклеточных микроструктур, 2) увеличение уровня и восстановление спектра ритмов микроциркуляции, 3) повышение клеточного иммунитета по показателям дифференциальной термометрии между зонами подключичной впадины и проекцией тимуса, 4) нормализация активности супероксиддисмутазы эритроцитов крови, 5) улучшение вегетативного статуса,
нормализация отношения частоты пульса к частоте дыхания,. 6) клинические показатели, подкрепленные соответствующими лабораторными и инструментальными методами, улучшение функции соответствующего при конкретном заболевании органа и общего состояния пациента.
Табл.1. Сравнение эффектов лазерного облучения разной средней плотности мощности и длительности при одинаковой дозе 0,3 дж/см2
Критерии оптимальности параметров лазерной терапии Эффект лазерной терапии
0,5мВт/см2х 10мин 1мВт/см2х 5мин 5мВт/см2х 1мин
Переход части геля в золь нет + ++
Активность СОД + + нет
Уровень микроциркуляции нет ++ +
Продукция Т-лимфоцитов нет ++ +
Нормализация ЧП/ЧД ++ + нет
Нормализация уровня и ритмов фрактальной размерности ЧП ++ + нет
Применение режима биоуправления при лазерной терапии абактериального хронического простатита показало по сравнению с традиционным лечением преимущество в скорости и стабильности лечебного эффекта по показателям уменьшения тазовой боли, улучшения эректильной функции, мочеиспускания, кровотока в предстательной железе, фертильности, достоверного различия по степени нормализации липидного и энергетического обмена, системы антиоксидантной защиты и соотношения активности супероксиддисмутазы к активности каталазы в крови, в секрете простаты и эякуляте.
1. Загускин С.Л. Сверхслабые физические сигналы, условия биорезонанса и изменения метеочувствительности // Юбилейные чтения памяти А.Л. Чижевского. Сб. трудов конф. с межд. участием. С-Пб. Изд-во Политехн. ун-та, 2007. С. 87-96.
2. Загускин С.Л., Загускина С.С. Лазерная и биоуправляемая квантовая терапия. М.: «Квантовая медицина», 2005.-220с.
3. Загускин С.Л., Никитенко А.А., акад. Овчинников Ю.А., акад. Прохоров А.М., Савранский В.В., Дегтярева В.П., Платонов В.И. О диапазоне периодов колебаний микроструктур живой клетки.//Докл. АН СССР, 277, N6, 1984, С.1468-1471.
4. Комаров Ф.И., Загускин С.Л., Рапопорт С.И. Хронобиологическое направление в медицине: биоуправляемая хронофизиотерапия // Терапевт. архив. N8. 1994 С. 3-6.
5. Zaguskin S.L., Zaguskina L.D., Zaguskina S.S. Intracellular regulation of oxygen consumption in isolated crayfish stretch receptor neuron. // Cell and Tissue Biology, 2008. Vol.2, No.1, pp.57-63.
BIOCONTROLLED LASER THERAPY: THE MECHANISM OF ACTION AND CRITERIA OF OPTIMAL PARAMETERS
*Zaguskin S.L., Kogan M.I., Shangichev A.V. *Physics Research Institute of Southern Federal University and Faculty of Urology of the Rostov State Medical University, [email protected]
Necessity of application of a mode of biomanagement by laser influence on signals from gauges of pulse and breath of the patient and exception of the fixed frequencies less than 10кГц is proved. At peak modulation and synchronization of laser influence with of blood filling tissue increase and power maintenance of responses the therapeutic range of intensity sharply extends. Rhythms of sol-gel transitions in cells, a level and a spectrum of blood circulation rhythms in the field of pathology will be coordinated to rhythms of the central blood-groove. It is eliminated disbalance of arterial and venous parts of a capillary net. Collateral reactions and overdose are excluded. The probability of medical effect and its stability rises.
