Лечебное применение электромагнитных волн оптического диапазона (фототерапия)

Свет представляет собой электромагнитные колебания, обладающие свойствами частиц (квантов, фотонов) и волн. Во всех физических явлениях, связанных с распространением света, наиболее выражены его волновые свойства (интерференция, дифракция, отражение, рассеяние, преломление). В явлениях, связанных с излучением и поглощением света тканями, проявляются его квантовые свойства. Между энергией кванта и длиной волны существует обратная зависимость: чем короче длина световой волны, тем больше энергия её квантов, и наоборот.

Основной действующий фактор светотерапии - сигналы искусственного электромагнитного монохроматического некогерентного или полихроматического излучения в диапазоне видимого света, характеризующиеся:

  • - ритмом их подачи (постоянно, ритмично, аритмично);
  • - цветом (хроматическим или ахроматическим);
  • - уровнем освещенности светового поля;
  • - модуляциями (изменением формы);
  • - равномерностью освещенности поля зрения.

Принято деление оптического спектра на инфракрасное

излучение (длина волн 780 нм - 1 мкм), видимое (780-380 нм) и ультрафиолетовое (380-100 нм).

При взаимодействии, с поверхностью тела человека часть оптического излучения отражается, другая рассеивается во все стороны, третья поглощается, а четвертая - проходит сквозь различные слои биологических тканей. Отношение этих частей к падающему потоку излучения характеризуют коэффициентами отражения, рассеяния, поглощения и пропускания тканей и сред. Чаще всего объектом взаимодействия ЭМП оптического диапазона с организмом является кожа. Коэффициент отражения оптического излучения слабопигментированной кожей достигает 43-55% и зависит от многих причин. Так, например, у мужчин он на 5-7% ниже, чем у женщин. Пигментированная кожа отражает свет на 6-8% слабее. Нарастание угла падения света на поверхность кожи увеличивает коэффициент отражения до 90 %.

Фотобиологические реакции возникают вследствие поглощения электромагнитной энергии, которая определяется энергией световых квантов и возрастает с уменьшением длины волны. Характер взаимодействия оптического излучения с биологическими, тканями определяется его проникающей способностью. Различные слои кожи неодинаково поглощают оптическое излучение разной длины волны. Глубина проникновения света нарастает при переходе от ультрафиолетового излучения до оранжевого с 0,7-0,8 до 2,5 мм, а для красного излучения составляет 20-30 мм. В ближнем диапазоне инфракрасного излучения (на длине волны 950 нм) проникающая способность достигает, максимума и составляет 60-70 мм, а в среднем и дальнем диапазонах резко снижается до 0,3-0,5мм.

Взаимодействие электромагнитных волн оптического диапазона с биологическими объектами проявляется как в волновых, так и в квантовых эффектах, вероятность формирования которых изменяется в зависимости от длины волны. При оценке особенностей лечебного действия ЭМП оптического диапазона, наряду с такими закономерностями его волнового распространения, как отражение, рассеяние и поглощение, необходимо также учитывать корпускулярные эффекты - фотохимический, фотоэлектрический, фотолитический и др. В механизме фотобиоло- гического действия ЭМП оптического диапазона определяющим является поглощение энергии световых квантов атомами и молекулами биологических тканей. В результате образуются электронно-возбужденные состояния молекул с переносом энергии кванта (внутренний фотоэффект) и происходят электролитическая диссоциация и ионизация биологических молекул. Характер первичных фотобиологических реакций определяется энергией квантов оптического излучения. В инфракрасной области энергии фотонов достаточно только для увеличения энергии колебательных процессов биологических молекул. Видимое излучение, энергия фотонов которого выше, способно вызвать их электронное возбуждение и фотолитическую диссоциацию. Наконец, кванты ультрафиолетового излучения вызывают ионизацию молекул и разрушение ковалентных связей.

На следующем этапе энергия оптического излучения трансформируется в тепло или образуются первичные фотопродукты, выступающие пусковым механизмом фотобиологических процессов. Первый тип энергетических превращений присущ в большей степени инфракрасному, а второй - ультрафиолетовому излучению. Анализ природы происходящих процессов позволяет утверждать, что специфичность лечебных эффектов различных участков оптического излучения зависит от длины волны.

Степень проявления фотобиологических эффектов в организме зависит от интенсивности оптического излучения, которая обратно пропорциональна квадрату расстояния от источника до облучаемой поверхности. Исходя из этого, в клинической практике определяют не интенсивность, а дозу облучения на определенном расстоянии от источника путём измерения времени облучения.

Таким образом, электромагнитные поля и излучения имеют определённое пространственно-временное распределение энергии, которая при взаимодействии ЭМП с биологическими тканями трансформируется в другие виды (механическую, химическую, тепловую и др.). Вызванные возбуждением или нагреванием тканей организма процессы служат пусковым звеном физикохимических и биологических реакций, формирующих конечный терапевтический эффект. При этом каждый из типов рассмотренных электромагнитных полей и излучений вызывает присущие только ему физико-химические процессы, которые определяют специфичность лечебных эффектов.

Все методы лечебного применения электромагнитных излучений оптического диапазона можно сгруппировать следующим образом (табл. 2.2).

Таблица 2.2

Методы лечебного применения электромагнитных излучений оптического диапазона

Характер излучений

Методы лечебного применения

Инфракрасное излучение

ИК-облучение

Видимое излучение

Хромотерапия

Ультрафиолетовое излучение

У Ф-обл учение

длинноволновое (ДУФ) средневолно-

длинноволновое

Монохроматическое когерентное из-

Лазеротерапия Фото-

Инфрафракрасное облучение - применение с лечебной целью инфракрасного излучения.

Источником инфракрасного излучения является любое нагретое тело. Интенсивность и спектральный состав такого излучения определяются температурой тела. Организм человека также является мощным источником инфракрасного излучения и хорошо поглощает его (феномен радиационного теплообмена). Инфракрасное излучение составляет до 45-50% солнечного излучения, падающего на Землю. В искусственных источниках света (лампах накаливания с вольфрамовой нитью) на его долю приходится 70-80% энергии всего излучения.

Происходящее при поглощении энергии инфракрасного излучения образование тепла приводит к локальному повышению температуры облучаемых кожных покровов на 1-2°С и вызывает местные терморегуляционные реакции поверхностной сосудистой сети. Сосудистая реакция развивается (разно. Вначале возникает кратковременный (до 30 с), незначительно выраженный спазм поверхностных сосудов кожи, который в последующем сменяется увеличением локального кровотока и возрастанием объема циркулирующей в тканях крови. В результате возникает гиперемия облученных участков тела, обусловленная увеличением притока крови в тканях. Она проявляется красными пятнами на коже, возникает в процессе инфракрасного облучения больного, не имеет четко очерченных границ и исчезает бесследно через 20-30 мин после окончания облучения. После многократных инфракрасных облучений на коже может появиться нестойкая пятнистая пигментация, которая локализована преимущественно по ходу поверхностных вен.

Выделяющаяся тепловая энергия существенно ускоряет обменные процессы в облучаемых тканях, активирует лейкоциты и лимфоциты в очаге воспаления в подострой и хронической фазах. Это приводит к ускорению грануляции ран и трофических язв. Следовательно, инфракрасное излучение стимулирует репаративную регенерацию и может быть наиболее эффективно на заключительных стадиях развития воспалительного процесса. Напротив, в острую фазу воспаления оно может вызвать пассивную застойную гиперемию и усилить болевые ощущения.

В результате изменения импульсной активности кожных рецепторов развиваются нейрорефлекторные реакции внутренних органов, связанных с облученным участком кожи. Они проявляются в расширении сосудов внутренних органов, усилении их трофики, а также в ускорении грануляции ран и трофических язв.

Лечебные эффекты: противовоспалительный, лимфодренирующий, сосудорасширяющий.

Показания: подострые и хронические негнойные воспалительные заболевания внутренних органов, ожоги и отморожения, вяло заживающие раны и язвы, заболевания периферической нервной системы с болевым синдромом (миозит, невралгия), последствия травм костно-мышечной системы.

Хромотерапня - лечебное применение различных спектров видимого излучения.

На долю видимого излучения приходится до 15 % излучения искусственных источников. В естественных условиях организм практически никогда не подвергается воздействию только видимого излучения, поскольку в спектре испускающих его ламп накаливания всегда преобладают инфракрасные лучи. Поэтому при видимом облучении в организме возникают реакции, присущие и инфракрасному облучению. Однако, роль видимого излучения в процессе жизнедеятельности человека исключительна: с его помощью организм получает свыше 90% информации о внешнем мире.

Видимое излучение представляет гамму различных цветовых оттенков, которые оказывают избирательное действие на возбудимость корковых и подкорковых нервных центров, а следовательно, модулируют психоэмоциональные процессы в организме. В 1910 г. академик В.М.Бехтерев установил, что красное и оранжевое излучения возбуждают корковые центры и подкорковые структуры, синее к фиолетовое - угнетают их, а зеленое и желтое уравновешивают процессы торможения и возбуждения в коре большого мозга.

Ранее И.Р. Тарханов показал исключительно важную роль белого света, который необходим для нормальной жизнедеятельности и работоспособности человека. Снижение продолжительности дня приводит к сезонной эмоциональной депрессии, основными симптомами которой являются гиперсомния, анергия, изменение аппетита.

Белый свет повышает сниженное в 5 раз при сезонной депрессии содержание мелатонина в головном мозге и адаптивную функцию эпифиза. Он восстанавливается соотношение фаз сна и бодрствования у больных. При поглощении видимого излучения в коже происходит выделение тепла, активизируются общие и местные реакции микроциркуляции.

Лечебные эффекты, психостимулирующий, тонизирующий.

Показания: переутомление, неврозы, сезонная эмоциональная депрессия, расстройства сна, вяло заживающие раны, желтуха у новорожденных.

Ультрафиолетовое облучение (УФО) - лечебное применение излучения ультрафиолетового спектра.

При поглощении квантов ультрафиолетового излучения в коже протекают следующие фотохимические и фотобиологиче- ские реакции: разрушение белковых молекул (фотолиз), образование более сложных биологических молекул (фотобиосинтез) или молекул с новыми физико-химическими свойствами (фотоизомеризация), а также образование биорадикалов. Сочетание и выраженность этих реакций, а также проявление последующих лечебных эффектов определяются спектральным составом ультрафиолетовых лучей.

Длинноволновое облучение - лечебное применение длинноволнового ультрафиолетового (ДУФ) излучения.

Ультрафиолетовые лучи длинноволнового диапазона стимулируют процессы образования меланина в клетках кожи. Меланин - это черный пигмент, усиление продукции которого приводит к компенсаторной активации синтеза ряда гормонов гипофиза, с последующим усилением секреторной деятельности надпочечников и усилением иммунного ответа.

У больных псориазом и витилиго возникает пигментация и исчезают бляшки на пораженных участках кожи. В процессе курсового лечения по опредёленной схеме происходит полное восстановление структуры кожи. Такой метод лечения данных заболеваний называется фотохимиотерапией, или PUVA- терапией.

Лечебные эффекты: меланинобразующий, иммуностимулирующий, фотосенсибилизирующий.

Показания: острые воспалительные заболевания внутренних органов (особенно дыхательной системы), заболевания суставов и костей различной этиологии, ожоги и отморожения, вяло заживающие раны и язвы, утомление, псориаз, экзема, витилиго, себорея.

Средневолновое облучение - лечебное применение средневолнового ультрафиолетового излучения. При поглощении его квантов, обладающих значительной энергией, в коже образуются низкомолекулярные продукты фотолиза белка и фоторадикалы, активизирующие иммунный ответ и факторы неспецифического иммунитета. Это приводит к формированию ограниченной гиперемии кожи - эритемы (лат. erythema - краснота). Она возникает через 3-12 часов от момента облучения, сохраняется до 3 суток, имеет четкие границы и ровный красно-фиолетовый цвет. Повторные ультрафиолетовые облучения активируют барьерную функцию кожи, понижают её холодовую чувствительность и повышают резистентность к действию токсических веществ. После неоднократных средневолновых ультрафиолетовых облучений у больного может появиться слабовыраженная нестойкая пигментация, которая впоследствии быстро исчезает. Установлено, что пигментация является специфической ответной реакцией на СУФ-излучение. Следовательно, загар и эритема являются самостоятельными специфическими реакциями на ультрафиолетовое излучение длинно- и средневолнового диапазонов.

Различные дозы ультрафиолетового облучения определяют неодинаковую вероятность формирования эритемы и проявления лечебных эффектов. Исходя из этого, в физиотерапии рассматривают действие средневолнового ультрафиолетового излучения в субэритемных и эритемных дозах раздельно.

В первом случае при облучении средневолновыми ультрафиолетовыми лучами увеличивается синтез витамина D.

Под действием ультрафиолетового излучения в эритём- ных дозах накапливающиеся в коже биологически активные вещества активируют систему микроциркуляции облученных участков тела, что приводит к снижению отека поверхностных тканей, уменьшению воспаления.

Возникающие при СУФ-облучении рефлекторные реакции стимулируют деятельность практически всех систем организма. Происходят активация адаптационно-трофической функции симпатической нервной системы и восстановление нарушенных процессов белкового, углеводного и липидного обмена в организме. При локальном облучении улучшается сократимость миокарда, что существенно уменьшает давление в малом круге кровообращения. Средневолновое ультрафиолетовое излучение восстанавливает секрецию бронхов, стимулирует гемопоэз, кислотообразующую функцию желудка и выделительную способность почек.

Усиливаются также процессы десенсибилизации организма к продуктам фотодеструкции белков, усиливаются защитные иммунобиологические реакции организма.

Лечебные эффекты: витаминообразующий, трофостиму- лирующий, иммуномодулирующий (субэритемные дозы), противовоспалительный, анальгетический, десенсибилизирующий (эритемные дозы).

Показания: острые и подострые воспалительные заболевания внутренних органов (особенно дыхательной системы), последствия травм костномышечной системы, заболевания периферической нервной системы вертеброгенной этиологии с выраженным болевым синдромом (радикулит, плексит, невралгия, миозит), заболевания суставов и костей, Бз-гиповитаминоз, вторичная анемия, алиментарно-конституциональное ожирение, рожа.

Коротковолновое облучение (КУФ) - лечебное применение коротковолнового ультрафиолетового излучения.

Ультрафиолетовое излучение коротковолнового диапазона вызывает выраженный антибактериальный и антигрибковый эффект.

Эти лучи в начальный период облучения приводят к кратковременному спазму капилляров с последующим более продолжительным расширением субкапиллярных вен. В результате на облученном участке формируется коротковолновая эритема красноватого цвета с синюшным оттенком. Она развивается через несколько часов и исчезает в течение 1-2 суток.

При облучении крови коротковолновыми ультрафиолетовыми лучами происходит стимуляция клеточного дыхания форменных элементов крови, увеличивается ее ионная проницаемость, что при аутотрансфузии ультрафиолетом облученной крови (АУФОК) вызывает увеличение количества оксигемо- глобина и повышение кислородной емкости крови. Достигается также детокси- кационный эффект, улучшаются агрегационных свойств эритроцитов и тромбоцитов, фазовые изменения содержания лимфоцитов и иммуноглобулинов А, М и G, повышение бактерицидной активности крови. Наряду с реакциями системы крови коротковолновое УФ-излучение вызывает расширение сосудов микроциркуляторного русла, нормализует свертывающую систему крови и активирует трофометаболические процессы в тканях.

Лечебные эффекты: бактерицидный и микоцидный (при облучении кожи и слизистых); иммуностимулирующий, катабо- лический, гипокоагулирующий (при ультрафиолетовом облучении крови).

Показания: острые и подострые воспалительные заболевания кожи и носоглотки (слизистых носа, миндалин), внутреннего уха, раны с опасностью присоединения анаэробной инфекции, туберкулез кожи. АУФОК показана при гнойных воспалительных заболеваниях (абсцесс, карбункул, остеомиелит, трофические язвы), ишемической болезни сердца, бактериальном эндокардите, гипертонической болезни I-II стадии, пневмонии, хроническом бронхите, хроническом гиперацидном гастрите, язвенной болезни, остром сальпингоофорите, хроническом пиелонефрите, нейродермите, псориазе, роже, сахарном диабете.

Монохроматическое когерентное излучение представлено двумя видами воздействия: лазеротерапией и фотодинамической терапией.

Лазерное излучение стало использоваться в лечебных целях относительно недавно. Слово лазер происходит от сочетания первых букв фразы на английском языке «Light amplification by stimulated emission of radiation», переводимой как «усиление света с помощью вынужденного излучения». Уместно заметить, что лазерное излучение, получаемое с помощью созданных руками человека приборов, является совершенно новым экологическим фактором и не имеет аналогов в природе. Обычная характеристика лазерного излучения: узкий пучок, исключительно высокая яркость или интенсивность, излучения.

Оно происходит на фиксированной длине волны. Это обеспечивает лазерному излучению его чистоту, которая определяется как «монохроматизм». Кроме этого, излучение фотонов происходит с одинаковым ритмом, то есть все лучи находятся в одинаковой фазе. Традиционные источники излучают свет во всех направлениях. Луч лазера идеально состоит из плоских волн. Энергия излучается лазером в компактном пучке, расходимость которого незначительна. Важной особенностью является возможность достижения высокой концентрации энергии путём усиления и фокусировки излучения.

В медицине лазеры применяются в двух основных направлениях: высокоинтенсивное лазерное излучение используется для коагуляции и рассечения тканей в хирургии; низкоэнергетическое лазерное излучение - для инициирования биологических эффектов в физиотерапии. В курортной практике используется только второй тип.

Воздействие лазерным лучом связано с чрезвычайно сложными изменениями на клеточном уровне Свет лазера меняет биофизические параметры клеточных мембран, действует на митохондрии клеток, включая различные ферментативные реакции. В местах нарушения трофики происходит изменение как доставки, так и скорости потребления кислорода. Всё это ведёт к улучшению трофики тканей, уменьшению отека, стимуляции механизмов иммунологической защиты, активизации восстановительных процессов. Общая реакция организма на облучение лазером, не зависящая от локализации облучаемого участка, обусловлена включением гипоталамо-гипофизарно-

надпочечниковой системы, что ведёт к выраженному противовоспалительному, антиаллергическому, противоотечному, обезболивающему эффектам.

Особое внимание в последние годы привлекают иммуномодулирующие эффекты низкоинтенсивного лазерного излучения. Это связано с тем, что всё большее значение в патогенезе многих заболеваний придаётся нарушениям иммунитета. Многие авторы связывают иммуномодулирующий эффект низкоинтенсивного лазерного излучения (НЛИ) с влиянием на рецепторный аппарат иммунокомпетентных клеток. В клинических исследованиях установлено нормализующее влияние НЛИ на функциональное состояние иммунной системы, причем в большей степени изменялись количественные показатели, характеризующие клеточный иммунитет. Иммуномодулирующее действие НЛИ зависит от локализации воздействия, исходного функционального состояния иммунной системы и дозы лазерного излучения. Доказано антистрессорное действие НЛИ, причём наиболее выраженный иммунореабилитирующий эффект отмечен при локализации воздействия на область тимуса.

Перечисленные изменения вызывают существенные лечебные эффекты и имеют обширные области применения.

Лазер вызывает терапевтический эффект только в том случае, если его излучение достигает структуры, которая будет обработана с достаточной интенсивностью. Однако интенсивность излучения снижается на его пути к структуре в соответствии с классическими оптическими законами. На потери влияют отражение, дисперсия, преломление и поглощение.

Отражение - основная причина потери энергии лазерного излучения, которая может составить от 15 до 20%. Жирная кожа, особенно после массажа или из-за косметики, отражает намного больше, чем сухая. Поэтому рекомендуется предварительно очистить кожу спиртовым раствором.

Лазерное излучение, проникая в ткани, изменяет направление под влиянием отражения и преломления. Если направить видимое излучение лазера на кожу, то появляется «ореол» примерно с сантиметровым поперечником, вызванный рассеянием. Это - выражение дисперсии. Поэтому важно, чтобы излучение попадало на кожу под углом, как можно более близким прямому углу.

Разные ткани имеют различные коэффициенты поглощения лазерного излучения одной и той же длины волны. При поглощении происходит потеря энергии пропорционально толщине ткани и интенсивности излучения. Поглощение тканью сильно зависит от длины волны лазерного излучения. Лазерное излучение теряет также интенсивность в воздухе. Для инфракрасного лазера расстояние, при котором интенсивность снижается наполовину, равно 25 см.

Стимулирующее влияние лазеров наиболее четко проявляется, если ткани находятся в состоянии репаративной регенерации. Имеет при этом значение и фактор времени. Для большинства тканей наиболее эффективными являются экспозиции между 30 секундами и 3 минутами.

Максимальное действие лазеротерапии наблюдается, в основном, к 7-му дню облучения и эффективно до месяца.

Лазеротерапия достаточно сложный метод лечения по определению показаний, используемой технике, прогнозируемо- сти результатов и проведению процедур.

При аутотрансфузии лазером облученной криви (АЛОК) или транскутанном лазерном облучении крови, (ЛОК) активируются ферментные системы эритроцитов, что приводит к увеличению кислородной емкости крови. Снижение скорости- агрегации тромбоцитов и содержания фибриногена сочетается здесь с нарастанием уровня свободного гепарина и фибринолитической активности сыворотки крови, что приводит к существенному замедлению скорости тромбообразования.

Усиления клинической эффективности лазерного воздействия достигают сочетая его с постоянным магнитным полем (магнитолазерная терапия). При этом существенно увеличивается проникающая способность лазерного излучения, уменьшается коэффициент отражения на границе раздела тканей и обеспечивается максимальное поглощение лазерного излучения. Указанные особенности существенно повышают терапевтическую эффективность магнитолазерного воздействия на патологический процесс.

Лечебные эффекты: противовоспалительный, репаративно-регенеративный, гипоалъгезивный, иммуностимулирующий, бактерицидный.

Показания: заболевания и повреждения костномышечной и периферической нервной системы, заболевания сердечно-сосудистой (острая и подострая стадии инфаркта миокарда, ишемическая болезнь сердца, заболевания сосудов нижних конечностей), дыхательной (бронхит, пневмония, бронхиальная, астма), пищеварительной (язвенная болезнь, хронический гастрит, колит) систем, заболевания мочеполовой системы, повреждения и заболевания кожи (длительно не заживающие раны и трофические язвы, ожоги; пролежни, отморожения, герпес, зудящие дерматозы, фурункулез, красный плоский лишай), заболевания ЛОР-органов (тонзиллит, фарингит, ларингит, синусит), тимусзависимые иммуноде- фицитные состояния, диабетические ангиопатии.

Светодиодная фототерапия (фотодиодная и фотодинамическая терапия). Исследования показали, что в области терапевтического воздействия при плотности мощности излучения не более 2,5 мВт/см2 когерентность излучения значения не имеет. Главным параметром является длина волны излучения. Поэтому для терапевтического воздействия изобрели дешевые светодиоды красного (длина волны 660 нм), зеленого (длина волны 540 нм), синего (длина волны 470 нм) и инфракрасного (длина волны 840-950 нм) излучения.

Наблюдается действие, подобное лазеротерапии. В результате специфического ответа организма возникают три группы биологических эффектов: иммунокоррекция, нормализация обменных процессов и восстановление микроциркуляции крови.

Разработчики аппаратуры и методик применения подчеркивают технологические преимущества этого направления:

  • - значительное сокращение доз назначаемых фармпрепаратов или отказ от них;
  • - сокращение в 2-3 раза реабилитационного периода;
  • - высокий профилактический потенциал;
  • - отсутствие побочных эффектов, экологическая безопасность.

Опыт ряда авторов показывает хорошие результаты комплексного использования этих методов лечения. Эффективность применения увеличивается при использовании биологической обратной связи.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >