Przezczaszkowa terapia fotobiomodulacyjna mózgu w bliskiej podczerwieni Pbm

W podejściu przezczaszkowym PBM dostarczenie dawki wystarczającej do uzyskania optymalnej stymulacji jest trudne ze względu na wykładnicze osłabienie przenikania światła do tkanki.Zaproponowano alternatywne metody, takie jak metody dostarczania światła do czaszki i donosowe, aby przezwyciężyć to ograniczenie.W tym artykule dokonano przeglądu najnowocześniejszych przedklinicznych i klinicznych dowodów dotyczących skuteczności terapii PBM mózgu.

1. Wstęp

W ciągu ostatnich dwóch dekad terapia fotobiomodulacją mózgu (PBM) została wprowadzona jako innowacyjna metoda stymulacji aktywności neuronalnej w celu poprawy funkcjonowania mózgu.Ta technika oparta na świetle obejmuje ekspozycję tkanki nerwowej na niską fluencję światła (w zakresie od <1 do> 20 J / cm2 i przy długościach fal od czerwonej do bliskiej podczerwieni (NIR) (600 do 1100 nm) za pomocą różnych metody dostarczania [1].Bezpieczeństwo i optymalne parametry terapii PBM mózgu, takie jak długość fali, fluencja, gęstość mocy, liczba powtórzeń, czas trwania leczenia i sposób dostarczania światła (ciągły

lub pulsacyjne) zostały w różny sposób przebadane w badaniach przedklinicznych [2-5].Pierwsze dowody na neuroterapeutyczne działanie terapii PBM uzyskano in vivo w modelu udaru zatorowego królika, aby przetestować jego zdolność do zapobiegania uszkodzeniom mózgu lub naprawy uszkodzeń mózgu występujących po udarze [6].Neuroprotekcyjne działanie lasera i diod elektroluminescencyjnych (LED) w różnych stanach neurologicznych, takich jak urazowe uszkodzenie mózgu (TBI) [7], udar niedokrwienny (IS) [8], Choroba Alzheimera (AD) [9], Choroba Parkinsona (PD) [10] oraz zaburzenia psychiczne, takie jak depresja i lęk [11,12], a także związany z wiekiem spadek funkcji poznawczych [13,14] zostały również pokazane.

Uważa się, że korzystny wpływ PBM wynika głównie z fotostymulacji mitochondrialnego łańcucha przenoszenia elektronów (ETC).Gdy PBM jest stosowany przy optymalnej fluencji (gęstości energii) i długościach fal, wywołuje efekty terapeutyczne w narządach docelowych bez powodowania jakichkolwiek negatywnych skutków [15,16].Terapia PBM zwiększa mózgowy przepływ krwi (CBF) [17-19], poprawia metabolizm energetyczny mózgu [17,20,21] i zwiększa obronę antyoksydacyjną [20].Co więcej, jego zdolność do promowania ochrony neuronów i przeżycia jest pośredniczona poprzez modulację mediatorów antyapoptotycznych i proapoptotycznych [22,23] i zapalne cząsteczki sygnałowe [24,25], a także stymulację czynników neurotroficznych [4,26,27].

2, zastosowanie kliniczne

Z medycznego punktu widzenia szeroki zakres zaburzeń neurologicznych i psychologicznych wpływa na różne struktury mózgowe.Ostatnie badania kliniczne nad terapią PBM mózgu koncentrowały się na stanach, takich jak AD, PD, TBI i udar niedokrwienny, a także MDD.Jednak rośnie również zainteresowanie zastosowaniem tej nieinwazyjnej modalności u doskonale zdrowych osób w celu poprawy ich zdolności poznawczych (wzmocnienie poznawcze)

1.1.Choroba Alzheimera

Pomimo istnienia kilku badań na zwierzętach, było tylko kilka badań dotyczących skuteczności terapii PBM u pacjentów z AD i demencją.Jeśli chodzi o te badania na ludziach, w wyniku terapii NIR PBM uzyskano znaczną poprawę jakości snu, stanów nastroju, wzorców EEG, a także poprawę funkcji poznawczych, w tym pamięci i uwagi [71,195].Poza tym, czerwony laser dostarczony przez cewnik tętniczy prowadzący do mózgu poprawił CBF u pacjentów z AZS, a także spowodował niezwykłe zmniejszenie oceny demencji [196].

2.2.Choroba Parkinsona

Jak dotąd większość badań klinicznych wykazała pozytywny wpływ przezczaszkowej terapii PBM w stanach takich jak TBI, udar i depresja, w których obszar docelowy znajdował się w korowych obszarach mózgu.Z drugiej strony patogeneza PD jest związana z nieprawidłowościami w SNc, strukturze śródmózgowia zlokalizowanej na głębokości 80–100 mm od szwu koronowego, poniżej opony twardej.Badania sugerują, że światło w rejonie NIR może nie przenikać do ludzkiego mózgu głębiej niż 20 mm od powierzchni kory [68].Uważa się, że jest to wyraźne ograniczenie w stosowaniu przezczaszkowej terapii PBM u ludzi z PD.Jednak w jedynym (niekontrolowanym, nierandomizowanym) badaniu z udziałem pacjentów z PD, poprawę funkcji motorycznych i poznawczych odnotowano po 2 tygodniach przezczaszkowej terapii PBM [197].

3.3 Urazowe uszkodzenie mózgu

Jak dotąd, chociaż większość badań na zwierzętach przeprowadzono na modelach ostrego TBI, dla kontrastu większość badań klinicznych przeprowadzono na pacjentach z przewlekłym TBI.Często zdarza się, że ludzie, którzy dochodzą do siebie po umiarkowanym lub ciężkim urazie głowy, cierpią z powodu wielu różnych długotrwałych objawów, w tym zaburzeń poznawczych (np. Słaba pamięć, zaburzenia funkcji wykonawczych i trudności z koncentracją), bóle głowy, zaburzenia snu i depresja.We wczesnych, otwartych badaniach nad TBI, przezczaszkowa terapia LED (633/870 nm) poprawiła samoświadomość, samoregulację funkcjonowania społecznego i jakość snu [30,33].Wyższa płynność lasera NIR skutkowała większą skutecznością kliniczną, taką jak zmniejszone objawy bólu głowy i lepszą jakość snu, a także lepsze stany poznawcze i nastroju u pacjentów z TBI [61].Ponadto poprawę czujności i świadomości u pacjentów z TBI z ciężkimi zaburzeniami świadomości uzyskano po napromienianiu przy długości fali 785 nm, która jest nieco rzadką w terapii przezczaszkowej PBM.

4.4.Udar mózgu

Do chwili obecnej trzy badania kliniczne, zwane „Neurothera Effectiveness and Safety Trials” (NEST-1 [199], NEST-2 [90] i NEST-3 [200]) zostały przeprowadzone u pacjentów z ostrym udarem mózgu.Chociaż badania fazy I i II wykazały zarówno bezpieczeństwo, jak i skuteczność terapii PBM przy użyciu lasera 808 nm (zastosowanego w ciągu 24 godzin od wystąpienia udaru), badania III fazy były rozczarowujące i zostały zakończone ze względu na daremność na etapie analizy pośredniej.Poza tym w sporadycznych badaniach podejmowano wysiłki, aby wykazać neuroprotekcyjne lub neuroreparatywne efekty terapii PBM u pacjentów z przewlekłym udarem przezczaszkowym [181] i wiele obszarów [201] metody napromieniania.

5.5.Depresja

Opracowanie skutecznych i zrównoważonych metod leczenia ciężkiej depresji jest globalnym celem od dziesięcioleci.Do tej pory badania nad przeciwdepresyjnymi skutkami terapii PBM miały stosunkowo krótkie okresy obserwacji i można je podzielić na dwa rodzaje badań, pacjentów z MDD [11,202,203] i pacjenci z TBI ze współistniejącą depresją [30,33,61].Pierwsze badanie z udziałem pacjentów z MDD wykazało, że pojedyncza sesja terapii LED złagodziła objawy depresji i lęku

W porównaniu z innymi metodami terapii, takimi jak leki, terapia światłem jest najbezpieczniejszą i pozbawioną skutków ubocznych metodą leczenia.
Światłoterapia była znana w medycynie od dawna, zwłaszcza w zakresie światła czerwonego i podczerwieni.
Wszyscy nasi klienci czują się dobrze po użyciu.
Nasze urządzenie działa w podczerwieni 810nm, może rozciągać się przez czaszkę do mózgu, oferując unikalny zestaw korzyści neurologicznych.Zwykle stosuje się go w leczeniu zmian przerzutowych w głębokich tkankach, a także w kościach.Może być również używany do obrazowania komórek rakowych, a także wykrywania i niszczenia krążących komórek nowotworowych.

1. Długość fali 810 nm ma zdolność rozciągania się przez czaszkę do mózgu, sprzyjając regeneracji po urazowym uszkodzeniu mózgu i zmniejszając długotrwałe uszkodzenie nerwów.
Długość fali 2,810 nm może pomóc pacjentom z ciężką depresją i lękiem
3. Światło NIR jest absorbowane przez oksydazę cytochromu C w mitochondriach.
4. Zwiększony przepływ krwi, energia, neuroprotekcja i mniej stanów zapalnych.
5. leczyć choroby urazowe (udar, TBI), neurodegeneracyjne i psychiatryczne.

Abstrakcyjny:

Wprowadzono nowe urządzenie do fotobiomodulacji mózgu za pomocą diod elektroluminescencyjnych (LED).Wstępne wyniki z regionalnego nasycenia mózgu tlenem oraz z termografii przedstawiono przed, w trakcie i po stymulacji.

Procedura oferuje nowy sposób ilościowego określenia biologicznych skutków ewentualnej innowacyjnej metody terapeutycznej.Jednak dalsze pomiary są absolutnie konieczne.

Maszyna do fotobiomodulacji mózgu jest instrumentem terapeutycznym opartym na zasadzie fotobiomodulacji.Ma dobry wpływ terapeutyczny na zdarzenia traumatyczne (udar, urazowe uszkodzenie mózgu i globalne niedokrwienie), choroby zwyrodnieniowe (demencja, choroba Alzheimera i Parkinsona) oraz zaburzenia psychiatryczne (depresja, lęk, zespół stresu pourazowego)

Fotobiomodulacja mózgu (PBM) z diodami elektroluminescencyjnymi (LED) od czerwonej do bliskiej podczerwieni (NIR) może być innowacyjną terapią różnych zaburzeń neurologicznych i psychologicznych.Światło czerwone / NIR może stymulować mitochondrialny kompleks IV łańcucha oddechowego (oksydaza cytochromu c) i zwiększać syntezę ATP (adenozynotrifosforanu).Ponadto absorpcja światła przez kanały jonowe prowadzi do uwolnienia Ca2 + oraz aktywacji czynników transkrypcyjnych i ekspresji genów.Terapia Brain PBM może poprawić zdolności metaboliczne neuronów i jest w stanie stymulować odpowiedzi przeciwzapalne, przeciwapoptotyczne i przeciwutleniające, a także neurogenezę i synaptogenezę.Odkrycia sugerują, że PBM może, na przykład, poprawiać funkcje czołowego mózgu osób starszych w bezpieczny i opłacalny sposób.

Zwróć uwagę na wzrost regionalnego nasycenia mózgu tlenem podczas i po stymulacji po lewej i prawej stronie.

Wyniki z obrazowania termicznego pierwszego pomiaru pilotażowego przy użyciu nowego hełmu stymulacyjnego.Zwróć uwagę na wzrost temperatury na hełmie (górny rząd; a przed, b w trakcie i c po stymulacji) na czole (środkowy rząd; d – f) i na brodzie (dolny rząd; g – i).

Główna funkcja

1. Długość fali 810 nm ma zdolność rozciągania się przez czaszkę do mózgu, sprzyjając regeneracji po urazowym uszkodzeniu mózgu i zmniejszając długotrwałe uszkodzenie nerwów.

Długość fali 2,810 nm może pomóc pacjentom z ciężką depresją i lękiem

3. Światło NIR jest absorbowane przez oksydazę cytochromu C w mitochondriach.

4. Zwiększony przepływ krwi, energia, neuroprotekcja i mniej stanów zapalnych.

5. leczyć choroby urazowe (udar, TBI), neurodegeneracyjne i psychiatryczne.

Wskazania

1. Zdarzenia traumatyczne (udar, urazowe uszkodzenie mózgu i globalne niedokrwienie).
2. Choroby zwyrodnieniowe (demencja, choroba Alzheimera i Parkinsona).
3. Zaburzenia psychiczne (depresja, lęk, zespół stresu pourazowego).

Przeciwwskazanie

1. Unikać bezpośredniego kontaktu z oczami, brzuchem kobiety ciężarnej, czerniakiem, brązowymi plamami.
2. Pacjenci objęci tabu z nowotworami złośliwymi we wczesnym i średnim stadium.
3. Przeciwwskazania dla pacjentów z ostrymi zaburzeniami krzepnięcia.

Terapia PBM została opracowana ponad 50 lat temu;jednak nadal nie ma wspólnego porozumienia co do parametrów i protokołów jego zastosowania klinicznego.Niektóre zespoły badawcze zalecały stosowanie gęstości mocy mniejszej niż 100 mW / cm2 i gęstości energii od 4 do 10 J / cm2.Inne grupy zalecają nawet 50 J / cm2 na powierzchni tkanki.Parametry takie jak długość fali, energia, przepływ, moc, irradiancja, tryb pulsu, czas trwania zabiegu i częstotliwość powtarzania mogą być stosowane w szerokim zakresie.Nasze obecne wstępne wyniki wykazały wyraźną odpowiedź mózgowego rSO2 w stosunku do stymulacji LED.Należy jednak wspomnieć, że temperatura znacznie wzrosła, a efekty te należy szczegółowo uwzględnić w dalszych badaniach.Istnieje również fakt, że nieskuteczne badania w komórkach o wysokiej aktywności mitochondrialnej wydają się być częściej spowodowane przedawkowaniem niż niedostatecznym dawkowaniem.Dlatego konieczne są badania kliniczne dotyczące optymalnych dawek stymulacji.

Przezczaszkowa PBM wydaje się obiecująca w leczeniu różnych chorób psychicznych.Pitzschke i in.zmierzono również propagację światła w różnych obszarach głębokiej tkanki mózgowej związanej z chorobą Parkinsona (PD) podczas przezczaszkowego i przezklinowego oświetlenia (przy 671 i 808 nm) głowy zwłok i zamodelowano parametry optyczne ludzkiej tkanki mózgowej za pomocą symulacji Monte-Carlo.Badanie to pokazuje, że możliwe jest również naświetlenie głębokich tkanek mózgu przezczaszkowo i przezklinowo.Otwiera to możliwości terapeutyczne dla osób cierpiących na PD lub inne choroby mózgu wymagające terapii światłem.Przeprowadzono kilka badań dotyczących możliwych niekorzystnych skutków dla LED PBM.

Na przykład Moro i wsp.zbadali skutki długotrwałego stosowania PBM (670 nm) przez dłuższy czas, do 12 tygodni, u normalnych, naiwnych małp makaków.Nie znaleźli żadnych histologicznych podstaw do jakichkolwiek poważnych obaw związanych z bezpieczeństwem biologicznym związanych z PBM podawanym z dostępu wewnątrzczaszkowego.Hennessy i Hamblin wskazali również na już ustalone bezpieczeństwo i zauważalny brak niekorzystnych skutków przezczaszkowej PBM.Wstępne wyniki są bardzo obiecujące;Jednak potrzebne są dalsze prace badawcze, aby móc na przykład wykorzystać ten nowy rodzaj PBM jako metodę terapeutyczną.Wielu badaczy uważa, że ​​PBM z diodami LED i / lub laserem w chorobach mózgu stanie się jednym z najważniejszych medycznych zastosowań terapii światłem w nadchodzących latach i dziesięcioleciach.

Źródła: Fotobiomodulacja mózgu - wstępne wyniki z regionalnej oksymetrii mózgu i termowizji

Specyfikacje