ЗАО 'НПО Космического приборостроения'

Аппараты лазерной терапии серии МУСТАНГ, МАТРИКС, МУЛАТ, УЗОР









Яндекс.Метрика

Купить: +7(495)785-8746      Получить консультацию: +7(495)785-8745


Лазерная терапия и биологические ритмы

Москвин С.В., ФГУ «Государственный научный центр лазерной медицины»
 
В любом живом организме, на всех уровнях его организации, существует большое число биологических ритмов (биоритмов), связанных друг с другом. Каждый физиологический процесс, происходящий в данном конкретном организме, находится в непрерывном изменении своего состояния с большей или меньшей частотой. Эти периодические изменения состояния и называют биологическими ритмами, особенностями которых является принципиальное отсутствие постоянных периодов (частот). Внешние же постоянные ритмы если и не игнорируются биологической системой, то уж точно не могут быть навязаны извне.
Известно, что любая биологическая система является открытой с точки зрения термодинамики, и внешние физические факторы в той или иной степени влияют на ее состояние. Однако в наибольшей степени воспринимается лишь то влияние, которое максимально близко к частотной организации физиологической организации, происходит своего рода биорезонанс. Следовательно, наилучшим, наиболее физиологичным вариантом синхронизации внешнего воздействия было бы использование реальных ритмов биологической системы, а не внешнее навязывание постоянного ритма. Однако реализация такой модели связана с многочисленными техническими трудностями, поэтому подобную аппаратуру удалось сделать лишь в очень узком временном интервале частот. Синхронизация же с большинством биоритмов должна быть основана на знании физиологии и временных параметров физиологической регуляции. Некоторые из них мы и хотели бы рассмотреть в данной работе.
Биосинхронизациявременных параметров воздействия низкоинтенсивного лазерного излучения (НИЛИ) с эндогенными биоритмами конкретного пациента – одно из самых интересных и перспективных направлений развития техники и методологии лечения. Любая патология в той или иной степени характеризуется десинхронозом, то есть рассогласованием фаз и скоростей разных функциональных и структурных процессов. По степени, характеру и виду десинхроноза можно диагностировать и прогнозировать состояние любой биосистемы. Устранение десинхронозов возможно как под влиянием естественных ритмов окружающей среды (без экологических искажений), так и путем биосинхронизированных многочастотных искусственных воздействий.
Внешние воздействия с определенной временной организацией, адекватной иерархии периодов ритмов биосистемы в каждый текущий момент, не фиксированы по абсолютным значениям, но привязаны к соотношениям частот в устойчивых стационарных режимах функционирования биосистемы (клетки, органа, организма). Соотношение частот в спектре этих сигналов соответствует иерархии периодов биоритмов целостной иерархической биосистемы. Такие сигналы способны устойчиво изменять уровни биологических, функциональных и структурных процессов и устранять десинхронозы.
Многочастотные биоритмологические (организованные по обратной связи) воздействия оказывают впоследствии более значительный активационный эффект на биосинтез с устойчивым сохранением повышенного содержания белка в клетке даже при меньшей силе и длительности, чем постоянные или одночастотные. Их суть заключается в восстановлении временной гармонии и устойчивости регуляторных систем организма. Методы биоуправляемой хронофизиотерапии позволяют оперативно учитывать индивидуальные биоритмологические особенности пациента и дозировать физиотерапевтическое воздействие (лазерное, магнитное и др.) путем модуляции его интенсивности и синхронизации в такт с ритмами кровотока.
К особенностям биоуправляемой лазерной хронотерапии следует отнести устойчивое восстановление не только общего уровня, но и нормализацию спектра ритмов микроциркуляции крови в месте патологии, благодаря чему исключается трофическая дискриминация одних клеточных элементов относительно других, восстанавливаются осмотическое равновесие, регионарный кровоток и лимфоток, ускоряется регенерация и увеличивается ее качество.
Стабильность лечебного эффекта в режиме биоуправления объясняется сохранением нормализованного спектра ритмов кровотока. Разработанный нами метод [Патент РФ №2117506 RU] и его преимущества связаны в первую очередь с устранением причин системного характера и усилением саморегуляции в организме больного. Наиболее важным в данном случае моментом является новый методологический подход не как статическое взаимодействие системы «организм-НИЛИ», но как синхронизация воздействия с физиологическим откликом на это воздействие. В результате чего и возникает биологическая обратная связь. Но для правильно организации лазерного влияния необходимо знать особенности физиологии человека, в первую очередь сосудистой системы.
Частота 10 Гц, столь значимо влияющая на процессы расширения сосудов, определяется, скорее всего, частотозависимыми эффектами электромеханического сопряжения как одного из этапов развития мышечного сокращения [Рюэгг Й., 1996]. При частотах возбуждения ниже 5 Гц ионы Ca2+, высвобождающиеся из терминальных цистерн, в промежутках между импульсами успевают закачаться обратно в саркоплазматический ретикулум, и наблюдается только одиночное сокращение мышцы. При частотах более 20 Гц концентрация ионов Ca2+ остается высокой, т. к. кальциевый насос не успевает вернуть ионы в продольную систему саркоплазматического ретикулума, и развивается тетанус (состояние устойчивого сокращения). При частотах же около 10 Гц наблюдается интересное явление, которое еще не получило убедительного объяснения. Дело в том, что при такой частоте возбуждения ионы кальция успевают закачаться обратно кальциевым насосом, однако суммация одиночных сокращений приводит как к росту максимального напряжения в сократительном цикле, так и остаточной величины одиночных сокращений [Blinks J.R. et al., 1978]. Это может решающим образом влиять на состояние микроциркуляции, в том числе и при воздействии физическими факторами в данном частотном диапазоне модуляции интенсивности.
С другой стороны, эндогенная вазомоторика, когда в артериолах, метартериолах и прекапиллярных сфинктерах наблюдаются ритмичные колебания тонуса, определяется автоматическим сокращением мышц сосудов и сопутствующих изменений гидродинамического сопротивления сосудов. В результате возникают ритмичные колебания скорости кровотока. Частота и амплитуда этих колебаний могут быть различными, однако они не участвуют в приспособлении кровотока к потребностям тканей [Haddy F.J. et al., 1976], следовательно, такие ритмы не могут задаваться внешним контуром регулирования биологических процессов.
Исследования показали, что уже на минимальные дозы лазерного излучения сосудистая система реагирует изменением состояния кровотока. Наиболее выраженной реакцией является физиологическое расширение как крупных, так и мелких артериальных и венозных сосудов. [Лутошкин М.Б., 2003].
Принцип биоуправления, реализованный в приставке «Матрикс-БИО» к АЛТ «Матрикс» и «Матрикс-Уролог», продемонстрирован на рис. 1. Мощность лазерного излучения модулируется тремя сигналами. Несущую частоту 3000 Гц модулирует плавающая частота 7–14 Гц (задается внутренним генератором) с целью предупреждения адаптации организма на воздействие. При этом мощность излучения (рис. 1, а) снижается до 1/3 (рис. 1, б). При подключении датчика пульса амплитуда НИЛИ модулируется пульсом пациента (рис. 1, в), при подключении датчика дыхания – соответственно дыханием пациента (рис. 1, г). В результате в фазах выдоха и диастолы мощность излучения минимальна, а в фазах вдоха и систолы (наиболее благоприятный момент воздействия) достигает максимального значения, установленного перед процедурой (рис. 1, д) [Патент РФ №2117506 RU].
 
 
Рис. 1. Принцип биоуправления по Пат. 2117506 RU.
 
Применение режима биоуправления предусмотрено частными методиками и определяется как конкретной нозологией, так и состоянием пациента. Наше сравнительное исследование режимов БИО и модуляции фиксированной частотой методом «двойного слепого контроля» показывает, что использование режима БИО в наибольшей степени влияет на сроки ремиссии, увеличивая до 2 раз длительность безрецидивного периода [Захаров П.И., Москвин С.В., 2003]. Соответственно, такой режим может быть рекомендован при хронических заболеваниях, связанных в первую очередь с нарушением регионарного кровотока.
Метод хорошо зарекомендовал себя и в урологии. А.П. Ракчеев с соавт. (1995) провели сравнительную оценку терапевтической эффективности двух комбинированных методов лазеротерапии хронического простатита – в режиме БИО и фиксированными частотами 300–1700 Гц. Всем больным дополнительно проводили чрескожное лазерное облучение крови на область кубитальной вены с помощью матрицы инфракрасных (0,89 мкм) лазерных диодов (МЛ01К). Значительно более эффективным оказался режим, включающий в себя трансректальное воздействие в комбинации с чрескожным облучением крови в режиме биоуправления. Аналогичные данные получены и О.Ю. Сопка (1997).
Тенденция расширения исследований в области хронобиологии и хрономедицины примечательна для современного этапа развития лазерной терапии. Техническая реализация того или иного способа биологической обратной связи зависит от самого принципа, числа обрабатываемых параметров, методов получения информации от биологического объекта, сложности обработки параметров, а также способов реализации (модуляция мощности, изменение фазы, частоты и другое), поэтому в каждом конкретном случае это уникальные устройства.
Приведенный пример лишь один из очень немногих успешно реализованных. И совершенно понятно, что аппаратная реализация подобных устройств может быть сделана лишь для быстропротекающих биологических процессов, с частотой от долей герц и выше. Для более медленных изменений необходимо участие человека (врача), определяющего временные интервалы воздействия и (или) варьирования дозы.
Хронобиологический подход – это и учет возраста пациента (варьирование дозой лазерного воздействия), и периодические профилактические курсы лазерной терапии (весна-осень), и периодическое (ежедневное или через день) проведение процедур и многое другое. Над обоснованием этих принципов мы не будем останавливаться, поскольку в той или иной степени данные вопросы рассмотрены в литературе. Мы остановимся более подробно лишь над новым взглядом на временные периоды проведения самих процедур. Многое стало понятно после представления нами первичного процесса взаимодействия НИЛИ с биологическими тканями, как термодинамический запуск кальцийзависимых процессов [Москвин С.В., 2003-2005].
Оптимальные периоды воздействия 1,5–2 мин и 5 мин характерны для большинства методик, что было определено эмпирически и проверено многолетней клинической практикой. Чем это обусловлено? Ответ мы видим на рис. 2, на котором представлен график изменения во времени концентрации ионов кальция в одной локальной зоне клетки (фибробласт человека) после облучения ее излучением гелий-неонового лазера [Alex­an­dra­tou E. et al., 2003]. Обращает на себя внимание тот факт, что максимумы концентрации наблюдаются точно в эти промежутки времени – 100 и 300 с! Теперь становится понятна хронобиологическая суть используемых на практике времен. Если мы прекращаем воздействие в данное, оптимальное время, то действуем синхронно с волной распространения Ca2+ и обеспечиваем максимальное усиление эффекта, как бы раскачивая физиологические «качели».
 
 
Рис. 2.Изменение концентрации ионов кальция в цитозоле под действием лазерного излучения [Alexandratou E. et al., 2003]
 
Более того, складывается впечатление, что такие периоды распространения волн Ca2+ универсальны для всех типов живых клеток. Это косвенно подтверждают данные T. Karu с соавт. (1994), которые показали на модели Escherichia coli, что эффект от воздействия НИЛИ растет с увеличением дозы при неизменном времени – 100 с, тогда как при других временах воздействия стимуляция митотической активности значительно уменьшается или не наблюдается вовсе!
Приведет ли увеличение дозы за счет мощности при сохранении оптимального времени воздействия к усилению клинического эффекта, мы пока не знаем наверняка. Это еще предстоит выяснить в ходе соответствующих исследований, т. к. экстраполировать данные исследований in vitro на другие модели мы, по понятным причинам, не можем. Также еще необходимо выяснить и другие закономерности: принципы сочетания воздействия НИЛИ различных длин волн, особенности использования импульсного режима и частот модуляции и т. д., однако совершенно бесспорным можно считать тот факт, что наши теоретические представления в части данных временных интервалов воздействия [Москвин С.В., 2003-2005] блестяще подтверждены как практическим опытом, так и непосредственно клинико-экспериментальными исследованиями!