Fotobiomoduláció és fénydózis: hullámhossz, teljesítmény és időtartam

Mit jelent a fénydózis a fotobiomodulációban?

A fénydózist önmagában a percek száma nem írja le. Tudnunk kell, milyen fényt használunk, mekkora optikai teljesítmény jut az adott felületre, mennyi ideig és melyik szövetre. Ismételt alkalmazásnál az alkalmak száma és a köztük lévő időköz is fontos. A fotobiomoduláció (PBM) a fényingerre adott biológiai válaszokat vizsgálja; ezek nagysága nem feltétlenül nő a leadott energiával arányosan. [2] [3]

A fényforrás teljesítménye, a felszínre érkező energia és a célszövetben elnyelt energia különböző mennyiségek. A bőr, az orrnyálkahártya és az érben lévő vér eltérő optikai körülményeket jelent. Ugyanaz az időtartam vagy J/cm²-ben megadott érték ezért nem vihető át automatikusan egyik alkalmazási módról a másikra.

Hullámhossz, teljesítmény és idő: mit mutatnak a mértékegységek?

Az alábbi áttekintés elkülöníti a fizikai paramétereket a biológiai eredménytől. Minden adat a besugárzás más jellemzőjét írja le. [3]

A dióda mérete és a ténylegesen megvilágított szövetfelület nem azonos. A teljes felületre számított átlagérték ráadásul nem feltétlenül tükrözi a fény egyenetlen eloszlását.

Az energia kiszámítása: mW, másodperc és joule

Az alkalmazás során mért átlagos optikai teljesítménnyel számolva:

Két tisztán fizikai példa a szerző alapanyagából:

• 5 mW 10 percen keresztül: 0,005 W × 600 s = 3 J.
• 10 mW 5 percen keresztül: 0,010 W × 300 s = 3 J.

Mindkét forrás ugyanannyi energiát bocsát ki, de eltérő ütemben. A számítás nem jelenti azt, hogy a két eljárás azonos sejtszintű vagy klinikai választ vált ki.

Ha 1 cm² felületre ténylegesen 3 J jutna, az átlagos felületi energia 3 J/cm² lenne. Ha ugyanezt a 3 J-t egyenletesen osztanánk el 3 cm²-en, az érték 1 J/cm² lenne. Ez szemléltető számítás, nem ajánlott adagolás. A dióda kimeneti teljesítményéből még nem tudjuk, mennyi energia nyelődik el a célszövetben.

Miért nem jelent feltétlenül jobb eredményt a több fény?

A PBM-nél gyakran írnak le kétfázisú, más néven bifázisos választ: egy bizonyos expozíciós tartomány támogathatja a vizsgált reakciót, míg további növelése gyengítheti vagy megfordíthatja azt. Ehhez kapcsolódik a gyakran idézett Arndt–Schulz-elv. Ez azonban nem olyan univerzális görbe, amelyből minden ember számára kiszámítható a megfelelő dózis. [2] [8]

A gyenge inger nem feltétlenül okoz mérhető változást. A célhoz vezető úton a fény visszaverődik, szóródik és elnyelődik. A nagyobb expozíció ugyanakkor nem növeli automatikusan az előnyt. Az eredmény függ a szövettől, annak állapotától és a mért jellemzőtől: például a sejtek életképességétől, mozgásától vagy az embernél vizsgált funkcionális eredménytől. [8]

Az egyik vizsgált magyarázat a sejten belüli jelátvitel, beleértve a reaktív oxigénformákat. Kis mennyiségben jeleket közvetíthetnek, nagy koncentrációban károsodáshoz járulhatnak hozzá. Az egyes mutatók azonban nem feltétlenül követik ugyanazt a mintázatot; ez részleges mechanisztikus magyarázat, nem kész útmutató a dózis kiválasztásához. [2]

Mit mutattak a különböző dózisokkal végzett kísérletek?

Azonos J/cm², eltérő eredmények: Lanzafame 2007

Egy egereken végzett nyomási fekélymodellben a kutatók 670 nm-es fényt és azonos, napi 5 J/cm² felületi energiát alkalmaztak, miközben változtatták az intenzitást, az időtartamot és az expozíció elosztását. Egyes beállítások javították a sebzáródás ütemét. A fekélyek súlyossági fokának átlagos pontszáma azonban hasonló volt a kontrollokéhoz. Az eredmények tehát a beállítástól és a vizsgált mutatótól is függtek. [4]

Állatkísérlet; a nyilvános absztrakt alapján ellenőrizve. A kiadó több szerzőnél lehetséges pénzügyi összeférhetetlenséget jelez; egyes szerzők az Eastman Kodak munkatársai voltak. A teljes szöveg az előkészítéskor nem volt hozzáférhető.

Sejttenyészet: Chang 2024

Tenyésztett, emberi zsírszövetből származó mezenchimális őssejteken 830 nm-es lézert és 0–10 J/cm² közötti expozíciókat vizsgáltak. Az 5 J/cm²-es csoportban az életképesség és a migrációs képesség nagyobb volt a többi vizsgált csoporténál. Ez az adott kísérleti körülmények között kedvező tartományt mutat. Nem határoz meg dózist az orr, az agy vagy az egész test számára. [5]

Laboratóriumi vizsgálat; az absztraktot és a szerzők összeférhetetlenség hiányáról szóló nyilatkozatát ellenőriztük. A teljes módszertan és a finanszírozás a hozzáférhető absztraktból nem volt ellenőrizhető.

Mit jelent a 40 Hz-es frekvencia?

Pulzáló forrásnál a 40 Hz másodpercenként 40 ismétlést jelent. Egy teljes periódus 25 ezredmásodpercig tart. A frekvencia önmagában nem határozza meg a fénypulzus időtartamát, teljesítményét vagy a fénykibocsátással töltött idő arányát.

Egyszerű négyszögimpulzusoknál, amelyek között a teljesítmény nulla: átlagteljesítmény = pulzus alatti teljesítmény × a fénykibocsátás időaránya. 10 mW pulzusteljesítmény és 50%-os kitöltési tényező mellett az átlag 5 mW; 10%-nál 1 mW. Mindkét üzemmód működhet 40 Hz-en.

Ez matematikai példa. Azonos frekvencia nem jelent azonos energiát vagy biológiai eredményt. Készülékek összehasonlításakor tisztázni kell, hogy a gyártó csúcs- vagy átlagos optikai teljesítményt ad meg. A Hz-ben mért pulzusfrekvenciát a fény nm-ben megadott hullámhosszától is meg kell különböztetni.

Miért fontos az ismétlés és a szünet?

A fényinger által kiváltott biológiai folyamatok a besugárzás befejeződése után is folytatódhatnak. A következő alkalmazás ezért már megváltozott állapotú szövetet érhet. Ez nem a fény felhalmozódását jelenti a testben, és nem garantálja, hogy minden használat azonos többlethatást ad. [2]

Egy, három vagy tizennégy alkalmazás egereken

Xuan és munkatársai 2013-ban 810 nm-es transzkraniális lézert vizsgáltak egerek kísérletes agysérülése után. Egy alkalmazás javított néhány funkcionális eredményt, három egymást követő napi alkalmazás nagyobb előnnyel járt. Tizennégy napi alkalmazásnál a neurológiai pontszám kezdeti előnye eltűnt; a követés végén nem volt különbség a sérült, színlelt kezelést kapó kontrollokhoz képest. [6]

Ez indokolja az ismétlésszám vizsgálatát, de nem határozza meg az emberi orron keresztüli alkalmazások számát. A tanulmány NIH-, CIMIT- és amerikai katonai kutatási támogatást közölt. A szerzők nem jeleztek összeférhetetlenséget, és nyilatkozatuk szerint a támogatók nem vettek részt a tervezésben, az elemzésben vagy a közlésben.

Használati szünet egy kis demenciás esetsorozatban

Saltmarche és munkatársai 2017-ben öt embert követtek 12 héten át kombinált transzkraniális és intranazális PBM alkalmazása mellett. A csoport kognitív tesztpontszámai javultak. A tervezett négyhetes szünet alatt az eredmények egy része romlott, de nem minden mutató változott azonos irányba. Egy résztvevő megszakította a követést és újrakezdte a használatot; a záró tesztjei hiányoztak. [7]

Kontrollcsoport nélkül nem állapítható meg a változások oka, a szükséges rendszeresség vagy az orron keresztüli alkalmazás önálló hozzájárulása. Használat közben nem jelentettek nemkívánatos hatásokat, de öt eset nem elegendő a biztonság megítélésére. A vizsgálatot a Vielight finanszírozta, és a készülékeket is biztosította. Két szerző fizetett tanácsadó volt, egy pedig a cég alapítója és vezérigazgatója.

Részletesebb elemzés az Intranazális fotobiomoduláció: működési elv és tudományos kutatások című cikkben olvasható.

Helyi és szisztémás hatások: mit mond a módszertani szakirodalom?

Moskvin és Khadartsev 2018-as monográfiája szisztémás hatásra szánt eljárás, például intravénás vérbesugárzás és az érintett terület helyi megvilágításának kombinációját írja le. A nem invazív vérbesugárzást nagy erek feletti alkalmazásként határozzák meg. [1]

A szerzők ugyanakkor kritikusan értékelik az endonazális eljárásokat. Könyvük ezért nem hivatkozható az orron keresztüli PBM általános igazolásaként. Módszertani és szerzői álláspontot mutat be; ajánlásai önmagukban nem bizonyítják, hogy egy adott kombináció felülmúlja az egyes módszereket.

Ezt egyértelmű céllal, dózisokkal és kontrollokkal végzett összehasonlító vizsgálatnak kell ellenőriznie. A különbségeket a Szív sorozathoz tartozó A vér lézeres besugárzása: módszerek és kutatások című cikk ismerteti.

Mit jelent ez az útmutatók és tanulmányok olvasásakor?

Az orron keresztüli alkalmazáshoz nincs szükség vénaszúrásra. A kezelhető időigény és az egyszerű használat megkönnyítheti a rendszeres alkalmazást, de ezek a gyakorlati jellemzők önmagukban nem határozzák meg a klinikai előnyt. A rendszeres használatot is a készülék konkrét paramétereivel és rendeltetésével együtt kell értékelni.

• Azonos alkalmazási módot, célszövetet és vizsgált eredményt hasonlítson össze.
• Különböztesse meg az optikai teljesítményt, a besugárzási teljesítménysűrűséget, az energiát és a felületegységre jutó energiát.
• Pulzusoknál az átlagteljesítményt és a kitöltési tényezőt is keresse.
• Figyelje az alkalmazások teljes számát, a szüneteket és az eredmények értékelésének időpontját.
• Az adott készülék útmutatóját kövesse; egy másik készülék vagy módszer kutatási protokollja nem helyettesíti azt.

A cikk alapelveket és válogatott kutatásokat ismertet. Nem ad személyre szabott kezelési protokollt, és nem helyettesíti az előírt kezelést. Az idézett kísérletek nem jelentenek klinikai igazolást egy konkrét wellnesskészülék számára.