Kết quả phát quang của Photobiomodulation từ oxy hóa não và hình ảnh nhiệt trong khu vực

Công ty Suyzeko đã nghiên cứu một sản phẩm mới. Máy quang hóa não, công ty của chúng tôi đã dành hơn 1 năm để nghiên cứu sản phẩm và chúng tôi đã mời giáo sư thực hiện một nghiên cứu cho chúng tôi. Xem bài viết sau đây để biết chi tiết.

Đơn vị nghiên cứu cho y học laser bổ sung và tích hợp, đơn vị nghiên cứu kỹ thuật y sinh trong gây mê và y học chăm sóc đặc biệt, và Trung tâm nghiên cứu TCM Graz, Đại học Y Graz, Auenbruggerplatz 39, EG19, 8036 Graz, Áo

Nhận được: 4 tháng 1 năm 2019 / Chấp nhận: 15 tháng 1 năm 2019 / Xuất bản: 16 tháng 1 năm 2019

Trừu tượng:

Một thiết bị mới cho LED (Diode phát sáng) Photobiomodulation não được giới thiệu. Kết quả sơ bộ từ độ bão hòa oxy não khu vực và từ nhiệt kế được thể hiện trước, trong và sau khi kích thích. Quy trình này cung cấp một cách mới để định lượng các tác động sinh học của một phương pháp trị liệu sáng tạo có thể có. Tuy nhiên các phép đo tiếp theo là hoàn toàn cần thiết.

Từ khóa:

Photobiomodulation; não; LED (diode phát sáng) kích thích; Liệu pháp ánh sáng; bước sóng; Cú đánh; chứng mất trí; bệnh tâm thần; Độ bão hòa oxy não khu vực; hình ảnh nhiệt; Mũ bảo hiểm LED

Photobiomodulation não (PBM) với các điốt phát sáng màu đỏ đến gần hồng ngoại (NIR) (LED) có thể là một liệu pháp sáng tạo cho một loạt các rối loạn thần kinh và tâm lý [1]. Ánh sáng đỏ/NIR có thể kích thích phức hợp chuỗi hô hấp của ty thể IV (cytochrom c oxidase) và tăng tổng hợp ATP (adenosintriphosphate) [1,2,3]. Ngoài ra, sự hấp thụ ánh sáng bởi các kênh ion dẫn đến việc giải phóng Ca2+ và kích hoạt các yếu tố phiên mã và biểu hiện gen [1]. Liệu pháp PBM não có thể cải thiện khả năng trao đổi chất của các tế bào thần kinh và có thể kích thích các phản ứng chống viêm, chống apoptotic và chống oxy hóa cũng như sự hình thành thần kinh và quá trình tạo synap [1]. Các phát hiện cho thấy PBM có thể tăng cường, ví dụ, các chức năng não phía trước của người lớn tuổi một cách an toàn và hiệu quả về chi phí [4].
Bài viết này giới thiệu một phần thiết bị LED mới (Hình 1) cho quá trình quang hóa não bao gồm kết quả sơ bộ từ các phép đo quang phổ hồng ngoại gần và hình ảnh nhiệt.

Hình 1. Đo đầu tiên với mũ bảo hiểm quang hóa LED sáng tạo (diode phát sáng) (nguyên mẫu từ Suyzeko (Thâm Quyến Guangyang Zhongkang Technology Limited, Trung Quốc)) tại Trung tâm nghiên cứu TCM tại Đại học Y Graz, Áo, Châu Âu được thực hiện vào ngày 25 tháng 12 năm 2018 .

Các thử nghiệm cơ bản và lâm sàng đầy hứa hẹn đầu tiên liên quan đến quá trình quang hóa não đã được hoàn thành; Tuy nhiên, hiện tại vẫn còn thiếu các thiết bị hữu ích cho các thủ tục điều trị [1,2,3,4,5,6,7,8]. Suyzeko (Thâm Quyến Guangyang Zhongkang Technology Limited, Trung Quốc) đã phát triển một nguyên mẫu của một thiết bị sáng tạo như vậy. Tại Trung tâm nghiên cứu TCM (Trung Quốc) (Chủ tịch: Gerhard Litscher) của Đại học Y Graz, các phép đo thử nghiệm đầu tiên được thực hiện với công trình này (Hình 1). Dữ liệu sơ bộ của phép đo thí điểm này được trình bày ở đây.

Thiết bị này hiện đang dựa trên đèn LED hồng ngoại bằng cách sử dụng bước sóng 810nm. Bước sóng này đã được chứng minh gần đây (2018) là một trong những bước sóng tốt nhất cho kích thích laser/ánh sáng xuyên sọ [9]. Các kết quả đã được xác nhận bằng các phép đo được thực hiện bởi nhóm nghiên cứu của chúng tôi [5,6,7,8,10].

Đối với mũ bảo hiểm kích thích mới, hoàn toàn 256 đèn LED có bước sóng 810nm đã được sử dụng (Hình 2). Các cuộc điều tra được thực hiện với tất cả các đèn LED (n = 256) ở chế độ hoạt động (60 MW; một đèn LED; 24 MW/cm2; ~ 15 W Tổng số mũ bảo hiểm). Thời gian kích thích là 15 phút. Hình 2 cũng cho thấy truyền ánh sáng cho hộp sọ người (ở giữa và bên phải). Để biết tính toán thêm cho yếu tố truyền tải, xem các ấn phẩm trước đó [6,7,8,9,10,11].

Hình 2. Mũ bảo hiểm từ Suyzeko (Thâm Quyến, Trung Quốc) cho liệu pháp điều trị quang hóa não có thể (3 tháng 1 năm 2019).

Các phép đo của những thay đổi trong độ bão hòa oxy não khu vực (RSO2) đã được thực hiện bằng công cụ oxy hóa invos 5100C (Somanetic Corp, Troy, MI, USA). Quang phổ gần hồng ngoại là một phương pháp không xâm lấn để đo RSO2 qua hộp sọ nguyên vẹn đã được áp dụng thành công trong nghiên cứu y học cơ bản và chỉ định lâm sàng trong nhiều năm [6]. Ánh sáng gần hồng ngoại (730 và 805nm) được phát ra qua da và sau khi đi qua các loại mô khác nhau (da và xương), ánh sáng trở lại được phát hiện ở hai khoảng cách từ nguồn sáng (3 và 4 cm). Dựa trên nguyên tắc này, sự hấp thụ phổ của máu trong các cấu trúc sâu hơn (2 Ném4 cm) có thể được xác định và được định nghĩa là RSO2 [5,12]. Các cảm biến được áp dụng ở khu vực phía trước ở bên phải và bên trái của bộ não của tình nguyện viên khỏe mạnh (xem Hình 1). Để giảm thiểu ảnh hưởng ánh sáng bên ngoài, đầu trong khu vực này được bao phủ bởi một dải đàn hồi trong quá trình ghi và kích thích. Sau thời gian nghỉ 20 phút, kích thích LED đã được bật. Kết quả của ba phần (trước (20 phút), trong (15 phút) và sau (20 phút) kích thích) được chỉ ra trong Hình 3. Lưu ý sự gia tăng đáng kể của RSO2 (bên trái và bên phải) trong và thậm chí sau khi xuyên sọ Kích thích LED. Những thay đổi của nhiệt độ được thể hiện trong Hình 4.

Hình 3. Kết quả của phép đo thí điểm đầu tiên với mũ bảo hiểm kích thích LED từ Suyzeko (Thâm Quyến, Trung Quốc). Lưu ý sự gia tăng độ bão hòa oxy não khu vực trong và sau khi kích thích ở bên trái và bên phải.

Hình 4. Kết quả từ hình ảnh nhiệt của phép đo thí điểm đầu tiên bằng cách sử dụng mũ bảo hiểm kích thích mới. Lưu ý sự gia tăng nhiệt độ trên mũ bảo hiểm (hàng trên; A trước, B trong và C sau khi kích thích) trên trán (hàng giữa; DTHER F) và trên cằm (hàng dưới; GTHER I).

Liệu pháp PBM đã được phát triển hơn 50 năm trước; Tuy nhiên, vẫn không có thỏa thuận chung về các thông số và giao thức cho ứng dụng lâm sàng của nó. Một số nhóm nghiên cứu đã khuyến nghị sử dụng mật độ năng lượng dưới 100 MW/cm2 và mật độ năng lượng từ 4 đến 10 J/cm2 [11]. Các nhóm khác đề xuất tới 50 J/cm2 ở bề mặt mô [11]. Các thông số như bước sóng, năng lượng, sự lưu loát, năng lượng, chiếu xạ, chế độ xung, thời gian điều trị và tốc độ lặp lại có thể được áp dụng trong một phạm vi rộng. Kết quả sơ bộ hiện tại của chúng tôi cho thấy một phản ứng rõ ràng về RSO2 não liên quan đến kích thích LED. Tuy nhiên, phải đề cập rằng nhiệt độ tăng đáng kể và những hiệu ứng này phải được tính đến trong các nghiên cứu thêm một cách chi tiết. Cũng có một thực tế là các nghiên cứu không hiệu quả trong các tế bào có hoạt động của ty thể cao dường như thường xuyên hơn do liều quá mức so với giảm liều [11]. Do đó, các nghiên cứu lâm sàng liên quan đến liều kích thích tối ưu là cần thiết.

PBM xuyên sọ dường như hứa hẹn sẽ điều trị các bệnh tâm thần khác nhau. Pitzschke et al. . Mô phỏng Carlo. Nghiên cứu này chứng minh rằng cũng có thể chiếu sáng các mô não sâu xuyên qua và xuyên suốt. Điều này mở ra các lựa chọn điều trị cho những người mắc PD hoặc các bệnh não khác cần phải điều trị bằng ánh sáng [13].

Đã có một số nghiên cứu liên quan đến các tác dụng phụ có thể xảy ra đối với PBM LED. Ví dụ, Moro et al. đã khám phá những ảnh hưởng của ứng dụng dài hạn, tối đa 12 tuần, PBM (670nm) ở những con khỉ macaque bình thường, ngây thơ. Họ không tìm thấy cơ sở mô học nào cho bất kỳ mối quan tâm an toàn sinh học lớn nào liên quan đến PBM được cung cấp bởi một phương pháp nội sọ [14]. Hennessy và Hamblin cũng chỉ ra sự an toàn đã được thiết lập và thiếu tác dụng phụ đáng chú ý của PBM xuyên sọ [2].

Các kết quả sơ bộ rất hứa hẹn; Tuy nhiên, công việc nghiên cứu tiếp theo là cần thiết để có thể sử dụng, ví dụ, loại PBM mới này như một phương pháp điều trị. Nhiều nhà điều tra tin rằng PBM với LED và/hoặc laser cho các rối loạn não sẽ trở thành một trong những ứng dụng y tế quan trọng nhất của liệu pháp ánh sáng trong những năm và thập kỷ tới [3].

Kinh phí
Nghiên cứu này không nhận được tài trợ bên ngoài.
Sự nhìn nhận
Tác giả xin cảm ơn Thâm Quyến Guangyang Zhongkang Technology Limited, Thâm Quyến, Trung Quốc về thiết bị LED mới và các cảm biến NIRS. Ông cũng muốn cảm ơn Daniela Litscher, Tiến sĩ Thạc sĩ vì sự giúp đỡ quý giá của cô với việc ghi dữ liệu. Công trình khoa học tại Trung tâm nghiên cứu TCM Graz được Bộ Khoa học, Nghiên cứu và Kinh tế Liên bang Áo hỗ trợ một phần.
Xung đột lợi ích

Các tác giả tuyên bố không có xung đột lợi ích.

Người giới thiệu
Salehpour, F .; Mahmoudi, J .; Kamari, F .; Sadigh-Eteghad, S .; Rasta, sh; Hamblin, liệu pháp điều trị photobiomodulation của Mr Brain: một đánh giá tường thuật. Mol. Neurobiol. 2018, 55, 6601 Từ6636. [Học giả Google] [CrossRef] [PubMed]
Hennessy, M .; Hamblin, Mr photobiomodulation và não: Một mô hình mới. J. Opt. 2017, 19, 013003. [Học giả Google] [CrossRef] [PubMed]
Hamblin, Mr chiếu sáng trên đầu: Photobiomodulation cho rối loạn não. BBA Clin. 2016, 6, 113 Từ124. [Học giả Google] [CrossRef] [PubMed]
Chan, như; Lee, TL; Yeung, MK; Hamblin, Mr photobiomodulation cải thiện chức năng nhận thức phía trước của người lớn tuổi. Int. J. Geriatr. Tâm thần học 2018. [Học giả Google] [CrossRef]
Litscher, G. Nghiên cứu kích thích laser xuyên sọ-một chiếc mũ bảo hiểm mới và dữ liệu đầu tiên từ quang phổ hồng ngoại gần. Thuốc 2018, 5, 97. [Học giả Google] [CrossRef]
Litscher, G .; Litscher, D. Các khía cạnh khoa học của y học laser sáng tạo. Trong châm cứu laser và y học laser sáng tạo; Bahr, F., Litscher, G., Eds .; Bahr & Fuechtenbusch: Munich, Đức, 2018; Chương 3; Trang 13 trận77. [Học giả Google]
Litscher, D .; Litscher, G. liệu pháp laser và đột quỵ: định lượng các yêu cầu về phương pháp trong việc xem xét laser vàng. Int. J. PhotoEnergy 2013, 2013, 575798. [Học giả Google] [CrossRef]
Litscher, D .; Litscher, G. Liệu pháp và chứng mất trí nhớ: Phân tích cơ sở dữ liệu và các khía cạnh trong tương lai trên các hệ thống dựa trên LED. Int. J. PhotoEnergy 2014, 2014, 268354. [Học giả Google] [CrossRef]
Wang, P .; Li, T. Bước sóng nào là tối ưu cho kích thích laser cấp thấp xuyên sọ? J. Biophotonics 2018, E201800173. [Học giả Google] [CrossRef] [PubMed]
Litscher, G .; Tối thiểu, L .; Passegger, CA; Litscher, D .; Li, m .; Wang, M .; Ghaffari-Tabrizi-Wizsy, N .; Stelzer, i .; Feigl, G .; Gaischek, i .; et al. Kích thích laser màu vàng, đỏ và hồng ngoại xuyên sọ: thay đổi các thông số mạch máu trong mô hình phôi gà. Tích hợp. Med. Int. 2015, 2, 80 bóng89. [Học giả Google] [CrossRef]
Zein, r .; Selting, W .; Hamblin, Đánh giá MR về các thông số ánh sáng và hiệu quả hóa quang hóa: Lái xe vào độ phức tạp. J. Biomed. Opt. 2018, 23, 120901. [Học giả Google] [CrossRef] [PubMed]
Litscher, G .; Schwarz, G. oxy hóa não xuyên sọ; Nhà xuất bản khoa học Pabst: Lengerich, Đức, 1997. [Học giả Google]
Pitzschke, A .; Lovisa, B .; Seydoux, O .; Zellweger, M .; Pfleiderer, M .; TARDY, Y .; Wagnières, G. Red và NIR Light Light trong não sâu của con người. Vật lý. Med. Biol. 2015, 60, 2921 Từ2937. [Học giả Google] [CrossRef] [PubMed]
Moro, C .; Torres, n .; Arvanitakis, K .; Cullen, K .; Chabrol, C .; Agay, d .; Darlot, F .; Benabid, al; Mitrofanis, J. Không có bằng chứng nào cho độc tính sau khi photobiomodulation lâu dài ở các loài linh trưởng không phải người bình thường. Exp. Não res. 2017, 235, 3081 Từ3092. [Học giả Google] [CrossRef] [PubMed]