Обоснование медико-технических параметров современной аппаратуры для внутривенного лазерного облучения крови (ВЛОК)

Москвин С. В.

ФГУ «Государственный научный центр лазерной медицины Росздрава»,

г. Москва

В отличие от других способов воздействия (наружное и внутриполостное) для ВЛОК нет необходимости задавать значение площади воздействия и частоты повторения импульсов. Необходимо учитывать только три основных параметра (которые, впрочем, связаны друг с другом): длину волны излучения, мощность на конце световода и время воздействия. Необходимо также соблюдать периодичность проведения процедур (ежедневно или через день) и учитывать состояние организма, тканей и клеток [Зубкова С. М., 1990].

Достаточно давно было высказано предположение, что схожесть, мно­гообразие и очевидная неспецифичность механизмов биологического действия ВЛОК при воздействии различными длинами волн лазерного излу­чения позволяют выбирать наиболее оптимальный способ воздействия и изучать фундаментальные механизмы этого явления [Гамалея Н. Ф., 1989]. Но только совсем недавно появилась аппаратура, позволяющая варьировать длиной волны излучения и мощностью в широких пределах — это ап­парат лазерной терапии «Матрикс-ВЛОК».

В достаточно обстоятельной работе В. И. Карандашова с соавт. (2001), несмотря на попытку авторов рассматривать только специфическое действие света, выходят на поверхность и другие проявления, не связанные с яв­лениями фоторегуляции, особенно это очевидно в экспериментах с кровью. Анализ представленных авторами данных позволяет сделать два основных вывода: конечный неспецифический эффект воздействия света зависит от длины волны падающего света только в смысле различия поглощенной до­зы, при этом эффект от действия поляризованного и монохроматичного света (т. е. лазерного) в данном случае выше.

Представляется справедливым мнение С. П. Свиридова с соавт. (1989) и И. М. Байбекова с соавт. (1991), что оптимальное время воздействия луч­ше всего оценивать по максимуму активности каталазы. Для длины волны 0,63 мкм и мощности излучения 1,5—2 мВт это время находится в диапа­зоне 10—15 мин, а при 30-40 мин воздействия наступают неблагоприятные ультраструктурные изменения мембран эритроцитов, что связано с нару­шением процессов ПОЛ [Свиридова и др., 1989]. Позже аналогичные дан­ные были получены для ИК лазерного излучения [Байбеков И. М. и др., 1996]. Для УФ (0,34 мкм) и синей (0,44 мкм) областях спектра оптималь­ное время (определяемое по максимуму каталазного индекса эритроцитов) составляет 3—5 мин при значительно меньшей плотности мощности [Байбеков И. М. и др., 1991; Зубкова С. М., 1990]. При воздействии в те­чение этого времени предотвращается трансформация эритроцитов из дис- коидной формы в стоматоцитную [Байбеков И. М. и др., 1991]. Близкие па­раметры для лазерного излучения в зеленой (0,53 мкм) области спектра [Байбеков И. М. и др., 1996].

Из имеющихся данных многочисленных независимых исследований вполне очевидно обнаруживается связь между изменением дозы воздей­ствия (и эффекта!) с разной степенью поглощения компонентами крови и другими тканями НИЛИ лазерного излучения с различной длиной волны. Это и понятно, чем выше степень поглощения, тем меньшие па­дающей энергии необходимо для активации высвобождения Са2+, т. е. инициализации кальцийзависимых процессов. Например, для длины волны лазерного излучения 0,63 мкм оптимальное время стимуляции синтеза ДНК в лимфоцитах составляет 15 мин, а для ультрафиолетовой области (254 нм) наиболее оптимальным является время 5 мин, тогда как при воздействии в течение 15—20 мин начинают развиваться дест­руктивные процессы [Кузьмичева Л. В., 1995]. Т. е. эффективная доза напрямую связана с длиной волны излучения, следовательно, и степенью поглощения.

На рис. 1 представлены зависимости поглощения венозной и артериаль­ной крови от длины волны НИЛИ [Jacques S. L., 1998; Wray S. et al., 1988]. Из графика мы видим, что по эффективности (а также величине коэффициента поглощения) имеющийся арсенал излучающих головок для АЛТ «Матрикс» можно условно разделить на 2 группы: длина волны НИЛИ выше 0,63 мкм и менее 0,53 мкм. Этим и определяются различия в мощности излучения и времени экспозиции [Гейниц А. В. и др., 2006]. Можно предположить, что было бы максимально эффективно использовать лазерное излучение с длиной волны около 0,41 мкм, где имеется максимум поглощения. Но такие лазерные диоды пока слишком дороги и недоступны ши­рокому кругу потребителей.

Кроме того, ВЛОК также существенно влияет на механизмы регулиро­вания и поддержания гомеостаза на уровне центральной и вегетативной нервной систем, восстанавливая патологически смещенное состояние нейродинамического генератора в рамках предложенной ранее модели нейродинамической модели патогенеза заболеваний [Москвин С. В., 2003]. По данным Е. П. Коновалова с соавт. (1989), ВЛОК у больных гнойно-септическими осложнениями в течение первых двух сеансов повышает активность парасимпатического отдела ВНС, а при последующих сеансах происходит активизация уже симпатического отдела ВНС. Это также необходимо учитывать как один из факторов лечения.

Эти и многие другие факторы должны учитываться при назначении про­цедуры, должна присутствовать возможность варьирования параметрами. Общие рекомендации по использованию ВЛОК были сформулированы нами совсем недавно. Они и определяют те параметры, которые должен обес­печивать современный аппарат для ВЛОК.

Рис. 1. Спектр поглощения крови [Jacques S. L., 1998; Wray S. et al.,1988]. Вверху номерами обозначены излучающие головки для АЛТ «Матрикс-ВЛОК» с соответствующими длинами волн:
Светодиодные:1 — МС-ВЛОК-365 (λ = 365 нм), 3 — МС-ВЛОК-450 (λ = 450 нм), 4 — МС-ВЛОК-530 (λ = 530 нм)

Лазерные: 2 — КЛ-ВЛ0К-405 (λ = 405 нм), 4 — КЛ-ВЛОК-532 (λ = 532 нм), 5 — КЛ-ВЛОК (λ = 635 нм), 6 — КЛ-ВЛ0К-808 (λ = 808 нм)

Общие рекомендации по параметрам ВЛОК [Гейниц А. В. и др., 2006]:

1.  Для длины волны излучения 0,63 мкм, мощности излучения на конце световода 1,5—2 мВт время воздействия в большинстве случаев составляет 10—20 мин за сеанс для взрослых и 5—7 мин для детей. Это самая распространенная схема ВЛОК, и если в частных методиках нет дополнительных указаний, то следует руководствоваться этими параметрами. Для ИК излу­чения при том же времени воздействия мощность увеличивается до 3—5 мВт.

2. Для коротковолнового диапазона спектра излучения (УФ, синий и зе­леный диапазоны) и мощности излучения на конце световода 0,5—1,0 мВт время воздействия снижается в 2—3 раза и может составлять от 3 до 10 минут.

3. Параметры ВЛОК могут существенно варьироваться в соответствии с медицинскими показаниями и конкретной методикой. Необходимо пом­нить основное правило варьирования — сохранения оптимальной дозы воз­действия как условно постоянной величины. При увеличении мощности излучения сокращается время воздействия и наоборот (напоминаем, что доза = мощность х время).

4. ВЛОК проводят ежедневно или через день; на курс от 3 до 10 сеансов.

5. При лечении заболеваний тонического типа необходимо использовать лазерные аппараты (или головки к АЛТ «Матрикс-ВЛОК») с повышенной мощностью излучения — до 10—12 мВт для длины волны 0,63 мкм. Время воздействия также может быть увеличено.

6. Рекомендуется применять антиоксиданты как профилактическое средство от последствий возможной передозировки.

Варьирование параметрами НИЛИ (длина волны, мощность и время воздействия) в необходимых пределах обеспечивает пока только АЛТ «Матрикс-ВЛОК». Необходимо также заметить, что если в ультрафиолетовой области раньше проводили практически только экстракорпоральное облучение крови, то теперь появилась возможность использовать внутривенную методику.

Для внутривенного лазерного облучения крови используется узкоспециализированная аппаратура, что обусловлено, во-первых, максимальной универсальностью самого метода, применяемого в самых различных областях медицины с минимальной вариабельностью параметров. Во-вторых, при проведении ВЛОК необходимо выполнять специальные санитарно-ги­гиенические требования, аналогичные тем, которые предъявляются к процедурным кабинетам.

Долгое время в качестве технического обеспечения ВЛОК успешно применялись гелий-неоновые лазеры (ГНЛ). Однако они дорогие, ненадежные (что связано с естественными механизмами деградации), питаются высоким напряжением (несколько киловольт), имеют большие габариты и массу. В ходе исследований была показана высокая терапевтическая эффективность таких лазеров в кардиологии и других областях медицины [Капустина Г. М. и др., 1996; Марсагишвили Л. и др., 1997].

Однако современные аппараты на основе диодных лазеров — АЛТ «Матрикс-ВЛОК» имеют, по сравнению с аппаратами предыдущего поколения, не только лучшие технические параметры, но и более эффективны благо­даря оптимизации длины волны излучения. Известный блочный принцип построения лазерной терапевтической аппаратуры [Москвин С. В., 2003] был впервые в мире реализован научно-исследовательским центром «Матрикс» также и при разработке аппаратуры для ВЛОК. Исключительной особенностью АЛТ «Матрикс-ВЛОК» является возможность выбора дли­ны волны излучения для оптимизации терапевтического воздействия (табл. 1). Аналогов АЛТ «Матрикс-ВЛОК» на сегодняшний день не суще­ствует.

Малые габариты и масса АЛТ «Матрикс-ВЛОК», отсутствие необходи­мости заземления позволяют применять его в определенных случаях непо­средственно в палатах для больных с ограниченной подвижностью, или не­посредственно у пациента дома. Возможность использования аппарата в машине «скорой помощи» принципиально также меняет подход к оказанию экстренной помощи больному.

Технические характеристики АЛТ «Матрикс-ВЛОК»:

Число одновременно работающих каналов 1
Длина волны излучения определяется типом излучающей головки (см. табл. 1)
Средняя мощность излучения определяется типом излучающей головки (см. табл. 1)
Таймер в автоматическом режиме
от 1 до 60 мин
Регулировка мощности излучения от 0 до максимального значения
Масса 1,4 кг
Габариты 275 х 196 х 105 мм

 

На передней панели АЛТ «Матрикс-ВЛОК» (рис. 2) расположены: разъем для подключения специальных лазерных головок типа КЛ-ВЛОК (рис. 3), выключатель питания, окно фотоприемника, кнопки регулирова­ния мощности излучения, окно индикации мощности излучения, кнопка «Пуск», светодиод индикации работы аппарата, кнопки для выбора време­ни экспозиции, окно индикации времени работы. При работе аппарата до­полнительно обеспечиваются: контроль времени, оставшегося до конца се­анса; световая индикация включения в сеть; звуковая и световая индикация начала и окончания сеанса.

Таблица 1

Лазерные (КЛ) и светодиодные (МС) излучающие головки для АЛТ «Матрикс-ВЛОК» (мощность указана на выходе световода КИВЛ-01 производства НИЦ «Матрикс»)

Тип головки Цвет Длина волны, мкм Мощность, мВт Тип головки Цвет Длина волны, мкм Мощность, мВт
КЛ-ВЛОК Красный 0,63 1,5 КЛ-ВЛОК-ИК ИК 0,808 35
КЛ-ВЛОК-М Красный 0,63 7 МС-ВЛОК-365 УФ 0,365 1
КЛ-ВЛОК-408 Синий 0,405 1 МС-ВЛОК-450 Синий 0,45 1
КЛ-ВЛОК-532 Зеленый 0,532 1 МС-ВЛОК-530 Зеленый 0,53 1

Многочисленные исследования показывают более высокую эффектив­ность различных длин волн в различных направлениях медицины. Напри­мер, А. Б. Глушко (1987) обосновал применение лазеров с несколькими длинами волн (0,335 мкм, 0,441 мкм, 0,534 мкм и 0,633 мкм) для более эф­фективного лечения гнойных ран. Однако исследования проводились на экспериментальной установке и не нашли тогда широкого распространения из-за отсутствия серийного оборудования, которое уже есть в настоящее время. Используемые тогда газовые лазеры были громоздки, дороги и не на­дежны. Мы надеемся, что созданные АЛТ «Матрикс-ВЛОК» на основе ди­одных лазеров в широком спектральном диапазоне позволят расшить применение ВЛОК и повысить эффективность метода.

Рис. 2. Аппарат лазерный терапевтический «Матрикс-ВЛОК»:

1 — разъем для подключения специализированных излучающих головок; 2 — выключатель питания; 3 — окно фотоприемника; 4 — кнопки регулирова­ния мощности излучения; 5 — окно индикации мощности излучения; 6 — кнопка «Пуск»; 7 — светодиод индикации работы аппарата; 8 — кнопки для выбора времени экспозиции; 9 — окно индикации времени работы

Как известно, взаимодействие НИЛИ с биотканями носит многофакторный характер. На эти процессы оказывает влияние не только собственно коэффициент поглощения, но и рассеяние, переотражение и др., а для всех биотканей и органов есть свои уникальные особенности [Утц С. Р., 2000; Cheong W.-F., et al., 1990]. Было также показано, что при прохождении кожи теряются важные свойства лазерного излучения — когерентность и поляризованность [Синяков В. С., 1988]. В тоже время известно, если применять световод длиной менее 20 см, то лазерное излучение проходит прак­тически без нарушения своей пространственно-временной организации [Москвин С.В, 2000].

 


Рис. 3. Специализированные лазерные и светодиодные излучающие головки для ВЛОК

 


Рис. 4. Одноразовый световод с иглой для ВЛОК [Патент РФ № 2252048 RU]

Таким образом, только при проведении именно внутривенного лазерного облучения крови с использованием световодов КИВЛ-01 к АЛТ «Матрикс- ВЛОК» мы воздействуем непосредственно на кровь именно лазерным излу­чением, причем стабильно, с обеспечением максимально эффективного по­глощения оптимальной дозы. Такие параметры принципиально невозмож­но обеспечить при наружном транскутанном методе, поскольку лазерное излучение не только теряет свои «целебные» свойства, но и рассеивается в близлежащих тканях совершенно непредсказуемо, не позволяя с достаточ­ной степенью точности контролировать дозу воздействия, т. е. обеспечить оптимальный эффект. В том числе и этим обусловлена более высокая эф­фективность именно ВЛОК.

В настоящее время используется прямой ввод излучения в световод от излучающей головки, что позволяет сохранить поляризацию и когерент­ность лазерного излучения, следовательно, повысить эффективность лече­ния. Специальные одноразовые стерильные световоды с иглой КИВЛ- 01 для проведения ВЛОК (рис. 4) поставляются отдельно по мере необхо­димости. Срок гарантированной стерильности световодов — 2 года.

К вопросу о травматичности процедуры ВЛОК. Действительно, трудно себе представить, чтобы световод в игле не повреждал стенки сосуда, на­ходясь в нем достаточно долго. Однако, как показали исследования И. М. Байбекова с соавт. (1991), при внутривенном лазерном облучении крови хотя и возникают естественные повреждения эндотелия, но одновре­менно происходит и быстрое восстановление эндотелиальной выстилки со­суда, как следствие влияния НИЛИ на репаративную способность. Обра­зования тромбов в зонах повреждения при этом не отмечено. Применение современных одноразовых стерильных световодов с иглой, разработанных С. В. Москвиным (Патент РФ № 2252048 RU) и серийно выпускаемых научно-исследовательским центром «Матрикс», делает процедуру ВЛОК максимально комфортной и абсолютно безопасной.

Таким образом, АЛТ «Матрикс-ВЛОК» предоставил уникальную воз­можность исследовать различные параметры воздействия, отойти от сте­реотипа, что только длина волны 0,63 мкм и мощность 1,5 мВт может ис­пользоваться при проведении ВЛОК. «Матрикс-ВЛОК» позволяет рабо­тать в самом широком диапазоне длин волн и мощностей, тем самым максимально расширяя возможности метода.

Самым востребованным на сегодняшний день комплектом является:
— АЛТ «Матрикс-ВЛОК», лазерная излучающая головка КЛ-ВЛОК (длина волны 0,63 мкм, 1,5—2 мВт),
—  лазерная излучающая головка КЛ-ВЛОК-М с увеличенной мощно­стью (длина волны 0,63 мкм, 15-20 мВт)
— излучающая головка МС-ВЛОК-365 для УФО крови (длина волны 635-690 нм), мощность 1 мВт).

Такой комплект позволяет реализовать максимально эффективно все методики внутривенного лазерного облучения и УФО крови [Гейниц А. В. и др. «Внутривенное лазерное облучение крови», 2006].