Transcranial Pbm Near Infrared Brain Photobiomodulation Therapy

ในแนวทาง PBM แบบ transcranial การให้ปริมาณที่เพียงพอเพื่อให้ได้การกระตุ้นที่ดีที่สุดเป็นเรื่องที่ท้าทายเนื่องจากการลดทอนแบบเอ็กซ์โปเนนเชียลของการแทรกซึมของแสงในเนื้อเยื่อแนวทางอื่น ๆ เช่นวิธีการส่งแสงในกะโหลกศีรษะและในช่องปากได้รับการแนะนำเพื่อเอาชนะข้อ จำกัด นี้บทความนี้ทบทวนหลักฐานทางคลินิกและทางคลินิกที่ทันสมัยเกี่ยวกับประสิทธิภาพของการรักษาด้วย PBM ในสมอง

1. บทนำ

ในช่วงสองทศวรรษที่ผ่านมาการบำบัดด้วยแสงจากสมอง (PBM) ได้รับการแนะนำให้ใช้เป็นรูปแบบใหม่สำหรับการกระตุ้นการทำงานของระบบประสาทเพื่อปรับปรุงการทำงานของสมองเทคนิคที่ใช้แสงนี้เกี่ยวข้องกับการเปิดรับเนื้อเยื่อประสาทไปยังแสงที่มีความลื่นไหลต่ำ (ตั้งแต่ <1 ถึง> 20 J / cm2 และที่ความยาวคลื่นตั้งแต่สีแดงถึงอินฟราเรดใกล้ (NIR) (600 ถึง 1100 นาโนเมตร) ผ่านแสงต่างๆ วิธีการจัดส่ง [1].พารามิเตอร์ความปลอดภัยและการรักษาที่เหมาะสมที่สุดของการบำบัดด้วย PBM ในสมองเช่นความยาวคลื่นความคล่องแคล่วความหนาแน่นของกำลังจำนวนการทำซ้ำระยะเวลาการรักษาและโหมดการให้แสง (ต่อเนื่อง

หรือพัลซิ่ง) ได้รับการตรวจสอบอย่างหลากหลายในการศึกษาก่อนคลินิก [2-5].หลักฐานแรกในร่างกายเกี่ยวกับผลทางประสาทอายุรเวชของการรักษาด้วย PBM ทำได้ในแบบจำลองโรคหลอดเลือดสมองในกระต่ายเพื่อทดสอบความสามารถในการป้องกันความเสียหายหรือซ่อมแซมความเสียหายต่อสมองที่เกิดขึ้นหลังจากโรคหลอดเลือดสมอง [6].ผลของการป้องกันระบบประสาทของเลเซอร์และไดโอดเปล่งแสง (LED) ในสภาวะทางระบบประสาทที่หลากหลายเช่นการบาดเจ็บที่สมองบาดแผล (TBI) [7], โรคหลอดเลือดสมองตีบ (IS) [8], โรคอัลไซเมอร์ (ค.ศ. ) [9], โรคพาร์กินสัน (PD) [10] และความผิดปกติทางจิตใจเช่นภาวะซึมเศร้าและความวิตกกังวล [11,12] เช่นเดียวกับการลดลงของความรู้ความเข้าใจที่เกี่ยวข้องกับอายุ [13,14] ได้รับการแสดงด้วย

ผลที่เป็นประโยชน์ของ PBM ส่วนใหญ่คิดว่าเป็นผลมาจากการจำลองแสงของสายโซ่การถ่ายโอนอิเล็กตรอนแบบไมโทคอนเดรีย (ETC)เมื่อ PBM ถูกนำไปใช้ที่ความคล่องที่เหมาะสม (ความหนาแน่นของพลังงาน) และความยาวคลื่นจะก่อให้เกิดผลการรักษาในอวัยวะเป้าหมายโดยไม่ก่อให้เกิดผลเสียใด ๆ [15,16].การบำบัดด้วย PBM ช่วยเพิ่มการไหลเวียนของเลือดในสมอง (CBF) [17-19], เพิ่มการเผาผลาญพลังงานสมอง [17,20,21] และเพิ่มการป้องกันสารต้านอนุมูลอิสระ [20].ยิ่งไปกว่านั้นความสามารถในการส่งเสริมการป้องกันเซลล์ประสาทและการอยู่รอดได้รับการไกล่เกลี่ยผ่านการปรับตัวของตัวกลางต่อต้านการตายของเซลล์และโปร - อะพอพโทติก [22,23] และโมเลกุลส่งสัญญาณการอักเสบ [24,25] เช่นเดียวกับการกระตุ้นของปัจจัยทางประสาท [4,26,27].

2, การประยุกต์ใช้ทางคลินิก

การพูดทางการแพทย์ความผิดปกติทางระบบประสาทและจิตใจที่หลากหลายส่งผลกระทบต่อโครงสร้างสมองต่างๆการศึกษาการบำบัดด้วย PBM ในสมองทางคลินิกเมื่อเร็ว ๆ นี้ได้มุ่งเน้นไปที่เงื่อนไขต่างๆเช่น AD, PD, TBI และโรคหลอดเลือดสมองตีบเช่นเดียวกับ MDDอย่างไรก็ตามยังมีความสนใจเพิ่มขึ้นสำหรับการประยุกต์ใช้กิริยาที่ไม่รุกรานนี้ในบุคคลที่มีสุขภาพดีอย่างสมบูรณ์เพื่อปรับปรุงความสามารถในการรับรู้ของพวกเขา (การเพิ่มประสิทธิภาพทางปัญญา)

1.1.โรคอัลไซเมอร์

แม้จะมีการศึกษาในสัตว์หลายชิ้น แต่มีการศึกษาเพียงไม่กี่ชิ้นเกี่ยวกับประสิทธิภาพของการรักษาด้วย PBM ในผู้ป่วย AD และผู้ป่วยโรคสมองเสื่อมจากการศึกษาในมนุษย์เหล่านี้ได้มีการปรับปรุงคุณภาพการนอนหลับสภาวะอารมณ์รูปแบบ EEG ตลอดจนการทำงานของความรู้ความเข้าใจที่ดีขึ้นรวมถึงความจำและความสนใจอันเป็นผลมาจากการบำบัดด้วย NIR PBM [71,195].นอกจากนี้เลเซอร์สีแดงที่ส่งผ่านสายสวนหลอดเลือดที่นำไปสู่สมองทำให้ CBF ในผู้ป่วย AD ดีขึ้นและยังส่งผลให้คะแนนภาวะสมองเสื่อมลดลงอย่างมาก [196].

2.2.โรคพาร์กินสัน

จนถึงปัจจุบันการศึกษาทางคลินิกส่วนใหญ่พบว่าผลกระทบเชิงบวกของการรักษาด้วย PBM ในช่องท้องในสภาวะต่างๆเช่น TBI โรคหลอดเลือดสมองและภาวะซึมเศร้าซึ่งพื้นที่เป้าหมายอยู่ในบริเวณเยื่อหุ้มสมองของสมองในทางกลับกันการเกิดโรคของ PD นั้นเชื่อมโยงกับความผิดปกติใน SNc ซึ่งเป็นโครงสร้างสมองส่วนกลางที่อยู่ที่ระดับความลึก 80–100 มม. จากรอยประสานของหลอดเลือดหัวใจด้านล่างดูราการศึกษาชี้ให้เห็นว่าแสงในบริเวณ NIR ไม่สามารถทะลุผ่านสมองของมนุษย์ได้ลึกกว่า 20 มม. จากผิวเปลือกนอก [68].นี่ถือเป็นข้อ จำกัด ที่ชัดเจนในการประยุกต์ใช้การบำบัดด้วย PBM transcranial ใน PD ของมนุษย์อย่างไรก็ตามในการศึกษาเพียงอย่างเดียว (ไม่ควบคุมและไม่สุ่มตัวอย่าง) ในผู้ป่วย PD พบว่ามีรายงานการทำงานของมอเตอร์และการรับรู้ที่ดีขึ้นหลังจากได้รับการรักษาด้วย PBM ในช่องท้อง 2 สัปดาห์ [197].

3.3 การบาดเจ็บที่สมอง

จนถึงขณะนี้แม้ว่าการศึกษาในสัตว์ส่วนใหญ่จะดำเนินการโดยใช้แบบจำลอง TBI เฉียบพลัน แต่ในทางตรงกันข้ามการศึกษาทางคลินิกส่วนใหญ่ได้ดำเนินการกับผู้ป่วย TBI เรื้อรังเป็นเรื่องปกติสำหรับมนุษย์ที่ฟื้นตัวจากการบาดเจ็บที่ศีรษะในระดับปานกลางหรือรุนแรงซึ่งจะต้องทนทุกข์ทรมานจากอาการต่างๆที่ยาวนานรวมถึงความบกพร่องทางสติปัญญา (เช่นความจำไม่ดีการทำงานของผู้บริหารบกพร่องและการจดจ่อ) ปวดศีรษะการนอนหลับที่ถูกรบกวนและ ภาวะซึมเศร้า.ในการศึกษาแบบเปิดในช่วงแรกของ TBI การบำบัดด้วย LED transcranial (633/870 nm) ช่วยเพิ่มการรับรู้ตนเองการควบคุมตนเองในการทำงานทางสังคมและคุณภาพการนอนหลับ [30,33].ความคล่องแคล่วของเลเซอร์ NIR ที่สูงขึ้นส่งผลให้ประสิทธิภาพทางคลินิกดีขึ้นเช่นอาการปวดศีรษะลดลงและคุณภาพการนอนหลับที่ดีขึ้นรวมถึงสภาพความรู้ความเข้าใจและอารมณ์ที่ดีขึ้นในผู้ป่วย TBI [61].นอกจากนี้การปรับปรุงความตื่นตัวและการรับรู้ในผู้ป่วย TBI ที่มีความผิดปกติอย่างรุนแรงของการรู้สึกตัวก็ทำได้โดยการฉายรังสีที่ 785 นาโนเมตรซึ่งเป็นความยาวคลื่นที่ค่อนข้างผิดปกติสำหรับการรักษาด้วย PBM แบบ Transcranial PBM

4.4.โรคหลอดเลือดสมอง

จนถึงปัจจุบันการทดลองทางคลินิก 3 ครั้งเรียกว่า“ Neurothera Effectiveness and Safety Trials” (NEST-1 [199], รัง -2 [90] และ NEST-3 [200]) ได้รับการดำเนินการในผู้ป่วยโรคหลอดเลือดสมองเฉียบพลันแม้ว่าการศึกษาในระยะที่ 1 และ 2 จะแสดงให้เห็นทั้งความปลอดภัยและประสิทธิผลของการรักษาด้วย PBM โดยใช้เลเซอร์ 808 นาโนเมตร (ใช้ภายใน 24 ชั่วโมงของการเริ่มมีอาการของโรคหลอดเลือดสมอง) การทดลองในระยะที่ 3 นั้นน่าผิดหวังและถูกยุติลงเนื่องจากไม่มีประโยชน์ในขั้นตอนการวิเคราะห์ชั่วคราวนอกจากนี้ยังมีความพยายามในการศึกษาเป็นครั้งคราวเพื่อแสดงผลของการป้องกันระบบประสาทหรือระบบประสาทของการรักษาด้วย PBM ในผู้ป่วยโรคหลอดเลือดสมองเรื้อรังผ่านทาง transcranial [181] และหลายพื้นที่ [201] วิธีการฉายรังสี

5.5.อาการซึมเศร้า

การพัฒนารูปแบบการรักษาที่มีประสิทธิภาพและยั่งยืนสำหรับภาวะซึมเศร้าที่สำคัญเป็นเป้าหมายระดับโลกมานานหลายทศวรรษจนถึงปัจจุบันการศึกษาเกี่ยวกับผลของยากล่อมประสาทของการรักษาด้วย PBM มีระยะเวลาติดตามผลค่อนข้างสั้นและสามารถแบ่งการศึกษาออกเป็น 2 ประเภทคือผู้ป่วยที่มี MDD [11,202,203] และผู้ป่วย TBI ที่มีภาวะซึมเศร้าร่วมด้วย [30,33,61].การศึกษาครั้งแรกในผู้ป่วย MDD พบว่าการบำบัดด้วย LED เพียงครั้งเดียวช่วยบรรเทาอาการซึมเศร้าและอาการวิตกกังวล

เมื่อเทียบกับวิธีการบำบัดอื่น ๆ เช่นยาการบำบัดด้วยแสงเป็นวิธีที่ปลอดภัยที่สุดและไม่มีผลข้างเคียงในการรักษา
การบำบัดด้วยแสงเป็นที่รู้จักในวงการแพทย์มาช้านานโดยเฉพาะแสงสีแดงและอินฟราเรด
ลูกค้าของเราทุกคนรู้สึกดีและสบายใจหลังจากใช้
อุปกรณ์ของเราทำงานร่วมกับอินฟราเรด 810 นาโนเมตรซึ่งสามารถขยายผ่านกะโหลกศีรษะเข้าไปในสมองมีประโยชน์ต่อระบบประสาทที่ไม่เหมือนใครโดยปกติจะใช้ในการรักษารอยโรคระยะแพร่กระจายในเนื้อเยื่อส่วนลึกและในกระดูกและยังใช้สำหรับการถ่ายภาพเซลล์มะเร็งรวมถึงการตรวจจับและทำลายเซลล์เนื้องอกที่หมุนเวียนอีกด้วย

1. ความยาวคลื่น 810 นาโนเมตรมีความสามารถในการขยายผ่านกะโหลกศีรษะไปยังสมองส่งเสริมการฟื้นตัวจากการบาดเจ็บที่สมองและลดความเสียหายของเส้นประสาทในระยะยาว
ความยาวคลื่น 2.810 นาโนเมตรสามารถช่วยผู้ป่วยที่มีภาวะซึมเศร้าและวิตกกังวลอย่างรุนแรง
3. แสง NIR ถูกดูดซับโดยไซโตโครมซีออกซิเดสในไมโทคอนเดรีย
4. เพิ่มการไหลเวียนของเลือดพลังงานการป้องกันระบบประสาทและการอักเสบน้อยลง
5. รักษาบาดแผล (โรคหลอดเลือดสมอง TBI) โรคเกี่ยวกับระบบประสาทและจิตเวช

บทคัดย่อ:

มีการนำเสนออุปกรณ์ชิ้นใหม่สำหรับการปรับแสงในสมองแบบ LED (ไดโอดเปล่งแสง)ผลลัพธ์เบื้องต้นจากความอิ่มตัวของออกซิเจนในสมองในระดับภูมิภาคและจากการวัดอุณหภูมิจะแสดงก่อนระหว่างและหลังการกระตุ้น

ขั้นตอนนี้เป็นวิธีใหม่ในการหาปริมาณผลกระทบทางชีวภาพของวิธีการรักษาที่เป็นนวัตกรรมใหม่ที่เป็นไปได้อย่างไรก็ตามการวัดเพิ่มเติมเป็นสิ่งที่จำเป็นอย่างยิ่ง

เครื่องโฟโตไบโอโมดูเลชันของสมองเป็นเครื่องมือในการรักษาโดยอาศัยหลักการของโฟโตไบโอโมดูเลชันมีผลในการรักษาที่ดีต่อเหตุการณ์ที่กระทบกระเทือนจิตใจ (โรคหลอดเลือดสมองการบาดเจ็บที่สมองและภาวะขาดเลือดไปทั่วโลก) โรคความเสื่อม (ภาวะสมองเสื่อมอัลไซเมอร์และพาร์กินสัน) และโรคทางจิตเวช (ภาวะซึมเศร้าความวิตกกังวลโรคเครียดหลังบาดแผล)

โฟโตไบโอโมดูเลชันของสมอง (PBM) ที่มีไดโอดเปล่งแสงสีแดงถึงอินฟราเรดใกล้ (NIR) (LED) อาจเป็นนวัตกรรมการบำบัดสำหรับความผิดปกติทางระบบประสาทและจิตใจที่หลากหลายแสงสีแดง / NIR สามารถกระตุ้น mitochondrial ทางเดินหายใจ complex IV (cytochrome c oxidase) และเพิ่มการสังเคราะห์ ATP (adenosintriphosphate)นอกจากนี้การดูดซับแสงโดยช่องไอออนนำไปสู่การปลดปล่อย Ca2 + และการกระตุ้นของปัจจัยการถอดรหัสและการแสดงออกของยีนการบำบัดด้วย PBM ของสมองสามารถปรับปรุงความสามารถในการเผาผลาญของเซลล์ประสาทและสามารถกระตุ้นการตอบสนองต่อการต่อต้านการอักเสบของเซลล์เม็ดเลือดการต่อต้านการตายของเซลล์และสารต้านอนุมูลอิสระรวมทั้งการสร้างระบบประสาทและการซินแนปโตเจนิกผลการวิจัยชี้ให้เห็นว่า PBM อาจเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานของสมองส่วนหน้าของผู้สูงอายุได้อย่างปลอดภัยและคุ้มค่า

สังเกตการเพิ่มขึ้นของความอิ่มตัวของออกซิเจนในสมองในระดับภูมิภาคระหว่างและหลังการกระตุ้นทางด้านซ้ายและด้านขวา

ผลลัพธ์จากการถ่ายภาพความร้อนของการวัดนักบินครั้งแรกโดยใช้หมวกกันน็อคกระตุ้นใหม่สังเกตการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิบนหมวกกันน็อค (แถวบน a ก่อน b ระหว่างและ c หลังการกระตุ้น) ที่หน้าผาก (แถวกลาง d – f) และที่คาง (แถวล่าง g – i)

ฟังก์ชั่นหลัก

1. ความยาวคลื่น 810 นาโนเมตรมีความสามารถในการขยายผ่านกะโหลกศีรษะไปยังสมองส่งเสริมการฟื้นตัวจากการบาดเจ็บที่สมองและลดความเสียหายของเส้นประสาทในระยะยาว

ความยาวคลื่น 2.810 นาโนเมตรสามารถช่วยผู้ป่วยที่มีภาวะซึมเศร้าและวิตกกังวลอย่างรุนแรง

3. แสง NIR ถูกดูดซับโดย cytochrome C oxidase ในไมโทคอนเดรีย

4. เพิ่มการไหลเวียนของเลือดพลังงานการป้องกันระบบประสาทและการอักเสบน้อยลง

5. รักษาบาดแผล (โรคหลอดเลือดสมอง TBI) โรคเกี่ยวกับระบบประสาทและจิตเวช

ข้อบ่งใช้

1. เหตุการณ์ที่กระทบกระเทือนจิตใจ (โรคหลอดเลือดสมองการบาดเจ็บที่สมองบาดแผลและภาวะขาดเลือดทั่วโลก)
2. โรคความเสื่อม (ภาวะสมองเสื่อมอัลไซเมอร์และพาร์กินสัน)
3. ความผิดปกติทางจิตเวช (ภาวะซึมเศร้าความวิตกกังวลโรคเครียดหลังบาดแผล)

ข้อห้าม

1. หลีกเลี่ยงการสัมผัสโดยตรงกับดวงตาหญิงตั้งครรภ์มะเร็งผิวหนังจุดสีน้ำตาล
2. ห้ามผู้ป่วยที่มีเนื้องอกมะเร็งระยะเริ่มต้นและระยะกลาง
3. ข้อห้ามสำหรับผู้ป่วยที่มีเลือดออกเฉียบพลัน

การบำบัดด้วย PBM ได้รับการพัฒนามากว่า 50 ปีแล้วอย่างไรก็ตามยังไม่มีข้อตกลงร่วมกันเกี่ยวกับพารามิเตอร์และโปรโตคอลสำหรับการประยุกต์ใช้ทางคลินิกทีมวิจัยบางคนแนะนำให้ใช้ความหนาแน่นของกำลังไฟฟ้าน้อยกว่า 100 mW / cm2 และความหนาแน่นของพลังงาน 4 ถึง 10 J / cm2กลุ่มอื่น ๆ แนะนำมากถึง 50 J / cm2 ที่ผิวเนื้อเยื่อพารามิเตอร์ต่างๆเช่นความยาวคลื่นพลังงานความผันผวนกำลังการฉายรังสีโหมดพัลส์ระยะเวลาการรักษาและอัตราการทำซ้ำสามารถนำไปใช้ในช่วงกว้างผลลัพธ์เบื้องต้นของเราแสดงให้เห็นการตอบสนองที่ชัดเจนของ rSO2 ในสมองที่สัมพันธ์กับการกระตุ้นของ LEDอย่างไรก็ตามต้องมีการกล่าวถึงอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญและต้องนำผลกระทบเหล่านี้มาพิจารณาในการศึกษาเพิ่มเติมในรายละเอียดนอกจากนี้ยังมีความจริงที่ว่าการศึกษาที่ไม่มีประสิทธิผลในเซลล์ที่มีกิจกรรมไมโตคอนเดรียสูงมักเกิดจากการใช้ยาเกินขนาดมากกว่าการให้ยาน้อยดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีการศึกษาทางคลินิกเกี่ยวกับปริมาณการกระตุ้นที่เหมาะสม

Transcranial PBM มีแนวโน้มที่จะรักษาโรคทางจิตที่แตกต่างกันPitzschke et al.นอกจากนี้ยังวัดการแพร่กระจายของแสงในพื้นที่ต่างๆของโรคพาร์คินสัน (PD) ซึ่งเป็นเนื้อเยื่อสมองส่วนลึกที่เกี่ยวข้องในระหว่างการส่องสว่างตามโครงร่างและการส่องสว่าง transsphenoidal (ที่ 671 และ 808 นาโนเมตร) ของหัวซากศพและพารามิเตอร์ทางแสงแบบจำลองของเนื้อเยื่อสมองของมนุษย์โดยใช้การจำลองแบบมอนติคาร์โลการศึกษานี้แสดงให้เห็นว่าเป็นไปได้ที่จะส่องแสงเนื้อเยื่อสมองส่วนลึกผ่านช่องไขกระดูกและ transsphenoidallyวิธีนี้จะเปิดทางเลือกในการรักษาสำหรับผู้ป่วยโรค PD หรือโรคทางสมองอื่น ๆ ที่จำเป็นต้องได้รับการบำบัดด้วยแสงมีการตรวจสอบหลายครั้งเกี่ยวกับผลข้างเคียงที่อาจเกิดขึ้นสำหรับ LED PBM

ตัวอย่างเช่น Moro et al.สำรวจผลของการใช้งานในระยะยาวนานถึง 12 สัปดาห์ของ PBM (670 นาโนเมตร) ในลิงแสมธรรมดาที่ไร้เดียงสาพวกเขาไม่พบพื้นฐานทางเนื้อเยื่อสำหรับข้อกังวลด้านความปลอดภัยทางชีวภาพที่สำคัญใด ๆ ที่เกี่ยวข้องกับ PBM ที่จัดส่งโดยวิธีการภายในกะโหลกศีรษะHennessy และ Hamblin ยังชี้ให้เห็นถึงความปลอดภัยที่กำหนดไว้แล้วและการขาดผลข้างเคียงที่น่าสังเกตของ PBM แบบ transcranialผลลัพธ์เบื้องต้นมีแนวโน้มดีมากอย่างไรก็ตามจำเป็นต้องมีงานวิจัยเพิ่มเติมเพื่อให้สามารถใช้ PBM ชนิดใหม่นี้เป็นวิธีการรักษาได้นักวิจัยหลายคนเชื่อว่า PBM พร้อม LED และ / หรือเลเซอร์สำหรับความผิดปกติของสมองจะกลายเป็นหนึ่งในแอปพลิเคชั่นทางการแพทย์ที่สำคัญที่สุดของการบำบัดด้วยแสงในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า

เอกสารอ้างอิง: Brain Photobiomodulation - ผลลัพธ์เบื้องต้นจากการวัดค่าออกซิเจนในสมองและการถ่ายภาพความร้อนในระดับภูมิภาค

ข้อมูลจำเพาะ