27/04/2022 - 11:13
Фотобиомодуляционная терапия (PBМТ), ранее известная как лазерная/световая терапия низкого уровня, представляет собой многообещающий метод лечения психических расстройств , основанный на облучении тканей фотонами в диапазоне от красного до ближнего инфракрасного (NIR) спектра (600–1100 нм); здесь могут применяться различные источники света, в том числе лазеры и светодиоды (LED). PBMT широко используется для лечения различных заболеваний, таких как заживление ран, боль и воспаление, диабетические язвы, заболевания крови, скелетно-мышечные осложнения, ишемическая болезнь сердца, а также восстановление и регенерация тканей.
Более того, PBMT неуклонно вызывает растущий интерес в связи с широким спектром применений к мозгу, начиная от нейротравмы, нейродегенерации и нейропсихиатрических расстройств и заканчивая улучшением функций мозга у здоровых людей. Сегодня PBMT мозга становится потенциально эффективной терапевтической техникой при лечении заболеваний центральной нервной системы (ЦНС). Применение PBMT при различных заболеваниях головного мозга изучалось на различных моделях животных и у людей, и общие результаты показывают, что этот метод лечения может улучшать метаболическую активность головного мозга и кровоток, стимулировать нейрогенез и синаптогенез, воздействовать на нейротрансмиттеры и обеспечивать нейропротекцию за счет противовоспалительных и антиоксидантных свойств. На сегодняшний день в литературе не сообщалось о серьезных побочных эффектах этого метода лечения; однако с лазерными устройствами следует соблюдать осторожность из-за риска поражения желтого пятна( расположено на сетчатки глаза наибольшее скопление светочувствительных нейронов).
Транскраниальный , интраназальный , внутриушной , внутриротовой и внутрисосудистый доступы были предложены в литературе способы доставки PBMT.
В методе транскраниальной PBMT (t-PBMT) красные/БИК-фотоны должны проникать через несколько типов тканей головы, включая скальп, череп, надкостницу, менингеальные оболочки, субдуральное пространство, паутинную мозговую оболочку, субарахноидальное пространство и мягкую мозговую оболочку, соответственно, до тех пор, пока свет не достигнет коры головного мозга. При таком подходе из-за плохого пропускания света через вышеупомянутые слои только небольшая часть падающего света на уровне скальпа действительно достигнет поверхности коры. Примечательно, что до настоящего времени наиболее часто изучаемым методом исследования РВМТ головного мозга был транскраниальный доступ ; однако его эффективность для доставки биостимулирующих/терапевтических световых доз в более глубокие структуры мозга (например, лимбическую систему и ствол мозга) остается проблемой. Следует также учитывать, что из-за экспоненциального ослабления светопропускания через ткани мозга маловероятно, что биостимулирующие световые дозы могут быть доставлены в более глубокие области без передозировки вышележащих поверхностных тканей.
Недавно интраназальная PBMT (i-PBMT) была предложена в качестве альтернативы для преодоления некоторых ограничений t-PBМТ для обеспечения эффективного облучения префронтальных областей и некоторых лимбических структур головного мозга. i-PBMT — это подход основанный на введении в ноздри одного или двух небольших переносных зондов, оснащенных лазером/светодиодом. Показано, что применение i-PBМТ потенциально может улучшить симптомы, связанные с дисфункцией нейронов, вызванной инфарктом головного мозга, легкой черепно-мозговой травмой (TBI), легкими когнитивными нарушениями (MCI), болезнью Альцгеймера (AD) , депрессией и тревогой , шизофренией ( Liao, 2000 ) и бессонницей ( Xu et al., 2001 ; Saltmarche et al., 2017 ). Системные эффекты интраназального облучения через ноздри через клетки и компоненты крови, вероятно, могут способствовать наблюдаемым нейротерапевтическим эффектам. Ткань вокруг носовой полости имеет обильные кровеносные капилляры с относительно медленным кровотоком. Было показано, что i-PBMT улучшает реологию крови (текучесть крови ), снижает вязкость крови и помогает улучшить свертываемость крови при различных заболеваниях.
Исследования показали связь реологии , когнитивных функций ( Elwood et al., 2001 ) и состояний настроения ( Gao et al., 2004 ). Было высказано предположение, что системные эффекты i-PBMT через механизмы облучения крови также могут в конечном итоге оказывать нейропротекторное действие на мозг.
Исследования показали, что интраназальное облучение крови действует так же как и внутривенная или внутрисосудистая лазерная терапия.
Было показано, что внутрисосудистое лазерное облучение улучшает региональный мозговой кровоток (CBF) и функцию головного мозга у пациентов с инфарктом головного мозга. Таким образом, эти данные свидетельствуют о том, что облучение компонентов крови и эндотелия сосудов может играть роль в системных эффектах, вызванных интраназальным методом.
i-PBMT с использованием источников света, имплантированных в глубокую носовую полость, недавно была предложена в качестве метода для обеспечения достаточной световой энергии глубоких структур ЦНС. Существует предположение, что, поскольку решетчатая пластинка решетчатой кости в значительной степени проницаема для красного/ближнего ИК-света, поток терапевтических фотонов может легко достигать префронтальной коры (ПФК) мозга по этому пути. Совсем недавно имитационное моделирование методом Монте-Карло показало, что размещение источника светодиодов рядом с решетчатой пластиной приводит к самым высоким значениям плотности потока энергии, достигающим областей вентромедиальной префронтальной коры (vmPFC) и вентромедиальной орбитофронтальной коры (vmOFC) по сравнению с транскраниальным расположением источник света на голове в точках Fp1-Fpz-Fp2 (система электроэнцефалограммы - ЭЭГ). Интраназальное позиционирование света рядом с решетчатой пластиной также может привести к предпочтительной доставке света к гиппокампу и миндалевидному телу по сравнению с тем, когда световой зонд помещается в ноздри и в средней части носа. Кроме того, экспериментально доказано, что транссфеноидальное освещение области компактной части черной субстанции (SNpc) достижимо при размещении источника света в клиновидной пазухе.
Эпителиальная ткань в полости носа относительно сильно васкуляризирована. Недавно назальный путь привлек внимание для доставки системных терапевтических агентов для попадания в мозг через большой круг кровообращения.
i-PBMT с использованием доступа через ноздрю включает в себя простой процесс прикрепления небольшого лазерного диода или светодиода с одной или двух сторон к носу. Исследования применения i-PBMT становятся все более распространенными, и несколько интраназальных портативных устройств стали коммерчески доступными как для клинического, так и для домашнего использования.
i-PBMT — это недорогая и практически безболезненная технология, которую можно легко применять не только в условиях клиники. Эти устройства общедоступны: как с красными, так и с NIR-диодами, излучающими в диапазонах длин волн 600–680 нм и 800–850 нм соответственно. Эти типы аппликаторов, как правило, регулируются по времени а также для выбора непрерывного или импульсного режима облучения. . Эти типы аппликаторов, как правило, регулируются для выбора продолжительности лечения, а также для выбора непрерывного или импульсного режима облучения. В i-PBMT облучение в режиме импульсной волны (PW) имеет некоторые преимущества. Во-первых, поскольку источник света, находящийся в прямом контакте с полостью носа и тканями, может вызвать чрезмерное нагревание, PW может уменьшить тепло, связанное с освещением, путем приостановки и позволения тканям остыть, во вторых кроме этого недавние открытия выявили благоприятные нейробиологические эффекты определенных частот света, таких как 10, 40 и 100 Гц. . Показано, что PBMT при PW 10 Гц оказывает нейротерапевтическое действие у пациентов с когнитивными проблемами и проблемами настроения. В-третьих, частота пульса 40 Гц может усиливать гамма-волны мозга; аналогичное усиление с видимым спектром было продемонстрировано и показано для снижения уровней амилоида-β (Aβ) и фосфорилирования тау в модели AD на животных. Портативные устройства i-PBMT, специально для режима PW с частотой 40 Гц, были протестированы для улучшения концентрации и когнитивных функций у пациентов с болезнью Альцгеймера и для модуляции нейронных колебаний у здоровых людей. В-четвертых, у пациентов с PD, получавших глубокую стимуляцию мозга частотой 60 Гц, наблюдалось значительное улучшение глотания и двигательных симптомов. i-PBMT при PW 60 Гц следует дополнительно исследовать на предмет нейродегенеративных заболеваний в клинических исследованиях.
Имеющиеся на рынке портативные устройства позволяют закрепить источник света в ноздре. Из-за расположения источника света на внутреннем кончике носа ожидается, что свет, излучаемый этой технологией, будет в основном поглощаться поверхностно слизистой оболочкой носа и окружающими тканями. Моделирование ( Cassano et al., 2019 ) с использованием света с длиной волны 810 нм показало, что среди структур ЦНС vmPFC и vmOFC получают больше всего света, но при этом доставляется лишь незначительная доля первичных фотонов (~ 0,001%). метод облучения. Другими словами, с точки зрения пиковой плотности потока света с коммерчески доступным устройством, только 0,014 и 0,025 Дж/см 2 достигли vmPFC и vmOFC. Дальнейшее моделирование показало, что поток фотонов в миндалине и гиппокампе был на два порядка ниже, чем в vmPFC и vmOFC. В совокупности эти результаты показывают неэффективность технологии i-PBMT для доставки света в структуры мозга, особенно в лимбические структуры.
Учитывая его неинвазивный и относительно недорогой характер, i-PBMT может дать тот же терапевтический результат, что и метод внутривенного облучения крови ( Xiao et al., 2005 ). Например, было продемонстрировано, что интраназальное лазерное облучение столь же эффективно, как и внутрисосудистое облучение крови, в улучшении регионарного мозгового кровообращения и функции головного мозга у пациентов, перенесших инфаркт головного мозга.
Недавно были предложены и описаны имплантируемые устройства i-PBMT для преодоления ограничений портативных устройств, а также метода транскраниального облучения. При использовании имплантируемого интраназального светового устройства отпадет необходимость в частых посещениях пациентов, нуждающихся в длительном лечении. Была предложена простая процедура имплантации миниатюрных светодиодов в подслизистые карманы в доступных областях носа. , Эта последняя процедура потребует только местной анестезии, только амбулаторного хирургического вмешательства и позволит разместить (а также удалить) постоянный подслизистый светодиод. Однако подслизистое размещение миниатюрных светодиодов потенциально ограничено лишь их относительной близостью к решетчатой пластине.
Имплантируемое оптическое волокно можно провести через носовую полость и расположить в клиновидной пазухе . Например, кончик оптического волокна, подключенного к портативному лазерному/светодиодному источнику, можно вставить и поместить в качестве постоянного устройства в клиновидную кость под прямой эндоскопической визуализацией ( DiMauro et al., 2008 ). Однако эта процедура потребует сложной хирургической операции на носу под общей анестезией, чтобы поместить устройство в труднодоступную и очень хрупкую костную структуру