Liệu pháp quang điều hòa quang cơ gần hồng ngoại Pbm xuyên sọ

Trong phương pháp tiếp cận PBM xuyên sọ, việc cung cấp đủ liều để đạt được kích thích tối ưu là một thách thức do sự suy giảm theo cấp số nhân của sự xuyên sáng trong mô.Các phương pháp tiếp cận thay thế như phương pháp cung cấp ánh sáng trong sọ và qua đường mũi đã được đề xuất để khắc phục hạn chế này.Bài báo này đánh giá các bằng chứng tiền lâm sàng và hiện đại liên quan đến hiệu quả của liệu pháp PBM não.

1. Giới thiệu

Trong hai thập kỷ qua, liệu pháp điều biến quang cơ (PBM) của não đã được giới thiệu như một phương thức cải tiến để kích thích hoạt động thần kinh nhằm cải thiện chức năng não.Kỹ thuật dựa trên ánh sáng này liên quan đến việc mô thần kinh tiếp xúc với một lượng ánh sáng yếu (từ <1 đến> 20 J / cm2 và ở các bước sóng từ đỏ đến cận hồng ngoại (NIR) (600 đến 1100 nm) qua nhiều ánh sáng khác nhau phương thức giao hàng [1].Các thông số điều trị an toàn và tối ưu của liệu pháp PBM não như bước sóng, lưu lượng, mật độ năng lượng, số lần lặp lại, thời gian điều trị và phương thức phát ánh sáng (liên tục

hoặc xung) đã được nghiên cứu khác nhau trong các nghiên cứu tiền lâm sàng [2-5].Bằng chứng in vivo đầu tiên về tác dụng trị liệu thần kinh của liệu pháp PBM đã đạt được trong mô hình đột quỵ do tắc mạch ở thỏ để kiểm tra khả năng ngăn ngừa tổn thương hoặc sửa chữa tổn thương não xảy ra sau đột quỵ [6].Các tác dụng bảo vệ thần kinh của laser và điốt phát sáng (LED) trong các tình trạng thần kinh đa dạng như chấn thương sọ não (TBI) [7], đột quỵ do thiếu máu cục bộ (IS) [số 8], Bệnh Alzheimer (AD) [9], Bệnh Parkinson (PD) [10], và các rối loạn tâm lý như trầm cảm và lo âu [11,12], cũng như suy giảm nhận thức liên quan đến tuổi tác [13,14] cũng đã được hiển thị.

Các tác dụng có lợi của PBM chủ yếu được cho là kết quả của quá trình kích thích quang chuỗi truyền điện tử ty thể (ETC).Khi PBM được áp dụng ở các bước sóng và mật độ năng lượng (mật độ năng lượng) tối ưu, nó tạo ra hiệu quả điều trị trong các cơ quan đích mà không gây ra bất kỳ tác dụng phụ nào [15,16].Liệu pháp PBM làm tăng lưu lượng máu não (CBF) [17-19], tăng cường chuyển hóa năng lượng não [17,20,21] và tăng khả năng chống oxy hóa [20].Hơn nữa, khả năng thúc đẩy sự bảo vệ và tồn tại của tế bào thần kinh được thực hiện thông qua việc điều chế các chất trung gian chống apoptotic và pro-apoptotic [22,23] và các phân tử tín hiệu viêm [24,25] cũng như sự kích thích của các yếu tố dưỡng thần kinh [4,26,27].

2, ứng dụng lâm sàng

Về mặt y học, một loạt các rối loạn tâm lý và thần kinh ảnh hưởng đến các cấu trúc não khác nhau.Các nghiên cứu lâm sàng về liệu pháp PBM não gần đây đã tập trung vào các tình trạng như AD, PD, TBI và đột quỵ do thiếu máu cục bộ cũng như MDD.Tuy nhiên, ngày càng có nhiều quan tâm đến việc áp dụng phương thức không xâm lấn này ở những người hoàn toàn khỏe mạnh để cải thiện khả năng nhận thức của họ (nâng cao nhận thức)

1.1.Bệnh Alzheimer

Bất chấp sự tồn tại của một số nghiên cứu trên động vật, chỉ có một số nghiên cứu về hiệu quả của liệu pháp PBM ở bệnh nhân AD và sa sút trí tuệ.Liên quan đến những nghiên cứu trên người này, những cải thiện đáng kể về chất lượng giấc ngủ, trạng thái tâm trạng, mô hình điện não đồ cũng như cải thiện chức năng nhận thức bao gồm trí nhớ và sự chú ý, đã thu được nhờ liệu pháp NIR PBM [71,195].Bên cạnh đó, tia laser đỏ được phân phối qua một ống thông động mạch dẫn vào não đã cải thiện tình trạng CBF ở bệnh nhân AD, và cũng làm giảm đáng kể điểm số sa sút trí tuệ [196].

2.2.bệnh Parkinson

Cho đến nay, phần lớn các cuộc điều tra lâm sàng cho thấy tác động tích cực của liệu pháp PBM xuyên sọ trong các tình trạng như TBI, đột quỵ và trầm cảm, trong đó vùng mục tiêu là vùng vỏ não.Mặt khác, cơ chế bệnh sinh của PD có liên quan đến những bất thường trong SNc, một cấu trúc não giữa nằm ở độ sâu 80–100 mm tính từ đường khâu hậu môn, bên dưới màng cứng.Các nghiên cứu đã gợi ý rằng ánh sáng trong vùng NIR có thể không xuyên qua não người sâu hơn 20 mm tính từ bề mặt vỏ não [68].Đây được coi là một hạn chế rõ ràng trong việc áp dụng liệu pháp PBM xuyên sọ trong PD ở người.Tuy nhiên, trong nghiên cứu duy nhất (không đối chứng, không ngẫu nhiên) ở bệnh nhân PD, các chức năng vận động và nhận thức được cải thiện đã được báo cáo sau 2 tuần điều trị PBM xuyên sọ [197].

3.3 Chấn thương sọ não

Cho đến nay, mặc dù phần lớn các nghiên cứu trên động vật được thực hiện trên các mô hình TBI cấp tính, nhưng ngược lại, phần lớn các nghiên cứu lâm sàng được thực hiện trên bệnh nhân TBI mãn tính.Những người hồi phục sau chấn thương đầu vừa hoặc nặng khá phổ biến phải chịu nhiều triệu chứng kéo dài bao gồm suy giảm nhận thức (ví dụ: trí nhớ kém, suy giảm chức năng điều hành và khó tập trung), đau đầu, rối loạn giấc ngủ và Phiền muộn.Trong các nghiên cứu mở ban đầu về TBI, liệu pháp LED xuyên sọ (633/870 nm) đã cải thiện khả năng tự nhận thức, tự điều chỉnh trong hoạt động xã hội và chất lượng giấc ngủ [30,33].Mức độ lưu loát cao hơn của laser NIR dẫn đến hiệu quả lâm sàng cao hơn như giảm các dấu hiệu đau đầu và cải thiện chất lượng giấc ngủ cũng như cải thiện trạng thái nhận thức và tâm trạng ở bệnh nhân TBI [61].Ngoài ra, việc cải thiện sự tỉnh táo và nhận thức ở những bệnh nhân TBI bị rối loạn ý thức nghiêm trọng đã đạt được sau khi chiếu xạ ở bước sóng 785 nm, một bước sóng hơi không phổ biến đối với liệu pháp PBM xuyên sọ.

4.4.Đột quỵ

Cho đến nay, ba thử nghiệm lâm sàng, được gọi là “Thử nghiệm hiệu quả và an toàn thần kinh” (NEST-1 [199], NEST-2 [90], và NEST-3 [200]) đã được thực hiện ở bệnh nhân đột quỵ cấp tính.Mặc dù các nghiên cứu ở giai đoạn I và II cho thấy cả tính an toàn và hiệu quả của liệu pháp PBM sử dụng tia laser 808 nm (được áp dụng trong vòng 24 giờ sau khi bắt đầu đột quỵ), các thử nghiệm ở giai đoạn III rất đáng thất vọng và đã kết thúc vô ích ở giai đoạn phân tích tạm thời.Bên cạnh đó, một nỗ lực đã được thực hiện trong các nghiên cứu không thường xuyên để chỉ ra tác dụng bảo vệ thần kinh hoặc so sánh thần kinh của liệu pháp PBM ở bệnh nhân đột quỵ mãn tính qua sọ [181] và nhiều khu vực [201] các phương pháp chiếu xạ.

5.5.Phiền muộn

Việc phát triển các phương thức điều trị hiệu quả và bền vững đối với bệnh trầm cảm nặng đã là mục tiêu toàn cầu trong nhiều thập kỷ.Cho đến nay, các nghiên cứu về tác dụng chống trầm cảm của liệu pháp PBM đã có thời gian theo dõi tương đối ngắn và có thể được chia thành hai loại nghiên cứu, bệnh nhân MDD [11,202,203] và bệnh nhân TBI mắc bệnh trầm cảm [30,33,61].Nghiên cứu đầu tiên ở những bệnh nhân MDD cho thấy rằng một buổi trị liệu bằng đèn LED giúp giảm bớt các triệu chứng trầm cảm và lo âu

So với các phương pháp trị liệu khác như dùng thuốc thì liệu pháp ánh sáng là cách điều trị an toàn và không có tác dụng phụ nhất.
Liệu pháp ánh sáng đã được biết đến trong lĩnh vực y tế từ lâu, đặc biệt là đối với ánh sáng đỏ và tia hồng ngoại.
Tất cả các khách hàng của chúng tôi đều cảm thấy tinh thần tốt và thoải mái sau khi sử dụng.
Thiết bị của chúng tôi hoạt động với tia hồng ngoại 810nm, nó có thể mở rộng qua hộp sọ vào não, mang lại một loạt các lợi ích thần kinh độc đáo.Nó thường được sử dụng để điều trị các tổn thương di căn trong các mô sâu cũng như trong xương.Và cũng được sử dụng để chụp ảnh tế bào ung thư, cũng như phát hiện và tiêu diệt tế bào khối u tuần hoàn.

1. Bước sóng 810 nm có khả năng kéo dài qua hộp sọ đến não, thúc đẩy quá trình phục hồi sau chấn thương sọ não và giảm tổn thương thần kinh lâu dài.
Bước sóng 2.810nm có thể giúp bệnh nhân trầm cảm và lo lắng
3. Ánh sáng NIR được hấp thụ bởi men cytochrome C oxidase trong ti thể.
4. Tăng lưu lượng máu, năng lượng, bảo vệ thần kinh và ít viêm hơn.
5. điều trị chấn thương (đột quỵ, TBI), bệnh thoái hóa thần kinh và tâm thần.

Trừu tượng:

Một thiết bị mới cho điều chế quang học não LED (điốt phát quang) được giới thiệu.Kết quả sơ bộ từ độ bão hòa oxy vùng não và từ đo nhiệt độ được hiển thị trước, trong và sau khi kích thích.

Quy trình này cung cấp một phương pháp mới để định lượng các tác dụng sinh học của một phương pháp điều trị sáng tạo có thể có.Tuy nhiên các phép đo thêm là hoàn toàn cần thiết.

Máy quang điều biến não là một công cụ điều trị dựa trên nguyên tắc quang điều hòa.Nó có tác dụng điều trị tốt đối với các biến cố chấn thương (đột quỵ, chấn thương sọ não và thiếu máu cục bộ toàn cầu), các bệnh thoái hóa (sa sút trí tuệ, Alzheimer và Parkinson) và rối loạn tâm thần (trầm cảm, lo âu, rối loạn căng thẳng sau chấn thương)

Điều chế quang sinh trong não (PBM) với các điốt phát sáng hồng ngoại (LED) từ đỏ đến cận hồng ngoại (NIR) có thể là một liệu pháp sáng tạo cho nhiều loại rối loạn thần kinh và tâm lý.Ánh sáng đỏ / NIR có thể kích thích phức hợp chuỗi hô hấp ti thể IV (cytochrome c oxidase) và tăng tổng hợp ATP (adenosintriphosphate).Ngoài ra, sự hấp thụ ánh sáng của các kênh ion dẫn đến giải phóng Ca2 + và kích hoạt các yếu tố phiên mã và biểu hiện gen.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 apxe và chống oxy hóa cũng như hình thành thần kinh và hình thành khớp thần kinh.Các phát hiện cho thấy PBM có thể tăng cường, ví dụ, các chức năng não trước của người lớn tuổi một cách an toàn và hiệu quả về chi phí.

Lưu ý sự gia tăng độ bão hòa oxy vùng não trong và sau khi kích thích ở bên trái và bên phải.

Kết quả từ hình ảnh nhiệt của phép đo thí điểm đầu tiên 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; d – f) và cằm (hàng dưới; g – i).

Chức năng chính

1. Bước sóng 810 nm có khả năng kéo dài qua hộp sọ đến não, thúc đẩy quá trình phục hồi sau chấn thương sọ não và giảm tổn thương thần kinh lâu dài.

Bước sóng 2.810nm có thể giúp bệnh nhân trầm cảm và lo lắng

3.NIR ánh sáng được hấp thụ bởi cytochrome C oxidase trong ti thể.

4.Tăng lưu lượng máu, năng lượng, bảo vệ thần kinh và ít viêm hơn.

5. điều trị chấn thương (đột quỵ, TBI), bệnh thoái hóa thần kinh và tâm thần.

Chỉ định

1. Các biến cố chấn thương (đột quỵ, chấn thương sọ não và thiếu máu cục bộ toàn thể).
2. Bệnh thoái hóa (sa sút trí tuệ, Alzheimer và Parkinson).
3. Rối loạn tâm thần (trầm cảm, lo âu, rối loạn căng thẳng sau chấn thương tâm lý).

Chống chỉ định

1. Tránh tiếp xúc trực tiếp với mắt, da phụ nữ mang thai, u ác tính, đốm nâu.
2. Những bệnh nhân bị khối u ác tính giai đoạn đầu và giữa kiêng kỵ.
3. Chống chỉ định với bệnh nhân rối loạn chảy máu cấp tính.

Liệu pháp PBM đã được phát triển hơn 50 năm trước;tuy nhiên, vẫn chưa có sự thống nhất chung về các thông số và quy trình cho ứng dụng lâm sàng của nó.Một số nhóm nghiên cứu đã khuyến nghị sử dụng mật độ công suất dưới 100 mW / cm2 và mật độ năng lượng từ 4 đến 10 J / cm2.Các nhóm khác khuyến nghị nhiều nhất là 50 J / cm2 ở bề mặt mô.Các thông số như bước sóng, năng lượng, độ lưu huỳnh, công suất, bức xạ, chế độ xung, thời gian điều trị và tốc độ lặp lại có thể được áp dụng trong phạm vi rộng.Kết quả sơ bộ hiện tại của chúng tôi cho thấy một phản ứng rõ ràng của rSO2 não liên quan đến sự kích thích của đèn LED.Tuy nhiên, cần phải đề cập rằng nhiệt độ tăng lên đáng kể, và những tác động này phải được tính đến trong các nghiên cứu sâu hơn một cách chi tiết.Cũng có một thực tế là các nghiên cứu không hiệu quả ở các tế bào có hoạt động ti thể cao dường như là do dùng quá liều lượng nhiều hơn là dùng quá liều lượng.Do đó, các nghiên cứu lâm sàng liên quan đến liều kích thích tối ưu là cần thiết.

PBM xuyên sọ có vẻ hứa hẹn điều trị các bệnh tâm thần khác nhau.Pitzschke và cộng sự.cũng đo sự lan truyền ánh sáng ở các khu vực khác nhau của mô não sâu liên quan đến bệnh Parkinson (PD) trong quá trình chiếu sáng xuyên sọ và xuyên cầu (ở bước sóng 671 và 808 nm) của đầu tử thi và lập mô hình các thông số quang học của mô não người bằng cách sử dụng mô phỏng Monte-Carlo.Nghiên cứu này chứng minh rằng nó cũng có thể chiếu sáng các mô não sâu qua điện tử và xuyên điện tử.Điều này mở ra các lựa chọn điều trị cho những người bị PD hoặc các bệnh não khác cần liệu pháp ánh sáng.Đã có một số cuộc điều tra liên quan đến các tác dụng phụ có thể xảy ra đối với LED PBM.

Ví dụ, Moro et al.đã khám phá những ảnh hưởng của việc áp dụng dài hạn hơn, lên đến 12 tuần, của PBM (670 nm) ở khỉ macaque ngây thơ, bình thường.Họ không tìm thấy cơ sở mô học nào cho bất kỳ mối quan tâm lớn nào về an toàn sinh học liên quan đến PBM được phân phối bằng phương pháp nội sọ.Hennessy và Hamblin cũng chỉ ra sự an toàn đã được thiết lập và không có tác dụng phụ đáng chú ý của PBM xuyên sọ.Kết quả sơ bộ là rất hứa hẹn;tuy nhiên, cần phải có các nghiên cứu sâu hơn để có thể sử dụng, ví dụ, loại PBM mới này như một phương pháp trị liệu.Nhiều nhà điều tra tin rằng PBM với đèn LED và / hoặc tia laser điều trị 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.

Tham khảo: Điều chế quang điện não - Kết quả sơ bộ từ phép đo Oxi và hình ảnh nhiệt vùng não

Thông số kỹ thuật