Ljocht-tissue-ynteraksje, en de hjoeddeistige en takomstige steaten fan PBM

Fotobiomodulaasje (PBM) is in net-invasive, net-termyske foarm fan ljochtterapy dy't net-ionisearjende ljochtboarnen brûkt om therapeutyske effekten op sellulêr nivo te meitsjen. Ljochtboarnen brûkt yn PBM omfetsje lasers en LED's yn 'e sichtbere (400-700 nm) en ynfraread (700-1100 nm) spektra. PBM produseart therapeutyske behannelingen (PBMT) yn sike en skansearre weefsels om wûne genêzing en weefselregeneraasje te befoarderjen, ûntstekking te ferminderjen, pine te ferminderjen en orizjinele selfunksje te herstellen.

PBM waard foar it earst waarnommen troch Endre Mester oan 'e Semmelweis Medical University yn Hongarije doe't in defekte laser mei hege krêft, ûntworpen om abnormale sellen te ferneatigjen, ynstee in ljocht mei leech krêft útstjit. Mester observearre hoe't it ljocht op leech nivo genêzing befoardere mei in ferhege taryf troch it stimulearjen fan hûdsellen en publisearre syn befiningen yn 1967 (Gáspár, 2019). Yn 2015 waarden PBM en PBMT (fotobiomodulaasje-terapy) de erkende termen fan kar yn it fjild, standerdisearjen fan de terminology foar de terapy faak oantsjutten as leech-nivo laser (of ljocht) therapy (LLLT), kâlde laser-terapy, of laser biostimulaasje (Anders et al., 2015).

Yn dit artikel sille wy ferdjipje yn 'e fûneminten fan fotobiomodulaasje, ûndersiikje de meganismen wêrmei't ljocht ynteraksje mei sellen en it ferklearjen fan de ûnderlizzende fotochemyske antwurden. Wy sille ljocht skine op 'e oanhâldende ynspanningen om PBM-techniken te optimalisearjen en har terapeutyske potensjeel út te wreidzjen. Derneist sille wy de hjoeddeistige steat fan PBMT-apparaten ûndersykje en wat de takomst foar ljochtterapy hat.

In yntroduksje ta ljochtterapy

PBM wurdt klassifisearre as in net-termyske foarm fan ljochtterapy. Non-termyske ljochtbehannelingen produsearje gjin signifikante waarmte tidens de proseduere. Ynstee rjochtsje se har op it brûken fan oare skaaimerken fan ljocht, lykas wellenlangen, om winske terapeutyske effekten te berikken. Wylst PBM net mei opsetsin waarmte produseart (yn tsjinstelling ta fototermyske modaliteiten), bliuwt waarmtegeneraasje mooglik yn bepaalde ynstellingen. As ljochtintensiteit of eksposysjetiid net goed kontrolearre wurdt, kin oermjittige waarmtegeneraasje foarkomme. Heatgeneraasje is in pertinint obstakel foar PBM, nettsjinsteande hokker golflingte wurdt brûkt.

It PBM-proses omfettet endogene chromofoaren dy't yn 'e mitochondria fan sellen lizze, wat resulteart yn fotochemyske feroaringen. Fotochemyske feroarings binne reaksjes of prosessen dy't foarkomme as gefolch fan it opnimmen fan ljochtenerzjy en kinne liede ta feroaringen op molekulêr nivo (Anders, 2016).

Nei't it ljocht opnommen is, ynteraktearret it ljocht mei cytochrome c oxidase (Kompleks IV) yn 'e mitochondria fan sellen om yndirekt ATP (Energy-Carrying-Molecules), ROS (Reactive Oxygen Species), en NO (Nitric Oxide) te generearjen fia de elektronentransportketen. ATP, ROS, en NO beynfloedzje alle fazen fan wûne genêzing (Lipko, 2021).

Light-Relatearre ôfwagings

LED (Light-Emitting Diode) en laser (meast yn 'e foarm fan in laserdiode) binne de twa primêre ljochtboarnen dy't brûkt wurde foar PBMT-apparaten. Wylst d'r in oerlaap is yn tapassing en attributen tusken LED en laser, binne d'r ek in pear wichtige ferskillen.

Ljocht Boarne

LED's produsearje in relatyf monochromatyske ljochtútfier, itsij fia seleksje fan ienkleure-emittearjende semiconductormaterialen as troch fosforkonverzje. De emisjedistribúsjes fan LED's binne typysk heul diffús en net-kollimearre.

Laserdiodes binne fan aard te fergelykjen mei LED's, mar befetsje ekstra resonânsjefunksjes, dy't derfoar soargje dat de emisjeferdieling strakker is dan dy fan LED's (yn termen fan golflingte, gearhing en emisjehoeke). Dizze funksjes betsjutte dat de laserdiode oer it algemien effektiver is by it penetrearjen fan djippere weefsels om betingsten ûnder de hûd te behanneljen.

Kosten

LED's binne goedkeap en ubiquitous, wêrtroch't se in geweldige opsje binne foar net-spesjalisearre kliniken as persoanlike apparaten, foaral dyjingen dy't rjochtsje op behannelingen op oerflaknivo. Laser-apparaten, benammen dy mei hegere krêft en spesifike golflingten, binne meast djoerder.

Feilichheid

D'r is in substansjeel en tanimmend lichem fan literatuer dy't oanjout dat PBM in feilige en effektive behannelingopsje is as jo de oanbefellende klinyske parameters folgje (Bensadoun et al., 2020). Persoanen dy't fan doel binne PBM te brûken, moatte it beprate mei in medyske professional.

Persoanen dy't fotosensitive binne, vaskulêre of immunologyske steuringen hawwe, silikonfersterke weefsel, of kosmetyske sjirurgy hawwe ûndergien, hawwe in heger risiko foar komplikaasjes yn ferbân mei laser-basearre PBM (Khalkhal et al., 2020)

PBM-apparaten dy't Klasse 3-lasers (of heger) brûke kinne eachskea feroarsaakje as se net goed behannele wurde. Prosedueres foar dizze apparaten moatte ynstruksjes omfetsje oer hoe't jo okulêre skea kinne foarkomme (Edge-Hughes, 2020).

Sawol LED- as laserapparaten wurde beskôge as algemien feilich foar klinysk en thúsgebrûk. PBM-brûkers kinne har risiko op PBM-relatearre blessueres ferminderje troch de juste prosedueres te folgjen en troch te wurkjen mei in dokter.

Golflingte

LED-apparaten biede typysk in breder skala oan golflingten, wêrtroch fleksibiliteit mooglik is by it rjochtsjen fan ferskate djipten en weefseltypen. Lasers, oan 'e oare kant, emitearje normaal ljocht binnen in smel golflingteberik.

Ferskillende golflingten rjochtsje op ûnderskate biologyske weefsels en binne wichtich by it bepalen fan penetraasjedjipte.

• Blau ljocht (440 – 500 nm) : kin de dermale lagen penetrearje. Blau ljocht is oantoand om kompleks IV fan 'e elektroanentransportketen te stimulearjen en ek endogene porfyrinen te aktivearjen, dy't nuttich kinne wêze foar antibakteriële tapassingen.
• Grien ljocht (500 – 570 nm) : kin de dermale en basale sellen yn 'e fetsellen penetrearje.
• Rood ljocht (620 – 750 nm) , mei de langste golflingte op it sichtbere spektrum, kin 0,5 oant 1 mm djip yn 'e fettesellagen penetrearje. Reade ljocht wurdt faak keazen út it koartere ein fan dit spektrum (~ 620nm-680nm) foar stimulearring fan cytochrome c oxidase.
• Near-ynfraread ljocht (750 - 3.000 nm) kin it djipste penetrearje en yn 'e spieren en weefsels 2mm foardat jo 37% yntinsiteit ferlieze. NIR wurdt faak keazen út it koartere ein fan dit spektrum (~ 760nm-820nm) foar stimulearring fan cytochrome c oxidase. Wylst NIR golflingten omfiemet oant 3,000 nm, golflingten dy't benaderje en boppe 2,000 nm wurde opnomd troch wetter yn 'e hûd, wat resulteart yn dermale ferwaarming en potinsjele brânende gefoelens yn' e derma.

Dizze figuer yllustrearret de oanstriid fan hûdpigmenten en bloed om de penetraasje fan sichtbere golflingten te blokkearjen. Infraread ljocht wurdt tastien relatyf frije trochgong; lykwols, sels it sil wurde beheind troch opname yn wetter.

Wêr't ljocht wurdt rjochte kin in fariaasje meitsje yn 'e effektive absorption oer it elektromagnetyske spektrum. Undersyk lit sjen dat transkraniaal ljocht yn 'e golflingte fan 700-750 nm in bytsje ynfloed hat op harsensstruktueren, wylst 600-690 nm of 760-900 nm in folle gruttere ynfloed hawwe. Undersyk lit sjen dat it brûken fan ljochtwellen op 830 nm lit 11,7% fan it ljocht trochkringe yn 'e occipitale regio, 2,1% om de frontale regio te penetrearjen, en 0,9% om de tydlike regio te penetrearjen (Hennessy 2016).

Macht en yntensiteit

Laserapparaten hawwe oer it generaal hegere krêftútfier en yntinsiteit yn ferliking mei LED-apparaten. De konsintrearre en gearhingjende aard fan laserljocht soarget foar djippere weefselpenetraasje en mooglik mear doelgerichte behanneling. LED-apparaten, hoewol minder krêftich, kinne noch altyd effektyf wêze foar oerflakke behannelingen as gruttere behannelinggebieten.

Lêzers hawwe miskien opmurken dat krêft, yntinsiteit, golflingte en ljochttype allegear ynfloed hawwe op weefselpenetraasje. Dit binne mar in pear fan 'e faktoaren dy't ynfloed op PBM-effektiviteit op spesifike djipten. In oare faktor dy't de penetraasjedjipte kin beynfloedzje is de brûkte metoade foar ljochtlevering. Ljocht levering kin wurde kategorisearre as pulsed wave (PW) of trochgeande wave (CW).

Opmerking: Fierder ûndersyk om de optimale pulsparameters en har effekten te begripen is oanhâldend.

Pulse wave PBM omfettet de levering fan ljocht op in pulsearre manier, wêrby't it ljocht yn spesifike yntervallen oan- en útskeakele wurdt. Pulsparameters kinne pulsdoer omfetsje (de lingte fan tiid dat it ljocht oan is tidens elke puls), pulsfrekwinsje (it taryf wêrop pulsen per sekonde wurde levere), en duty cycle (de ferhâlding fan pulsdoer ta de totale pulsperioade). Pulse PBM soarget foar krekte kontrôle oer de timing en doer fan ljochteksposysje.

Constante wave PBM, ek wol bekend as trochgeande wave PBM, omfettet de trochgeande levering fan ljocht sûnder pulsaasje of ûnderbrekking. Yn konstante PBM wurdt it ljocht kontinu útstjoerd yn 'e behanneling sesje.

Wylst parameternoarmen oangeande PW en CW noch wurde bepaald, liket it derop dat PW foardielich kin wêze foar it ferbetterjen fan ljochtpenetraasje yn djippere weefsels.

Hoe beynfloedet ljocht-weefsel-ynteraksje PBM: absorption, refleksje en fersprieding

PBM wurdt typysk brûkt as in rjochte behannelingmodaliteit wêryn ljocht primêr rjochte wurde moat op it weefsel fan belang. Weefsels binne unyk fan persoan nei persoan troch ferskillen yn bloedynhâld, wetterynhâld, kollagenynhâld en fezelûntwikkeling. Derneist kinne de toan, kondysje en dikte fan 'e hûd signifikante fariabiliteit bydrage yn optyske reaksje. Elke tapassing fan PBM, fan oerflakapplikaasjes, lykas wûne genêzen en pinebehear, oant djippere doelen, wurdt beynfloede troch de eigenskippen fan yntervenearjende weefsels. Begryp hoe't ljocht en weefsels ynteraksje kinne obstakels ûntdekke.

Absorpsje

Absorpsje komt foar as ljochtenerzjy wurdt opnomd troch de sellen of weefsel dêr't it mei ynteraksje. As ljocht wurdt opnomd, draacht it syn enerzjy oer nei it materiaal. Absorpsje fan fotonen lit de ljochtboarne in therapeutysk effekt meitsje. Sûnder absorption soe d'r gjin enerzjyferfier nei it weefsel wêze, en it weefsel soe net beynfloede wurde troch ljocht. Uteinlik wurdt terapy berikt as it doelgebiet ljocht absorbearret fan 'e juste golflingte en yntinsiteit. Absorpsje is lykwols in karakteristyk fan alle weefsels, doel of net, dus in signifikant diel fan 'e ljochtwellen wurdt opnomd troch ynsidintele weefsels en makket it noait yn' e doelweefsels (Anders 2016). In oare net winske side-effekt fan ûnbedoelde absorption komt foar as de opnomde strieling ûnûntkomber omset yn waarmte yn 'e sellen.

Wjerspegeling

Refleksje fynt plak as ljochtwellen in objekt treffe en fan it oerflak ôfkeare. De reflektearre enerzjy fan it ljocht wurdt net opnommen troch de bedoelde matearje, mar wurdt omlaat. Reflektyf ferlies fan terapeutysk ljocht is in bepaald probleem by ynterfaces fan weefsel en loft, om't it ferskil yn brekingsyndeks benammen grut is. As gefolch, fariaasje kin liede ta in signifikant diel fan it ljocht wurdt reflektearre fuort en fergriemd. Fansels sille dizze reflektive ferliezen de effisjinsje fan it PBM-apparaat ferminderje. Untwerpers fan PBM-apparaten moatte beskôgje hokker ûnbedoelde doelen it reflektearre ljocht kinne ûntfange, om't dit kin ynterferearje mei sensoren of, yn ekstreme gefallen, ynfloed op it sicht.

Ferstruit

Fersprieding komt foar as ljochtwellen ynteraksje mei dieltsjes en wurde ferspraat yn ferskate rjochtingen. Fersprieding bart by totale absorption en dêropfolgjende re-emisje fan ljochtwellen, wylst refleksje foarkomt foar absorption. De fersprieding fan fotonen kin feedback jaan tidens terapy (Jacques et. al. 1987). It observearjen fan dit proses jout in diagnostysk oersjoch, om't fersprieding hinget ôf fan 'e ultrastruktuer fan it weefsel en de oanwêzigens fan dieltsjes yn' e struktuer. Ferskillende wellenlangen fan ljocht hawwe ferskillende scatter-eigenskippen as se troch libbene weefsels passe (Jacques 1996).

Fersprieding is in altyd oanwêzich hindernis. Bygelyks, In PBM-apparaat kin in heul kollimearre beam generearje, mar dizze beam kin fuortendaliks begjinne te fersprieden by it ynfieren fan it biologyske weefsel, wêrtroch't de strakke beam yn in rap diffuse wolk fan fotonen feroaret. Hoewol dit nuttich kin wêze as it doel ridlik grut en ûndjip is, is dit effekt faak in net winske ferwidering fan terapy.

Guon apparaten brûke pulsearre weagen as middel om biologyske barriêres te oerwinnen en therapeutyske effektiviteit te fergrutsjen. Hoewol d'r gjin algemiene konsensus is dat pulsed better is as in trochgeande welle, suggerearret beheind bewiis dat dit it gefal kin wêze. Pulsearre wellenerzjy is typysk minder thermysk stressend foar it bestraalde weefsel en ferbettert mooglik djippe weefselpenetraasje.

Aktuele steat fan PBM Apparaten

D'r binne hjoed in protte PBMT-apparaten op 'e merke. Dizze apparaten binne yn it foarste plak foar wûne genêzing, pine behear, en, meast resint, foar it behanneljen fan demintens en it foarkommen fan mûleswieren (Oral Mucositis) by kankerpasjinten. Apparaten foar terapy foar read ljocht, brûkt foar kosmetyske doelen, binne ek beskikber.

Red Light Therapy Cap

Youlumi's Red Light Therapy Cap leveret krêftige, betelbere behanneling foar hiergroei mei 180 medyske dioden en 28W oan enerzjy. Oanrikkemandearre troch dokters, Youlumi's ynfraread hiergroeikap helpt tinend hier te herstellen troch genetika (androgenetyske alopecia). Us nije fleksibele ûntwerp makket behanneling fan hiergroei nofliker dan ea.

Red ljocht paniel

Red ljocht paniel is in hege powered, heal lichem read en tichtby ynfraread ljochtterapy apparaat ûntwurpen om jo te foarsjen betelbere, effektive ljochtterapy yn it komfort fan jo hûs. Dit alsidige apparaat foar heal lichem kin nuttich wêze foar it rapperjen fan hersteltiid, it ferminderjen fan rimpels, it ferbetterjen fan enerzjy en stimming, it stimulearjen fan kollagen- en elastineproduksje, en folle mear! It hat dual-chip LED's dy't read en tichtby ynfraread ljocht útstjit op klinysk bewiisde golflingten fan ljocht. It is modulêr en kompatibel mei stand, wat betsjuttet dat it kin wurde ferbûn oan oare panielen en hechte oan ien fan ús mobile stands om oanpaste, folsleine lichemsopstellingen te meitsjen!

Pelvic Health Red Light Therapy Pad

Dizze nije padset foar reade ljocht-terapy foar pelvyske sûnens is ûntworpen foar de W-sône (heupbekkengebiet) en Y-sône (legere abdij en bekken, benammen it pubyske gebiet).

It brûkt in ferfine kombinaasje fan trije ljochtterapyen: read LED-ljocht (660nm), tichtby ynfraread (NIR) (850nm) en fier ynfraread (FIR) (1060nm). Dizze trije technologyen binne ûntworpen om in ferskaat oan pelvyske omstannichheden te ûntlêsten en in optimale omjouwing te meitsjen foar genêzing, reparaasje, ferjonging en regeneraasje.

• Wiidweidige bekkensûnens: foar froulju mei dysmenorrhea, constipatie, aambeien, irritable bowel syndroom, pelvyske inflammatoire sykte en oare problemen.
• Veelzijdigheid: Hoewol dit pad primêr bedoeld is foar bekkensûnens, kinne de portabiliteit en fleksibiliteit it brûkt wurde op 'e rêch, skouders, dijen, as oeral wêr't jo pineferliening nedich binne.

Handheld Red Light Therapy Device

YouLumi Handheld Red Light Therapy Device IRH-003 leveret golflingten dy't 2 inch djip yn 'e hûd penetrearje en helpt wûnen en zweren yn 'e mûle te behearjen. Near-Infrared Red Light hat in langere golflingte en dringt djip yn. Ljocht mei ferlykbere frekwinsjes is yn wittenskiplik ûndersyk toand om pine te ferminderjen en útbraken te helpen.

De takomst fan fotobiomodulaasje

Mei in tanimming fan ûndersyk dat wurdt útfierd, sjocht de takomst fan PBM kânsryk.

De meast resinte tafoeging oan it ûndersykslandskip hat it ûndersyk west nei it transkraniale gebrûk fan PBM by it behanneljen fan traumatyske harsensferwûning, grutte depressive oandwaning, demintens, Alzheimer's, en mear. It stimulearjen fan útkomsten yn bistestúdzjes hat laat ta tanommen minsklike stúdzjes.

Minsklike stúdzjes dy't PBM ûndersiikje foar traumatyske harsenblessuere (TBI) litte sjen dat juste tapassing de mentale status kin ferbetterje. Naeser et al. (2011) toande signifikante kognitive ferbettering yn TBI-pasjinten by in fermindere behannelingskosten. In twadde stúdzje troch deselde groep yn 2014 liet ferbettere learfeardigens sjen dy't posityf korrelearre mei behannelingsdoer. Oare stúdzjes (Nawashiro et al., 2012; Henderson en Morries, 2015) rapporteare fermindere depresje, eangst, hoofdpijn, en slapeloosheid nei PBMT. It wurdt teoretisearre dat dizze reduksje in gefolch is fan ferhege regionale cerebral bloedstream (Yang et. al. 2020).

Minskestúdzjes nei PBMT foar sykte fan Alzheimer, demintens en grutte depressive oandwaning litte ferskate resultaten sjen. Wylst dierstúdzjes belofte sjen litte, binne minsklike stúdzjes op dit punt beheind, mei lytse stekproefgrutte. It effektive gebrûk fan PBM yn dierproeven stimulearret mear minsklike stúdzjes, hooplik mei gruttere samplegrutte en lange termyn follow-up.

Ferhege minsklike stúdzjes kinne ûndersikers better begripe de parameters dy't ynfloed op therapeutysk gebrûk en de obstakels dy't effektive terapeutyske tapassing foarkomme. Dizze parameters omfetsje golflingte, operaasje modus, macht tichtens, en behanneling doer. It grutste obstakel is wannear't parameters moatte wurde ôfstimd op 'e biologyske struktuer fan in yndividu om de effektiviteit te maksimalisearjen.

Sjoen de grutte obstakels presintearre troch de fysika fan biologyske weefsel-ljocht-ynteraksje, kin it ferleidend wêze om it lichem te tinken as syn eigen minste fijân as it giet om PBM-terapy. As mear en mear bekend wurdt oer dizze ynteraksjes, kinne ûntwerpers lykwols har medyske apparaten oanpasse om it effisjintste gebrûk te meitsjen fan it ljocht dat se generearje. As dizze faktoaren mear begrepen en standerdisearre wurde, sil PBM's fermogen om serebrale bloedstream te ferheegjen, sellulêr metabolisme te ferbetterjen en neurodegeneraasje yn dierproeven te foarkommen oergean nei minsklike stúdzjes en, úteinlik, ferhege klinysk gebrûk.

Ynnovaasje om biologyske obstakels te oerwinnen is evident yn bedriuwen lykas Vielight, dy't PBM-technologyen hawwe ûntwikkele dy't optimale transkraniale stimulearring brûke foar transkraniale stimulearring, lykas pulsedwavetechnology foar it stimulearjen fan spesifike harsenswellen, of JustLight, waans Sunflower Rx-apparaat in handige foarmfaktor leveret foar doelgerichte PBM-applikaasje, lykas in oanpaste kombinaasje fan wave20-ljochtferliening. Derneist grypt Vielight in noch nijere grins yn transkraniale PBM terapy troch it yntegrearjen fan har apparaat mei wolkanalytyk fan EEG-gegevens fan brûkers, dy't mooglik de lus tusken dosis en antwurd slute. Vielight hat al foarriedige positive effekten sjen litten op pasjinten mei Alzheimer, en JustLight is op it stuit dwaande mei Alzheimer's rjochte klinyske proeven (Vielight Research & Collaboration, nd).

Konklúzje

Koartsein, fotobiomodulaasje (PBM) terapy is in belofte net-invasive medyske behanneling dy't ljocht op leech nivo brûkt om sellulêre funksje te stimulearjen en weefselreparaasje te befoarderjen. PBM wurdt toand in ferskaat oan therapeutyske effekten te hawwen, ynklusyf it ferminderjen fan ûntstekking, it fersnellen fan wûne genêzen, en it ferbetterjen fan spierherstel. Wylst mear ûndersyk nedich is om har potensjele foardielen folslein te begripen, suggerearje ûndersiken dat PBM tapassingen kin hawwe foar ferskate medyske omstannichheden, ynklusyf chronike pine, neurodegenerative sykten en hûdsteurnissen.

D'r binne lykwols noch wat útdagings om te oerwinnen, lykas in gebrek oan standerdisearre behannelingsprotokollen, swierrichheden by it bepalen fan optimale tapassingsparameters, en it begripen en identifisearjen fan it ferskaat yn 'e biologyske make-up fan brûkers en hoe't it de effektiviteit fan PBM beynfloedet. Mei't dizze útdagings wurde oanpakt yn ûndersyk en apparaatûntwerp, sjocht de takomst fan PBM der helder út, en wy sille nei alle gedachten trochgean mei it sjen fan nije applikaasjes en foarútgong op dit fjild yn 'e kommende jierren.