Низкоинтенсивное лазерное излучение в лечении остеоартроза
В.А. Вишневский Городская клиническая больница № 16, г. Днепропетровск
Лазерная терапия относится к одной из наиболее быстро развивающихся отраслей медицины и широко применяется в лечении дистрофических и травматических повреждений опорно-двигательной системы. Для терапевтических целей в основном используют низкоинтенсивное лазерное излучение (НИЛИ) с длиной волн 0,632 мкм и 0,830-0,888 мкм (красной и инфракрасной оптической области спектра электромагнитных волн), которое дают гелий-неоновые и углекислотные лазеры.
Механизмы действия НИЛИ
В настоящее время существует ряд гипотез относительно механизмов действия НИЛИ на биологические объекты, которые по предполагаемому уровню воздействия света можно разделить условно на три группы: биофизический, физический и биохимический, а также уровень молекулярно-структурных изменений клеточных мембран [28].
Приверженцы биофизических взглядов связывают биологическое действие НИЛИ со взаимодействием электромагнитных волн с электрическими полями клеток [25,26]. По предположению ряда авторов, фотоэффект обуславливается первичным поглощением кванта света молекулой-акцептором и переходом ее в возбужденное состояние. При этом возникает разность потенциалов между участками облучаемого объекта, а возникающая фотоэлектродвижущая сила активизирует физиологические процессы.
Авторы гипотезы физического и биохимического уровня воздействия НИЛИ считают, что механизм действия связан в первую очередь с фотоакцепцией ферментами, либо веществами, имеющими в составе ионы металла [11,12,35]. В клетках животных к таким веществам относят каталазу, цитохромоксидазный комплекс, церулоплазмин, порфирины, гемоглобин др. [11,34]. Возможным механизмом действия НИЛИ может явиться реактивация ферментов дыхательной цепи (цитохром-с-оксидазы, НАДН -дегидрогиназы), приводящая к восстановлению потока электронов, формированию трансмембранного потенциала, что в конечном счете отражается на клеточном метаболизме и обусловливает повышение антиоксидантной активности организма [1]. Физико-биомеханическая теория не исключает и конформационных преобразований макромолекул мембран. В результате их структурно-функциональных перестроек создается физико-химическая основа для формирования неспецифических адаптационных реакций клеток, что стимулирует биоэнергетические и биосинтетические процессы в организме [1]. В связи с этим, гипотезы третьей группы, которые основаны на оценке молекулярно-структурных изменений клеточных мембран под действием лазерных излучений, тесно связаны с гипотезами, относящимися ко второй группе. Дискутируется два механизма возможности лазерного воздействия на плазматическую мембрану - механизм акцепции или рецепции квантов света [11,26]. В целом, воздействие НИЛИ на клеточную мембрану выступает как пусковой фактор каскада молекулярных и морфологических процессов. В клетке активизируется биосинтез нуклеиновых кислот и белков, окислительно-восстановительные реакции, ферментные системы, увеличивается энергетический потенциал, стимулируется биогенез мембранных органелл, повышается разность заряда на клеточных мембранах [35,36]. Действие НИЛИ также может сопровождаться гиперплазией внутриклеточных органелл, имитирующих функции этих клеток [24,27].
Сложные внутриклеточные преобразования невозможны без участия генетического аппарата клетки. В настоящее время экспериментально доказано, что НИЛИ влияет на генетический аппарат клетки без грубых структурных нарушений хромосом (мутаций) путем модификации отдельных генов [6]. Индекс генетической активности изменяется за счет появления пуфов de novo в определенных участках хромосом, т.е. действие НИЛИ на клеточный геном носит модифицирующий характер, проявляющийся активацией или ингибированием отдельных генных локусов и не приводящий к появлению нарушений в молекуле ДНК [6]. Итак, несмотря на многообразие разработанных гипотез, механизмы действия НИЛИ на клетку до конца не раскрыты. Эта проблема нуждается в дальнейших исследованиях.
Способы проведения лазеротерапии.
Разнообразные биологические эффекты, проявляющиеся при действии НИЛИ на молекулярном, клеточном, тканевом, органном и организменном уровнях обуславливают также широкий диапазон медицинских эффектов: противоотечным, противовоспалительным, денсибилизирующим, гипохолистеринонемическим, бактерицидным, бактериостатическим, иммуномодулирующим и др. [12,13,18].
Как показывает практика, недостаточная экспериментально-теоретическая обоснованность способов лазеротерапии имеет в отдельных случаях, наряду с положительным эффектом, и отрицательное побочное действие. Для получения прогнозируемого клинического эффекта лазеротерапии необходимо учитывать отдаленные результаты лечения. Зачастую следует остановить свой выбор на более безопасном и простом способе лазеротерапии, действие которого хорошо изучено и подтверждено экспериментальными исследованиями [10].
В настоящее время существует множество способов и вариантов в проведении лазеротерапии, что создает определенные трудности при выборе и рациональной комбинации с другими методами лечения.
Способы проведения лазеротерапии разделяют в зависимости:
- от мощности излучения: высокоинтенсивное и низкоинтенсивное (терапевтическое);
- от точек приложения (непосредственное воздействие на органы и ткани, фотодинамическая терапия, применение облученных инфузионных жидкостей и медикаментов);
- от способа доставки лазерного излучения к тканям и органам пациентов (дистанционный, контактный, через жидкую среду);
- в комбинации с другими физиотерапевтическими факторами (магнитотерапией, ультразвуком и др.);
- прочее (лазерный пластырь, лазерные таблетки) [10].
В настоящее время доказано, что выраженность биоэффектов под влиянием НИЛИ гораздо больше зависит от точек приложения, чем от способа доставки НИЛИ. Для лечения патологии опорно-двигательной системы и травматических повреждений широко используется красное и инфракрасное излучение.
Принципы лазерной терапии у больных остеоартрозом
Поскольку остеоартроз - заболевание, сопровождающееся дистрофическими изменениями суставного хряща в эпифизах сочленяющихся костей, основной задачей лазерной терапии должно быть обезболивание, усиление трофики и оксигенации тканей пораженных суставов за счет активизации микроциркуляции, а также стимуляция восстановительных процессов, позволяющих нормализовать функцию сустава. В литературе описаны различные методики НИЛИ, использованные для лечения больных остеоартрозом различной локализации [7,18,22].
При применении сканирующего инфракрасного лазерного излучения на область крупных суставов у пациентов, страдающих коксартрозом, гонартрозом, артрозом голеностопного сустава, отмечено снижение болевого синдрома и увеличение объема движения [9]. Облучали болевые зоны в области суставов (мощность излучения 4 мВт, длительность сеанса 5-8 мин, количество процедур 8-12).
Лазерная терапия 112 больных остеоартрозом нижних конечностей проводилась лазером красного спектра [29]. Облучали 6 или 10 точек в проекции суставной щели (на каждую точку 2 мин, суммарное время - не более 20 мин). Части больных проводили комбинированное облучение лазером синей и красной области спектров, а также поочередное раздельное воздействие лазером синей области спектра (? = 441,6 нм), а затем красной (? = 632,8 нм) по 10 мин (6 точек в области патологического очага, а 4 точки - проекция на иммунокомпетентные органы). Практически все больные отмечали улучшение опороспособности конечности, уменьшение болей при ходьбе, увеличение объема движений сустава. Наиболее эффективным было лечение при сочетании лазеров различного спектра.
Эффективность лазеротерапии при гонартрозе и коксартрозе была продемонстрирована при лечении 550 больных [15]. Лазеротерапию проводили с помощью УЛФ-01 (аппарат Ягода, длина волны 0,628 мкм, мощность - 15-25 мВт). Использовали расфокусированный луч лазера диаметром 5-7 см, при плотности потока мощности 3,5 мВт/см2. Облучение пораженных суставов осуществляли полями (2-3 поля) с учетом их объема и проекции болевых ощущений. Время облучения одного поля составляло 5-7 мин. Показано, что применение 3 курсов лазерной терапии в системе медицинской реабилитации больных гонартрозом было достаточно эффективно. В связи с этим метод рекомендуется в качестве основной физиотерапевтической процедуры в условиях поликлиники. Лазеротерапия при коксартрозе давала нестойкое улучшение состояния больных. Авторы отмечают, что при терапии коксартроза требуется сочетание лазеротерапии с другими методами лечения [15].
Лазеротерапия была использована при лечении 120 пациентов с диагнозом остеоартроз, ревматоидный артрит и болезнь Рейтера, которым на основе базисной терапии проводилась лазеротерапия (Gurza-SM-2PL, суммарное время облучения суставов 30 мин, плотность потока 20 мВт/см2, курс лечения 12-14 процедур). В результате комплексного лечения уменьшились субъективные симптомы заболевания, зафиксировано расширение объема движений в суставах, выявлена тенденция к нормализации биохимических показателей. Ремиссия у пациентов, получавших лазеротерапию, продолжалась 1 год и больше, а в контрольной группе - 6 мес. [2].
При консервативном лечении внесуставных поражений конечности (периартриты) широко использовался гелий-неоновый лазер (ГНЛ) (0,628мкм, мощность 30мВт) [4,5]. На болезненную область воздействовали точечно (3-5-мин) или расфокусировано (5-10 мин.) по 10-15 сеансов. У больных с периартритом применяли сочетание лазерного облучения с медикаментозной терапией стероидными и нестероидными препаратами, биологически активными стимуляторами хондрогенеза. Хорошие результаты наблюдали в 38,2% удовлетворительные - в 52,6%, а неудовлетворительные (отсутствие эффекта) в -9,2% случаев.
По данным [33] cочетание лазеротерапии с ультразвуком было эффективно при лечении гонартроза и коксартроза 1 и 3-й стадий. Контроль эффективности лечения проводили с помощью клинических методов (Мак-Гилловский опросник критериев боли, измерение объема суставов, движений в суставе, функциональных исследований - реовазографии нижних конечностей, а также измерения показателей меридианов нервной и суставной дегенерации). У всех пациентов отмечено значительное улучшение клинических показателей, которые были более выражены при лечении гонартроза, чем коксартроза [33].
Имеются данные о сочетании лазеротерапии с другими физиотерапевтическими факторами, в частности с магнитотерапией и ультразвуком при лечении больных остеоартрозом.
При патологии тазобедренного сустава наряду с лазеротерапией (длина волны 0,6328 мкм, мощность 120мВт/см2) при воздействии на рефлексогенные параартикулярные зоны (суммарная экспозиция 25-30 мин, длительность курса 20 дней), применяли импульсную магнитотерапию Эффективность такого сочетания показал [14]. Сочетание данных методов может быть использовано при лечении больных остеоартрозом с сопутствующими заболеваниями: гипертонической болезнью, сахарным диабетом, глаукомой, ишемической болезнью сердца и пневмосклерозом. Результаты лечения больных с остеоартрозом методом НИЛИ за три года наблюдения были подведены [8]. Сделан вывод, что эффективность лазеротерапии (0,63 или 0,89 мкм) с экспозицией 21 сек, мощность 1-5 мВт (3-4 сеанса) при дополнительном воздействии на области проекции тимуса и надпочечников превосходит таковую при облучении только локальной области сустава.
Использование лазерной терапии в лечении остеоартрозов диктует необходимость углубленного изучения действия этого фактора на суставной хрящ и синовиальную мембрану - основной материальный субстрат, на котором манифестируют деструктивно-дистрофический и воспалительный процессы в суставе. Вместе с тем, структурные преобразования в тканях суставов под действием НИЛИ практически не описаны; нет данных о реакции хондроцитов, синовиоцитов и клеток волокнистого хряща (мениски) на лазерное облучение; не изучены ультраструктурные механизмы адаптации тканей суставов на действие низкоэнергетического импульсного инфракрасного лазерного излучения.
Имеется лишь единственное исследование, в котором в эксперименте на животных оценено состояние хондроцитов суставного хряща. Проведено моделирование травматического артрита путем повреждения наружного мыщелка бедра коленного сустава кролика с последующим его лечением красным лазерным облучением по 10 точкам (6 точек на коже вокруг раны и 4 в проекции иммунокомпетентных органов, 0,6328 мкм, плотность мощности 100мВт/см2. .После 18 сеансов (30-е сутки после операции) отмечено повышение дифференцировки хондроцитов [30]. При сочетании синей и красной областей спектра на этом же объекте установлено, что в зоне дефекта суставного хряща располагались хондроциты, находящиеся на различных стадиях дифференцировки. Действие лазера на коленный сустав в условиях травматического повреждения стимулирует биосинтез хондроцитами макромолекул матрикса, но изменений в структуре матрикса не выявлено. Образующийся хрящ в ране не имел специфической позиционной структуры как клеток, так и организации матрикса [31]. При комплексном воздействии лазеров синей и красной области пролиферативные процессы в клетках снижаются, а дифференцировка клеток возрастает, т.е. имеет место положительное действие сочетанного использования двух цветов спектра.
Известно, что при остеоартрозе патологический процесс затрагивает не только суставной хрящ, но и костную ткань. В связи с этим для выяснения механизма действия НИЛИ на сустав необходимо изучение преобразований в костной ткани. В экспериментальных условиях доказано, что различные режимы лазерного воздействия оказывают неоднозначный эффект на костную ткань.
Влияние ГНЛ (АЛОУ-2, длина волны 0,632 мкм в режимах 0,5 мВт/см2 и 15 мВт/см2) было изучено [19] в эксперименте на животных. Продолжительность облучения составила 10 и 2 мин, соответственно использованным режимам. Сеансы проводили ежедневно в течение 10, 30 и 90 суток. Показано, что облучение в изученных диапазонах приводит к дестабилизации кристаллической решетки костного гидроксилапатита и нарушению минерализация кости. При увеличении длительности облучения выраженность изменений усиливается. Автор предполагает, что в условиях облучения угнетается синтетическая функция остеобластов, что влечет за собой снижение биосинтеза коллагена. При этом нарушается минерализация органического матрикса [19]. Эти явления можно объяснить тем, что лазерное излучение, совпадая со спектром поглощения цитохромоксидазы, цитохрома-С и каталазы, ингибирует энергетические циклы клеток, особенно бластных популяций [16].
Необходимо учитывать, что действие ГНЛ (длина волны 0,63 мкм, режим 0,5 мВт\см2 с экспозицией 10 мин и 15 мВт\см2, с экспозицией 2 мин) на растущую костную ткань у крыс разного возраста неоднозначно [21]. Так, у молодых животных отмечено снижение темпов аппозиционного роста, у половозрелых и старых - усиление данного процесса. Во всех возрастных группах ширина зон внешних и внутренних генеральных пластин и площадей поперечного диаметра диафиза отставала от контрольных значений. Излучение ГНЛ в режиме 0,5 мВт\см2 в течение 30 сеансов является наиболее оптимальным среди избранных вариантов облучения. [21] делает вывод, что ГНЛ может быть использован для оптимизации процесса роста кости.
При применении лазерного облучения ("Электроника КВЧ-102") с частотой 61,5 ГГц в трех режимах непрерывной и импульсной генерации в экспериментальных исследования на крысах с дефектом большеберцовой кости показано, что облучение затылочной области в течении 15 мин оказывало благоприятное воздействие на течение репаративного процесса [20]. Это проявлялось в оптимизации ультраструктуры синтезируемого органического матрикса и создавало благоприятные условия для его последующей минерализаци. Положительное влиянии НИЛИ на процессы регенерации костной ткани отмечают и другие авторы [3,17,23,32].
Итак, в настоящее время не существует единой, общепринятой методики лечения остеоартроза лазерным излучением. До сих пор нет единого мнения в выборе оптимального режима облучения (мощности излучения, плотности потока мощности, экспозиции, количества и регулярности сеансов). Отличия в методах лечения остеоартроза при помощи лазерной терапии, описанные в литературе, объясняются использованием разных типов лазерных аппаратов, наличием у пациентов сопутствующих заболеваний и, наконец, собственными клинико-теоретическими соображениями лечащих врачей. В основном лазерная терапия применяется как самостоятельный лечебный фактор. В литературе имеются лишь единичные сообщения об удачном сочетании НИЛИ с магнитотерапией и ультразвуком. В целом, концептуальные подходы по сочетанному применению других методов физиотерапии, медикаментозной терапии, лечебной физкультуры и НИЛИ нуждаются в дальнейших разработках.
Несмотря на широкое использование НИЛИ для лечения остеоартрозов, механизм его действия на организменном, органном, тканевом, клеточном и молекулярном уровнях изучен недостаточно, что не позволяет дифференцированно использовать данный фактор с целью получения максимального терапевтического эффекта. Необходимо продолжение исследований, и в первую очередь экспериментальных, в которых было бы проведено детальное изучение структурно-метаболических преобразований, происходящих в компонентах сустава и параартикулярных тканях под действием НИЛИ. Ключевые слова: Ставрополь низкоинтенсивное лазерное излучение, остеоартроз, лечение Ставропольский Край. Литература.
Безлепкина Н.А., Коробов А.М. Молекулярно-мембранные механизмы воздействия низкоинтенсивного лазерного излучения на биообъекты //Материалы XIV Международной научно-практической конференции "Применение лазеров в медицине и биологии", Харьков,16-19 мая 2000 г. - Харьков. - С. 6-7. Бажан В.В., Крачек А.А., Гребеннікова А.М., Здан В.М., Бажан К.В., Шілкіна Л.М., Грунтенко О.М. Лазеротерапія в комплексному лікуванні пацієнтів на хвороби суглобів //Там же. - С.81-82. Берглезов М.А., Вялько В.В., Угнивенко В.И. Применение монохроматического красного света (МКС) в травматологии и ортопедии. Ч.1. //Ортоп., травмат., протезир. - 1990. - № 6. - С. 76-78. Борисюк Б.Е., Булах А.Д., Накузи К.Ю., Гордиенко Т.Б. Применение гелий-неонового лазера в комплексной консервативной терапии деформирующих артрозов конечностей //Материалы XII Международной научно-практической конференции "Применение лазеров в медицине и биологии", Харьков, 20-23 апреля 1999 г. - Харьков. - С. 43-44. Борисюк Б.Е., Булах А.Д., Накузи К.Ю., Мойсеева Н.И., Гордиенко Т.Б. Применение лазеров в комплексном консервативном лечении внесуставных заболеваний конечностей //Материалы XI Международной научно-практической конфернции "Применение лазеров в медицине и биологии", Харьков, 6-10 октября 1998 г. - Харьков. - С. 104. Бриль Г.Е., Панина Н.П. Итоги 10-летних исследований влияния излучения гелий-неонового лазера на геном клетки //Материалы XIV Международной научно-практической конференции "Применение лазеров в медицине и биологии", Харьков,16-19 мая 2000 г. - Харьков. - С. 6. Буйлин В.А. Низкоинтенсивная лазерная терапия заболеваний суставов. - М.: ТОО "Фирма Техника", 1996. - 25 с. Галаган О.Я. Порівняльна характеристика лікування окремих нозологій деяких артрологічних захворювань за три роки (1995-1997) у відділенні лазерної терапії обласної клінічної лікарні ім. М.І.Пирогова м. Вінниці //Материалы XII Международной научно-практической конференции "Применение лазеров в медицине и биологии", Харьков, 20-23 апреля 1999 г. - Харьков. - С. 42. Дергачев В.В., Ванхальский С.Б. Лазеротерапия в травматологии //Материалы XIV Международной научно-практической конференции "Применение лазеров в медицине и биологии", Харьков, 16-19 мая 2000 г. - Харьков. - С.118-119. Егоров К.Н. Классификация способов лазеротерапии //Там же. - С. 45-47. Зубкова С.М. О механизме биологического действия излучения гелий-неонового лазера //Биологические науки. - 1978. - № 7. - С. 30-37. Илларионов В.Е. Основы лазерной терапии. - М.: Респект, 1992. - 123 с. Илларионов В.Е. Техника и методики процедур лазерной терапии. - М., 1994. - 178 с. Козловский С.П., Корженевская И.Э. Лазеро- и импульсная магнитотерапия при патологии тазобедренного сустава //Материалы V съезда травматологов-ортопедов Белорусской ССР. - Гродно, 1991. - С. 54. Комарова Л.А., Раденко Г.В. Эффективность лазеротерапии больных деформирующим остеоартрозом коленных и тазобедренных суставов // Вопросы курорт., физиотер. и леч. физ. культуры. - 1990. - № 6. - С. 45-46. Лазеры в клинической медицине. Руководство для врачей /Под ред. С.Д.Плетнева. - М.: Медицина, 1996. - 432 с. Ламницкий Н.Я., Биняшевский Э.В. Механизм стимулирования репаративного остеогенеза лазерным излучением //Стоматология. - 1997 - № 5. - С. 18-21. Лобенко О.О., Корж М.О., Дєдух Н.В., Зупанець Ф.А. та спів. Остеоартроз. Консервативна терапія /За ред. М.О.Коржа, Дєдух Н.В., Зупанця І.А. - Харьков: Прапор, 1999. - 336 с. Лузин В.И. Изменения ультраструктуры минерального компонента кости неполовозрелых крыс при облучении гелий-неоновым лазером // Український медичний альманах. - 1999. - Т. 2. - № 1. - С. 66-69. Лузин В.И. Рентгеноструктурное исследование процессов репаративной регенерации большеберцовой кости крыс в условиях облучения электромагнитными волнами крайне высокой частоты //Ортопедия, травматология, протезирование. - 2000. - № 2. - С. 120-122. Маврич В.В. Особливості будови діафізів довгих трубчастих кісток під впливом тривалого впливу випромінювання гелій-неонового лазера // Український медичний альманах. - 1999. - Т. 2. - № 1. - С. 1999. Маколинец В.И., Гращенкова Т.Н., Гаевская А.Н. Возможности использования лазерного излучения в лечении больных остеоартрозом //Материалы XII Международной научно-практической конференции "Применение лазеров в медицине и биологии", Харьков, 20-23 апреля 1999 г. - Харьков. - С. 107. Матсаков К.С., Шеломенцов Ю.А., Мамытов А.М. Лечение переломов нижней челюсти с применением лазера //Здр. Киргизии. - 1990. - № 3. - С. 60. Перелыгина Л.А., Самойлов Н.Г., Стеченко Л.А. Радиация, сердце и лазер. - Харьков, 1996. - 206 с. Попов В.Д. Современные аспекты квантовой теории в клинической медицине. - К., 1996. - 133 с. Рубин А.Б. Биофизика. - М.: Высшая школа, 1987. - 303 с. Самойлов Н.Г. Особенности адаптации к физической нагрузке и облучению лазером спинного мозга старых животных //Материалы 1-го съезда геронтологов и гериатров Украины. - К., 1988. - С. 233-234. Самойлов Н.Г. Современное состояние проблемы изучения механизма действия низкоинтенсивного лазерного излучения //Фотобіологія та фотомедицина. - 2000. - № 1,2. - С. 76-83. Сердюченко Н.С., Врублевский В.А., Крюк А.С. Низкоинтенсивное лазерное излучение различных длин волн в комплексном лечении заболеваний суставов //Материалы XIV Международной научно-практической конференции "Применение лазеров в медицине и биологии", Харьков,16-19 мая 2000 г. - Харьков. - С. 82. Сердюченко Н.С., Врублевский В.А., Сорока Н.Ф., Арчакова Л.И., Емельянова А.А., Гурин В.Н. Влияние лазерного излучения красной и инфракрасной областей спектра на ультраструктуру суставного хряща //Там же. - С. 25. Сердюченко Н.С., Врублевский В.А., Сорока Н.Ф., Арчакова Л.И., Емельянова А.А., Гурин В.Н. Влияние лазерного излучения синей и красной областей спектра на ультраструктуру суставного хряща //Там же. - С. 26. Стригина Л.П. Действие лазерного облучения на процессы регенерации костной ткани // Здравоохранение Казахстана. - 1988. - № 1. - С. 48-50. Тищенко А.О. Застосування низькочастотного ультразвука та лазеротерапії в комплексному лікуванні хворих деформуючим остеоартрозом // Медицинская реабилитация, курортология и физиотерапия. - 1987. - № 1. - С. 32-33. Чудновский В.М., Бондарев И.Р., Оратовская С.В. О первичных биологических фотоакцепторах излучения гелий-неонового лазера // Материалы конференции "Лазеры и медицина". Ч.1. - М., 1989. - С. 142-143. Itzkan I., Tang S. Laser wound healing can be explained by the photodissociation of oxyhemoglobin // Lasers in Surgery and Medicine. - 1988. - N 8. - P. 175. Johnson G.L., Kaslow H.R., Farfel Z., Bourine H.R. Genetic analysis of gormon-sensitive adenylate cyclase // Advances in Cyclic Nucleotide Research. - New-York, Raven. - 1980. - Vol. 9. - P. 171-206.
