Efectos biológicos del dispositivo de terapia con láser Haiosheng
Efecto térmico
Es principalmente el efecto provocado por la irradiación láser en las bandas visible e infrarroja. Cuando un láser irradia tejido biológico, la energía fotónica del láser es absorbida por las moléculas del tejido biológico. La energía luminosa absorbida intensifica la vibración y la rotación de las propias moléculas biológicas y también intensifica la colisión entre estas moléculas excitadas y las moléculas circundantes. . La intensificación del movimiento molecular hace que el tejido local irradiado se caliente gradualmente, manifestándose como un aumento de temperatura. En particular, los tejidos y las células contienen diversos pigmentos (melanina, hemoglobina, caroteno, etc.), que aumentan la absorción de energía luminosa y favorecen la degradación de los tejidos biológicos, especialmente la degradación de las proteínas, sometiendo así a los tejidos y las células en diversos grados. Daño (macroscópico, microscópico o funcional).
Bajo la acción del láser se pueden desencadenar algunas reacciones químicas endotérmicas. Estas reacciones se denominan reacciones térmicas. En los organismos vivos se producen diversas reacciones termoquímicas. Una característica de las reacciones termoquímicas es que la velocidad de reacción aumenta con el aumento de la temperatura, porque un aumento de la temperatura puede aumentar la frecuencia de colisión y la energía molecular, mientras que la energía de activación de las reacciones fotoquímicas proviene de la energía de los fotones absorbidos, no de las colisiones, por lo que Las velocidades de reacción fotoquímica son casi independientes de la temperatura. Otra diferencia entre las reacciones fotoquímicas y las reacciones termoquímicas es que las reacciones fotoquímicas pueden producir otros átomos, moléculas y radicales libres excitados que no son posibles durante las reacciones termoquímicas. Pero, de hecho, las reacciones fotoquímicas y las reacciones térmicas no son fáciles de distinguir. Porque la reacción primaria de una reacción química puede ser una reacción fotoquímica, mientras que la reacción secundaria puede ser una reacción termoquímica. El efecto térmico del láser sobre el tejido tiene sus reglas generales:
(1) El aumento de temperatura de la estructura aumentará con el aumento de la energía del láser;
(2) El láser infrarrojo tiene alta eficiencia térmica;
(3) Cuanto mayor es la tasa de absorción de luz del tejido biológico, más calor genera.
(4) El calor específico y la capacidad calorífica (es decir, agua; contenido) del tejido biológico son pequeños y el calor generado es rápido;
(5) Cuanto mayor sea el flujo sanguíneo y la conductividad térmica del tejido biológico, más lenta será la generación de calor.
En lo que respecta a la temperatura local del tejido irradiado, debido a los diferentes aumentos de temperatura, el impacto en los tejidos biológicos también es diferente. Por ejemplo, cuando el láser irradia la piel y las membranas mucosas, se producirán cambios en diversos grados debido a los diferentes aumentos de temperatura. El láser de baja intensidad solo aumenta la temperatura del tejido local entre 1 y 2 °C, lo que hace que el tejido local se sienta cálido. Esta temperatura nunca causará daño térmico. Provoca principalmente cambios fotoquímicos, haciendo que el cuerpo produzca una serie de cambios fisiológicos y bioquímicos, regulando las funciones corporales para lograr fines terapéuticos. El láser de helio-neón y el láser semiconductor se utilizan comúnmente en la clínica para la irradiación local, la irradiación de puntos de acupuntura, la irradiación de zonas reflectantes, la irradiación intravascular con láser y la irradiación de la mucosa nasal.
La irradiación con láser de helio-neón o láser semiconductor de 1 ~ 2 mW puede aumentar la temperatura promedio del área irradiada en 0,05 ~ 0,1 ℃. Por ejemplo, después de 5 minutos de irradiación en los puntos Xiangying y bucal, la temperatura local aumentará en 65438 ± 0,5 ~ 5 ℃. Durante la irradiación intravascular con láser de helio-neón, los pacientes a veces sienten una sensación de calor en el lugar irradiado, lo que indica fiebre leve, que puede activar enzimas intravasculares y receptores intravasculares, provocando una serie de cambios fisiológicos y bioquímicos en el cuerpo. Durante la irradiación intranasal, algunos pacientes sienten que su cavidad nasal está seca y algunos ni siquiera pueden soportarlo. Esto se debe a que la cavidad nasal está cerrada, el calor no puede escapar fácilmente y el agua se evapora, por lo que es necesario ajustar la dosis o acortar el tiempo de acción.
(2) Efecto de presión
Cuando el tejido biológico se irradia con láser, la presión generada por los fotones que golpean su superficie se denomina presión ligera.
En general, se cree que los láseres que crean presión son principalmente láseres pulsados, de conmutación Q y de modo bloqueado. Cuando la luz ordinaria incide sobre un organismo vivo, la presión de radiación causada por la colisión de fotones en su superficie es muy pequeña y puede ignorarse. Aunque la presión de la luz (presión de luz propia) del láser es muy baja, la potencia también aumenta hasta cierto punto cuando se concentra la luz.
Si la frecuencia del pulso es de 8 ~ 13 Hz y la frecuencia del sueño rápido (REM) es la misma, el efecto del tratamiento puede ser mejor y el REM normal puede vivir más tiempo.
(3) Efecto fotoquímico
Cuando una molécula absorbe un fotón, éste subirá al estado excitado del electrón, iniciándose así una serie de procesos en los que la molécula excitada vuelve al estado excitado del electrón. el estado fundamental inicial y la energía continúa disminuyendo. En este proceso, además de la radiación y la no radiación (la llamada fotofísica), las moléculas excitadas también pueden sufrir varias reacciones químicas de ruptura y formación de enlaces, es decir, el proceso en el que los enlaces viejos se destruyen por completo o se destruyen nuevos. Se forman enlaces. Se llama reacción fotoquímica. En pocas palabras, una reacción fotoquímica es una reacción química que utiliza energía luminosa como energía de activación, lo que se denomina reacción fotoquímica.
Los efectos químicos del láser se producen principalmente en la banda ultravioleta y algunos en la banda azul-verde. Esto está determinado por las características de absorción espectral de las macromoléculas biológicas. Los picos de absorción espectral de purina, nucleótidos de pirimidina, ácidos nucleicos, vitamina A, vitamina B, vitamina D, vitamina E, riboflavina, aminoácidos y proteínas polipeptídicas se encuentran todos en el rango de longitud de onda de 260-371 nm, mientras que los citocromos A, B, y C, los principales picos de absorción espectral de hemoglobina reducida, oxidasa, caroteno, melanoidina, rodopsina y otras sustancias. Para los tejidos biológicos, las reacciones fotoquímicas generales son necesarias para la supervivencia de la vida y son una forma de almacenamiento de energía que se llevan a cabo de forma continua en condiciones normales. organismos. Por ejemplo, la isomerización de la rodopsina en la retina, la producción de vitamina D por la piel bajo irradiación ultravioleta, la fotosíntesis de la clorofila vegetal, etc. Según los resultados experimentales in vitro, las reacciones fotoquímicas se pueden dividir en varios tipos: ① fotopolimerización; ② reacción de sustitución; ③ fotooxidación, fotoisomerización y fotosensibilización. El efecto fotoquímico producido por una dosis excesiva de irradiación láser puede dañar la fuente y el efecto de vibración de los enlaces moleculares puede romper los enlaces del ADN.
Cuando se irradia el láser, su energía no es suficiente para destruir el tejido biológico. Cuando el efecto térmico y el efecto de presión no son dominantes, puede ser principalmente el efecto fotoquímico en el tejido biológico.
La mayoría de las células no son sensibles a la luz visible porque sus componentes orgánicos no absorben significativamente la luz visible. Algunas macromoléculas de orgánulos pueden absorber selectivamente estos fotosensibilizadores si existen y están enriquecidos en células y tejidos biológicos. Después de la irradiación con láser, las moléculas fotosensibilizadoras absorben energía luminosa, provocando reacciones fotoquímicas, destruyendo orgánulos e incluso matando células. Por lo tanto, al irradiar sangre con láser de baja intensidad, los medicamentos deben usarse con precaución, especialmente los fotosensibles. Los fotosensibilizadores no tienen reacciones químicas permanentes, sólo catalizan reacciones fotoquímicas.
En la terapia de fotosensibilidad se puede dividir en dos categorías. Una es el psoraleno que no contiene moléculas de oxígeno. Es un fotosensibilizador muy eficaz y la temperatura tiene poco efecto sobre la velocidad de la reacción de fotosensibilización. La psoriasis y el vitiligo se pueden tratar aplicando tintura de psoraleno y otros medicamentos a las lesiones y luego irradiándolas con láser ultravioleta de nitrógeno y láser excimer. Si hay furanosina presente, la irradiación ultravioleta de 365 nm puede matar rápidamente las bacterias.
Otro tipo de fototerapia es la terapia fotodinámica que requiere la participación de moléculas de oxígeno. Los requisitos previos para este método de fototerapia son luz de una longitud de onda específica, sustancias fotosensibles y oxígeno molecular. La clave del proceso de reacción es la formación de oxígeno singlete. Los derivados de la hematoporfirina son actualmente los fotosensibilizadores más utilizados. Tres días después de que a los pacientes con cáncer se les inyectaran por vía intravenosa derivados de hematoporfirina, se utilizó un láser de colorante de 630 nm para irradiar el área del tumor canceroso. Debido a la fotosensibilidad, el tejido de los vasos sanguíneos y el tejido canceroso que irrigaba el tumor fueron destruidos, lo que provocó la muerte del cáncer. células. Este método ha sido ampliamente utilizado en el tratamiento de tumores de superficie y tumores intracavitarios (cáncer gástrico, cáncer de pulmón, cáncer de recto) en el país y en el extranjero, con una tasa de eficacia de hasta el 80,6%. Además del cáncer, este método también se puede utilizar para tratar manchas de vino de Oporto, psoriasis, etc., y ha obtenido buenos resultados. Además de los derivados de la hematoporfirina, existen muchos fotosensibilizadores nuevos que también se utilizan clínicamente, como la rodofila, Phellodendri, Phellodendri, Coptidis chinensis, etc., todos los cuales se utilizan para tratar la queratitis viral, la leucoplasia vulvar, la degeneración macular relacionada con la edad y Incluso el Síndrome de Inmunodeficiencia adquirida (SIDA).
Además del tratamiento, a los pacientes también se les pueden inyectar algunos medicamentos fluorescentes y luego irradiarlos localmente con láser ultravioleta o láser azul, violeta y verde, para que puedan emitir fluorescencia específica en tumores malignos pero no en tejidos normales no emitido, lo que es útil para el diagnóstico temprano y la detección temprana del cáncer. Por ejemplo, después de la inyección de fluoresceína sódica, el cáncer de cuello uterino puede mostrar una fluorescencia de color uva púrpura cuando se irradia con un láser de helio-cadmio, y el cáncer gástrico puede mostrar una fluorescencia de color amarillo verdoso. Por ejemplo, después de la inyección de derivados de hematoporfirina y la irradiación con láser molecular de criptón o láser de iones de argón, se puede mostrar fluorescencia naranja en el tumor.
Este método de diagnóstico del cáncer también puede mostrar fluorescencia para lesiones precancerosas y cinco tipos de células cancerosas, por lo que puede diagnosticar tumores de manera temprana y su tasa de precisión diagnóstica puede alcanzar el 88%.
(4) Efecto electromagnético
Las ondas láser son ondas electromagnéticas y producirán efectos electromagnéticos al interactuar con la materia biológica. La intensidad del campo electromagnético depende de la energía de irradiación.
Debido a que la potencia de salida del láser de baja intensidad es muy pequeña, tiene poco impacto sobre los efectos electromagnéticos. Sin embargo, incluso cuando los láseres de baja intensidad interactúan con seres vivos, la intensidad del campo eléctrico generado es aproximadamente 50 veces mayor que la intensidad del campo eléctrico generado por la luz solar más fuerte en la Tierra. Sin embargo, su fuerza electromagnética puede cambiar la conformación de la membrana celular, incluidos los receptores de membrana, las cargas superficiales de la membrana, las bicapas lipídicas de la membrana, las proteínas de la membrana, etc. , aumenta la carga negativa en la superficie de la membrana, reduce la agregación de glóbulos rojos y plaquetas, ralentiza la velocidad de sedimentación globular y reduce la viscosidad de la sangre.
Efecto de estimulación
Los cuatro efectos anteriores tienen en cuenta el efecto térmico, el efecto mecánico y el efecto químico de una cierta intensidad del láser, causando daño a los tejidos y células. Bajo la irradiación del láser de baja intensidad, el tejido biológico no se dañará, pero también puede promover la recuperación del tejido lesionado. Esto se ha informado en una gran cantidad de datos en experimentos con animales y tratamientos clínicos.