عبر الجمجمة Pbm بالقرب من العلاج بالأشعة تحت الحمراء

في نهج PBM عبر الجمجمة ، يعد تقديم جرعة كافية لتحقيق التحفيز الأمثل أمرًا صعبًا بسبب التوهين الأسي لاختراق الضوء في الأنسجة.تم اقتراح طرق بديلة مثل طرق توصيل الضوء داخل الجمجمة وداخل الأنف للتغلب على هذا القيد.تستعرض هذه المقالة أحدث الأدلة السريرية والسريرية فيما يتعلق بفعالية علاج PBM في الدماغ.

1 المقدمة

على مدى العقدين الماضيين ، تم تقديم علاج التعديل الحيوي الضوئي للدماغ (PBM) كطريقة مبتكرة لتحفيز النشاط العصبي من أجل تحسين وظائف المخ.تتضمن هذه التقنية القائمة على الضوء تعريض الأنسجة العصبية لضوء منخفض من الضوء (يتراوح من <1 إلى> 20 جول / سم 2 ، وبأطوال موجية تتراوح من الأحمر إلى الأشعة تحت الحمراء القريبة (NIR) (600 إلى 1100 نانومتر) عبر ضوء مختلف طرق التوصيل [1].معايير الأمان والمعالجة المثلى للعلاج بالدماغ PBM مثل الطول الموجي ، وطلاقة ، وكثافة الطاقة ، وعدد التكرارات ، ومدة العلاج ، وطريقة توصيل الضوء (مستمر

أو نبضي) بشكل مختلف في الدراسات قبل السريرية [2-5].تم تحقيق أول دليل في الجسم الحي للتأثيرات العلاجية العصبية للعلاج بـ PBM في نموذج السكتة الدماغية الصمية الأرانب لاختبار قدرتها على منع الضرر أو إصلاح تلف الدماغ الذي يحدث بعد السكتة الدماغية [6].التأثيرات الوقائية العصبية للليزر والصمامات الثنائية الباعثة للضوء (LED) في حالات عصبية متنوعة مثل إصابات الدماغ الرضحية (TBI) [7] ، السكتة الدماغية (IS) [8] ، مرض الزهايمر (AD) [9] ، مرض باركنسون (PD) [10] والاضطرابات النفسية مثل الاكتئاب والقلق [11،12] ، وكذلك التدهور المعرفي المرتبط بالعمر [13،14] تم عرضها أيضًا.

يُعتقد أن التأثيرات المفيدة لـ PBM ناتجة بشكل أساسي عن التحفيز الضوئي لسلسلة نقل الإلكترون في الميتوكوندريا (ETC).عندما يتم تطبيق PBM بأقصى تألق (كثافة الطاقة) وأطوال موجية ، فإنه ينتج تأثيرات علاجية في الأعضاء المستهدفة دون التسبب في أي آثار سلبية [15،16].يزيد العلاج بـ PBM من تدفق الدم في المخ (CBF) [17-19] ، يزيد من استقلاب طاقة الدماغ [17،20،21] ويزيد من الدفاعات المضادة للأكسدة [20].علاوة على ذلك ، فإن قدرتها على تعزيز حماية الخلايا العصبية والبقاء على قيد الحياة يتم من خلال تعديل الوسطاء المضاد للاستماتة والمؤيدين للاستماتة [22،23] وجزيئات الإشارات الالتهابية [24،25] وكذلك تحفيز العوامل التغذوية العصبية [4،26،27].

2 ، التطبيق السريري

من الناحية الطبية ، تؤثر مجموعة واسعة من الاضطرابات العصبية والنفسية على الهياكل الدماغية المختلفة.ركزت دراسات علاج الدماغ السريري PBM الحديثة على حالات مثل AD و PD و TBI والسكتة الدماغية وكذلك MDD.ومع ذلك ، هناك أيضًا اهتمام متزايد بتطبيق هذه الطريقة غير الغازية في الأفراد الأصحاء تمامًا لتحسين قدراتهم المعرفية (التعزيز المعرفي)

1.1.مرض الزهايمر

على الرغم من وجود العديد من الدراسات التي أجريت على الحيوانات ، إلا أنه لم يكن هناك سوى عدد قليل من الدراسات حول فعالية علاج PBM في مرضى الزهايمر والخرف.فيما يتعلق بهذه الدراسات البشرية ، تم الحصول على تحسينات كبيرة في جودة النوم ، وحالات الحالة المزاجية ، وأنماط مخطط كهربية الدماغ وكذلك تحسين الوظيفة الإدراكية بما في ذلك الذاكرة والانتباه ، نتيجة للعلاج NIR PBM [71،195].إلى جانب ذلك ، أدى الليزر الأحمر الذي يتم توصيله عبر قسطرة شريانية تؤدي إلى الدماغ إلى تحسين CBF لدى مريض الزهايمر ، كما أدى إلى انخفاض ملحوظ في درجات الخرف [196].

2.2.مرض الشلل الرعاش

حتى الآن ، كشفت معظم التحقيقات السريرية عن الآثار الإيجابية للعلاج بـ PBM عبر الجمجمة في حالات مثل الإصابة الدماغية الرضية والسكتة الدماغية والاكتئاب ، حيث كانت المنطقة المستهدفة في المناطق القشرية من الدماغ.من ناحية أخرى ، يرتبط التسبب في مرض PD مع تشوهات في SNc ، وهي بنية الدماغ المتوسط ​​التي تقع على عمق 80-100 ملم من الدرز الإكليلي ، أسفل الجافية.أشارت الدراسات إلى أن الضوء في منطقة NIR قد لا يخترق الدماغ البشري على عمق يزيد عن 20 ملم من السطح القشري [68].يعتبر هذا قيدًا واضحًا في تطبيق علاج PBM عبر الجمجمة في شلل الرعاش البشري.ومع ذلك ، في الدراسة الوحيدة (غير الخاضعة للرقابة وغير العشوائية) التي أجريت على مرضى PD ، تم الإبلاغ عن تحسن الوظائف الحركية والمعرفية بعد أسبوعين من العلاج بالـ PBM عبر الجمجمة [197].

3.3 إصابات الدماغ الرضحية

حتى الآن ، على الرغم من أن غالبية الدراسات على الحيوانات قد أجريت على نماذج إصابات الدماغ الحادة ، إلا أن غالبية الدراسات السريرية أجريت على مرضى إصابات الدماغ الرضية المزمنة.من الشائع جدًا أن يعاني البشر الذين يتعافون من إصابة متوسطة أو شديدة في الرأس من مجموعة متنوعة من الأعراض طويلة الأمد بما في ذلك ضعف الإدراك (مثل ضعف الذاكرة وضعف الوظيفة التنفيذية وصعوبة التركيز) والصداع واضطراب النوم و كآبة.في الدراسات المفتوحة المبكرة في الإصابات الدماغية الرضية ، أدى العلاج باستخدام الصمام الثنائي الباعث للضوء عبر الجمجمة (633/870 نانومتر) إلى تحسين الوعي الذاتي والتنظيم الذاتي في الأداء الاجتماعي وجودة النوم [30،33].أدى استخدام الليزر NIR العالي إلى فعالية إكلينيكية أكبر مثل تقليل علامات الصداع وتحسين جودة النوم بالإضافة إلى تحسين الحالة المعرفية والمزاجية لدى مرضى إصابات الدماغ الرضحية [61].بالإضافة إلى ذلك ، تم تحسين اليقظة والوعي لدى مرضى الإصابات الدماغية الرضية الذين يعانون من اضطرابات شديدة في الوعي بعد التشعيع عند 785 نانومتر ، وهو طول موجي غير مألوف إلى حد ما لعلاج PBM عبر الجمجمة

4.4.سكتة دماغية

حتى الآن ، هناك ثلاث تجارب سريرية تسمى "تجارب فعالية وأمان Neurothera" (NEST-1 [199] ، NEST-2 [90] و NEST-3 [200]) في مرضى السكتة الدماغية الحادة.على الرغم من أن دراسات المرحلتين الأولى والثانية أظهرت سلامة وفعالية علاج PBM باستخدام ليزر 808 نانومتر (تم تطبيقه خلال 24 ساعة من بداية السكتة الدماغية) ، كانت تجارب المرحلة الثالثة مخيبة للآمال وتم إنهاؤها لعدم الجدوى في مرحلة التحليل المؤقتة.بالإضافة إلى ذلك ، تم بذل جهد في دراسات عرضية لإظهار التأثيرات الوقائية أو العصبية للعلاج بـ PBM في مرضى السكتة الدماغية المزمنة عبر الجمجمة [181] ومنطقة متعددة [201] طرق التشعيع.

5.5كآبة

لطالما كان تطوير طرق علاج فعالة ومستدامة للاكتئاب الشديد هدفًا عالميًا لعقود.حتى الآن ، كانت الدراسات التي أجريت على التأثيرات المضادة للاكتئاب للعلاج بـ PBM فترات متابعة قصيرة نسبيًا ويمكن تقسيمها إلى نوعين من الدراسات ، مرضى MDD [11،202،203] ومرضى إصابات الدماغ الرضية المصابين بالاكتئاب المرضي [30،33،61].أظهرت الدراسة الأولى التي أجريت على مرضى الاضطراب الاكتئابي الرئيسي أن جلسة واحدة من علاج LED خففت من أعراض الاكتئاب والقلق

بالمقارنة مع طرق العلاج الأخرى ، مثل الأدوية ، فإن العلاج بالضوء هو الطريقة الأكثر أمانًا ولا توجد آثار جانبية للعلاج.
كان العلاج بالضوء معروفًا في المجال الطبي لفترة طويلة ، خاصة بالنسبة للضوء الأحمر والأشعة تحت الحمراء.
يشعر جميع عملائنا بروح طيبة وراحة بعد الاستخدام.
يعمل جهازنا مع الأشعة تحت الحمراء 810 نانومتر ، ويمكن أن يمتد عبر الجمجمة إلى الدماغ ، ويقدم مجموعة فريدة من الفوائد العصبية.عادة ما يتم استخدامه لعلاج الآفات النقيلية في الأنسجة العميقة وكذلك في العظام.وأيضا تستخدم لتصوير الخلايا السرطانية ، وكذلك الكشف عن الخلايا السرطانية وتدميرها

1- الطول الموجي 810 نانومتر لديه القدرة على الامتداد عبر الجمجمة إلى الدماغ ، مما يعزز التعافي من إصابات الدماغ الرضحية ويقلل من تلف الأعصاب على المدى الطويل.
يمكن أن يساعد الطول الموجي 2.810 نانومتر المرضى الذين يعانون من الاكتئاب الشديد والقلق
3. يتم امتصاص ضوء NIR بواسطة أوكسيديز السيتوكروم C في الميتوكوندريا.
4. زيادة تدفق الدم والطاقة والحماية العصبية وتقليل الالتهابات.
5. علاج الصدمات (السكتة الدماغية ، إصابات الدماغ الرضحية) ، التنكس العصبي والأمراض النفسية.

نبذة مختصرة:

تم تقديم قطعة جديدة من المعدات الخاصة بالتعديل الضوئي الضوئي للدماغ (الصمام الثنائي الباعث للضوء).تظهر النتائج الأولية من التشبع الإقليمي للأكسجين الدماغي ومن التصوير الحراري قبل التحفيز وأثناءه وبعده.

يوفر الإجراء طريقة جديدة لتحديد الآثار البيولوجية لطريقة علاجية مبتكرة محتملة.لكن المزيد من القياسات ضرورية للغاية.

آلة التشكيل الحيوي للدماغ هي أداة علاجية تعتمد على مبدأ التعديل الضوئي.له تأثير علاجي جيد على الأحداث المؤلمة (السكتة الدماغية وإصابات الدماغ الرضحية ونقص التروية العالمية) والأمراض التنكسية (الخرف ومرض الزهايمر وباركنسون) والاضطرابات النفسية (الاكتئاب والقلق واضطراب ما بعد الصدمة)

يمكن أن يكون التعديل الحيوي الضوئي للدماغ (PBM) مع الثنائيات الباعثة للضوء من الأحمر إلى الأشعة تحت الحمراء القريبة (NIR) علاجًا مبتكرًا لمجموعة متنوعة من الاضطرابات العصبية والنفسية.يمكن أن يحفز الضوء الأحمر / NIR معقد السلسلة التنفسية للميتوكوندريا IV (السيتوكروم سي أوكسيديز) ويزيد من تخليق ATP (أدينوسينتري فوسفات).بالإضافة إلى ذلك ، يؤدي امتصاص الضوء بواسطة القنوات الأيونية إلى إطلاق Ca2 + وتفعيل عوامل النسخ والتعبير الجيني.يمكن أن يحسن علاج الدماغ بـ PBM القدرة الأيضية للخلايا العصبية ويكون قادرًا على تحفيز الاستجابات المضادة للالتهابات ومضادات الاستماتة ومضادات الأكسدة بالإضافة إلى تكوين الخلايا العصبية وتكوين المشابك.تشير النتائج إلى أن PBM قد يعزز ، على سبيل المثال ، وظائف الدماغ الأمامية لكبار السن بطريقة آمنة وفعالة من حيث التكلفة.

لاحظ الزيادة في تشبع الأكسجين الدماغي الإقليمي أثناء وبعد التحفيز على الجانب الأيسر والأيمن.

نتائج التصوير الحراري للقياس التجريبي الأول باستخدام خوذة التحفيز الجديدة.لاحظ الزيادة في درجة الحرارة على الخوذة (الصف العلوي ؛ أ قبل التحفيز ، ب أثناء ، ج بعد التحفيز) على الجبهة (الصف الأوسط ؛ د-و) وعلى الذقن (الصف السفلي ؛ ز - ط).

الوظيفة الأساسية

1- الطول الموجي 810 نانومتر لديه القدرة على الامتداد عبر الجمجمة إلى الدماغ ، مما يعزز التعافي من إصابات الدماغ الرضحية ويقلل من تلف الأعصاب على المدى الطويل.

يمكن أن يساعد الطول الموجي 2.810 نانومتر المرضى الذين يعانون من الاكتئاب الشديد والقلق

3. يتم امتصاص ضوء NIR بواسطة أوكسيديز السيتوكروم C في الميتوكوندريا.

4- زيادة تدفق الدم والطاقة وحماية الأعصاب وتقليل الالتهابات.

5- علاج الصدمات (السكتة الدماغية ، إصابات الدماغ الرضحية) والأمراض العصبية التنكسية والنفسية.

دواعي الإستعمال

1. الأحداث المؤلمة (السكتة الدماغية وإصابات الدماغ الرضحية ونقص التروية الشامل).
2. الأمراض التنكسية (الخرف والزهايمر وباركنسون).
3. الاضطرابات النفسية (الاكتئاب والقلق واضطراب ما بعد الصدمة).

موانع

1. تجنب التعرض المباشر للعيون ، سبد المرأة الحامل ، سرطان الجلد ، البقع البنية.
2. مرضى المحرمات الذين يعانون من أورام خبيثة في المراحل المبكرة والمتوسطة.
3. موانع لمرضى اضطرابات النزيف الحادة.

تم تطوير علاج PBM منذ أكثر من 50 عامًا ؛ومع ذلك ، لا يوجد حتى الآن اتفاق مشترك حول المعايير والبروتوكولات لتطبيقه السريري.أوصت بعض فرق البحث باستخدام كثافة طاقة أقل من 100 ميغاواط / سم 2 وكثافة طاقة من 4 إلى 10 جول / سم 2.المجموعات الأخرى توصي بقدر 50 جول / سم 2 على سطح الأنسجة.يمكن تطبيق معلمات مثل الطول الموجي ، والطاقة ، والتدفق ، والطاقة ، والإشعاع ، ووضع النبض ، ومدة العلاج ، ومعدل التكرار في نطاق واسع.أظهرت نتائجنا الأولية الحالية استجابة واضحة لـ rSO2 الدماغي فيما يتعلق بتحفيز LED.ومع ذلك ، لا بد من الإشارة إلى أن درجة الحرارة ارتفعت بشكل كبير ، ويجب أن تؤخذ هذه الآثار في الاعتبار في مزيد من الدراسات بالتفصيل.هناك أيضًا حقيقة أن الدراسات غير الفعالة في الخلايا ذات النشاط الميتوكوندريا العالي يبدو أنها ترجع في كثير من الأحيان إلى الجرعات الزائدة عن الجرعات المنخفضة.لذلك ، فإن الدراسات السريرية المتعلقة بجرعات التحفيز المثلى ضرورية

يبدو أن PBM عبر الجمجمة واعد لعلاج الأمراض العقلية المختلفة.Pitzschke et al.قام أيضًا بقياس انتشار الضوء في مناطق مختلفة من أنسجة الدماغ العميقة ذات الصلة بمرض باركنسون أثناء الإضاءة عبر الجمجمة وعبر الجينوي (عند 671 و 808 نانومتر) لرأس جثة ونمذجة المعلمات البصرية لأنسجة المخ البشري باستخدام محاكاة مونت كارلو.توضح هذه الدراسة أنه من الممكن أيضًا إلقاء الضوء على أنسجة المخ العميقة عبر الجمجمة و transsphenoidally.يفتح هذا خيارات علاجية لمن يعانون من شلل الرعاش أو أمراض الدماغ الأخرى التي تتطلب العلاج بالضوء.كانت هناك العديد من التحقيقات المتعلقة بالآثار الضارة المحتملة لمصابيح LED PBM.

على سبيل المثال ، Moro et al.استكشاف آثار التطبيق طويل المدى ، حتى 12 أسبوعًا ، من PBM (670 نانومتر) في قرود المكاك العادية والساذجة.لم يجدوا أي أساس نسجي لأي مخاوف رئيسية تتعلق بالسلامة الحيوية مرتبطة بـ PBM التي يتم تسليمها من خلال نهج داخل الجمجمة.أشار هينيسي وهامبلين أيضًا إلى السلامة المحددة بالفعل والافتقار الملحوظ للتأثيرات الضارة لـ PBM عبر الجمجمة.النتائج الأولية واعدة جدا؛ومع ذلك ، هناك حاجة إلى مزيد من العمل البحثي للتمكن من استخدام ، على سبيل المثال ، هذا النوع الجديد من PBM كطريقة علاجية.يعتقد العديد من الباحثين أن PBM مع LED و / أو الليزر لاضطرابات الدماغ سيصبح أحد أهم التطبيقات الطبية للعلاج بالضوء في السنوات والعقود القادمة.

المرجع: التعديل الحيوي الضوئي للدماغ - النتائج الأولية من قياس التأكسج الدماغي الإقليمي والتصوير الحراري

مواصفات