Реферат: Москвин сергей Владимирович системный анализ эффективности управления биологическими системами низкоэнергетическим лазерным излучением

На правах рукописи


МОСКВИН

Сергей Владимирович


СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ ЭФФЕКТИВНОСТИ УПРАВЛЕНИЯ БИОЛОГИЧЕСКИМИ СИСТЕМАМИ

низкоэнергетическим лазерным излучением


05.13.01 – Системный анализ, управление и

обработка информации

(биологические науки)


А в т о р е ф е р а т

диссертации на соискание ученой степени

доктора биологических наук


Тула – 2008

Работа выполнена в ФГУ «Государственный научный центр лазерной медицины Росздрава»


^ Научные консультанты:

Доктор медицинских наук,

профессор Хадарцев Александр Агубечирович


Доктор биологических наук,

доктор технических наук,

профессор ^ Яшин Алексей Афанасьевич


Официальные оппоненты:

Член-корр. РАМН, Фудин Николай Андреевич

доктор биологических наук, ГУ «НИИ нормальной физиологии

профессор им. П.К. Анохина РАМН» (Москва)


Доктор биологических наук, ^ Еськов Валерий Матвеевич

доктор физико-математических наук, ГОУ ВПО «Сургутский

профессор государственный университет»,

НИИ биофизики и

медицинской кибернетики (Сургут)


Доктор биологических наук, ^ Чемерис Николай Константинович

профессор Институт биофизики клетки РАН

(Пущино)


Ведущая организация: ГОУ ВПО «Воронежская государственная медицинская академия им. Н.Н. Бурденко»

Защита состоится 14 мая 2008 г. в 12-00 часов на заседании диссертационного Совета Д 212.271.06, при ГОУ ВПО «Тульский государственный университет» (300600, г. Тула, пр. Ленина, 92).


С диссертацией можно ознакомиться в Научной библиотеке ГОУ ВПО «Тульский государственный университет» по адресу: 300600, Тула, пр-т Ленина, 92.


Автореферат разослан 03 апреля 2008 г.


^ Ученый секретарь
диссертационного совета,

доктор медицинских наук,

профессор О.Н. Борисова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

^ Актуальность исследования. Низкоинтенсивное лазерное излучение (НИЛИ) все шире применяется в самых различных областях медицины благодаря новым экспериментально-клиническим данным, свидетельствующим о высокой терапевтической эффективности, отсутствии осложнений и побочных эффектов (Никитин А.В., Есауленко И.Э., Васильева Л.В., 2000; Хадарцев А.А., Тутельян В.А., Зилов В.Г. и соавт., 2004; Григорьев А.И., Хадарцев А.А. и соавт., 2005). Однако с момента обнаружения биостимулирующих свойств НИЛИ (Инюшин В.М., 1965; Файн С., Клейн Э. 1968; Гамалея Н.Ф., 1972; Goldman L. 1967; Mester E., 1968) и до настоящего времени оставались без ответа два, связанных друг с другом, основных вопроса: что является первичным акцептором биологического действия НИЛИ и возможность прогнозирования результатов воздействия при изменении его параметров.

Проблемами многочисленных исследований являлось непонимание, каким образом можно перенести результаты исследований in vitro на организм человека. Проводившееся изучение частных механизмов биологического действия НИЛИ, вырванных из контекста общих регулирующих факторов, ставило больше вопросов, чем ответов. Отсутствие единой теории механизмов воздействия НИЛИ на биообъекты, объединяющей все известные эффекты, не позволяла осуществлять прогноз относительно наиболее значимых параметров регулирования физиологических параметров живых систем с помощью НИЛИ. Все это, в свою очередь, ограничивало развитие методологии лазерной терапии (ЛТ) и применение метода в клинической практике в целом. До настоящего времени не осуществлен системный анализ данных экспериментальных и клинических исследований.

Не определены пусковые (первичные) механизмы биологического действия НИЛИ, не изучена детально эффективность влияния различных длин волн и параметров их сочетания, не конкретизировано влияние режимов лазерного воздействия на эффективность управления физиологическими параметрами биологических систем, не установлены оптимальные временные и пространственные характеристики лазерного воздействия.

Решению этих задач посвящена настоящая работа, реализованная в ходе экспериментально-клинических исследований.

Цель исследования – теоретико-экспериментальный и клинический анализ системных процессов в живом организме при воздействии НИЛИ и эффективности управления НИЛИ биологическими системами.

Для реализации поставленной цели определены следующие задачи исследования:

1. Разработать термодинамическую модель пусковых кальцийзависимых механизмов воздействия НИЛИ.

2. Определить оптимум временного воздействия НИЛИ на артериальное и венозное русло в различных условиях гемодинамики.

3. Выявить связь временных значений с максимумом лазериндуцированного распространения волн кальция в цитозоле.

4. Установить эффективность импульсного режима воздействия НИЛИ красного и инфракрасного спектра, их сочетаний, в т.ч. на гемореологические параметры.

5. Дать сравнительную характеристику применения различных видов НИЛИ при патологии внутренних органов (в пульмонологии, гастроэнтерологии, оториноларингологии).

6. Обосновать максимально эффективные параметры воздействия НИЛИ (время, мощность, длина волны, геометрия излучателей) в условиях клинического применения.

^ Научная новизна. Впервые на основе системного анализа разработана единая универсальная модель первичных механизмов биологического действия НИЛИ, увязывающая все развивающиеся процессы под влиянием НИЛИ с вариацией исходных параметров воздействия. Предложена модель термодинамического запуска кальцийзависимых процессов, как пускового механизма биологического действия НИЛИ, для системного анализа методов управления биологическими системами и установлены оптимальные режимы воздействия для ряда прикладных задач.

Клинико-экспериментальные исследования впервые выявили оптимальные временные режимы воздействия, составившие 2 и 5 мин для двух основных гемодинамических эффектов: артериодилатирующего при исходной вазоконстрикции артериального звена и венотонического при исходной венозной недостаточности.

Впервые установлена прямая связь временных режимов воздействия (2 и 5 мин) с максимумами периодов распространения волн кальция в цитозоле под действием НИЛИ, что также подтверждает первичность кальцийзависимых механизмов в лазериндуцированных биологических эффектах.

Впервые теоретически и практически обоснована высокая эффективность влияния на различные биологические (физиологические) процессы импульсного режима НИЛИ с длиной волны 0,63–0,67 мкм.

Выявлено, что импульсное лазерное излучение красного спектра (0,63–0,67 мкм) обеспечивает более выраженную стимуляцию приживляемости аутотрансплантата при лечении трофических расстройств, длительно незаживающих ран и ожогов, по сравнению с импульсным инфракрасным (ИК) лазерным излучением, и еще в большей степени по сравнению с непрерывным НИЛИ красного спектра. Наилучшую стабильность результата и качества заживления ран обеспечивало сочетание импульсного НИЛИ красного и ИК спектров.

Впервые определено, что импульсное лазерное излучение красного спектра (0,63–0,67 мкм) более значимо изменяет гемореологические параметры по сравнению с импульсным ИК лазерным излучением (ИКЛИ). Воздействие несколькими лазерными источниками, разнесенными в пространстве (матричными излучателями), оказалось более эффективным, чем одиночными.

Установлено впервые, что импульсное лазерное излучение эффективнее непрерывного излучения как в ИК так и в красной области спектра при лечении хронической обструктивной болезни легких. Импульсное излучение в красной области спектра в большей степени влияет на биохимические показатели крови при транскутанном облучении.

Впервые показано, что импульсное лазерное излучение видимого диапазона спектра (l = 0,63-0,65 мкм) обладает рядом преимуществ перед другими, давно применяемыми в оториноларингологии видами лазерной терапии, что позволяет не только сократить сроки лечения в детской оториноларингологии, но и снизить энергетическую нагрузку на организм ребенка без снижения для лечебного эффекта.

Впервые теоретически и практически обосновано применение метода модуляции параметров кровотока как одного из вариантов максимально эффективного управления физиологическими параметрами биологических систем.

^ Научно-практическая значимость. Результаты исследования доказывают правомерность предложенной концепции первичных кальцийзависимых механизмов биологического действия НИЛИ, позволяют обосновать наиболее эффективные методы лазерной терапии и могут использоваться при дальнейшей разработке теории взаимодействия излучения с биологическими объектами.

Установленные временные режимы воздействия (2 и 5 мин) и доказанное преимущество друг перед другом различных режимов генерации НИЛИ (непрерывное, импульсное, ИК, красного спектра) позволяют индивидуализировать лазерную терапию в учреждениях практического здравоохранения.

Выявленные эффекты улучшения гемореологических параметров красным спектром импульсного излучения с использованием матричных излучателей могут применяться при микроциркуляторных нарушениях и стимулировать разработку новых технических устройств.

Определенные эффекты и способы дифференцированного использования НИЛИ для модуляции параметров кровотока в пульмонологии, гастроэнтерологии, оториноларингологии могут широко использоваться в соответствующих специализированных отделениях и в амбулаторной практике.

^ Внедрение результатов исследования. Результаты исследования внедрены в сотнях медицинских учреждений России, в которых используются разработанная под оптимальные методики лазерная терапевтическая аппаратура (АЛТ «Матрикс», «Милта» и «Мустанг»), и реализуются наиболее эффективные параметры лазерного воздействия, обоснованные нами в ходе проведенных исследований, в частности: ФГУ «Государственный научный центр лазерной медицины Росздрава» (г. Москва), ГУП «НИИ новых медицинских технологий» (г. Тула), МУЗ «Городская больница № 10» (г. Тула), Научно-исследовательский центр «Матрикс» (г. Москва), НПО Космического приборостроения (г. Москва), ГУ «Онкологический диспансер» № 3» УЗ ВАО (г. Москва), ЗАО «Национальный медицинский сервис» (г. Москва), Московский областной научно-исследовательский клинический институт им. М.Ф. Владимирского.

^ Основные положения, выносимые на защиту:

Первичным механизмом биологического действия НИЛИ на биологические системы, в частности на физиологические параметры человека, является инициирование кальцийзависимых процессов, как следствие локальных термодинамических нарушений внутри живой клетки под действием НИЛИ.

При воздействии на определенные параметры гемостаза оптимальным является импульсный режим НИЛИ, длина волны 0,63–0,67 мкм, относительно непрерывного режима и ИК спектра.

Оптимальным временем воздействия являются 2 и 5 мин, т.е. дозозависимый характер биологического эффекта НИЛИ не линеен в этом диапазоне времени.

При наружном воздействии на проекции внутренних органов и сосуды оптимальным является использование матричных лазерных излучателей.

Модуляция НИЛИ собственными ритмами кровотока человека позволяет значительно повысить эффективность и качество заживления ран и увеличить время ремиссии при хронических заболеваниях за счет восстановления нарушенного биоритмологического гомеостаза.

^ Личный вклад автора в проведенное исследование. Самостоятельно осуществлен аналитический обзор отечественной и зарубежной литературы по изучаемой проблеме, составлена программа исследований, разработаны учетные формы, проведена обработка данных экспериментального и клинического исследования. Сделано теоретическое обоснование наиболее эффективных режимов лазерного воздействия на основе принципов системного анализа. Промежуточные результаты исследования периодически проверялись научными консультантами. Анализ, интерпретация, изложение полученных данных, формулирование выводов и практических рекомендаций, выполнены лично. Доля участия в теоретической части исследования – 100 %, планировании экспериментов – 100 %, в анализе лабораторных и морфологических данных – до 60 %, в статистической обработке – до 100 %, в обобщении и анализе материала – 100 %.

^ Апробация материалов работы. Апробация работы состоялась на заседании Ученого Совета ФГУ «Государственный научный центр лазерной медицины Росздрава» (Москва, 2008). Материалы исследований доложены на Ученом совете ФГУ «Государственный научный центр лазерной медицины Росздрава», а также на 8 научно-практических конференциях, конгрессах, съездах (5 международных и 1 российского значения): XX межд. научно-практ. конф. «Применение лазеров в медицине и биологии» (Ялта, 2003); Межд. научно-практ. конф. «Лазерные технологии в медицинской науке и практическом здравоохранении» (Москва, 2004); 1-й Межд. конгр. «Восстановительная медицина и реабилитация – 2004» (Москва, 2004); IV межд. конгр. «Доказательная медицина – основа современного здравоохранения» (Хабаровск, 2005); XXIII межд. научно-практ. конф. «Применение лазеров в медицине и биологии» (Николаев, 2005); Научно-практ. конф. «Современные достижения лазерной медицины и их применение в практическом здравоохранении» (Москва, 2006); VI Всероссийский съезд физиотерапевтов (Санкт-Петербург, 2006); Науч-практ. конф. «Медицинский озон и квантовая гемотерапия в акушерско-гинеколог. практике» (Москва, 2007).

Публикации. По материалам исследований опубликовано 47 печатных работ, из них 10 монографий, 4 патента, 19 статей в сборниках и научных журналах, из которых 12 рекомендованы ВАК.

^ Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, 9 глав, обсуждения, выводов, практических рекомендаций и списка литературы. Работа изложена на 255 страницах, содержит 16 таблиц, 45 рисунков и приложение (акты внедрения). Библиографический указатель включает 282 источника, из них 211 отечественных и 71 иностранных.
^ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе проанализирована научная литература, посвященная механизмам биологического действия НИЛИ, за последние 20 лет. Критически оценены имеющиеся в доступных источниках и собственные данные исследований о влиянии когерентности, поляризации, длины волны, монохроматичности, частотных характеристик, модуляции и дозы НИЛИ на эффективность лазерного воздействия. Сделан вывод о предположительном преимуществе импульсного режима работы лазеров, наличии оптимальных дозовых характеристик и важности монохроматичности в оптимизации лазериндуцированных эффектов. Обоснована необходимость выбора методики воздействия на биологические структуры, а также адекватность выбранной модели исследований для правильной интерпретации полученных данных.

Во второй главе представлены материалы и методы исследования.

Экспериментальный объект исследования. Всего в эксперименте задействовано 45 экспериментальных животных (крыс) для выявления оптимальных режимов воздействия лазерного излучения на регенераторные процессы при аутотрансплантации кожи. Контроль – 15 животных.

Клинический объект исследования. Всего в исследованиях приняло участие – 1563 человек. Из них 979 – составили основную группу, 584 – контрольную (рис. 1).

Исследования проводились на основе информированного добровольного согласия больных, соответственно с этическими требованиями, предъявляемыми к исследованиям с участием человека.





Рис. 1. Клинический объект исследования

Исследования проводились совместно с врачами-клиницистами с использованием разрешенной к применению в клинической практике аппаратуры на следующих клинических базах: ФГУ «Государственный научный центр лазерной медицины Росздрава» (г. Москва), ФГУ «Центральная больница восстановительного лечения «Голубое» ФМБА» (г. Москва).

Метод системного анализа разработки теоретической модели механизмов действия низкоинтенсивного лазерного излучения на биологические системы. Для исследования механизмов биологического действия НИЛИ выбран системный подход к анализу данных, для чего условно выделяется из целостного организма определенная часть, объединенная типом анатомического строения или типом функционирования, но каждая часть рассматривается исключительно в плане взаимодействия в составе единой системы. Необходим поиск всех компонент системы, которые объединены по принципу взаимосодействия. Поэтому, при системном подходе не акцентируется какой-либо отдельный анатомический или биохимический признак участвующего компонента, а используются принципы организации многих компонентов с непременным изучением результата деятельности этой разветвленной гетерогенной системы. Ключевым моментом такого подхода является определение системообразующего фактора (Анохин П.К., 1973). Предложенная П.К. Анохиным схема демонстрирует непрерывность исследовательского процесса, обеспечивающего непосредственный переход от системного уровня к тонким физиологическим деталям системы до молекулярного уровня включительно (рис. 2).




Рис. 2. Схематическое изображение «концептуального моста» между системным уровнем и аналитическими процессами (Анохин П.К., 1973):

а – уровень целостной системной деятельности; б – уровень тонких аналитических

процессов; в – путь обычных корреляционных отношений; г – включение

системообразующего фактора, который объясняет процесс упорядочивания

между множеством компонентов системы; д – операциональная архитектоника

системы и ее узловые механизмы.

Разработанная на основе такого анализа общая теория должна соответствовать определенным критериям.

На основе полученных данных сделаны выводы и предположения, которые были подтверждены в ходе экспериментальных и клинических исследований.

Методы исследования мозгового кровообращения. В исследовании до и после курса лечения проводилось развернутое ультразвуковое доплеросонографическое исследование (УЗДГ), а также дуплексное сканирова­ние (ДС) экстракраниальных отделов магистральных артерий головы (МАГ) и транскраниальная доплеросонография (ТКД) артерий головного мозга. В исследовании применялись последовательно аппараты «Sonat-1500» (до 2003 г.), «ImagePoint НХ» (про­изводства «Неwlett-Расkаrd», США) и «Аюка-4000» (до 2002 г.) и «Аlоkа-5500» (производства «Аlоkа», Япония).

Для оценки УЗДГ-паттерна в экстракраниальных отделах МАГ применены общепринятые подходы и тесты с определением линейных скоростей кровотока (ЛСК) макс, в общих, внутренних сонных (ОСА, ВСА) и позво­ночных артериях (ПА) и пульсационных индексов (ПИ) в них, а также ЛСК сред, при исследовании ТКД-паттерна. По данным первичного развернутого УЗДГ и ДС исследования выявлялись гемодинамически значимые стенозы (ГЗС) > 60 % в экстракраниальных отделах каротидной системы (КС) – в зоне бифуркации ОСА или в устье ВСА у 9 больных. Гемодинамическим критерием отбора больных в группы было отсутствие множественного типа поражения КС в виде двусторонних ГЗС в экстракраниальных отделах КС.

ГЗС > 60 % в экстракраниальных отделах ПА были обнаружены у 17 больных. Двусторонние ГЗС > 60 % в обеих ПА были выявлены у 4 больных. По данным комплексного УЗДГ и ДС исследования из группы были исключены:

• больные с нестабильными атеросклеротическими бляшками,

• эшелонированным поражением КС или вертебральной системы,

• сочетанным поражением ГЗС в КС и вертебрально-базилярной системы

• грубым ГЗС (более 90 %) или окклюзией одной из МАГ

• ретроградным кровотоком по ПА (steal-синдромом).

^ Методы исследования агрегационно-реологических свойств крови. Проведена оценка состояния функции гемостаза и гемореологических параметров. Агрегацию тромбоцитов (АгТр) спонтанную и индуцированную 1 и 5 мкм аденозиндифосфата (АДФ) исследовали на 2-х канальном лазерном анализаторе АгТр (модель 220 LA производства НПФ «БИОЛА», Россия).

Вязкость цельной крови (ВЦК) и плазмы исследовали с помощью рота­ционного гемовискозиметра (модель АКР-2 производства «КОМЕД», Рос­сия). Исследование проводили при скоростях сдвига 220 и 20 сек–1.

^ Методы статистической обработки. Статистическая обработка данных проводилась методами вариацион­ной статистики с определением значимости результатов по критерию Стьюдента с заданной вероятностью, равной 95 %, с поправкой Бонферрони и использованием метода дисперсионного анализа для множественных сравнений, а также непараметрических критериев Манна-Уитни, знаков, хи-квадрат. Вы­числения проводились на РС-IВМ с использованием программы ВIOSТАТ. Различия оценивались как достоверные, начиная со значения р<0,05. Все показатели в работе представлены как среднее ± стандартное отклонение (М±а).

^ Методики воздействия при изучении мозгового кровообращения. Применение матричной ЛТ в проекцию экстракраниальных отделов МАГ на шее также проводили по контактной, стабильной методике с использованием матричной излучающей головки типа МЛ01К (10 лазерных диодов) от аппа­рата АЛТ «Мустанг-2000». Параметры НИЛИ – длина волны 0,89 мкм; частота импульсного воздействия 80 Гц; импульсная мощность 40–50 Вт; экспозиция от 2 до 4 мин /поле. При использовании 1-го канала воздействия АЛТ «Мустанг-2000» суммарная экспозиция составляет от 4 мин (2 поля) до 8 мин (2 поля). На курс от 8 до 12 процедур, ежедневно или ч/день, 3–5 раз в неделю. Локализация матричной ЛТ (ЛТМ) зависела от клинико-гемодинамических особенностей развития и течения дисциркуляторной энцефалопатии. При преобладании син­дрома каротидной недостаточности (КН) у больных применяли ЛТМ последовательно в проекцию обеих ОСА (передняя локализация). При преобладании синдрома вертебрально-базилярной недостаточности (ВБН) воздейство­вали на обе задне-боковые поверхности шеи (задняя локализация). При кли­нических признаках сочетанной КН и ВБН на фоне, как правило, стенозирующего поражения в одной из систем, применяли заднюю локализацию ЛТМ.
Принцип биоуправления реализован и в приставке «Матрикс БИО» к АЛТ «Мустанг» и «Матрикс». Мощность лазерного излучения модулируется тремя сигналами. Несущую частоту 3000 Гц модулирует плавающая частота 7–14 Гц (задается внутренним генератором) с целью предупреждения адаптации организма на воздействие. При этом мощность излучения снижается до 1/3. При подключении датчика пульса амплитуда НИЛИ модулируется пульсом пациента, при подключении датчика дыхания – дыханием пациента. В результате в фазах выдоха и диастолы мощность излучения минимальна, а в фазах вдоха и систолы (наиболее благоприятный момент воздействия) достигает максимального значения, установленного перед процедурой. В амбулаторных условиях медсанчасти крупного промышленного предприятия наблюдали больных неосложненной формой язвенной болезни 12-перстной кишки (ЯБДК), включая первичные рецидивы. Наблюдение было в группах с ЛТ и медикаментозной терапией (МТ): соответственно 176 и 318 первичных пациентов без учета рецидивов. Каждому больному проведено от 1 до 8 лечебных курсов, состоявших из 8–16 сеансов ЛТ.
Дополнительно проведено сравнение эффективности воздействия, осуществляемого с профилактической целью двух одинаковых по числу пациентов в подгруппах: МТ (36) и ЛТ (36) пациентов. После первичного курса ЛТ в период ремиссии проведена медикаментозная профилактика по принятым стандартам (подгруппа ЛТ+МТ). Во второй подгруппе первичный курс ЛТ дополнялся профилактическими курсами ЛТ (подгруппа ЛТ+ЛТ). Курсы состояли из 4–6 сеансов, назначаемых при отсутствии обострений на протяжении 2–3 лет с интервалом 3–6 мес. Параметры воздействия и величина энергетической экспозиции были аналогичны тем, которые применялись в период стихания клинических признаков обострения.

Дополнительно в группе ЛТ были исследованы 2 подгруппы (каждая по 19 больных). Первая – стандартный, одночастный режим ЛТ и второй – многочастотное воздействие, синхронизированное ритмами центрального кровотока (режим БИО).

Для проведения исследований был изготовлен отдельный вариант лазерного терапевтического аппарата, в котором на задней панели тумблером переключался режим воздействия. В одном положении «НИЗ» действительно реализовывался режим БИО, а в положении «ВЕРХ» только имитировался. При этом внешне режимы различить было нельзя – ни врач, проводивший процедуры, ни тем более пациенты не знали, какой из режимов применялся в данный момент, а в протоколах отмечалось только положение тумблера «ВЕРХ» или «НИЗ». Пакет с «ключом» был вскрыт после подведения итогов. Таким образом обеспечивался «двойной слепой контроль» исследований.

По разработанной нами методике (Захаров П.И. и соавт., 2001) применяли два режима лазерного воздействия – стандартный режим с фиксированной частотой следования импульсов и режим БИО с многочастотной модуляцией ритмами пульса и дыхания пациента, наложенными на модуляцию около 10 Гц. Режимы менялись только при первой из трех нижеследующих методик.

Методы исследования определения эффективности импульсного режима работы красного и ИК спектров НИЛИ. С целью выявления оптимальных режимов воздействия лазерного излучения на регенераторные процессы при аутотрансплантации кожи был поставлен эксперимент на 45 белых беспородных крысах. Каждому животному в лопаточную область пересаживали кожный лоскут, взятый с противоположной стороны. Площадь аутотрансплантата составляла 1 см2.

В послеоперационном периоде животным производилось лазерное воздействие на аутотрансплантат ежедневно по 8 минут в течение 10 дней в следующих режимах:

1) первая группа животных (n = 15) – использовался АЛТ «Мустанг», излучающая головка ЛОК-1 (частота 3000 Гц,  = 0,63–0,67 мкм, импульсный режим, длительность импульса 100 нс и импульсная мощность 3 Вт).

2) вторая группа животных (n = 15) – использовался АЛТ «Мустанг», излучающая головка ЛО-1 (частота 3000 Гц,  = 0,89 мкм, импульсный режим, длительность импульса 100 нс и импульсная мощность 3 Вт).

В качестве контроля служили препараты кожи животных (n = 15) после пересадки, которым не проводилось воздействие лазерного излучения.

Материал для гистологического исследования отбирался на 4, 7, 14, 28-е сутки после аутодермотрансплантации с фиксацией в 12 % растворе формалина и последующей заливкой парафином. Серийные депарафинированные срезы толщиной 7–8 мкм окрашивали гематоксилином и эозином, пикрофуксином по Ван-Гизон и орсеином. Гистологические препараты изучали на Цейсовском микроскопе «Standart 25».

Материалы и методы исследования изменения клинико-лабораторных показателей у больных обструктивным бронхитом. Обследовали 40 больных хроническим обструктивным бронхитом (ХОБ) в возрасте от 30 до 60 лет. Все больные были разделены на 4 группы по 10 человек. Больным 1-й группы проводили надвенное облучение крови НИЛИ красной части спектра (всего 14 сеансов). Использовали лазерную излучающую головку ЛОК1 (АЛТ «Мустанг») импульсного режима излучения (длина волны – 0,63 мкм, мощность – 5 Вт, частота – 80 Гц, экспозиция – 20 мин). Во 2-й группе применяли методику надвенного низкоэнергетического красного непрерывного лазерного облучения крови (длина волны – 0,63 мкм, мощность – 5 мВт, экспозиция – 20 мин); количество сеансов – 14. Больным 3-й группы воздействовали импульсным ИК излучением накожно по соответствующим полям на грудной клетке с использованием лазерной излучающей головки ЛО1 (длина волны – 0,89 мкм, мощность – 5 Вт, частота – 80 Гц, экспозиция – 20 мин).

В 4-й группе больным проводили традиционное медикаментозное лечение.

Всем больным, получавшим сеансы лазерной терапии, проводили также традиционное медикаментозное лечение.

При поступлении в стационар больных обследовали для подтверждения диагноза, установления степени тяжести заболевания и противопоказаний к лазерной терапии; учитывали также снижение температурной реакции и наличие симптомов выраженной интоксикации. Сеансы лазерной терапии начинали на 4-е сутки после поступления и проводили ежедневно (6 раз в неделю) с соблюдением циркадного ритма организма (не чаще одного раза в сутки) в определенное время (оптимально до 12 ч), когда в организме превалирует тонус симпатической части вегетативной нервной системы и интенсивнее выражены обменные процессы. Курс лазерной терапии продолжали в течение не менее 14 дней. С первого сеанса всем больным на фоне щадящей диеты и адекватного питьевого режима назначали аевит в дозе 600 мг/сут для избежания эффекта вторичного обострения либо другие антиоксиданты (Никитин А.В. и соавт., 2000).

Материалы и методы исследования воздействия различными видами лазерного излучения у детей с различными ЛОР-заболеваниями. Было проведено обследование и лечение 934 больных (взрослых и детей) с заболеваниями и повреждениями ЛОР-органов за период с 1999 по 2006 гг. Лазерную терапию тремя разными видами НИЛИ проводили в комплексе с традиционными терапевтическими и хирургическими способами лечением различных заболеваний уха, горла и носа у 707 больных.

В зависимости от того, какого вида ЛТ получали все наши больные, все они были разделены на III группы (n = 411).

Больным I группы (n = 148) ЛТ проводили импульсным НИЛИ красного спектра (0,63–0,65 мкм).

Больным II группы (n =128) ЛТ проводили импульсным НИЛИ ближнего ИК диапазона спектра (λ=0,89 мкм).

Больным III группы (n = 135) ЛТ проводили НИЛИ видимого красного диапазона спектра (λ=0,65 мкм) в непрерывном режиме.

В исследование были включены больные, которым ЛТ была проведена полным курсом, при этом мы сочли нужным разделить всех обследованных и прошедших лечение по возрасту, т.е. рассматривать отдельно взрослых и детей.

При проведении ЛТ применяли дистантную стабильную и дистантную лабильную методику. При стабильной методике облучали зоны воздействия неподвижным излучателем с расстояния 0,5–1,0 см, при лабильной производили сканирование облучаемой поверхности с расстояния 0,5–1,0 см. Специализированные насадки для лазерных излучающих головок не применяли.

Для выбора разовой дозы лазерного воздействия в непрерывном режиме с использованием излучающей головки КЛО2 применяли схему «золотой середины», предложенную А.Н. Наседкиным и В.Г. Зенгером (2000). Руководствуясь этой схемой, параметры непрерывного лазерного излучения подбирали таким образом, чтобы доза за 1 сеанс облучения была в пределах 1,0–4,5 Дж/см2.

Нами было показано, что при выборе дозы лазерного излучения в импульсном режиме эффект импульсного НИЛИ аналогичен эффекту непрерывного НИЛИ при дозах в 100–1000 раз ниже. В импульсном режиме лазерного излучения дозы за 1 сеанс облучения составляли от 0,01 до 0,3 Дж/см2. Время облучения на одну зону составляло от 30 с до 4 минут во всех группах в зависимости от заболевания, количества облучаемых зон и возраста пациента. Применяли две частоты следования импульсов – 80 и 150 Гц.

Курс лечения составлял 5–7 ежедневных сеансов ЛТ в импульсном режиме и 8–10 сеансов ЛТ в непрерывном режиме излучения.

В зависимости от заболевания облучали следующие зоны и области:

Области скатов носа, причем излучатель располагали так, чтобы излучение попадало через apertura periformis на средние и задние отделы полости носа.

На крылья носа.

Область проекции верхнечелюстных и лобных пазух.

С помощью ушной воронки диаметром 6 мм излучение направлялось эндоназально в сагитальном направлении.

Через рот на область мягкого нёба.

Через рот на нёбные миндалины и на заднюю стенку глотки.

При непрямой ларингоскопии на голосовые складки.

На переднюю поверхность шеи в проекции гортани.

На ушную раковину и околоушную область.

На барабанные перепонки через ушную воронку.

На поднижнечелюстные и шейные лимфатические узлы.



В третьей главе проведен системный анализ возможных терапевтических эффектов НИЛИ. Сделан вывод о первичных механизмах биологического действия НИЛИ как о термодинамическом индуцировании кальцийзависимых процессов. На рис. 3 предложена нами последовательность реакций, начиная от первичного акта поглощения фотона и заканчивая реакцией различных систем организма. Данная схема может быть лишь дополнена деталями патогенеза конкретного заболевания.





Рис. 3. Последовательность развития биологических эффектов

от лазерного воздействия


Показано, что действие НИЛИ на фотобиологический процесс основывается на тепловом локальном воздействии, приводящем к высвобождению ионов кальция из внутриклеточных депо с дальнейшим развитием цепочки вторичных реакций.

Другим важным результатом проведенного системного анализа является обнаружение стабильности временных интервалов распространения волн повышенной концентрации кальция, а именно стабильное расположение максимумов около 100 сек и 300 сек, причем нахождение этих максимумов не зависит ни от типа живой клетки, ни от параметров воздействия. На рис. 4 показана динамика распространения волны ионов кальция в цитозоле, снятой люминесцентным методом на конфокальном микроскопе. В качестве маркера Ca2+ выступал люминофорный белок FURA-2 (Alexandratou E. et al., 2003). Сделано предположение, что воздействие НИЛИ в течение данного времени обеспечивает синхронизацию с периодом распространения Ca2+-волн и возможность обеспечения максимального эффекта.





Рис. 4. Изменение концентрации ионов кальция в цитозоле

под действием лазерного излучения


В четвертой главе дается теоретическое обоснование эффективности использования импульсного лазерного излучения красного (0,63–0,67 мкм) и инфракрасного (0,8–0,9 мкм) спектральных диапазонов и режима модуляции параметров кровотока. Сделан вывод о необходимости использования матричных излучателей. Проведен расчет оптимальных параметров расположения лазерных источников на основе выведенной оценочной формулы.

D(l)= 3K,


где К – расчетный коэффициент, учитывающий геометрию излучателей, для лазерных излучающих головок МЛ01К и МЛ01КР (АЛТ «Матрикс»). Результаты расчетов для двух длин волн приведены в табл. 1.

^ Таблица 1

Плотность дозы в зависимости от длины волны лазерного

излучения на различном расстоянии от поверхности тела

^ СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ Монографии



Москвин С.В. Лазерная терапия в дерматологии: витилиго. – М.: НПЛЦ «Техника», 2003.– 125 с.

Москвин С.В., Ромашков А.П., Муравская Н.П., Золотаревский С.Ю., Смывин А.Ю. Лазерные терапевтические аппараты. – М.: Ротапринт ВНИИОФИ, 2003.– 104 с.

Москвин С.В., Муфагед М.Л., Буйлин В.А., Лутошкин М.Б., Липатова И.О., Иванченко Л.П. Лазерная терапия заболеваний мочеполовой сферы. – Тверь: ООО «Издательство «Триада», 2004.– 160 с.

Буйлин В.А., Москвин С.В. Низкоинтенсивные лазеры в терапии различных заболеваний.– М.: НПЛЦ «Техника», 2005.– 174 с.

Москвин С.В., Мыслович Л.В. Сочетанная лазерная терапия в косметологии.– Тверь: ООО «Издательство «Триада», 2005.– 176 с.

Москвин С.В., Буйлин В.А. Основы лазерной терапии.– М.–Тверь, ООО «Издательство «Триада», 2006.– 256 с.

Гейниц А.В., Москвин С.В., Азизов Г.А. Внутривенное лазерное облучение крови.– Тверь, 2006.– 144 с.

Брехов Е.И., Буйлин В.А., Москвин С.В. Теория и практика КВЧ-лазерной терапии. – Тверь, ООО «Издательство «Триада», 2007.– 112 с.

Муфагед М.Л., Иванченко Л.П., Москвин С.В., Коздоба А.С., Филлер Б.Д. Лазерная терапия в урологии. – Тверь: ООО «Издательство «Триада», 2007.– 132 с.

Москвин С.В., Наседкин А.Н., Кочетков А.В., Петлев А.А., Наседкин А.А. Терапия матричными импульсными лазерами красного спектра излучения. – Тверь: ООО «Издательство «Триада», 2007.– 112 с.
Патенты



Пат. 2206350 RU, МКИ А 61 N 5/067. Способ лечения трофических язв при хронической венозной недостаточности / Б.Н. Жуков, Д.Г. Богуславский, М.И. Ковалев, Н.А. Лысов, С.В. Москвин. – № 99125409/14; Заявлено 30.11.99. Опубл. 20.06.2003, Бюл. № 17, Приоритет 30.11.99.

Пат. 2110300 RU, МКИ А 61 N 5/06. Устройство для лазерного облучения биологических объектов (лазерная ванна) / О.К. Скобелкин, А.А. Рунишев, В.М. Плотников, Н.Н. Евтихиев, С.В. Москвин, М.М. Ручкин, М.Н. Титов, Ю.Б. Глазков. – № 96103046