Hem> Nyheter> Hjärnfotobiomoduleringspreliminära resultat från regional cerebral oximetri och termisk avbildning
July 03, 2023

Hjärnfotobiomoduleringspreliminära resultat från regional cerebral oximetri och termisk avbildning

Suyzeko Company hade forskat på en ny produkt. Hjärnfotobiomoduleringsmaskin, vårt företag hade spenderat mer än 1 år för att undersöka produkten, och vi bjöd in professorn att göra en forskning för oss. Se följande artikel för mer information.


Forskningsenhet för kompletterande och integrerande lasermedicin, forskningsenhet för biomedicinsk teknik i anestesi och intensivvårdsmedicin och TCM Research Center Graz, Medical University of Graz, Auenbruggerplatz 39, EG19, 8036 GRAZ, Österrike

Mottaget: 4 januari 2019 / Accepterad: 15 januari 2019 / Publicerad: 16 januari 2019


Abstrakt:

En ny utrustning för LED (ljusemitterande diod) hjärnfotobiomodulering introduceras. Preliminära resultat från regional cerebral syremättnad och från termografi visas före, under och efter stimulering. Förfarandet erbjuder ett nytt sätt att kvantifiera de biologiska effekterna av en möjlig innovativ terapeutisk metod. Ytterligare mätningar är absolut nödvändiga.

Nyckelord:

PhotobioModulation; hjärna; LED (ljusemitterande diod) stimulering; Lättterapi; våglängd; stroke; demens; psykiska sjukdomar; regional cerebral syremättnad; termisk avbildning; Ledhjälm


Hjärnfotobiomodulering (PBM) med röda till nästan infraröda (NIR) ljusemitterande dioder (LED) kan vara en innovativ terapi för en mängd neurologiska och psykologiska störningar [1]. Rött/NIR -ljus kan stimulera mitokondriell andningskedjekomplex IV (cytokrom C -oxidas) och öka ATP (adenosintriphosfat) syntes [1,2,3]. Dessutom leder ljusabsorption med jonkanaler till frisättning av Ca2+ och till aktivering av transkriptionsfaktorer och genuttryck [1]. Hjärn-PBM-terapi kan förbättra metabolisk kapacitet hos neuroner och kan stimulera antiinflammatoriska, anti-apoptotiska och antioxidanta svar samt neurogenes och synaptogenes [1]. Resultat tyder på att PBM kan förbättra till exempel de främre hjärnfunktionerna hos äldre vuxna på ett säkert och kostnadseffektivt sätt [4].
Den här artikeln introducerar en ny bit LED -utrustning (figur 1) för hjärnfotobiomodulering inklusive preliminära resultat från nära infraröda spektroskopiska mätningar och termisk avbildning.
1

Bild 1. Första mätningen med den innovativa LED (Light Emitting Diode) PhotobioModulation Helmet (Prototyp från Suyzeko (Shenzhen Guangyang Zhongkang Technology Limited, Kina)) vid TCM -forskningscentret vid Medical University of Graz, Österrike, Europa uppträdde den 25 december 2018 .


De första lovande grundläggande och kliniska studierna om hjärnfotobiomodulering har redan avslutats; Det finns emellertid fortfarande en brist på användbara anordningar för terapeutiska procedurer [1,2,3,4,5,6,7,8]. Suyzeko (Shenzhen Guangyang Zhongkang Technology Limited, Kina) utvecklade en prototyp av en sådan innovativ enhet. Vid TCM (Traditional Chinese Medicine) Research Center (ordförande: Gerhard Litscher) vid Medical University of Graz utfördes de första testmätningarna med denna konstruktion (figur 1). Preliminära uppgifter om denna pilotmätning presenteras här.

Utrustningen är för närvarande baserad på infraröd LED med en våglängd på 810 nm. Denna våglängd har bevisats nyligen (2018) för att vara en av de bästa för transkraniell laser/ljusstimulering [9]. Resultaten bekräftades genom mätningar utförda av vårt forskargrupp [5,6,7,8,10].

3


För den nya stimuleringshjälmen användes totalt 256 lysdioder med en våglängd av 810 nm (figur 2). Undersökningarna utfördes med alla lysdioder (n = 256) i aktivt läge (60 MW; en LED; 24 MW/cm2; ~ 15 W total hjälm). Stimuleringens varaktighet var 15 minuter. Figur 2 visar också ljusöverföringen för en mänsklig skalle (mitten och höger sida). För ytterligare beräkningar för överföringsfaktorn, se tidigare publikationer [6,7,8,9,10,11].

Bild 2. Hjälm från Suyzeko (Shenzhen, Kina) för möjlig hjärnfotobiomoduleringsterapi (3 januari 2019).

Mätningarna av förändringarna i regional cerebral syremättnad (RSO2) utfördes med användning av ett Invos 5100C oximeter (Somanetics Corp., Troy, MI, USA) -instrumentet. Nära infraröd spektroskopi är en icke -invasiv metod för att mäta RSO2 genom den intakta skallen som har tillämpats framgångsrikt i grundläggande medicinsk forskning och kliniska indikationer under många år [6]. Nära infrarött ljus (730 och 805 nm) släpps ut genom huden, och efter att ha passerat olika typer av vävnad (hud och ben) detekteras det återvändande ljuset på två avstånd från ljuskällan (3 och 4 cm). Baserat på denna princip kan den spektrala absorptionen av blod i djupare strukturer (2-4 cm) bestämmas och definieras som RSO2 [5,12]. Sensorerna applicerades i det främre området till höger och vänster sida av hjärnan i den friska volontären (se figur 1). För att minimera externt ljusinflytande täcktes huvudet i detta område med ett elastiskt band under inspelnings- och stimuleringsförfarandet. Efter en vilotid på 20 minuter slogs LED -stimuleringen på. Resultaten från de tre sektionerna (före (20 min), under (15 min) och efter (20 min) stimulering) indikeras i figur 3. Observera den signifikanta ökningen i RSO2 (vänster och höger sida) under och även efter transkranial LED -stimulering. Förändringarna av temperaturen visas i figur 4.

4


Bild 3. Resultat från den första pilotmätningen med LED -stimuleringshjälmen från Suyzeko (Shenzhen, Kina). Notera ökningen av den regionala cerebrala syremättnaden under och efter stimulering på vänster och höger sida.

9


Figur 4. Resultat från termisk avbildning av den första pilotmätningen med den nya stimuleringshjälmen. Notera ökningen av temperaturen på hjälmen (övre raden; A före, B under och C efter stimulering) på pannan (mittraden; D - F) och på hakan (nedre raden; G - I).

PBM -terapi utvecklades för mer än 50 år sedan; Det finns emellertid fortfarande inget vanligt avtal om parametrarna och protokollen för dess kliniska tillämpning. Vissa forskarteam har rekommenderat användning av en effekttäthet på mindre än 100 mW/cm2 och en energitäthet på 4 till 10 j/cm2 [11]. Andra grupper rekommenderar så mycket som 50 J/cm2 vid vävnadsytan [11]. Parametrar som våglängd, energi, fluens, kraft, bestrålning, pulsläge, behandlingsvaraktighet och repetitionsfrekvens kan tillämpas inom ett brett intervall. Våra nuvarande preliminära resultat visade ett tydligt svar av cerebral RSO2 i förhållande till LED -stimuleringen. Det måste emellertid nämnas att temperaturen ökade avsevärt, och dessa effekter måste beaktas i ytterligare studier i detalj. Det finns också det faktum att ineffektiva studier i celler med hög mitokondriell aktivitet verkar vara oftare på överdosering än på underdosering [11]. Därför är kliniska studier om de optimala stimuleringsdoserna nödvändiga.


Transkraniell PBM verkar lovande att behandla olika psykiska sjukdomar. Pitzschke et al. [13] uppmättes också lätt förökning i olika områden av Parkinsons sjukdom (PD) -relevant djup hjärnvävnad under transkraniell och transsphenoidal belysning (vid 671 och 808 nm) av ett kadaverhuvud och modellerade optiska parametrar för mänsklig hjärnvävnad med användning av monte- Carlo -simuleringar. Denna studie visar att det också är möjligt att belysa djupa hjärnvävnader transkraniellt och transfenoidalt. Detta öppnar terapeutiska alternativ för drabbade av PD eller andra cerebrala sjukdomar som kräver ljusterapi [13].


Det har gjorts flera undersökningar om möjliga biverkningar för LED PBM. Till exempel Moro et al. undersökte effekterna av längre sikt, upp till 12 veckor, av PBM (670 nm) i normala, naiva makakor. De fann ingen histologisk grund för några större biosäkerhetsproblem förknippade med PBM som levererades med en intrakraniell strategi [14]. Hennessy och Hamblin påpekade också den redan etablerade säkerheten och anmärkningsvärda bristen på negativa effekter av transkraniell PBM [2].


De preliminära resultaten är mycket lovande; Emellertid krävs ytterligare forskningsarbete för att kunna använda till exempel denna nya typ av PBM som en terapeutisk metod. Många utredare tror att PBM med LED och/eller laser för hjärnstörningar kommer att bli en av de viktigaste medicinska tillämpningarna av ljusterapi under de kommande åren och decennier [3].


Finansiering
Denna forskning fick ingen extern finansiering.
Erkännande
Författaren vill tacka Shenzhen Guangyang Zhongkang Technology Limited, Shenzhen, Kina för den nya LED -utrustningen och NIRS -sensorerna. Han vill också tacka Daniela Litscher, MSc PhD för hennes värdefulla hjälp med datainspelningen. Det vetenskapliga arbetet vid TCM Research Center Graz stöds delvis av det österrikiska federala ministeriet för vetenskap, forskning och ekonomi.
Intressekonflikt

Författaren förklarar ingen intressekonflikt.


Referenser
Salehpour, F .; Mahmoudi, J.; Kamari, F .; Sadigh-Eteghad, S .; Rasta, SH; Hamblin, Mr Brain PhotobioModulation Therapy: A Narrative Review. Mol. Neurobiol. 2018, 55, 6601–6636. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]
Hennessy, M .; Hamblin, Mr PhotobioModulation and the Brain: a New Paradigm. J. Opt. 2017, 19, 013003. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]
Hamblin, Mr Shining Light on the Head: PhotobioModulation for Hjärnstörningar. BBA Clin. 2016, 6, 113–124. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]
Chan, som; Lee, TL; Yeung, mk; Hamblin, Mr PhotobioModulation förbättrar den främre kognitiva funktionen hos äldre vuxna. Int. J. Geriatr. Psychiatry 2018. [Google Scholar] [CrossRef]
Litscher, G. Transkraniell laserstimuleringsforskning-en ny hjälm och första data från nära infraröd spektroskopi. Medicines 2018, 5, 97. [Google Scholar] [CrossRef]
Litscher, G.; Litscher, D. Vetenskapliga aspekter av innovativ lasermedicin. I laserakupunktur och innovativ lasermedicin; Bahr, F., Litscher, G., Eds.; Bahr & Fuechtenbusch: München, Tyskland, 2018; Kapitel 3; s. 13–77. [Google Scholar]
Litscher, D.; Litscher, G. Laserterapi och stroke: Kvantifiering av metodologiska krav med hänsyn till gul laser. Int. J. Photoenergy 2013, 2013, 575798. [Google Scholar] [CrossRef]
Litscher, D.; Litscher, G. Laserterapi och demens: En databasanalys och framtida aspekter på LED-baserade system. Int. J. Photoenergy 2014, 2014, 268354. [Google Scholar] [CrossRef]
Wang, P.; Li, T. Vilken våglängd är optimal för transkraniell las-laserstimulering? J. Biophotonics 2018, E201800173. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]
Litscher, G.; Min, L .; Passegger, CA; Litscher, D.; Li, M .; Wang, M .; Ghaffari-Tabrizi-Wizsy, N.; Stelzer, i.; Feigl, G.; Gaischek, i.; et al. Transkraniell gul, röd och infraröd laser och LED -stimulering: förändringar av vaskulära parametrar i en kycklingembryomodell. Integr. Med. Int. 2015, 2, 80–89. [Google Scholar] [CrossRef]
Zein, R .; Selting, w.; Hamblin, MR -granskning av ljusparametrar och fotobiomoduleringseffektivitet: Kör till komplexitet. J. Biomed. Välja. 2018, 23, 120901. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]
Litscher, G.; Schwarz, G. Transkraniell cerebral oximetri; PABST Science Publisher: Lengerich, Tyskland, 1997. [Google Scholar]
Pitzschke, A.; LOVISA, B.; Seydoux, O.; Zellweger, M .; Pfleiderer, M.; Tardy, Y.; Wagnières, G. Red och Nir Light Dosimetry i den mänskliga djupa hjärnan. Fys. Med. Biol. 2015, 60, 2921–2937. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]
Moro, C .; Torres, N.; Arvanitakis, K.; Cullen, K.; Chabrol, C.; Agay, D .; Darlot, F .; Benabid, Al; Mitrofanis, J. Inga bevis för toxicitet efter långvarig fotobiomodulering i normala icke-mänskliga primater. Exp. Brain Res. 2017, 235, 3081–3092. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]


Share to:

LET'S GET IN TOUCH

We will contact you immediately

Fill in more information so that we can get in touch with you faster

Privacy statement: Your privacy is very important to Us. Our company promises not to disclose your personal information to any external company with out your explicit permission.

Skicka