Hvad er PBM

Hvad er Photobiomodulation Therapy?

Photobiomodulation therapy (PBM) defineres som en form for lysbehandling, der anvender ikke-ioniserende lyskilder, herunder lasere, lysdioder (LED) og/eller bredbåndslys inden for det synlige (400–700 nm) og nær-infrarøde (700–1100 nm) elektromagnetiske spektrum.

Det er en ikke-termisk proces, der involverer endogene kromoforer og udløser fotofysiske (både lineære og ikke-lineære) samt fotokemiske reaktioner på forskellige biologiske niveauer. Denne proces fører til flere terapeutiske fordele, såsom:

Mindsket smerte og inflammation
Immunmodulering
Fremme af sårheling og vævsregeneration

Begrebet Photobiomodulation therapy (PBM) anvendes af forskere og klinikere i stedet for ældre termer som low-level laser therapy (LLLT), kold laser eller laserterapi.

At nå målvævet

For at Photobiomodulation therapy (PBM) kan finde sted, skal lyset nå mitokondrierne i det beskadigede målvæv. Laserterapi påføres hudens overflade, og de bedste kliniske resultater opnås, når tilstrækkelig mængde lys (antal fotoner) når målvævet. Der er flere faktorer, der kan hjælpe med at maksimere mængden af lys, der når målvævet. Disse omfatter:

Korrekt valg af bølgelængde
Tilstrækkelig laserstyrke
Reducere refleksioner
Minimere absorption af molekyler, der ikke er involveret i fotobiomodulering

Ved at optimere disse faktorer kan effektiviteten af fotobiomodulationsterapi forbedres, hvilket sikrer, at mere lys når de specifikke væv, der skal behandles.

Hvilke lysbølgelængder er bedst til Photobiomodulation Therapy (PBM)?

Laserlys har en specifik bølgelængde, i modsætning til hvidt lys, som indeholder et bredt spektrum af bølgelængder. Enheden, der bruges til at måle bølgelængde, er nanometer (nm). Meget forskning er blevet udført for at undersøge, hvordan melanin, blod, fedt og vand absorberer lys. Dette har ført til, at forskere har defineret et vindue eller et interval af bølgelængder, gennem hvilket lys kan trænge ind i biologisk væv. Dette vindue kaldes det optiske eller terapeutiske vindue.

Forskning har vist, at lys inden for det terapeutiske vindue, som normalt ligger mellem 600–1100 nm, er mest effektivt til at trænge ind i væv og give de terapeutiske fordele ved fotobiomodulationsterapi. Lys inden for dette interval absorberes optimalt af kroppens kromoforer, såsom cytochrome c, hvilket gør det muligt at opnå den terapeutiske effekt.

Ved at bruge disse specifikke bølgelængder kan man effektivt stimulere cellernes mitokondrier og opnå ønskede effekter som smertelindring, øget celle reparation og vævsregenerering.

Figur 1

Normalt vises grafer over det optiske vindue på en logaritmisk skala, hvilket kan give et misvisende billede ved at maksimere toppene under 1 og minimere toppene over 1, som vist i Figur 1. At plotte på en logaritmisk skala gør det muligt at vise et bredt spektrum af intensiteter. Dog kan den logaritmiske repræsentation af dataene misforstås. For eksempel, når man ser på absorptionsværdierne fra grafen, kan man se, at under 1000 nm er vandets absorption mindre end 0,5.

Den logaritmiske skala hjælper med at visualisere lysabsorptionen over et bredt spektrum, men det er vigtigt at forstå, at den kan give et forvrænget billede af, hvordan absorptionen ser ud ved forskellige bølgelængder, især når man arbejder med biologisk væv og fotobiomodulationsterapi.

Data hentet fra Hamblin MR, Demidova TN. Mechanisms of low level light therapy. extends Proc. of SPIE Photonics. 2006; 6140: 614001-01-12. doi: 10.1117/12.646294

Data hentet fra Hale och Querry: "Optical constants of water in the 200 nm to 200 μm wavelength region." Appl. Opt. 1973; 12: 555-563.

Figur 2

Forskellene i vandets absorption er tydeligere i en lineær graf.
Figur 2 viser en plot af vandets absorption på en lineær skala. Den nederste graf er en forstørret sektion af området mellem 450 nm og 1400 nm. Her ses en lille top ved 980 nm, men den når kun et maksimalt værdi på 0,4. I dette bølgelængdeområde domineres absorptionen af melanin i huden.

Både 810 nm og 980 nm ligger indenfor det optiske vindue, hvor absorptionen af andre kromoforer er minimal. Disse bølgelængder befinder sig indenfor det terapeutiske eller optiske vindue og er effektive til laserterapi. Da melanin absorberer mere lys ved lavere bølgelængder, er 980 nm bedre for maksimal penetration gennem melaninrig hud.

Companions CTO, Luis DeTaboada, har også udført modellering for at sammenligne penetrationsdybden ved forskellige laser-bølgelængder.

Lysabsorberende komponenter i væv

De vigtigste komponenter i væv, der absorberer lys, er:

Melanin
Oxyhemoglobin
Deoxyhemoglobin
Fedt
Vand

Melanin absorberer lys især stærkt ved lavere bølgelængder, hvilket betyder, at mørk hud absorberer mere lys, især i intervallet 500 nm til 800 nm. Bølgelængder længere end 1200 nm absorberes hurtigt af vand.

Lasere med disse længere bølgelængder bruges typisk i ablative indgreb, såsom kirurgi eller hudforyngelse. Den nuværende forståelse af Photobiomodulation therapy (PBM) er, at lys indenfor 800 nm til 1000 nm effektivt kan trænge gennem huden og overfladiske væv for at nå musklerne under.

Companion-lasere udsender typisk en kombination af 810 nm og 980 nm lys. Ved behandling af mørk hud eller mørk pels skifter laseren automatisk til kun at udsende 980 nm lys, hvilket minimerer absorptionen af melanin og sikrer maksimal penetrering af lyset til de dybere væv.

Figur 3

Figur 3 viser en graf over forskellige absorptionskoefficienter som en funktion af bølgelængde på en lineær skala. Denne graf illustrerer, hvordan melanin absorberer lys betydeligt stærkere sammenlignet med hæmoglobin, oxyhæmoglobin, vand og fedt.

Rødt lys (600 nm – 700 nm) bruges generelt til at behandle tilstande tæt på hudens overflade.
Lys i intervallet 800 nm – 1000 nm kræves for at nå dybere vævsstrukturer.

Denne information er afgørende for at vælge den rette bølgelængde ved Photobiomodulation therapy (PBM) for at sikre effektiv behandling afhængig af målvævets dybde og sammensætning.g.

Linear plot of Absorption Coefficient vs. Wavelength. Data for the absorption coefficients were
obtained from Oregon Medical Laser Center, https://omlc.org.

Hvad er laserstyrke, og hvordan påvirker det
Photobiomodulation Therapy (PBM)?

Laserlysets energi måles gennem dets effektstyrke.

Effekt kan virke enkelt, men at angive en lasers udeffekt giver ikke hele billedet, når det gælder laserterapi. Ud over effektstyrken er størrelsen på behandlingsområdet også afgørende.

Effekt måles i watt (W) og er et mål for antallet af fotoner, som laseren udsender pr. sekund.

Tidlige terapeutiske lasere havde meget lav effekt (< 0,5 W) og små stråleområder, hvilket ofte resulterede i utilstrækkelig penetration til dybere væv og dermed mindre effektive behandlinger.

Laserklassificering og Companion-lasere

Den amerikanske Food and Drug Administration (FDA) klassificerer lasere i fire hovedklasser (I – IV) baseret på udeffekt, med yderligere tre underklasser (IIa, IIIa og IIIb).

December 2003: FDA godkendte den første klass IV-laser til lindring af muskel- og ledsmerter.
Februar 2007: Companion Lasers moderselskab LiteCure fik FDA-godkendelse for LCT-1000, en klass IV medicinsk terapilaser.

Companion-lasere er klass IV-lasere, hvilket betyder, at de har en udeffekt på mere end 0,5 W.

Sikkerhedsaspekter ved klass IV-lasere

På grund af den højere udeffekt hos klass IV-lasere skal der følges visse sikkerhedsforanstaltninger:

Øjenbeskyttelse er afgørende – laserlys må ikke rettes mod øjnene.
Både behandler og patient bør bære godkendte beskyttelsesbriller for at forhindre utilsigtet eksponering.

En stor fordel ved Companion-lasere er, at de ikke kun har højere effekt, men også et større stråleområde, hvilket gør dem mere effektive til at levere en terapeutisk dosis over større behandlingsområder.

Hvorfor er højere laserstyrker nødvendige?

Kort sagt: Jo flere fotoner der leveres til overfladen, desto flere fotoner når de dybere vævslag.

Der er en tærskel – en minimumsmængde fotoner, der kræves for at "aktivere" de terapeutiske effekter af laserlys. Hundredvis af videnskabelige studier har fastslået de doser, der er nødvendige for at fremkalde et cellulært respons ved lysbehandling.

Da PBM-terapi er ikke-invasiv, skal der anvendes en tilstrækkelig dosis på huden for at sikre, at tilstrækkeligt meget lys når målvævet, på trods af tab gennem refleksion og absorption af andre kromoforer.

Fordele ved højere laserstyrker:

Øget penetration i dybere væv på kortere tid.
Behandling af flere tilstande, herunder dem der påvirker dybere liggende celler og væv.
Mulighed for at give både overfladisk og dybdegående PBM-behandling afhængigt af behovet.

Højere effekt betyder derfor, at en klinisk effektiv mængde fotoner kan leveres til beskadiget væv, hvilket gør behandlingen hurtigere og mere effektiv.

Figuren viser, ved hjælp af infrarøde billeder, mængden af lys der trænger igennem håndryggen, når laserlys påføres håndfladen med en effekt på 1 watt, 5 watt og 10 watt.

Forståelse af Doseringsprincipper

Companion-laserne er ikke designet til punktbehandling. I stedet dækker behandlingsområdet et større område end selve laserstrålen, og PBM-behandlingen påføres ved kontinuerligt at føre behandlingshovedet over behandlingsområdet. Behandling med Companion-laserne er ikke-invasiv, hvilket betyder, at det ikke er muligt at måle den præcise dosis, der når målvævet; kun dosis, der påføres behandlingsområdet, kan måles.

Vi ved dog fra studier på kadavere og levende dyr samt ved modellering, at absorptionen af laserlyset i hud- og fedtvæv på vej til målvævet kan reducere den faktiske dosis betydeligt. Den mest almindelige metode til at angive dosering ved laserterapi er at måle energitætheden, der påføres vævsoverfladen. Dette udtrykkes normalt i J/cm².

Der kan forekomme variationer i de kliniske effekter, især ved meget høje (>50 W) eller meget lave (<1 W) effektniveauer, selvom den samme J/cm²-dosis anvendes. Selvom denne målemetode fungerer godt til typiske behandlingsprotokoller, er den ikke helt optimal. Companion Animal Health leverer en behandlingsguide med hver enhed, der indeholder anbefalede doseringsniveauer for forskellige kliniske tilstande.

Pulsering og Frekvenser

Terapeutiske lasere kan pulseres på forskellige måder. Generelt fungerer disse lasere enten i et superpulseret tilstand eller i et gateret tilstand.

Superpulserede lasere akkumulerer en stor mængde energi over en vis tid og frigiver den hurtigt i en enkelt, kraftig energipuls. Disse pulser er meget korte (ca. 200 nanosekunder) og har høje toppeffekter (1–50 W), men en meget lavere gennemsnitlig effekt (f.eks. 60 mW).
Gaterede lasere fungerer ved at slå deres kontinuerlige bølge (CW) til og fra for at levere en lavere gennemsnitlig udgangseffekt.

PBM-terapi kan udføres i enten kontinuerligt bølgemodus (CW) eller pulseret modus. Nogle producenter fremsætter påstande om specifikke pulseringsprotokoller og specialtilpassede bølgelængder, men mange af disse påstande er mere markedsføring end videnskab. En oversigt af Hashmi et al. sammenlignede kontinuerligt lys og pulseret lys og fandt, at der er behov for mere forskning for at fastslå de faktiske forskelle.

Companion-lasere har mulighed for at anvendes i et pulseret tilstand, hvor laseren skifter sin CW-effekt til og fra for at reducere den gennemsnitlige udgangseffekt. Hvis du behandler et lille område og ønsker at anvende behandlingen i længere tid med lavere effekt, kan du bruge den pulserede tilstand, hvilket reducerer den effektive effekt og dosis med 50%.