Gehirnphotobiomodulations-Preliminary-Ergebnisse aus der regionalen zerebralen Oximetrie und der thermischen Bildgebung

Suyzeko Company hatte ein neues Produkt untersucht. Brain Photobiomodulationsmaschine, unser Unternehmen hatte mehr als 1 Jahr Zeit für die Erforschung des Produkts verbracht, und wir haben den Professor eingeladen, eine Forschung für uns durchzuführen. Weitere Informationen finden Sie im folgenden Artikel.

Forschungseinheit für komplementäre und integrative Lasermedizin, Forschungseinheit für biomedizinische Ingenieurwesen in Anästhesie und Intensivmedizin sowie das TCM -Forschungszentrum Graz, Medizinische Universität von Graz, Auenbruggerplatz 39, z. B. 19, 8036 Graz, Österreich

Empfangen: 4. Januar 2019 / Annahme: 15. Januar 2019 / Veröffentlicht: 16. Januar 2019

Abstrakt:

Ein neues Gerät für LED -Gehirnphotobiomodulation (leichte Dioden) wird eingeführt. Vor, die regionale Hirnsauerstoffsättigung und die Thermografie werden vor, während und nach der Stimulation gezeigt. Das Verfahren bietet eine neue Möglichkeit, die biologischen Auswirkungen einer möglichen innovativen therapeutischen Methode zu quantifizieren. Weitere Messungen sind jedoch unbedingt erforderlich.

Schlüsselwörter:

Photobiomodulation; Gehirn; LED -Stimulation (Lichtausgabediode); Lichttherapie; Wellenlänge; streicheln; Demenz; psychische Krankheiten; regionale Hirnsauerstoffsättigung; thermische Bildgebung; LED -Helm

Gehirnphotobiomodulation (PBM) mit rotem bis näher Infrarot (NIR) -Leuchtigkeitsdioden (LED) könnte eine innovative Therapie für eine Vielzahl von neurologischen und psychologischen Störungen sein [1]. Rot/NIR -Licht kann den mitochondrialen Atmungskettenketchenkomplex IV (Cytochrom -C -Oxidase) stimulieren und die ATP -Synthese (Adenosintriphosphat) erhöhen [1,2,3]. Darüber hinaus führt die Lichtabsorption durch Ionenkanäle zur Freisetzung von Ca2+ und zur Aktivierung von Transkriptionsfaktoren und Genexpression [1]. Die PBM-Therapie des Gehirns könnte die Stoffwechselkapazität von Neuronen verbessern und können entzündungshemmende, anti-apoptotische und antioxidative Reaktionen sowie Neurogenese und Synaptogenese stimulieren [1]. Die Ergebnisse legen nahe, dass PBM beispielsweise die frontalen Gehirnfunktionen älterer Erwachsener auf sichere und kostengünstige Weise verbessern kann [4].
In diesem Artikel wird ein neues Stück LED -Geräte (Abbildung 1) für die Photobiomodulation des Gehirns eingeführt, einschließlich vorläufiger Ergebnisse von nahezu infrarot -spektroskopischen Messungen und thermischen Bildgebung.

Abbildung 1. Erste Messung mit dem innovativen LED -Photobiomodulationshelm (Prototyp von Suyzeko (Shenzhen Guangyang Zhongkang Technology Limited, China) im TCM Research Center der medizinischen Universität von Graz, Österreich, Europa, Europa, Europa, die am 25. Dezember 2018 durchgeführt wurden .

Die ersten vielversprechenden grundlegenden und klinischen Studien zur Photobiomodulation des Gehirns wurden bereits abgeschlossen. Derzeit mangelt es jedoch immer noch nützliche Geräte für therapeutische Verfahren [1,2,3,4,5,6,7,8]. Suyzeko (Shenzhen Guangyang Zhongkang Technology Limited, China) entwickelte einen Prototyp eines so innovativen Geräts. Im TCM (Traditional Chinese Medicine) Research Center (Vorsitzender: Gerhard Litscher) von der medizinischen Universität Graz wurden die ersten Testmessungen mit dieser Konstruktion durchgeführt (Abbildung 1). Vorläufige Daten dieser Pilotmessung werden hier vorgestellt.

Das Gerät basiert derzeit auf Infrarot -LED unter Verwendung einer Wellenlänge von 810 nm. Diese Wellenlänge wurde kürzlich (2018) als eine der besten für die transkranielle Laser-/Lichtstimulation erwiesen [9]. Die Ergebnisse wurden durch Messungen bestätigt, die von unserem Forschungsteam durchgeführt wurden [5,6,7,8,10].

Für den neuen Stimulationshelm wurden insgesamt 256 LEDs mit einer Wellenlänge von 810 nm verwendet (Abbildung 2). Die Untersuchungen wurden mit allen LEDs (n = 256) im aktiven Modus (60 mW; einer LED; 24 mW/cm2; ~ 15 W Gesamthelm) durchgeführt. Die Dauer der Stimulation betrug 15 Minuten. Abbildung 2 zeigt auch die Lichtübertragung für einen menschlichen Schädel (mittlere und rechte Seite). Weitere Berechnungen für den Übertragungsfaktor finden Sie in früheren Veröffentlichungen [6,7,8,9,10,11].

Abbildung 2. Helm von Suyzeko (Shenzhen, China) für eine mögliche Photobiomodulationstherapie des Gehirns (3. Januar 2019).

Die Messungen der Veränderungen der regionalen Hirnsauerstoffsättigung (RSO2) wurden unter Verwendung eines Instruments von INVOS 5100C -Oximeter (Somanetics Corp., Troy, MI, USA) durchgeführt. Nahe Infrarotspektroskopie ist eine nichtinvasive Methode zur Messung von RSO2 -durch den intakten Schädel, der seit vielen Jahren erfolgreich in der grundlegenden medizinischen Forschung und klinischen Indikationen angewendet wurde [6]. Nahinfrarot-Licht (730 und 805 nm) wird durch die Haut emittiert, und nachdem nach verschiedenen Arten von Gewebe (Haut und Knochen) das zurückgekehrte Licht in zwei Entfernungen von der Lichtquelle (3 und 4 cm) nachgewiesen wird. Basierend auf diesem Prinzip kann die spektrale Absorption von Blut in tieferen Strukturen (2–4 cm) als RSO2 bestimmt und definiert werden [5,12]. Die Sensoren wurden im Frontalbereich auf der rechten und linken Seite des Gehirns des gesunden Freiwilligen aufgetragen (siehe Abbildung 1). Um den Einfluss des externen Lichts zu minimieren, wurde der Kopf in diesem Bereich während des Aufnahmungs- und Stimulationsverfahrens mit einem elastischen Band bedeckt. Nach einer Ruhezeit von 20 Minuten wurde die LED -Stimulation eingeschaltet. Die Ergebnisse der drei Abschnitte (vor (20 min), während (15 min) und nach (20 min) Stimulation sind in Abbildung 3 angegeben. Beachten LED -Stimulation. Die Änderungen der Temperatur sind in Abbildung 4 dargestellt.

Abbildung 3. Ergebnisse der ersten Pilotmessung mit dem LED -Stimulationshelm von Suyzeko (Shenzhen, China). Beachten Sie die Zunahme der regionalen zerebralen Sauerstoffsättigung während und nach der Stimulation auf der linken und rechten Seite.

Abbildung 4. Ergebnisse aus der thermischen Bildgebung der ersten Pilotmessung unter Verwendung des neuen Stimulationshelms. Beachten Sie die Temperaturerhöhung am Helm (obere Reihe; A vor, B während und c nach der Stimulation) auf der Stirn (mittlere Reihe; D - F) und am Kinn (untere Reihe; g - I).

Die PBM -Therapie wurde vor mehr als 50 Jahren entwickelt. Es gibt jedoch noch keine gemeinsame Übereinstimmung über die Parameter und Protokolle für die klinische Anwendung. Einige Forschungsteams haben die Verwendung einer Stromdichte von weniger als 100 mW/cm2 und einer Energiedichte von 4 bis 10 J/cm2 empfohlen [11]. Andere Gruppen empfehlen auf der Gewebeoberfläche bis zu 50 J/cm2 [11]. Parameter wie Wellenlänge, Energie, Fluenz, Leistung, Bestrahlungsstärke, Impulsmodus, Behandlungsdauer und Wiederholungsrate können in einem weiten Bereich angewendet werden. Unsere gegenwärtigen vorläufigen Ergebnisse zeigten eine klare Reaktion des zerebralen RSO2 in Bezug auf die LED -Stimulation. Es muss jedoch erwähnt werden, dass die Temperatur signifikant anstieg und diese Effekte in weiteren Studien ausführlich berücksichtigt werden müssen. Es gibt auch die Tatsache, dass ineffektive Studien in Zellen mit hoher mitochondrialer Aktivität häufiger auf Überdosierung als auf Unterdosierung zurückzuführen sind [11]. Daher sind klinische Studien zu den optimalen Stimulationsdosen erforderlich.

Transkranielle PBM scheint vielversprechend zu sein, um unterschiedliche psychische Erkrankungen zu behandeln. Pitzschke et al. [13] messen auch die Lichtausbreitung in verschiedenen Bereichen der Parkinson-Krankheit (PD) -Relevantes tiefe Gehirngewebe während der transkraniellen und transsphenoidalen Beleuchtung (bei 671 und 808 nm) eines Leichenkopf Carlo Simulationen. Diese Studie zeigt, dass es möglich ist, auch tiefe Gehirngewebe transkranial und transsphenoidal zu beleuchten. Dies öffnet therapeutische Optionen für Patienten mit PD oder anderen Gehirnerkrankungen, die eine Lichttherapie erfordern [13].

Es gab mehrere Untersuchungen zu möglichen nachteiligen Auswirkungen auf LED -PBM. Zum Beispiel haben Moro et al. untersuchten die Auswirkungen einer längerfristigen Anwendung von bis zu 12 Wochen von PBM (670 nm) in normalen, naiven Makakenaffen. Sie fanden keine histologische Grundlage für wichtige Biosicherheitsprobleme, die mit PBM verbunden sind, die durch einen intrakraniellen Ansatz geliefert wurden [14]. Hennessy und Hamblin wiesen auch auf die bereits festgelegte Sicherheit und bemerkenswerte nachteilige Auswirkungen von transkranieller PBM hin [2].

Die vorläufigen Ergebnisse sind sehr vielversprechend; Weitere Forschungsarbeiten sind jedoch erforderlich, um beispielsweise diese neue Art von PBM als therapeutische Methode zu verwenden. Viele Forscher glauben, dass PBM mit LED und/oder Laser für Gehirnstörungen in den kommenden Jahren und Jahrzehnten zu einer der wichtigsten medizinischen Anwendungen der Lichttherapie wird [3].

Finanzierung
Diese Forschung erhielt keine externe Finanzierung.
Anerkennung
Der Autor bedankt sich bei Shenzhen Guangyang Zhongkang Technology Limited, Shenzhen, China für die neuen LED -Ausrüstung und die NIRS -Sensoren. Er möchte auch Daniela Litscher, PhD, für ihre wertvolle Hilfe bei der Datenaufzeichnung danken. Die wissenschaftliche Arbeit im TCM Research Center Graz wird teilweise vom österreichischen Bundesministerium für Wissenschaft, Forschung und Wirtschaft unterstützt.
Interessenskonflikte

Der Autor erklärt keinen Interessenkonflikt.

Verweise
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