БІОЛОГІЧНА ДІЯ ЛАЗЕРНОГО ВИПРОМІНЮВАННЯ

Ю.Л. Забулонов¹, Д.В. Чарний¹, М.В. Чухраев²,

В.А Черняк ⁴, К.К. Карпенко ³, О.Г. Мусіч¹

«ІГНС НАН України» 

² ООО «НМЦ МЕДИНТЕХ»

³ Національний військовий клінічний госпіталь МО, м.Киів, України,
^ЛКиївський Національний університет імені Тараса Шевченка

Annotation. The therapeutic effect of the use of laser radiation is based on a complex mechanism of interaction of low-energy electromagnetic radiation in the visible or infrared ranges of the spectrum with a highly organized biological system.

Ключові слова: Biological action of laser radiation.

Вступ. В Україні питання застосування вітчизняних новітніх технологій, їх вдосконалення та розвиток є пріоритетом сучасної медицини і науки [1-5]. Саме тому біологічна дія лазерного випромінювання є актуальним напрямом досліджень.

Мета. Дослідити експериментальним шляхом біологічну дію лазерного випромінювання в залежності від параметрів випромінювання і спектральних характеристик поглинання електромагнітного випромінювання біологічним середовищем.

Експериментальні дослідження. В експерименті були вивчені особливості лазерного випромінювання в біологічному середовищі [6-8]. Оскільки взаємодія лазерного випромінювання стимулює фотофізичні і фотохімічні реакції, пов'язані з резонансним поглинанням енергії електромагнітного випромінювання біологічним середовищем і перенесенням ефекту взаємодії на кілька рівнів організації її функціонування, тому характер і рівні цих взаємодій залежать не лише від спектральних і енергетичних параметрів лазерного випромінювання, а й від стану і спектральних характеристик поглинання електромагнітного випромінювання біологічним середовищем.

Біологічна дія лазерного випромінювання залежить від:

• спектральних характеристик поглинання біологічного об'єкта;
• довжини хвилі λ енергії випромінювання Е;
• потужності лазерного випромінювання Рі;
• щільності потужності (енергії) Wp (We);

-   спектральної щільності потужності лазерного випромінювання;

• площі (обсягу) розподілу енергії лазерного випромінювання;
• часу взаємодії лазерного випромінювання і біологічного об'єкта t або його похідних
• тривалості імпульсу Т і частоти повторення імпульсів і.

Доведено, що лазерне випромінювання можна охарактеризувати трьома стадіями впливу.

На першій стадії впливу на біологічний об'єкт відбуваються взаємодії квантів ЛВ з біологічним середовищем, характер яких залежить від оптико-фізичних властивостей тканини, а також від енергетичних і просторових характеристик ЛВ (довжини хвилі, спектральної щільності потужності і площі (обсягу) взаємодії лазерного випромінювання і біологічної тканини).

На цій стадії відбувається поглинання квантів ЛВ атомами молекул, і як наслідок, перехід електронних хмар на більш високі валентні рівні, зменшення сили взаємодії атомів в молекулах і підвищення їх хімічної активності.

Результатом цієї взаємодії є перетворення енергії електромагнітного випромінювання в механічні коливання зі збільшенням амплітуди їх коливання, підвищенням температури в області поглинання ЛВ, а так само підвищення електрохімічної активності атомів в молекулах біологічної речовини.

На другій стадії (фізико-хімічна) з порушених атомів і молекул відбувається утворення вільних іонів і радикалів, що володіють високою хімічною активністю.

На третій стадії (хімічна) вільні іони і радикали вступають в реакцію з молекулами речовин, що входять до складу біологічної тканини, і при цьому виникають ті молекулярні взаємодії, які в подальшому визначають загальну картину впливу лазерного випромінювання на біологічну тканину і організм в цілому.

Результати і обговорення. Були виявлені переваги з урахуванням накопиченого досвіду теоретичного вивчення і практичного застосування лазеротерапії в клінічній практиці. Можна виділити сім рівнів впливу на біологічну тканину при лікуванні та медичній реабілітації хворих та інвалідів:

1. Атомно-молекулярний. На атомно-молекулярному рівні взаємодії ЛВ і біологічної тканини, відбувається поглинання квантів ЛВ, що проникають в біологічну тканину і призводять до виникнення електронного збудження атомів. При цьому відбувається перехід атомів з метастабільних станів в порушені, що в свою чергу, призводить до ослаблення і руйнування певних міжмолекулярних зв’язків, підвищенню їх хімічної активності і стереохімічній перебудові структури молекул, утворення вільних радикалів, прискоренню синтезу білка, РНК, ДНК і колагену, підвищення провідності тканини в області впливу ЛВ.
2. Клітинний. Зміна електричного поля клітини і її мембранного потенціалу, поліпшення проникності і нормалізація роботи іонних каналів мембрани клітини, підвищення активності біохімічних процесів всередині клітини, стимулювання фотохімічних реакцій в мітохондрії клітини.
3. Тканинний. Підвищення активності біохімічних процесів усередині тканини, підвищення її електропровідності і збудливості, поліпшення мікроциркуляції рідких середовищ всередині тканини, стимулювання капілярного ефекту, відновлення кисневого балансу і активації окисно-відновних процесів, зниження рівня запального і больового процесів.
4. Кровоносний. Поліпшення реології і підвищення кисневої ємності крові.
5. Органний. Поліпшення роботи органів, корекція функціональної активності органів і систем пов'язаних з ними.
6. Системний. Формування заданих адаптаційних нервово--рефлекторних і нервово-гуморальних реакцій з активізацією симпато-адреналової та нейроендокринної систем.
7. Рефлекторний. Порушення, гармонізація або седатування процесів в рефлекторних зонах і точках акупунктури. Інтенсивність і специфічність прояву реакцій на лазерний терапевтичний вплив визначається параметрами ЛВ (довжина хвилі і спектр, доза, параметри модуляції, щільність потужності), вибором і станом області впливу.

Висновки.

В результаті досліджень лазерного випромінювання на біологічну тканину при лікуванні та медичній реабілітації хворих та інвалідів доведено покращення стану пацієнта в цілому, зокрема поліпшення роботи органів, зниження рівня запального і больового процесів.

Застосування лазерного випромінювання дозволило значно вдосконалити лікувальний процес і скоротити термін реабілітації пацієнтів.

СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ

1. Чухраев Н.В. Многофункциональная лазерная терапия больньїх и инвалидов /Чухраев Н.В., Чухраева Е.Н., Буцкая Л.В., Гунько М.А., Владимиров А.А. Под общей редакцией: член кор. НАН Украиньї Забулонова Ю.Л., проф. Владимирова А.А.- К., НМЦ «МЕДИНТЕХ, 2015. - 317 с.
2. Самосюк И.З., Малюта В.И., Чухраев Н.В. Лечение болевьіх синдромов. /Вена. НМАПО имени П.Л. Шулика, У О физической и реабилитационной медицини./ 2016. - 224 с.
3. Хадарцев А.А., Леонов Б.И., Чухраев Н.В. Медицинские инновационньїе технологии. Сочетанное применение магнитньїх полей, ультразвуковьіх волн и оптического потока. Дубна ­320 с.
4. Самосюк И.З., Леонов Б.И., Чухраев Н.В. Медицинские инновационньїе технологии. Болевьіе синдроми. Дубна 2016.-224 с.
5. Забулонов Ю.Л., Владимиров А.А., Чухраев Н.В., Гунько М.А. Применение аппарата «ГЕЛИОС в клинической и курортной практике. /К., НМАПО имени П.Л.Шулика, У О физической и реабилитационной медицини./ 2016. - 340 с.
6. Самосюк И.З., Владимиров А.А., Чухраев Н.В., Самосюк Н.И., Чухраева Е.Н., Стукалин В. А., Гунько М.А. Магнитолазероультразвуковая терапия. Новне технологии физиотерапевтического лечения. /К., НМАПО имени П.Л.Шупика, У О физической и реабилитационной медицини./ 2016. - 320 с.
7. Chukhraiev N.V., Vladimirov А.А., Vilcahuaman, W. Zukow, Samosyuk N.I., Chukhraieva E., Butskaya L.V. Combined application of ultrasonic waves, magnetic fields and optical flow in the rehabilitation of patients and disabled people./Kiev Shupyk National Medical Academy of Postgraduate Education Pontifical Catholic University of Peru Radomsko High School SCM Medical Innovative Technologies. 2016. - 304 p.
8. Zabulonov Y.L., Vladimirov A.A., Chukhraiev N.V., Yousry Abdel-

Sabour Elmehsenavi, Walery Zukow Multifunction laser systems in clinical and resort practice / Shupyk National Medical Academy of Postgraduate Education Ukrainian Society of Physical And Rehabilitation Medicine. 2016. - 252 p.