Тепловизионный контроль процессов нагрева микроциркуляции крови при проведении низкоинтенсивных лазерных терапевтических процедур
УДК 615.471+681.7
ТЕПЛОВИЗИОННЫЙ КОНТРОЛЬ ПРОЦЕССОВ НАГРЕВА И МИКРОЦИРКУЛЯЦИИ КРОВИ ПРИ ПРОВЕДЕНИИ НИЗКОИНТЕНСИВНЫХ ЛАЗЕРНЫХ ТЕРАПЕВТИЧЕСКИХ ПРОЦЕДУР
© 2011 г. Д. А. Рогаткин*, доктор техн. наук; Д. С. Макаров*; О. А. Быченков*, канд. мед. наук; М. И. Щербаков**
** Московский областной научно-исследовательский клинический институт ** им. М.Ф. Владимирского, Москва
** Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова Российской академии наук, ** Москва
** Е-mail: rogatkin@medphyslab.com
Исследованы температурные поля на поверхности кожи и параметры микроциркуляции крови в коже при различных процедурах низкоинтенсивной лазерной терапии с помощью цифрового термографа “ИРТИС-2000ME” и спектрофотометрического диагностического комплекса “ЛАКК-М”. Показано, что как при поверхностных лазерных процедурах, так и при внутривенном лазерном облучении крови, изменения параметров микроциркуляции крови в коже если и наблюдались, то всегда сопровождались изменениями температуры поверхности кожи.
Ключевые слова: микроциркуляция крови, низкоинтенсивная лазерная терапия, термография, спектрофотометрия, температура кожи.
Коды OCIS: 170.6510
Поступила в редакцию 13.02.2011
Введение
Биостимуляционные механизмы низкоинтенсивной лазерной терапии (НИЛТ) обсуж даются уже в течение многих лет [1–5]. Однако во многом остаются спорными, несмотря на то, что за сравнительно короткий срок в России и ряде других стран восточной Европы и Азии такая терапия сформировалась в относительно самостоятельный, модный и достаточно эффективный (судя по медицинским первоисточникам) раздел физиотерапии [6]. По данным большого количества работ наиболее доказанным механизмом действия низкоинтенсивного лазерного излучения (НИЛИ) на мягкие клеточные ткани и кровь является стимуляция микроциркуляторных процессов в зоне облучения [2, 4, 7, 8]. Особенно ярко это проявляется при внутривенном лазерном облучении крови (ВЛОК), которое в России широко используется практически во всех областях медицины [9]. При этом большинство авторов уверено, что в процессе НИЛТ не происходит сущест венного нагрева тканей [1, 4, 7, 9], а темпера тура облучаемых тканей не повышается более чем на 0,1 °С.
Эти выводы в целом были получены еще около 10–15 лет назад на основе обычных клинических наблюдений и результатов лабораторных и морфологических исследований [1, 2, 7, 8]. В то время не было доступных для врачей при боров, позволяющих регистрировать с достаточной точностью и в реальном времени процессы микроциркуляции и динамику температуры поверхности биотканей. Сегодня такие приборы появились. В первую очередь это неинвазивные спектрофотометрические инструменты, позволяющие осуществлять мониторинг тканевого дыхания и перфузии тканей кровью [9], а также аппараты для цифровой инфракрасной (ИК) термографии и приборы тепловизионного контроля, которые регистрируют температуру по большой площади поверхности тела с точностью до +0,05 °С [10]. Все это открывает перспективу непосредственной “on line” проверки сделанных ранее выводов и некоторых наиболее спорных и интересных результатов предыдущих работ (как известно, достоверными в науке могут считаться только результаты, независимо проверенные в разных лабораториях мира).
Надо сказать, что в последнее время такие работы тоже стали появляться. В работе [11]
38 “Оптический журнал”, 78, 10, 2011
предпринималась достаточно профессиональная попытка обнаружить реакцию системы микроциркуляции крови, в частности параметров объемного кровенаполнения (Vb) и тканевой сатурации оксигемоглобина в смешанной крови микроциркуляторного русла (StO2), на процедуру НИЛТ непосредственно во время облучения и сразу после него. Такая реакция по данным авторов наблюдалась, но лишь при двух условиях: либо при достаточно больших плотностях мощности облучения (1–5 Вт/см2), вызывающих существенный разогрев тканей, либо при внутривенном введении испытуемому экзогенных фотосенсибилизаторов. В последнем варианте уменьшение StO2 происходило и при меньших плотностях мощности (50 мВт/см2). Однако известно, что любой фотосенсибилизатор увеличивает коэффициент поглощения излучения в тканях, следовательно можно предположить, что суммарный тепловой эффект от НИЛИ оставался тем же (правда, температура ткани не измерялась). В этой же работе приведено сравнение реакций системы микроциркуляции крови на НИЛТ и на обычный тепловой нагрев (тепловую пробу). Показана идентичность этих реакций. А вторам работы не удалось обнаружить реакцию на НИЛИ (в частности, измерения явно выполнялись с большими погрешностями, так как на одном из графиков во время окклюзии параметр StO2 у испытуемого падает ниже нулевой отметки). Поэтому они сделали заключение, что их метод оксиметрии является очень грубым, и предположили, что более чувствительными методами, например, методом лазерной доплеровской флоуметрии (ЛДФ), эта реакция может быть обнаружена и при более низких плотностях мощности НИЛИ.
Для оценки влияния лазерного воздействия на сатурацию артериальной крови (SaO2) похожие измерения выполнялись методом пульсоксиметрии [12]. Для длины волны λ = 632 нм (He-Ne лазер) и мощностей P
ТЕПЛОВИЗИОННЫЙ КОНТРОЛЬ ПРОЦЕССОВ НАГРЕВА И МИКРОЦИРКУЛЯЦИИ КРОВИ ПРИ ПРОВЕДЕНИИ НИЗКОИНТЕНСИВНЫХ ЛАЗЕРНЫХ ТЕРАПЕВТИЧЕСКИХ ПРОЦЕДУР
© 2011 г. Д. А. Рогаткин*, доктор техн. наук; Д. С. Макаров*; О. А. Быченков*, канд. мед. наук; М. И. Щербаков**
** Московский областной научно-исследовательский клинический институт ** им. М.Ф. Владимирского, Москва
** Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова Российской академии наук, ** Москва
** Е-mail: rogatkin@medphyslab.com
Исследованы температурные поля на поверхности кожи и параметры микроциркуляции крови в коже при различных процедурах низкоинтенсивной лазерной терапии с помощью цифрового термографа “ИРТИС-2000ME” и спектрофотометрического диагностического комплекса “ЛАКК-М”. Показано, что как при поверхностных лазерных процедурах, так и при внутривенном лазерном облучении крови, изменения параметров микроциркуляции крови в коже если и наблюдались, то всегда сопровождались изменениями температуры поверхности кожи.
Ключевые слова: микроциркуляция крови, низкоинтенсивная лазерная терапия, термография, спектрофотометрия, температура кожи.
Коды OCIS: 170.6510
Поступила в редакцию 13.02.2011
Введение
Биостимуляционные механизмы низкоинтенсивной лазерной терапии (НИЛТ) обсуж даются уже в течение многих лет [1–5]. Однако во многом остаются спорными, несмотря на то, что за сравнительно короткий срок в России и ряде других стран восточной Европы и Азии такая терапия сформировалась в относительно самостоятельный, модный и достаточно эффективный (судя по медицинским первоисточникам) раздел физиотерапии [6]. По данным большого количества работ наиболее доказанным механизмом действия низкоинтенсивного лазерного излучения (НИЛИ) на мягкие клеточные ткани и кровь является стимуляция микроциркуляторных процессов в зоне облучения [2, 4, 7, 8]. Особенно ярко это проявляется при внутривенном лазерном облучении крови (ВЛОК), которое в России широко используется практически во всех областях медицины [9]. При этом большинство авторов уверено, что в процессе НИЛТ не происходит сущест венного нагрева тканей [1, 4, 7, 9], а темпера тура облучаемых тканей не повышается более чем на 0,1 °С.
Эти выводы в целом были получены еще около 10–15 лет назад на основе обычных клинических наблюдений и результатов лабораторных и морфологических исследований [1, 2, 7, 8]. В то время не было доступных для врачей при боров, позволяющих регистрировать с достаточной точностью и в реальном времени процессы микроциркуляции и динамику температуры поверхности биотканей. Сегодня такие приборы появились. В первую очередь это неинвазивные спектрофотометрические инструменты, позволяющие осуществлять мониторинг тканевого дыхания и перфузии тканей кровью [9], а также аппараты для цифровой инфракрасной (ИК) термографии и приборы тепловизионного контроля, которые регистрируют температуру по большой площади поверхности тела с точностью до +0,05 °С [10]. Все это открывает перспективу непосредственной “on line” проверки сделанных ранее выводов и некоторых наиболее спорных и интересных результатов предыдущих работ (как известно, достоверными в науке могут считаться только результаты, независимо проверенные в разных лабораториях мира).
Надо сказать, что в последнее время такие работы тоже стали появляться. В работе [11]
38 “Оптический журнал”, 78, 10, 2011
предпринималась достаточно профессиональная попытка обнаружить реакцию системы микроциркуляции крови, в частности параметров объемного кровенаполнения (Vb) и тканевой сатурации оксигемоглобина в смешанной крови микроциркуляторного русла (StO2), на процедуру НИЛТ непосредственно во время облучения и сразу после него. Такая реакция по данным авторов наблюдалась, но лишь при двух условиях: либо при достаточно больших плотностях мощности облучения (1–5 Вт/см2), вызывающих существенный разогрев тканей, либо при внутривенном введении испытуемому экзогенных фотосенсибилизаторов. В последнем варианте уменьшение StO2 происходило и при меньших плотностях мощности (50 мВт/см2). Однако известно, что любой фотосенсибилизатор увеличивает коэффициент поглощения излучения в тканях, следовательно можно предположить, что суммарный тепловой эффект от НИЛИ оставался тем же (правда, температура ткани не измерялась). В этой же работе приведено сравнение реакций системы микроциркуляции крови на НИЛТ и на обычный тепловой нагрев (тепловую пробу). Показана идентичность этих реакций. А вторам работы не удалось обнаружить реакцию на НИЛИ (в частности, измерения явно выполнялись с большими погрешностями, так как на одном из графиков во время окклюзии параметр StO2 у испытуемого падает ниже нулевой отметки). Поэтому они сделали заключение, что их метод оксиметрии является очень грубым, и предположили, что более чувствительными методами, например, методом лазерной доплеровской флоуметрии (ЛДФ), эта реакция может быть обнаружена и при более низких плотностях мощности НИЛИ.
Для оценки влияния лазерного воздействия на сатурацию артериальной крови (SaO2) похожие измерения выполнялись методом пульсоксиметрии [12]. Для длины волны λ = 632 нм (He-Ne лазер) и мощностей P