rehabilitacja_artykul_2008_02_17597.pdf

FIZYKOTERAPIA

Laseroterapia w rehabilitacji

W ciągu ostatnich dwudziestu lat bardzo wyraźnie wzrosło zainteresowanie zastosowaniem promieniowania laserowego

w lecznictwie. Podobny rozwój dotyczy także i innych działów medycyny fizykalnej. Wprowadzono wiele nowych metod,

które są nie tylko etapem wspomagającym w całym kompleksie postępowania leczniczego, ale niekiedy stanowią samo-

dzielną terapię.

zostały opracowane przez Alberta Einsteina w 1917 roku.

Rozwinął on teorię kwantową o zjawisko wymuszonej emisji,

uzupełniając znane poprzednio zjawisko emisji spontanicznej

i absorpcji wymuszonej. Trzeba było jednak przeszło 40 lat, aby

uzyskać realną emisję promieniowania laserowego. Dokonał tego

sławny fizyk Theodor Maiman, który skonstruował laser (ang.

Light Amplification by Stimulation Emission of Radiation – światło

zwielokrotnione przez wymuszanie emisji promieniowania).

koherentne, tzn. że cała wiązka ma jednakową długość fali, ten

sam kierunek i znajduje się w tej samej fazie. Dzięki temu wiązka

laserowa może zostać zogniskowana na bardzo małej powierzchni,

a przez to uzyskać duże natężenie napromieniowania. Następną

cechą jest prawie równoległość (kolimacja) emitowanej wiązki

światła. Wiązka laserowa ulega bardzo małemu rozproszeniu,

co jest niezwykle istotne, gdyż nawet jeśli wiązka pokonała dużą

odległość, uzyskuje się duże napromieniowanie.

Budowa lasera

Każdy laser składa się z trzech zasadniczych części:

1. Ośrodka czynnego (ośrodka laserowego) – może być nim ciecz,

gaz, ciało stałe lub półprzewodnik. Znajduje się on w komorze

rezonatora optycznego, między dwoma równoległymi zwiercia-

dłami, z których, jak wspomniano, jedno odbija promieniowanie

w 100% , a drugie w 99%.

2. Rezonatora optycznego – znajdują się tu dwa równoległe

zwierciadła, z których jedno jest nieprzepuszczalne, a drugie

– półprzepuszczalne – pozwala ono na wydostanie się promie-

niowania tworzącego wiązkę laserową.

3. Układu pompującego – źródła energii wzbudzania. Może ono

być termiczne, chemiczne, elektryczne lub radioaktywne.

Do pracy lasera konieczne jest dostarczenie do ośrodka lase-

rowego energii (układu pompującego) w celu wzbudzenia i prze-

niesienia elektronów na wyższy poziom energetyczny (inwersja

obsadzeń).

P romieniowanie laserowe

W absorpcji wymuszonej elektrony pochłaniają fotony energii

i przechodzą na wyższy poziom energetyczny. W momencie

spontanicznej emisji elektrony emitują fotony, przechodzą na

niższy poziom energetyczny, ale emitowane fotony zachowują

się w sposób nieuporządkowany, chaotyczny. Naturalne źródła

światła są rodzajem optycznego nieładu, natomiast promienio-

wanie laserowe jest promieniowaniem monochromatycznym

z jakościowo mierzalnymi właściwościami optycznymi i energe-

tycznymi (ryc. 1, str. 40).

Laser jest źródłem promieniowania, przekształca dostarczoną

energię w energię fal elektromagnetycznych, wykorzystując efekt

wzmocnienia promieniowania w ośrodku czynnym lasera i sprzę-

żenie zwrotne w postaci rezonatora. W trakcie procesu absorpcji

cząsteczka pochłania kwant energii promienistej i przechodzi

z niższego poziomu E 1 na wyższy energetycznie poziom kwantowy

E 2 . W trakcie procesu emisji wzbudzona cząsteczka wysyła sponta-

nicznie (po okresie tzw. czasu życia t) kwant energii promienistej

i przechodzi ze stanu wyższego na niższy poziom kwantowy E 1 .

W przypadku gdy na cząsteczkę wzbudzoną uprzednio do stanu

E 2 przed upływem czasu t padnie promieniowanie rezonansowe

o energii kwantu E = E 2 – E 1 , cząsteczka wyemituje drugi tzw. bliź-

niaczy kwant promieniowania (foton) o tej samej częstotliwości co

foton wzbudzający, a sama opuści stan wzbudzony i przeniesie się na

poziom kwantowy E 1 . Proces ten nazywa się emisją wymuszoną.

Gdy emitowane fotony zderzają się z innymi atomami, będą-

cymi w stanie wzbudzenia, emitowane są kolejne fotony o tej

samej fazie, częstotliwości i kierunku. Promieniowanie laserowe

powstanie jedynie w przypadku obecności dużej liczby atomów

wzbudzonych. W momencie kiedy liczba atomów wzbudzonych

będących na wyższym poziomie energetycznym przewyższy liczbę

atomów będących w stanie stabilnym – na poziomie energetycznym

podstawowym – dochodzi do emisji kolejnych fotonów.

Wszystkie fotony emitowane podczas tego zjawiska tworzą falę

o tej samej długości i zgodnej fazie. Chcąc uzyskać wzmocnienie tej

fali w laserze, ośrodek zawierający wspomniane atomy umieszcza

się w rezonatorze, na którego bokach znajdują się zwierciadła.

Jedno ze zwierciadeł odbija promieniowanie w 100%, natomiast

drugie zwierciadło jest półprzepuszczalne i odbija promieniowa-

nie w mniej niż 100%. Odbijająca się od zwierciadeł fala ulega

wzmocnieniu, czego efektem jest powstanie bardzo dużej energii

świetlnej w bardzo krótkim czasie.

Promieniowanie laserowe różni się zasadniczo od promie-

niowania emitowanego przez inne źródła. Światło laserowe jest

Przekazywanie wiązki laserowej

Wiązka laserowa jest przekazywana do tkanek za pomocą światło-

wodu lub odbijających wiązkę laserową ruchomych zwierciadeł.

Końcówkę tego układu trzyma się w ręce, naświetlając skórę.

Wiązka laserowa, zarówno rozproszona, jak i koherentna, może

zostać skolimowana. Średnica plamki wiązki laserowej padającej

na skórę decyduje o powierzchni tkanki, na którą ona oddziałuje.

W przypadku wiązki rozproszonej gęstość energii dostarczonej do

tkanki jest funkcją kwadratu średnicy plamki.

Najważniejsze parametry laserów używanych w medycynie

to: czas impulsu laserowego, długość fali promieniowania oraz

gęstość. Światło laserowe może być emitowane w postaci wiązki

ciągłej, prawie ciągłej i pulsacyjnej. Wytwarzane impulsy trwają

najczęściej dziesięć lub więcej milisekund. Natomiast bardzo

krótkie impulsy świetlne uzyskuje się dzięki ostatnio zastosowanej

technice Q-switch. Polega ona na umieszczeniu w rezonatorze

fotooptycznej migawki, która pozwala na bardzo szybkie włącza-

nie i wyłączanie wiązki, dzięki czemu powstają krótkie impulsy

trwające nanosekundy. Tego typu lasery mają działanie biologiczne

podobne do laserów emitujących wiązkę ciągłą.

Lasery medyczne można podzielić według substancji laserują-

cych, długości fali, rodzaju emisji, mocy i konstrukcji. Substancjami

laserującymi mogą być gazy (CO 2 , gazy helowo-neonowe, N 2 , argon,

krypton), ciecze (najczęściej barwnikowe), ciała stałe (rubin, Nd:

YAG – neodymowy, Er:YAG – erbowy, Ho:YAG – holmowy) i pół-

przewodnikowe oparte na diodach galowo-arsenowych (GaAs).

Te ostanie są najczęściej używane w biostymulacji. Substancja

38 REHABILITACJA W PRAKTYCE 2/2008

Z asadniczo teoretyczne aspekty promieniowania laserowego

FIZYKOTERAPIA

laserująca decyduje o długości fali i o mocy emitowanego pro-

mieniowania laserowego. Długość fal, częstotliwość oraz wielkość

kwantów emitowanego promieniowania laserowego są stałe dla

danego lasera.

Zasady BHP

W celu bezpiecznego posługiwania się laserami konieczna jest

znajomość przepisów oraz zagrożeń, jakie niesie promieniowanie

laserowe.

Najbardziej zagrożonym narządem jest oko, dalej – skóra. Naj-

wyższy poziom promieniowania, który nie powoduje obrażeń oczu

lub skóry (natychmiast lub w późniejszym terminie), nazwany jest

maksymalną dopuszczalną ekspozycją – MDE – i odnosi się do:

− długości fali promieniowania,

− czasu trwania impulsu lub czasu ekspozycji oraz charakteru

ekspozycji,

− rodzaju tkanki narażonej na obrażenia,

− rozmiaru obrazu na siatkówce oka w przypadku promieniowania

widzialnego i bliskiej podczerwieni w zakresie od 400 nm do

1400 nm.

Lasery i urządzenia laserowe dzieli się na 4 klasy:

− klasa I – lasery całkowicie bezpieczne w racjonalnych warun-

kach,

− klasa II i klasa III A – lasery niecałkowicie bezpieczne,

− klasa III B i klasa IV – lasery niebezpieczne dla oka i dla skóry.

Wszystkie urządzenia laserowe powinny posiadać obudowę

ochronną, być uruchamiane kluczem oraz być wyposażone we

wskaźnik świetlny miejsca ekspozycji wiązki.

Oddziaływanie promieniowania laserowego na tkanki

Światło laserowe, oddziałując z tkanką, może zostać odbite,

rozproszone, przewodzone lub absorbowane. Odbiciu może ulec

nawet 50% promieniowania, a jest to uzależnione od struktury

powierzchni, unaczynienia, typu tkanki napromienianej oraz od

kąta padania wiązki laserowej. Przy prostopadłym kierowaniu

wiązki laserowej procent odbicia jest najmniejszy.

Istotną sprawą z punktu widzenia terapeutycznego są absorpcja

i dalsza transmisja – rozproszenie. Cząsteczki absorbujące w tkan-

kach, którymi mogą być: hemoglobina, melanina, kolagen, kera-

tyna czy woda (tzw. fotoakceptory albo chromofory), zmniejszają

absorpcję promieniowania laserowego. Skóra, tkanka podskórna

i mięśniowa wydają się „przepuszczać” promieniowanie laserowe,

a w szczególności promieniowanie może przenikać przez taką

tkankę aż do głębokości kilku centymetrów bez wywołania po-

wierzchniowego efektu cieplnego typowego dla innych rodzajów

fal elektromagnetycznych. Głębokość penetracji promieniowania

laserowego uzależniona jest od długości fali i mocy użytego lasera.

Najgłębiej wnika promieniowanie o długości fali 830 nm. Ogólnie

można powiedzieć, że gdy rośnie długość fali, zwiększa się także

jej penetracja w skórze. Ustalono, że w tzw. „okienku optycznym”

długość fal wynosi 550-950 nm i przenikanie promieniowania jest

największe, natomiast promieniowanie o innych długościach fal

jest już absorbowane w warstwach powierzchownych.

Interakcja, jaka zachodzi pomiędzy tkanką a promieniowaniem

laserowym, jest też zależna od mocy promieniowania. Udowodnio-

no, że pod wpływem naświetlania promieniowaniem laserowym

małej i średniej mocy dochodzi przede wszystkim do zmian na

poziomie komórkowym. Przyjmuje się, że nie jest to efekt działania

termicznego. Wzrost temperatury tkanek wynosi około 0,5°C.

Efekty biologiczne

wywołane promieniowaniem laserowym małej mocy

Efekty działania biologicznego promieniowania laserowego są

szeroko udokumentowane, natomiast sposób ich powstawania

pozostaje nadal w sferze hipotez. Jedna z nich zakłada, że w wyniku

absorpcji promieniowania laserowego powstają związki biolo-

gicznie aktywne, dzięki którym dochodzi do zmian metabolizmu

REHABILITACJA W PRAKTYCE 2/2008

FIZYKOTERAPIA

absorpcja

promieniowania

emisja

spontaniczna

E 2

∆t t 2

E 1

Ryc. 1. Emisja spontaniczna (a) i emisja laserowa (b)

Ryc. 2. Proces absorpcji i emisji spontanicznej

komórki, i to nie tylko w obszarze napromienianym, ale także

w miejscach bardzo odległych – jest to tzw. „efekt systemowy”.

Sugeruje się, że energia laserowa przekazywana jest bezpromie-

niście do odległych, ważnych struktur organizmu. Część badaczy

wyklucza, że uzyskane efekty biologiczne powstają w wyniku

dodatkowego udziału układu nerwowego i że są wywołane

reakcją stresową organizmu.

Promieniowanie laserowe wywołuje efekt przeciwbólowy, przeciw-

zapalny i przeciwobrzękowy, wpływa na wzrost mikrokrążenia, działa

angiogenetycznie, wpływa na procesy immunologiczne i hormonalne,

przyspiesza regenerację nerwów i zrost kostny oraz pobudza do

syntezy miocyty. Poza tym udokumentowano, że promieniowanie

laserowe zwiększa uwalnianie cAMP i powoduje wzrost syntezy ATP,

DNA i RNA, stwierdzono również zwiększenie biosyntezy białek,

zwiększenie przepuszczalności błon dla jonów wapnia, zwiększenie

syntezy kolagenu oraz wpływ na procesy enzymatyczne.

Jak już wspomniano, oddziaływanie promieniowania laserowe-

go na tkanki zależy od długości fali, użytej mocy i dawki energii

promieniowania, ale też od długości czasu naświetlania, liczby

zabiegów oraz częstotliwości impulsów. Efekt biologiczny będzie

też zależał od stanu tkanek, a więc od uwzględnienia wskazań

i przeciwwskazań lekarskich do stosowania promieniowania

laserowego. Terapia laserem wymaga rozpoznania i ustalania

sposobu postępowania. Laseroterapia o niskiej mocy nie może

być postrzegana jako marginalne terapeutyczne panaceum na

wszystkie choroby.

Niskoenergetyczne promieniowanie lasera He-Ne lub lasera

półprzewodnikowego z diodą galowo-arsenową przy ekspozycji

od 30 s do 10 min ma natężenie oświetlenia od 15 mW/cm 2 do

200 mW/cm 2 . Gdybyśmy chcieli, aby żarówka emitowała światło

o mocy 1 mW/cm 2 w jednej czystej barwie, całkowita jej moc

musiałaby wynosić około miliona watów. To zestawienie pozwala

wyobrazić sobie moc niskoenergetycznego promieniowania lase-

rowego oraz możliwości techniczne aparatów laserowych.

ortopedia, dermatologia czy medycyna sportowa. Laseroterapia

może być stosowana u pacjentów mających implanty metaliczne

bezpośrednio na miejsce protezy, bez obaw o skutki uboczne.

Biostymulacja ma szerokie zastosowanie w leczeniu ostrych

osteoartropatii, a ponieważ powoduje efekt stymulacyjny na

procesy regeneracji tkankowej, wpływa korzystnie w terapii

osteoartropatii degeneracyjnej. Biostymulacja promieniowaniem

laserowym podczerwonym jest szczególnie wskazana w leczeniu

neuralgii.

Z uwagi na znaczne efekty biostymulacyjne przyspieszające

naprawę tkanek biostymulacja jest wskazana w ostrych uszkodze-

niach, takich jak: urazy, rany chirurgiczne czy przeszczepy skóry,

jak również w uszkodzeniach przewlekłych – owrzodzeniach

żylakowych i odleżynach.

Przeciwwskazania

Jednoznaczne przeciwwskazania do laseroterapii to: ciąża,

miesiączka, wszczepiony rozrusznik serca, uogólnione choroby

bakteryjne, choroby gorączkowe, padaczka, uczulenie na światło,

nowotwory, nadczynność gruczołów dokrewnych, niewyrównana

cukrzyca oraz uszkodzenia skóry przez promieniowanie nadfio-

letowe, rentgenowskie czy jonizujące.

Wprowadzenie laseroterapii niskoenergetycznej do współcze-

snej medycyny fizykalnej w połowie XX wieku oraz korzystne

efekty, jakie ta terapia za sobą niesie, to na pewno wielkie

osiągnięcia. Biostymulacja i jej działanie przeciwbólowe z pew-

nością polepszają szeroko rozumianą jakość życia. Są jednostki

chorobowe, w których laseroterapia niskoenergetyczna jest po

prostu metodą terapii z wyboru, ale powinna być racjonalnie

stosowana, aby korzystne efekty lecznicze nie zostały zniwelo-

wane przez szkodliwe działanie tej energii.

DR M IROSŁAWA B ONIKOWSKA -Z GAIŃSKA

Wyższa Szkoła Edukacji

i Terapii w Poznaniu

kierunek fizjoterapia

Wskazania

Wykaz wskazań do biostymulacji jest bardzo szeroki i obejmuje

wiele dyscyplin klinicznych, takich jak: reumatologia, neurologia,

Piśmiennictwo u autorki i w „RwP+”

Key words: laser construction, laser radiation, spontaneous

emission, forced emission, laser beam, laser bio-stimulation,

laser radiation impact on tissues, indications and contrain-

dications for using laser therapy, hazards for patients and

medical personnel.

Summary: The article includes the description of laser con-

struction, the way laser radiation is created, its characteristic

features as well as the threats laser radiation brings along.

The contemporary hypotheses concerning the impact of laser

radiation on living tissue have been presented. The effects

of biological activity of laser radiation of small force have

been described.

Due to a very wide usage of laser therapy in different clinical

disciplines the individual illnesses haven’t been specified and

only the illnesses in which laser therapy is used most frequently

have been detailed. Indications for implementing laser therapy

have been presented through naming all specializations while

the contraindications have been mentioned in a form of diseases

where laser therapy cannot be used and also the illnesses in case

of which the uniform standpoint has not been formed yet.

Even in such a brief article it seems purposeful to present

the effects of laser radiation showing its positive impact on

the human organism, while at the same time emphasizing

how dangerous that radiation might be for humans.

40 REHABILITACJA W PRAKTYCE 2/2008

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: