Resultados da fotobiomodulação cerebral da oximetria cerebral regional e imagens térmicas

A Suyzeko Company pesquisou um novo produto. Máquina de fotobiomodulação cerebral, nossa empresa havia passado mais de 1 ano para pesquisar o produto e convidamos o professor a fazer uma pesquisa para nós. Veja o seguinte artigo para obter detalhes.

Unidade de pesquisa para medicina a laser complementar e integrativa, unidade de pesquisa de engenharia biomédica em anestesia e medicina de terapia intensiva e Centro de Pesquisa TCM Graz, Universidade Médica de Graz, Auenbruggerplatz 39, Eg19, 8036 Graz, Áustria

Recebido: 4 de janeiro de 2019 / aceito: 15 de janeiro de 2019 / Publicado: 16 de janeiro de 2019

Abstrato:

É introduzida uma nova peça de equipamento para a fotobiomodulação cerebral de LED (Diodo emissor de luz). Os resultados preliminares da saturação regional de oxigênio cerebral e da termografia são mostrados antes, durante e após a estimulação. O procedimento oferece uma nova maneira de quantificar os efeitos biológicos de um possível método terapêutico inovador. No entanto, medições adicionais são absolutamente necessárias.

Palavras-chave:

fotobiomodulação; cérebro; Estimulação do LED (Diodo emissor de luz); terapia leve; Comprimento de onda; derrame; demência; doenças mentais; saturação regional de oxigênio cerebral; imagem térmica; Capacete LED

A fotobiomodulação cerebral (PBM) com diodos emissores de luz vermelha a infravermelho próximo (NIR) (LED) pode ser uma terapia inovadora para uma variedade de distúrbios neurológicos e psicológicos [1]. A luz vermelha/NIR pode estimular o complexo da cadeia respiratória mitocondrial IV (citocromo c oxidase) e aumentar a síntese de ATP (adenosintrifosfato) [1,2,3]. Além disso, a absorção de luz por canais de íons leva à liberação de Ca2+ e à ativação dos fatores de transcrição e expressão gênica [1]. A terapia com PBM cerebral pode melhorar a capacidade metabólica dos neurônios e é capaz de estimular respostas anti-inflamatórias, anti-apoptóticas e antioxidantes, bem como neurogênese e sinaptogênese [1]. Os resultados sugerem que a PBM pode melhorar, por exemplo, as funções cerebrais frontais de adultos mais velhos de maneira segura e econômica [4].
Este artigo apresenta uma nova peça de equipamento LED (Figura 1) para fotobiomodulação cerebral, incluindo resultados preliminares de medições espectroscópicas de infravermelho próximo e imagem térmica.

Figura 1. Primeira medição com o capacete de fotobiomodulação inovador LED (Diodo emissor de luz) (Prototipo de Suyzeko (Shenzhen Guangyang Zhongkang Technology Limited, China)) no TCM Research Center da Universidade Médica de Graz, Áustria, Europa, realizada em 25 de dezembro de 2018 .

Os primeiros ensaios básicos e clínicos promissores relativos à fotobiomodulação cerebral já foram concluídos; No entanto, atualmente ainda existe uma falta de dispositivos úteis para procedimentos terapêuticos [1,2,3,4,5,6,7,8]. A Suyzeko (Shenzhen Guangyang Zhongkang Technology Limited, China) desenvolveu um protótipo de um dispositivo tão inovador. No Centro de Pesquisa TCM (Medicina Tradicional Chinesa) (Presidente: Gerhard Litscher) da Universidade Médica de Graz, as primeiras medições de teste foram realizadas com esta construção (Figura 1). Os dados preliminares desta medição piloto são apresentados aqui.

Atualmente, o equipamento é baseado no LED infravermelho usando um comprimento de onda de 810 nm. Este comprimento de onda foi comprovado recentemente (2018) como um dos melhores para estimulação transcraniana a laser/luz [9]. Os resultados foram confirmados por medições realizadas por nossa equipe de pesquisa [5,6,7,8,10].

Para o novo capacete de estimulação, foram utilizados 256 LEDs com um comprimento de onda de 810 nm (Figura 2). As investigações foram realizadas com todos os LEDs (n = 256) no modo ativo (60 MW; um LED; 24 MW/cm2; ~ 15 W capacete total). A duração da estimulação foi de 15 min. A Figura 2 também mostra a transmissão de luz para um crânio humano (lado médio e direito). Para mais cálculos para o fator de transmissão, consulte Publicações anteriores [6,7,8,9,10,11].

Figura 2. Capacete de Suyzeko (Shenzhen, China) para uma possível terapia com fotobiomodulação cerebral (3 de janeiro de 2019).

As medições das alterações na saturação regional de oxigênio cerebral (RSO2) foram realizadas usando um instrumento Invonos 5100C (Somanersics Corp., Troy, MI, EUA). A espectroscopia de infravermelho próximo é um método não invasivo para medir o RSO2 e o crânio intacto que foi aplicado com sucesso em pesquisas médicas básicas e indicações clínicas por muitos anos [6]. A luz do infravermelho próximo (730 e 805 nm) é emitido pela pele e, depois de passar diferentes tipos de tecido (pele e osso), a luz retornada é detectada em duas distâncias da fonte de luz (3 e 4 cm). Com base nesse princípio, a absorção espectral do sangue em estruturas mais profundas (2-4 cm) pode ser determinada e definida como o RSO2 [5,12]. Os sensores foram aplicados na área frontal nos lados direito e esquerdo do cérebro do voluntário saudável (veja a Figura 1). Para minimizar a influência externa da luz, a cabeça nessa área foi coberta com uma faixa elástica durante o procedimento de gravação e estimulação. Após um tempo de descanso de 20 minutos, a estimulação do LED foi ligada. Os resultados das três seções (antes (20 min), durante (15 min) e após (20 min) estimulação) são indicados na Figura 3. Observe o aumento significativo no RSO2 (lado esquerdo e direito) durante e mesmo após a transcraniana Estimulação LED. As alterações da temperatura são mostradas na Figura 4.

Figura 3. Resultados da primeira medição piloto com o capacete de estimulação de LED de Suyzeko (Shenzhen, China). Observe o aumento da saturação regional de oxigênio cerebral durante e após a estimulação no lado esquerdo e direito.

Figura 4. Resultados da imagem térmica da primeira medição piloto usando o novo capacete de estimulação. Observe o aumento da temperatura no capacete (linha superior; A antes, B durante e C após a estimulação) na testa (linha do meio; D - F) e no queixo (linha inferior; G -I).

A terapia com PBM foi desenvolvida há mais de 50 anos; No entanto, ainda não há concordância comum sobre os parâmetros e protocolos para sua aplicação clínica. Algumas equipes de pesquisa recomendaram o uso de uma densidade de potência inferior a 100 MW/cm2 e uma densidade de energia de 4 a 10 J/cm2 [11]. Outros grupos recomendam até 50 J/cm2 na superfície do tecido [11]. Parâmetros como comprimento de onda, energia, fluência, potência, irradiância, modo de pulso, duração do tratamento e taxa de repetição podem ser aplicados em uma ampla faixa. Nossos resultados preliminares atuais mostraram uma resposta clara do RSO2 cerebral em relação à estimulação LED. No entanto, deve -se mencionar que a temperatura aumentou significativamente, e esses efeitos devem ser levados em consideração em estudos adicionais em detalhes. Há também o fato de que estudos ineficazes em células com alta atividade mitocondrial parecem ser devidas com mais frequência à dose excessiva do que à dose de subestimação [11]. Portanto, são necessários estudos clínicos sobre as doses ideais de estimulação.

A PBM transcraniana parece promissora para tratar diferentes doenças mentais. Pitzschke et al. [13] também mediram a propagação de luz em diferentes áreas do tecido cerebral profundo de Parkinson, da doença de Parkinson (DP) durante a iluminação transcraniana e transsfenoidal (a 671 e 808 nm) de uma cabeça de cadáver e modelaram parâmetros ópticos de tecido cerebral humano usando monte- Simulações de Carlo. Este estudo demonstra que é possível também iluminar tecidos cerebrais profundos transcranialmente e transsenoidalmente. Isso abre opções terapêuticas para sofredores de DP ou outras doenças cerebrais que necessitam de terapia à luz [13].

Houve várias investigações sobre possíveis efeitos adversos para a PBM LED. Por exemplo, Moro et al. explorou os efeitos da aplicação de longo prazo, até 12 semanas, de PBM (670 nm) em macacos normais e ingênuos. Eles não encontraram base histológica para quaisquer grandes preocupações de biossegurança associadas ao PBM entregues por uma abordagem intracraniana [14]. Hennessy e Hamblin também apontaram a segurança já estabelecida e a notável falta de efeitos adversos do PBM transcraniano [2].

Os resultados preliminares são muito promissores; No entanto, é necessário um trabalho de pesquisa adicional para poder usar, por exemplo, esse novo tipo de PBM como método terapêutico. Muitos pesquisadores acreditam que a PBM com LED e/ou laser para distúrbios cerebrais se tornará uma das aplicações médicas mais importantes da terapia da luz nos próximos anos e décadas [3].

Financiamento
Esta pesquisa não recebeu financiamento externo.
Agradecimentos
O autor gostaria de agradecer a Shenzhen Guangyang Zhongkang Technology Limited, Shenzhen, China pelo novo equipamento de LED e pelos sensores NIRS. Ele também quer agradecer a Daniela Litcher, MSC PhD por sua valiosa ajuda com o registro de dados. O trabalho científico no TCM Research Center Graz é parcialmente apoiado pelo Ministério Federal da Ciência, Pesquisa e Economia austríaco.
Conflitos de interesse

O autor declara nenhum conflito de interesse.

Referências
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