Свет и тени лазерной терапии
С.Д.Захаров, к.ф.-м.н, Физический институт им. П.Н.Лебедева РАНИ.М.Корочкин, проф., Российский государственный медицинский университет Оглядываясь назад...Россия (СССР) имеет неоспоримый приоритет в разработке метода лечения, получившего название низкоинтенсивной лазерной терапии (НИЛТ). В большой серии работ, выполненных в Минске, Москве, Ленинграде, Московской области и ряде других регионов, было показано, что излучение He-Ne лазера (633 нм) на уровне мощности 10-3 Вт и при дозе облучения ~1 Дж/см2 можно с успехом использовать для лечения больных с заболеваниями сердечно-сосудистой системы, легких, опорно-двигательного аппарата и т.д. Не все исследования проводились с соблюдением надлежащего контроля, однако результаты, по крайней мере, одной группы из РГМУ (И.М.Корочкин, Г.М. Капустина), достигнутые совместно со специалистами из Фрязинскиго лазерного центра, получили всеобщее признание [1]. Они были отмечены Государственной премией СССР, а разработанные авторами методические рекомендации по внутривенной ЛТ легли в основу последующих терапевтических применений лазеров.За последние годы достигнут значительный прогресс в теоретическом обосновании метода. Решена "центральная" проблема лазерной терапии (ЛТ) - обнаружена таинственная молекула-мишень для фотонов (633 нм и ряда других линий), возбуждение которой индуцирует терапевтический эффект [2,3]. Ею оказалась не биомолекула, как ожидали многие, а обычный молекулярный кислород. Следует подчеркнуть, что неизвестность первичного акцептора фотонов постоянно выдвигалась оппонентами в качестве главного возражения против признания ЛТ научным методом. С открытием светокислородного эффекта ситуация в корне меняется. Однако в настоящей заметке нам хотелось бы сделать акцент не на достижениях, а обсудить проблемы и трудности, с которыми ЛТ столкнулась в профессиональной и административной среде, не готовой пока, по нашему мнению, к восприятию ее внутренней логики и беспрецедентных возможностей.Неточный терминКак ни странно, источник многих неприятностей в судьбе ЛТ кроется, на наш взгляд, в самом этом термине. Он, очевидно, образован от вида воздействия на организм и ничего не говорит о сути процесса, которому это воздействие дает начало. Того же терапевтического эффекта, как теперь понятно, можно добиться и без лазеров, используя, например, светодиоды. или отфильтрованное излучение ламп. Или возьмем другой вопрос: почему до сих пор не удалось договориться, как конкретизировать лазерную терапию -"низкоинтенсивная", "низкоуровневая", "низкоэнергетическая" либо "низкодозовая". Коль упор сделан на инструментальный аспект метода, желательно уточнить границы параметров, в пределах которых данный метод работает, ведь есть и другие применения лазеров, например, в терапии рака. Закономерности светокислородного эффекта [4], в условиях которого, того не подозревая, работают многие лазеротерапевты, позволяют понять, почему ни одно из предложенных определений ЛТ не является удовлетворительным. Из-за влияния релаксационных процессов, а также нелинейности на крыльях поглощения О2 порог т.н. биостимуляции оказывается, в общем случае, сложной функцией интенсивности излучения и времени экспозиции. В силу этого режим, низкоинтенсивный при одних параметрах (длина волны, мощность), может при других перейти в "умеренно-интенсивный", или "умеренно-дозовый". Если бы в основу термина был заложен механизм фотомолекулярной реакции, обуславливающей терапевтический эффект, подобный вопрос вообще бы не возник.Указанные аспекты носят в большей степени теоретический характер, а вот другое неприятное следствие имеет прямое отношение к практике. В медицинских кругах России утвердился взгляд на ЛТ как на разновидность физиотерапии, т.е. она поставлена в один ряд с гидромассажем, грязевыми ваннами или загаром под УФ лампой. В результате сложились неоправданно заниженные требования к кадровому, методическому и метрологическому обеспечению ЛТ. Они нашли свое выражение в потоке "низкоуровневых" статей и Монографий, беспрепятственной выдаче разрешений на клиническое применение лазерной техники и методик по принципу "только заплати", в отсутствии специальности "лазерная медицина" с сертификацией деятельности лазеротерапевтов, появлении т.н. "лазерной академии" и прочих несуразностях.Светокислородная терапияТерапевтическое действие значительной части лазерных аппаратов, находящихся сейчас в пользовании, определяется светокислородным эффектом. Данный механизм по многим внешним особенностям и требованиям, предъявляемым к медперсоналу, близок к одной из наиболее наукоемких медицинских технологий - лучевой терапии. Воздействие одинаково неощутимо, и в то же время параметры облучения должны строго контролироваться. Чрезмерная доза может стать для больного опасной, но тот не в состоянии это осознать в течение процедуры и подать сигнал к ее прекращению. Оба метода имеют первичный локальный характер, объективные закономерности и базовые элементарные механизмы, причем в отношении однозначности последних оптический аналог имеет даже преимущество. Наконец, в обоих случаях лечебный эффект предсказуем, воспроизводим и значителен, что позволяет рассматривать ЛТ в светокислородном варианте как основной метод лечения, а дополнительный прием препаратов - как вспомогательную коррекцию.Исходя из высказанных соображений, целесообразно на данном этапе выделить из общей массы ЛТ-модификаций светокислородную терапию (СКТ) о качестве самостоятельного метода. Для этого есть простой критерий - соответствие спектрального интервала воздействующего излучения электронно-колебательным полосам поглощения О2 в основных тканях, т.е. полосам спектра действия [4]. Становление СКТ выводит лазерно-медицинские исследования из трясины накопившихся противоречий на твердую почву выяснения причинно-следственных связей и одновременно "меняет знак" взаимоотношений самих лазеротерапевюн: от разобщения и изоляции - к консолидации и согласованной работе.Мы не утверждаем, и это хотелось бы подчеркнуть особо, что светокислородный механизм - единственный для всей светотерапии. Возможно, вскоре будуг открыты и другие фотоакцепторы, активные в иных спектральных интервалах, однако, путь к этому лежит только через использование сложного, но зато прямого метода - регистрации спектров действия при облучении лазерами с плавной перестраиваемой длиной волны. В любом случае значение СКТ вряд ли уменьшится, ведь универсальность фотоакцептора определяет единообразие первичных реакций и широту терапевтического охвата нозологии.Приведем сводку важнейших результатов, полученных в клинических исследованиях на пациентах, страдающих ишемической болезнью сердца (ИБС), с помощью контроля деформируемости эритроцитов при снятии спектров действия (облучение внутривенно) [3]:- в основе терапевтического действия в полосах поглощения О2 лежит светокислородный эффект (это окончательное доказательство реальности СКТ); посредником, определяющим лечебный эффект СКТ, является молекулярный синглетный кислород;
- СКТ имеет отчетливо выраженную спектральную селективность; внутри любой полосы спектра действия (поглощения 02) терапевтическая эффективность (обратная оптимальной дозе облучения) не одинакова - она максимальна в пике полосы и убывает с приближением к ее краям;
- облучение на длине волны 633 нм в непрерывном (He-Ne лазер) и импульсно-периодическом (лазер на красителях, длительность импульсов 1O4 Гц, частота повторения 104 Гц) режимах при одной и той же средней мощности имеет одинаковую эффективность (тем самым опровергаются гипотезы о тепловых градиентах как первопричине ЛТ);
- внутривенное облучение крови является эталонным способом реализации СКТ.
Облучение кровиПоясним аргументы, на основании которых следует считать внутривенное облучение единственным на сегодняшний день строго обоснованным способом применения СКТ:а) при вводе оптического излучения в кровь через световод оно поглощается практически полностью (внутри вены взрослого человека) и доза облучения крови определяется однозначно;б) кровь для оптического излучения может рассматриваться как однородная среда (транспортная длина пробега фотонов много больше характерного размера неоднородности) с единым значением порога т.н. биостимуляции (фотогармонизации)[4];в) колебания концентрации фотоакцептора (02) в венозной крови в состоянии покоя не подвержены значительным колебаниям;г) спектры действия in vitro и in situ, зарегистрированные посредством контроля показателя деформируемости эритроцитов динамической методикой [5], идентичны [3].Внутривенный режим облучения технически весьма прост, но имеет очевидное неудобство -инвазивность, хотя и смягченное повсеместным использованием одноразовых световодов. По-прежнему актуальна доводка надвенного облучения до уровня метрологически корректной методики. Если бы удалось найти удобный способ измерения индивидуального коэффициента ослабления излучения тканевым слоем, отделяющим вену от поверхности кожи, это стало бы для СКТ настоящим методическим прорывом. Статистика показала, что наша оптическая приставка с нормировкой на ослабление света мочкой уха пациента не обеспечивает достаточной точности, и выпуск аппарата "ЛАСК-2", несмотря на растущий спрос, был нами прекращен. Не смогли предложить подходящей альтернативы и известные специалисты по оптическим свойствам биотканей из Саратова (СГУ). Тем не менее, учитывая определенные успехи оптической томографии, полагаем, что приемлемый способ удастся разработать, хотя, вероятно, без значительных затрат на НИР не обойтись.Быстрые процессыОсновной урок, который могли бы извлечь клиницисты из нашего опыта, состоит в том, что при СКТ решющие изменения в кроии происходят в течение тех немногих минут, пока ведется облучение. Вслед за его прекращением в организме развивается последовательность индивидуально-специфических релаксационных процессов, которые лишь проявляют и закрепляют терапевтический эффект.Нами совместно с коллегами разработаны специальные диагностические методики, позволяющие контролировать некоторые динамические параметры крови по мере ее облучения. Оказалось, что при СКТ во всех трех элементах кровеносной системы - клетках, межклеточной жидкости и сосудистой стенке - происходят существенные и скоординированные изменения. Деформируемость эритроцитов, активность лимфоцитов, поляризуемость среды и энергетика клеток сосудов достигают максимума к моменту ввода в кровь определенной дозы облучения. Анализ показал, что происходит т.н. фотогармонизация, а соответствующая доза является объективно оптимальной [4]. Наиболее поразителен факт, что величина оптимальной дозы облучения на данной длине волны не зависит (в пределах точности наших измерений) ни от индивидуума, ни от тяжести его заболевания (больные ИБС), ни от временной фазы дня.В интересах больного врач может сознательно выйти за границу объективного оптимума и намеренно вызвать обострение, но для этого он обязан заранее учесть способность своего пациента выдержать резкое напряжение защитных систем организма. Мы планируем представить на страницах специализированного издания подробное обсуждение этой темы, а пока подчеркнем, что подтверждается справедливость интерпретации лазерного луча в СКТ как высокоэффективного "фотонного" лекарства [6].Фотонное лекарствоУместно вновь провести параллель с лучевой терапией, где медицина впервые соприкоснулась с ядерной физикой. В фотонной терапии намечается связь с электродинамикой. Но если в первом случае ставилась задача эффективной биодеструкции, то в последнем - реконструкции. Разница громадная и подразумевает переход на более высокий уровень синтеза знаний. Необходимость в синтезе давно назрела. Не одна физика - естественные науки в целом в долгу перед медициной. Они по-прежнему навязывают ей в качестве научной базы биостатику, по сути антипод жизни, тогда как биодинамика продолжает пребывать в эмбриональном состоянии. Врач остается статистом на ранних этапах заболевания, так как отсутствуют методы определения его начала. Более того, при медикаментозной терапии он в принципе не может проследить за молекулярными механизмами излечения. Молекулы лекарственного соединения после попадания в организм пребывают в нем неопределенное время, непрерывно вступая и реакции как полезные, так и вредные; разделить их невозможно, и если первые преобладают, и на том спасибо!Но вот на сцену выходит фотонное лекарство со строго обозначенным во времени действием, и картина резко меняется. Ни одна молекула не вводится внутрь, и ни один фермент напрямую (фотоном) не меняет своей активности. Лишь ничтожная часть молекул газа, всегда присутствующего во внутренней среде, переводится в низковозбужденное состояние, чтобы почти мгновенно релаксировать на основной уровень. От мизерной энергии 107 Дж, первоначально выделяемой в жидкую фазу, развивается мощный оздоравли-вающий ответ. Мало того, что это похоже на чудо. Таких благоприятных условий для исследования тайн молекулярной динамики перехода "норма - патология - норма" природа, вероятно, никогда еще не представляла.Причину универсальности фотонного лекарства мы видим в том, что оно, во-первых, осуществляется через общего посредника - водную матрицу [7] и, во-вторых, избирательно действует на патологически измененные молекулярные структуры, обладающие меньшей динамической устойчивостью по сравнению с нормальными в не слишком запущенных фазах заболевания. Меры предосторожности, по-видимому, мало чем должны отличаться от установленных для фармацевтических препаратов. А вот показания к приему фотонного лекарства следовало бы определять не так, как сейчас это делается, т.е. огульно, а после проведения специальных диагностических тестов. Их создание - одна из актуальных задач будущих исследований.Обратная связьДругая важная задача - оперативный контроль реакции организма по ходу облучения и разработка для этих целей особых методов и средств, которыми медицина пока не располагает. Эта задача вытекает не только из приведенных выше положений. Лазеротерапевты давно на собственном печальном опыте уверились в необходимости ее срочного решения и даже дали ей название -"проблема обратной связи".Пионер лазерной медицины М.Ф.Стельмах в течение многих лет пытался заручиться поддержкой Правительства и органов здравоохранения СССР и РСФСР в вопросе создания систем обратной связи, подчеркивая эффект, который последние могут дать не только в ЛТ, но и в медицине чрезвычайных ситуаций и службах реанимации. Он, в частности, указывал на перспективность использования для этих целей метода лазерной цитодифрактометрии [8]. Однако ни авторитет одного из основателей квантовой электроники, ни рекомендации научно-практических конференций не нашли отклика. Лазерный цитодифрактометр - слишком тонкий прибор, чтобы его могли воспроизвести без авторского надзора - избежал незавидной участи быть присвоенным (под другим, разумеется, названием) какой-нибудь западной фирмой, но перспективы его производства в России в последние годы только ухудшились.Факторы противодействияЦитодифрактометр, конечно, не решает задачи в целом, хотя и удобен при внутривенном облучении, а также как эталонный прибор в период разработки других систем обратной связи. Этот вопрос включается, на наш взгляд, в более общую проблему. Почему ЛТ, явно многообещающее медицинское направление, не только не получает поддержки на своей родине, но порой и дискредитируется. Как возникли условия для появления на отечественном рынке лазеро-терапевтических аппаратов из США и Японии стоимостью 10 тыс. долларов, когда наше оборудование аналогичного назначения вполне доступно и в 20 раз дешевле? Каким образом "методички" по ЛТ конкретных заболеваний, разработанные тяжким трудом наших врачей-исследователей, беспрепятственно уплывают в Китай, США, Германию и другие страны, где активно используются и даже патентуются?Личный опыт работы и общение с российскими и зарубежными экспертами приводят нас к выводам о глубинных причинах противодействия развитию ЛТ вообще и в России, в частности.Экономические факторы.Фармацевтические гиганты, под контролем которых находятся почти вес связанные с медициной исследовательские программы, давно занесли ЛТ в "черный список" особо опасных потенциальных конкурентов. Линия фронта здесь уже обозначилась - от блокирования проектов до инспирированных публикаций, и оппозиция, вероятно, будет нарастать по мере распространения СКТ.Профессиональные факторы.Система медицинского образования и специализации, полностью ориентированная на применение фармпрепаратов, постоянно воспроизводит в медицине ситуацию отчуждения сферы клинической деятельности от сферы разработок лечебных средств, тем самым укореняя рутину и консерватизм и обеих областях. Лазеротерапевты (кстати, специальность это неофициальная, до сих пор не сертифицированная) зачастую не в состоянии преодолеть устоявшиеся догмы.Административные факторы.В органах управления (МЗ РФ и РАМН) прослеживается тенденция поручать руководство и проведение работ по ЛТ лицам и организациям с другой профессиональной подготовкой и специализацией. Яркий пример тому - превращение Московского НИИ лазерной хирургии одним росчерком пера ВО всесоюзного куратора ЛТ, что, как теперь очевидно, принесло и продолжает приносить существенный вред новому методу.Информационные факторы.Не существует междисциплинарного периодического издания высокого уровня, где обобщался бы опыт фото-биологов, физиков и врачей по изучению фотонной терапии наряду с освещением смежных вопросов, таких как временная организация клетки, вода в биосистемах, фазовые переходы, конформационные колебания, белковая наследственность и т.д. Отсутствует и авторитетный научный форум, нацеленный на синтез в области биодинамики.Коммерческие факторы.Производители терапевтических лазеров, с целью обойти конкурентов, выпускают на рынок аппараты с обновленными параметрами - новые длины волн, частотный режим, повышенная мощность, сопутствующее магнитное поле. Соответственно, пользователь все дальше отступает от режимов, рекомендованных ведущими исследователями, что может привести к снижению эффективности и развитию побочных эффектов.Реклама и действительностьВ качестве иллюстрации рассмотрим некоторые постулаты ныне модного "биоритмического" направления ЛТ, подробно изложенные его идеологом на страницах "Лазер-Информа" [9]:A. "Метод биоуправляемой хронофизиотерапии автоматически синхронизирует воздействие с ритмами кровенаполнения ткани, резко расширяет терапевтические диапазоны интенсивностей, исключает побочные эффекты и передозировку, однонаправленно корректируя гомеостаз". Идея метода заключается в синхронизации импульсного полупроводникового лазера с пульсом и ритмом дыхания плюс (благо это легко сделать схемно) регулирование глубины модуляции и времени задержки импульса. Чем же такой подход лучше старой и давно оставленной идеи лечения посредством "резонансной раскачки" пульса электрическими импульсами? Известно, что гидродинамические и газотранспортные ритмы являются общесистемными, в них интегрально отражается сОстояние всех подсистем организма. Последние, включая патологический очаг, имеют собственную ритмику, не сводимую к интегральной. Ритм клеточной энергетики также отличен от пульсового или дыхательного хотя бы из-за наличия в клетке соответствующих буферных систем. Вероятно, рекомендуемые режимы просто безвредны, и организм вообще не реагирует на отдельные импульсы, иначе при изменении задержки можно попасть в критическую область фазы с риском остановки сердца.Б. "Оперирование понятием "терапевтический лазер" без указания длины волны." Для СКТ неправомерность подобного подхода разъяснена выше.B. "Терапевтический диапазон интенсивностей варьирует <...> в десятки раз". Как в лаборатор,ных, так и в клинических исследованиях СКТ показано, что терапевтический эффект развивается в ранней фазе реакции клеток и межклеточной среды, которая носит структурный характер типа фазового перехода [3,4]. Ее переход с восходящей ветви на нисходящую определяет объективно оптимальную дозу, которая является инвариантом терапии. Поэтому увеличение интенсивности должно сопровождаться пропорциональным уменьшением времени экспозиции, и наоборот.Г. "Биостимуляция определяется преобладанием факторов снижения концентрации кальция над фактором ето высвобождения, вызываемого при любых физических влияниях на клетку и вне зависимости от природы первичных акцепторов". Наряду с ионами кальция известно еще два универсальных посредника, развивающих реакцию возбуждения клетки - внутримембранный и внутриклеточный, поэтому умозрительное выделение при ЛТ кальция неправомерно (измерения уровня кальция, насколько нам известно из литературы, не проводились). Кроме того, все они являются вторичными мессенджерами; специфика возбуждения клетки определяется первичной рецепцией, от нее зависит и дозировка действующего агента.Программа-минимумВеликая наша соотечественница Елена Рерих за четверть века до открытия лазеров писала: "Мир будущий, Мир Высший грядет в доспехе лучей лабораторных" [10]. От производственных технологий лазерные лучи пришли к человеку. Усилиями энтузиастов лазерная медицина сделала первые, не слишком уверенные, шаги. Пришло время объединения, сил для целенаправленною продвижения, подготовки национальной программы. В качестве предварительного этапа мы предлагаем сосредоточить усилия на следующих задачах:В области исследований:1. Получить детальный спектр действия излучения во всем оптическом диапазоне с целью идентификации первичных фотоакцепгоров.2. Разработать варианты систем обратной связи и провести их сравнительные испытания. Для содействия этому процессу организовать регулярно действующий семинар или конференцию.3. Разработать надвенный метод облучения крови.В организационной сфере:1. Образовать Комитет лазерной медицины при МЗ РФ и МЗ Белоруссии.2. Создать при этом Комитете высокопрофессиональную Российско-белорусскую ассоциацию по разработке, исследованиям и производству лазерной терапевтической и диагностической аппаратуры, разработке методических рекомендаций и централизованной подготовке кадров, передав этой ассоциации права на лицензирование и сертификацию профильной продукции.3. В целях изучения микро- и макродинамических свойств крови как основной зоны действия ЛТ и учитывая сильнейшее отставание этого направления в России от мирового уровня, рекомендовать часть сотрудников Гематологического центра РАМН на скоординированные исследования в данной области.По нашему мнению, в реализации этого плана важную роль могла бы сыграть авторитетная Лазерная ассоциация (ЛАС).Литература[1]. Корочкин И. М. , Бабенко Е. В. Механизмы терапевтической эффективности излучения гелий-неонового лазера. // Сов. Медицина, 1990, № 3, С. 3-8.[2]. Захаров С.Д., Еремеев Б.В., Перов С.Н. Сравнение эффектов лазерного воздействия на эритроциты на длинах волн 1,26 и 0,63 мкм. // Краткие сообщения по физике, 1989, №1. С. 15-16.[3]. Babenko E.V., Eremeev B.V., Kapustina G.M., Korochkin I.M. et a/. Application of copper laser for identification of a primary photoacceptor in treatment by low-intensity laser radiation. // T. Russ. Laser Research, 1995, v.16, N2, p.181-185.[4]. Захаров С.Д., Иванов А.В. Светокислородный эффект в клетках и перспективы его применения в терапии опухолей. // Квантовая электроника, 1999, т. 29, №3, С. 192-214.[5]. Zacharov S. Measurement of the erythrocyte response to low-level external action. // Proc. SPIE, v.1884, p.181-187[6]. Копвиллем У.Х. Некоторые вопросы медицинской физики. // Действие электромагнитного излучения на биообъекты и лазерная медицина. Владивосток, 1989. С. 212-226.[7]. Захаров С.Д., Минц Р.И., Скопинов С.А., Чудновский В.М. Структурная модель неспецифического биостимулирующего действия лазерного излучения: роль слабопоглощающих фотоакцепторов и альтерации структурного состояния растворов биомолекул. //Там же. С.41-52[8]. Сгельмах М.Ф. Лазерная ассоциация и лазерная медицина. //Лазер-Информ, 1991, N2, С. 1-2.[9]. Загускин С.Л. Лазерная терапия - мифы и реальность, возможные пути развития. // Лазер-Информ, 1999, N2, С. 1-6[10]. Рерих Е. Письма. Минск: ПРАМЕБ. 1992. С. 179