क्षेत्रीय सेरेब्रल ऑक्सीमेट्री और थर्मल इमेजिंग से मस्तिष्क फोटोबायोमोड्यूलेशन-प्रीलिमिनरी परिणाम

Suyzeko कंपनी ने एक नए उत्पाद पर शोध किया था। ब्रेन Photobiomodulation मशीन, हमारी कंपनी ने उत्पाद पर शोध करने के लिए 1 वर्ष से अधिक समय बिताया था, और हमने प्रोफेसर को हमारे लिए एक शोध करने के लिए आमंत्रित किया। विवरण के लिए निम्नलिखित लेख देखें।

पूरक और एकीकृत लेजर मेडिसिन के लिए अनुसंधान इकाई, एनेस्थीसिया और गहन देखभाल चिकित्सा में बायोमेडिकल इंजीनियरिंग की अनुसंधान इकाई, और टीसीएम अनुसंधान केंद्र ग्राज़, मेडिकल यूनिवर्सिटी ऑफ ग्राज़, औनब्रुगरप्लैट्ज़ 39, ईजी 19, 8036 ग्राज़, ऑस्ट्रिया

प्राप्त: 4 जनवरी 2019 / स्वीकृत: 15 जनवरी 2019 / प्रकाशित: 16 जनवरी 2019

सार:

एलईडी (लाइट एमिटिंग डायोड) मस्तिष्क फोटोबायोमोड्यूलेशन के लिए उपकरणों का एक नया टुकड़ा पेश किया गया है। क्षेत्रीय सेरेब्रल ऑक्सीजन संतृप्ति और थर्मोग्राफी से प्रारंभिक परिणाम उत्तेजना से पहले और बाद में दिखाए जाते हैं। प्रक्रिया एक संभावित अभिनव चिकित्सीय विधि के जैविक प्रभावों को निर्धारित करने के लिए एक नया तरीका प्रदान करती है। हालांकि आगे के माप बिल्कुल आवश्यक हैं।

कीवर्ड:

Photobiomodulation; दिमाग; एलईडी (प्रकाश उत्सर्जक डायोड) उत्तेजना; प्रकाश चिकित्सा; तरंग दैर्ध्य; आघात; पागलपन; मानसिक रोग; क्षेत्रीय सेरेब्रल ऑक्सीजन संतृप्ति; थर्मल इमेजिंग; एलईडी हेलमेट

मस्तिष्क फोटोबायोमोड्यूलेशन (पीबीएम) लाल से निकट-अवरक्त (एनआईआर) प्रकाश उत्सर्जक डायोड (एलईडी) के साथ विभिन्न प्रकार के न्यूरोलॉजिकल और मनोवैज्ञानिक विकारों के लिए एक अभिनव चिकित्सा हो सकती है [1]। लाल/एनआईआर प्रकाश माइटोकॉन्ड्रियल श्वसन श्रृंखला जटिल IV (साइटोक्रोम सी ऑक्सीडेज) को उत्तेजित कर सकता है और एटीपी (एडेनोसिन्ट्रिप्फेट) संश्लेषण [1,2,3] को बढ़ा सकता है। इसके अलावा, आयन चैनलों द्वारा प्रकाश अवशोषण सीए 2+ की रिहाई और प्रतिलेखन कारकों और जीन अभिव्यक्ति [1] के सक्रियण की ओर जाता है। ब्रेन पीबीएम थेरेपी न्यूरॉन्स की चयापचय क्षमता में सुधार कर सकती है और एंटी-इंफ्लेमेटरी, एंटी-एपोप्टोटिक और एंटीऑक्सिडेंट प्रतिक्रियाओं के साथ-साथ न्यूरोजेनेसिस और सिनैप्टोजेनेसिस [1] को उत्तेजित करने में सक्षम है। निष्कर्ष बताते हैं कि पीबीएम बढ़ा सकता है, उदाहरण के लिए, सुरक्षित और लागत प्रभावी तरीके से पुराने वयस्कों के ललाट मस्तिष्क कार्यों [4]।
यह लेख मस्तिष्क के फोटोबायोमॉड्यूलेशन के लिए एलईडी उपकरण (चित्रा 1) का एक नया टुकड़ा पेश करता है, जिसमें अवरक्त स्पेक्ट्रोस्कोपिक माप और थर्मल इमेजिंग के पास प्रारंभिक परिणाम शामिल हैं।

चित्रा 1. अभिनव एलईडी (लाइट एमिटिंग डायोड) के साथ पहला माप फोटोबायोमोड्यूलेशन हेलमेट (सुयज़ेको से प्रोटोटाइप (शेन्ज़ेन गुआंगयांग झोंगकांग टेक्नोलॉजी लिमिटेड, चीन), चीन के मेडिकल यूनिवर्सिटी, ऑस्ट्रिया, यूरोप में 25 दिसंबर 2018 को प्रदर्शन किया। ।

मस्तिष्क फोटोबायोमोड्यूलेशन से संबंधित पहला होनहार बुनियादी और नैदानिक ​​परीक्षण पहले ही पूरा हो चुका है; हालांकि, वर्तमान में चिकित्सीय प्रक्रियाओं के लिए उपयोगी उपकरणों की कमी है [1,2,3,4,5,6,7,8]]। Suyzeko (शेन्ज़ेन गुआंगयांग झोंगकांग टेक्नोलॉजी लिमिटेड, चीन) ने इस तरह के एक अभिनव उपकरण का एक प्रोटोटाइप विकसित किया। मेडिकल यूनिवर्सिटी ऑफ ग्राज़ के टीसीएम (पारंपरिक चीनी चिकित्सा) अनुसंधान केंद्र (अध्यक्ष: गेरहार्ड लिटशर) में, इस निर्माण (चित्रा 1) के साथ पहला परीक्षण माप किया गया था। इस पायलट माप के प्रारंभिक डेटा यहां प्रस्तुत किए गए हैं।

उपकरण वर्तमान में 810 एनएम की तरंग दैर्ध्य का उपयोग करके अवरक्त एलईडी पर आधारित है। यह तरंग दैर्ध्य हाल ही में (2018) साबित हुआ है कि ट्रांसक्रानियल लेजर/लाइट स्टिमुलेशन [9] के लिए सर्वश्रेष्ठ में से एक है। हमारी शोध टीम [5,6,7,8,10] द्वारा किए गए मापों द्वारा परिणामों की पुष्टि की गई थी।

नए उत्तेजना हेलमेट के लिए, कुल मिलाकर 810 एनएम की तरंग दैर्ध्य के साथ 256 एल ई डी का उपयोग किया गया था (चित्र 2)। सक्रिय मोड (60 मेगावाट; एक एलईडी; 24 मेगावाट/सेमी 2; ~ 15 डब्ल्यू कुल हेलमेट) में सभी एल ई डी (एन = 256) के साथ जांच की गई। उत्तेजना की अवधि 15 मिनट थी। चित्रा 2 भी एक मानव खोपड़ी (मध्य और दाईं ओर) के लिए प्रकाश संचरण को दर्शाता है। ट्रांसमिशन फैक्टर के लिए आगे की गणना के लिए, पिछले प्रकाशनों को देखें [6,7,8,9,10,11]।

चित्रा 2. संभावित मस्तिष्क फोटोबायोमोड्यूलेशन थेरेपी (3 जनवरी 2019) के लिए सुयज़ेको (शेन्ज़ेन, चीन) से हेलमेट।

क्षेत्रीय सेरेब्रल ऑक्सीजन संतृप्ति (RSO2) में परिवर्तनों के माप को एक Invos 5100C ऑक्सीमीटर (सोमानेटिक्स कॉर्प, ट्रॉय, एमआई, यूएसए) उपकरण का उपयोग करके किया गया था। इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रोस्कोपी के पास, कई वर्षों के लिए बुनियादी चिकित्सा अनुसंधान और नैदानिक ​​संकेतों में सफलतापूर्वक लागू किए गए बरकरार खोपड़ी को मापने के लिए एक गैर -विधिवत विधि है [6]। निकट-अवरक्त प्रकाश (730 और 805 एनएम) को त्वचा के माध्यम से उत्सर्जित किया जाता है, और विभिन्न प्रकार के ऊतक (त्वचा और हड्डी) को पारित करने के बाद, लौटा हुआ प्रकाश प्रकाश स्रोत (3 और 4 सेमी) से दो दूरी पर पाया जाता है। इस सिद्धांत के आधार पर, गहरी संरचनाओं (2-4 सेमी) में रक्त के वर्णक्रमीय अवशोषण को RSO2 [5,12] के रूप में निर्धारित और परिभाषित किया जा सकता है। सेंसर को स्वस्थ स्वयंसेवक के दिमाग के दाईं और बाईं ओर ललाट क्षेत्र में लागू किया गया था (चित्र 1 देखें)। बाहरी प्रकाश प्रभाव को कम करने के लिए, इस क्षेत्र में सिर रिकॉर्डिंग और उत्तेजना प्रक्रिया के दौरान एक लोचदार बैंड के साथ कवर किया गया था। 20 मिनट के आराम के समय के बाद, एलईडी उत्तेजना को चालू कर दिया गया था। तीन खंडों (पहले (20 मिनट), (15 मिनट) के दौरान (15 मिनट) के दौरान, और (20 मिनट) उत्तेजना के बाद) के परिणाम चित्र 3 में इंगित किए गए हैं। एलईडी उत्तेजना। तापमान के परिवर्तन चित्र 4 में दिखाए गए हैं।

चित्रा 3. Suyzeko (शेन्ज़ेन, चीन) से एलईडी उत्तेजना हेलमेट के साथ पहले पायलट माप के परिणाम। बाईं और दाईं ओर उत्तेजना के दौरान और बाद में क्षेत्रीय सेरेब्रल ऑक्सीजन संतृप्ति में वृद्धि पर ध्यान दें।

चित्रा 4. नए उत्तेजना हेलमेट का उपयोग करके पहले पायलट माप के थर्मल इमेजिंग से परिणाम। माथे (मध्य पंक्ति; डी -एफ) और ठोड़ी पर और ठोड़ी (निचली पंक्ति; जी -आई) पर हेलमेट (ऊपरी पंक्ति, ऊपरी पंक्ति, पहले, बी के दौरान और सी के बाद बी के दौरान, बी के दौरान, बी के दौरान, बी के दौरान, बी) पर तापमान पर ध्यान दें।

पीबीएम थेरेपी 50 साल से अधिक समय पहले विकसित की गई थी; हालांकि, इसके नैदानिक ​​अनुप्रयोग के लिए मापदंडों और प्रोटोकॉल पर अभी भी कोई सामान्य समझौता नहीं है। कुछ शोध टीमों ने 100 मेगावाट/सेमी 2 से कम के बिजली घनत्व और 4 से 10 जे/सेमी 2 [11] की ऊर्जा घनत्व का उपयोग करने की सिफारिश की है। अन्य समूह ऊतक सतह [11] पर 50 J/cm2 के रूप में अधिक सलाह देते हैं। तरंग दैर्ध्य, ऊर्जा, प्रवाह, शक्ति, विकिरण, नाड़ी मोड, उपचार की अवधि और पुनरावृत्ति दर जैसे पैरामीटर एक विस्तृत श्रृंखला में लागू किए जा सकते हैं। हमारे वर्तमान प्रारंभिक परिणामों ने एलईडी उत्तेजना के संबंध में सेरेब्रल RSO2 की स्पष्ट प्रतिक्रिया दिखाई। हालांकि, यह उल्लेख किया जाना चाहिए कि तापमान में काफी वृद्धि हुई है, और इन प्रभावों को आगे के अध्ययनों में विस्तार से ध्यान में रखा जाना चाहिए। यह भी तथ्य है कि उच्च माइटोकॉन्ड्रियल गतिविधि वाली कोशिकाओं में अप्रभावी अध्ययन कम-खुराक के लिए अधिक बार होने के कारण दिखाई देते हैं [11]। इसलिए, इष्टतम उत्तेजना खुराक से संबंधित नैदानिक ​​अध्ययन आवश्यक हैं।

ट्रांसक्रानियल पीबीएम विभिन्न मानसिक रोगों के इलाज के लिए वादा करता है। पिटज़्स्के एट अल। ] कार्लो सिमुलेशन। यह अध्ययन दर्शाता है कि गहरे मस्तिष्क के ऊतकों को ट्रांसक्रैनियल और ट्रांसफेनोइडली को रोशन करना भी संभव है। यह प्रकाश चिकित्सा [13] की आवश्यकता वाले पीडी या अन्य सेरेब्रल रोगों के पीड़ितों के लिए चिकित्सीय विकल्प खोलता है।

एलईडी पीबीएम के लिए संभावित प्रतिकूल प्रभावों से संबंधित कई जांच हुई हैं। उदाहरण के लिए, मोरो एट अल। सामान्य, भोले मकाक बंदरों में पीबीएम (670 एनएम) के 12 सप्ताह तक, लंबी अवधि के आवेदन के प्रभावों का पता लगाया। उन्होंने एक इंट्राक्रैनील दृष्टिकोण [14] द्वारा वितरित पीबीएम से जुड़े किसी भी प्रमुख जैव सुरक्षा संबंधी चिंताओं के लिए कोई हिस्टोलॉजिकल आधार नहीं पाया। हेनेसी और हैम्बलिन ने ट्रांसक्रानियल पीबीएम [2] के प्रतिकूल प्रभावों की पहले से स्थापित सुरक्षा और उल्लेखनीय कमी को भी बताया।

प्रारंभिक परिणाम बहुत आशाजनक हैं; हालांकि, उपयोग करने में सक्षम होने के लिए आगे के शोध कार्य की आवश्यकता होती है, उदाहरण के लिए, एक चिकित्सीय विधि के रूप में इस नए प्रकार का पीबीएम। कई जांचकर्ताओं का मानना ​​है कि मस्तिष्क विकारों के लिए एलईडी और/या लेजर के साथ पीबीएम आने वाले वर्षों और दशकों [3] में प्रकाश चिकित्सा के सबसे महत्वपूर्ण चिकित्सा अनुप्रयोगों में से एक बन जाएगा।

अनुदान
इस शोध को कोई बाहरी फंडिंग नहीं मिली।
स्वीकृतियाँ
लेखक नए एलईडी उपकरणों और एनआईआरएस सेंसर के लिए शेन्ज़ेन गुआंगयांग झोंगकांग टेक्नोलॉजी लिमिटेड, शेन्ज़ेन, चीन को धन्यवाद देना चाहते हैं। वह डेटा रिकॉर्डिंग के साथ अपनी बहुमूल्य मदद के लिए डेनिएला लिटशर, एमएससी पीएचडी को भी धन्यवाद देना चाहता है। टीसीएम रिसर्च सेंटर ग्राज़ में वैज्ञानिक कार्य आंशिक रूप से ऑस्ट्रियाई संघीय विज्ञान, अनुसंधान और अर्थव्यवस्था मंत्रालय द्वारा समर्थित है।
हितों का टकराव

लेखक हितों के संघर्ष की कोई घोषणा नहीं करता।

संदर्भ
सालहपोर, एफ।; महमौदी, जे।; कामरी, एफ।; सादि-इग्घद, एस।; रस्ता, एसएच; हैम्बलिन, एमआर ब्रेन फोटोबायोमोड्यूलेशन थेरेपी: एक कथा समीक्षा। मोल। न्यूरोबायोल। 2018, 55, 6601–6636। [Google विद्वान] [CrossRef] [PubMed]
हेनेसी, एम ।; हैम्बलिन, एमआर फोटोबायोमोड्यूलेशन और मस्तिष्क: एक नया प्रतिमान। जे। ऑप्ट। 2017, 19, 013003. [गूगल स्कॉलर] [क्रॉसरीफ] [पबएमड]
हैम्बलिन, मिस्टर शाइनिंग लाइट ऑन द हेड: मस्तिष्क विकारों के लिए फोटोबायोमोड्यूलेशन। बीबीए क्लिन। 2016, 6, 113–124। [Google विद्वान] [CrossRef] [PubMed]
चान, के रूप में; ली, टीएल; येउंग, एमके; Hamblin, MR Photobiomodulation पुराने वयस्कों के ललाट संज्ञानात्मक कार्य में सुधार करता है। इंट। जे। गेरिएट्र। मनोचिकित्सा 2018. [Google विद्वान] [Crossref]
लिटशर, जी। ट्रांसक्रानियल लेजर स्टिमुलेशन रिसर्च-ए न्यू हेलमेट और इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रोस्कोपी के पास पहला डेटा। मेडिसिन 2018, 5, 97. [गूगल स्कॉलर] [क्रॉसरीफ]
लिटशर, जी।; लिटशर, डी। इनोवेटिव लेजर मेडिसिन के वैज्ञानिक पहलू। लेजर एक्यूपंक्चर और इनोवेटिव लेजर मेडिसिन में; बह्र, एफ।, लिटशर, जी।, एड ।; बह्र और फुचेनबश: म्यूनिख, जर्मनी, 2018; अध्याय 3; पीपी। 13–77। [गूगल शास्त्री]
लिटशर, डी ।; लिटशर, जी। लेजर थेरेपी और स्ट्रोक: पीले लेजर के विचार में पद्धतिगत आवश्यकताओं की मात्रा का ठहराव। इंट। जे। फोटोएनर्जी 2013, 2013, 575798. [Google विद्वान] [Crossref]
लिटशर, डी ।; लिटशर, जी। लेजर थेरेपी और मनोभ्रंश: एक डेटाबेस विश्लेषण और एलईडी-आधारित प्रणालियों पर भविष्य के पहलू। इंट। जे। Photoenergy 2014, 2014, 268354. [Google विद्वान] [Crossref]
वांग, पी ।; ली, टी। कौन सा तरंग दैर्ध्य ट्रांसक्रानियल निम्न-स्तरीय लेजर उत्तेजना के लिए इष्टतम है? जे। बायोफोटोनिक्स 2018, E201800173। [Google विद्वान] [CrossRef] [PubMed]
लिटशर, जी।; मिन, एल।; Passegger, CA; लिटशर, डी ।; ली, एम ।; वांग, एम ।; गफरी-तबरिज़ी-विज़सी, एन।; स्टेलज़र, i ।; Feigl, G।; Gaischek, i।; और अन्य। ट्रांसक्रानियल पीला, लाल, और अवरक्त लेजर और एलईडी उत्तेजना: एक चिक भ्रूण मॉडल में संवहनी मापदंडों के परिवर्तन। इंटीग्र। मेड। इंट। 2015, 2, 80-89। [Google विद्वान] [Crossref]
ज़ीन, आर।; सेल्टिंग, डब्ल्यू।; हैम्बलिन, एमआर प्रकाश मापदंडों और फोटोबायोमोड्यूलेशन प्रभावकारिता की समीक्षा: जटिलता में ड्राइव करें। जे। बायोमेड। ऑप्ट। 2018, 23, 120901. [Google विद्वान] [Crossref] [PubMed]
लिटशर, जी।; श्वार्ज़, जी। ट्रांसक्रानियल सेरेब्रल ऑक्सीमेट्री; पाबस्ट साइंस पब्लिशर: लेंगरिच, जर्मनी, 1997. [गूगल स्कॉलर]
पिटज़्स्के, ए ।; लोविसा, बी।; सेडॉक्स, ओ ।; ज़ेलवेगर, एम ।; Pfleiderer, एम ।; टार्डी, वाई।; Wagnières, G. Red और NIR लाइट डोसिमेट्री इन द ह्यूमन डीप ब्रेन। भौतिकी। मेड। बायोल। 2015, 60, 2921–2937। [Google विद्वान] [CrossRef] [PubMed]
मोरो, सी ।; टोरेस, एन।; अरवानिटकिस, के ।; कुलेन, के ।; चाब्रोल, सी ।; अगाय, डी ।; डार्लोट, एफ।; बेनाबीड, अल; Mitrofanis, J. सामान्य गैर-मानव प्राइमेट्स में दीर्घकालिक फोटोबायोमोड्यूलेशन के बाद विषाक्तता के लिए कोई सबूत नहीं। Exp। ब्रेन रेस। 2017, 235, 3081–3092। [Google विद्वान] [CrossRef] [PubMed]