WSTĘP

Oddziaływanie laserów niskoenergetycznych na organizm człowieka w celu pobudzenia jego różnorodnych struktur i funkcji określa się mianem biostymulacji  (1).

Niskoenergetyczne promieniowanie laserowe jest obecnie coraz powszechniej stosowanym środkiem terapeutycznym. W praktyce wykorzystuje się przede wszystkim efekt przeciwbólowy, przeciwzapalny, przeciwobrzękowy i przyspieszający gojenie ran. Na poziomie komórki pochłanianie promieniowania małej mocy wywołuje różnokierunkowe subtelne przestrojenie lub modyfikację metabolizmu, manifestujące się zmianami czynnościowymi i morfologiczno-strukturalnymi (2).

Aby wywołać w tkankach efekt biostymulacyjny, należy doprowadzić odpowiednią ilość energii na jednostkę powierzchni. Zgodnie z prawem Arndta-Schulza najkorzystniej jest działać promieniowaniem laserowym, którego energia powierzchowna wynosi od 0,1J/cm2 do 12J/cm2   (3, 4, 5).

Działanie analgetyczne laseroterapii nie jest jednoznacznie dowiedzione i stanowi kwestię sporną wśród badaczy. Przyczyniły się do tego różne wyniki badań naukowych, jak również brak wyjaśnienia neurofizjologicznego mechanizmu działania przeciwbólowego laseroterapii. W związku z tym naukowcy stosują różne techniki badania wpływu promieniowania laserowego na funkcję nerwu.

W dostarczeniu obiektywnych danych na temat wpływu laseroterapii na obwodowy układ nerwowy istotne znaczenie ma badanie szybkości przewodnictwa nerwowego. Odbiór i analiza potencjałów czynnościowych włókien czuciowych i ruchowych okazują się użyteczne w celu ustalenia mierzalnych efektów neurofizjologicznych laseroterapii. Badania takie dają także możliwość oceny wpływu różnych dawek terapeutycznych na szybkość przewodzenia w nerwie, co ma istotne znaczenie w przypadkach terapii nerwów uszkodzonych. Podstawą badań szybkości przewodzenia impulsów w nerwie jest stymulacja pnia nerwu bodźcem elektrycznym.

Zdolność rozprzestrzeniania się stanu pobudzenia nosi nazwę przewodnictwa (6). Szybkość przewodzenia określa się jako stosunek drogi do czasu, w jakim impulsy nerwowe przebywają odcinek od punktu stymulacji do elektrody odbiorczej.

Przy badaniu przewodnictwa we włóknach ruchowych odbieramy odpowiedź wywołaną z mięśnia unerwianego przez badany nerw. Miejscem stymulacji jest tzw. punkt motoryczny nerwu, a wywołany potencjał rejestrowany jest w punkcie motorycznym mięśnia (7). Stymulację wykonuje się używając impulsu prostokątnego o czasie trwania od 0,2 do 0,5 ms i częstotliwości 1-4 Hz, używając elektrod powierzchniowych. Drażnienie nerwu wywołuje w mięśniu odpowiedź, będącą sumą jego potencjałów wywołanych.

Odpowiedź wywołaną w mięśniu charakteryzują następujące parametry (6, 8):

• amplituda [mW],

• czas trwania potencjału [ms], czyli jego długość,

• latencja [ms], inaczej okres utajenia − czas między pobudzeniem nerwu a pojawieniem się odpowiedzi mięśniowej.

Na czas przewodzenia impulsu od elektrody stymulującej do odbiorczej składa się szereg komponentów (6, 7):

• okres potrzebny do pobudzenia nerwu – ok. 0,1ms,

• czas rzeczywistego przewodzenia impulsów w pniu nerwu,

• czas zwolnionego przewodzenia w bezmielinowych wewnątrzmięśniowych zakończeniach nerwów – ok. 0,5 ms,

• opóźnienie synaptyczne – ok. 1 ms,

• czas przejścia impulsu z płytki ruchowej do elektrody odbiorczej, czyli przewodzenie we włóknie mięśniowym.

W celu uniknięcia błędów uzależnionych od powyższych komponentów przy oznaczaniu szybkości przewodzenia stosuje się stymulację co najmniej dwu oddalonych od siebie punktów, uwzględniając w obliczeniach tylko różnicę latencji odpowiedzi mięśniowej wywołanej przy drażnieniu różnych punktów.

W ten sposób oblicza się szybkość przewodzenia w pniu nerwu, dzieląc odległość pomiędzy punktami stymulacji przez różnicę dwóch latencji.

V = D / L1- L2
V – szybkość przewodzenia [m/s]
D – odległość między punktami stymulacji [mm]
L1 – latencja dystalna [ms]
L2 – latencja proksymalna [ms]

Przewodnictwo we włóknach czuciowych można badać zarówno ortodromowo jak i antydromowo (8). Przewodzenie ortodromowe odbywa się w kierunku fizjologicznym (do rdzenia kręgowego), antydromowe w kierunku przeciwnym. W niniejszej pracy zastosowano badanie ortodromowe. Do odbioru potencjałów czuciowych elektrody powierzchniowe umieszcza się ponad nerwem, w punktach wyznaczonych uprzednio przy stymulacji włókien ruchowych. Do stymulacji używa się elektrod powierzchniowych typu obrączkowego lub tzw. szczypczykowych, zakładanych na palec. Nerw drażni się impulsami prostokątnymi o czasie trwania 0,2-0,5 ms przy częstotliwości 1-4 Hz. Maksymalna amplituda odpowiedzi uzyskiwana jest przy natężeniu bodźca 4-7 razy powyżej progu czucia. Próg czucia obiektywnego wynosi 2-4 mA (7).

W związku z tym, że odpowiedź rejestrowana jest bezpośrednio z nerwu, do oznaczenia szybkości przewodzenia czuciowego bodziec stosuje się w jednym miejscu stymulacji.

Rzeczywistą prędkość przewodzenia oblicza się ze wzoru:

V = D/ L
V – szybkość przewodzenia [m/s]
D – odległość między elektrodą stymulującą a odbiorczą [mm]
L – latencja końcowa w [ms]

CEL PRACY

Celem pracy była ocena wpływu biostymulacji laserowej o mocy 100 mW i gęstości powierzchniowej energii 1,5J/punkt (2,38J/cm2) oraz 6J/punkt (9,52J/cm2) na przewodnictwo nerwowe we włóknach ruchowych i czuciowych nerwu pośrodkowego. Oceniano również wpływ biostymulacji laserowej o mocy 100mW i energii 1,5J/punkt (2,38J/cm2) oraz 6J/punkt (9,52J/cm2) na zachowanie się progu czucia we włóknach czuciowych nerwu pośrodkowego.

MATERIAŁ I METODA

Badania zostały przeprowadzone w Katedrze i Klinice Rehabilitacji CM UMK w Bydgoszczy. W badaniu udział wzięło 20 młodych, zdrowych ochotników: 12 kobiet i 8 mężczyzn, w wieku od 19 do 32 lat. Do biostymulacji laserowej wykorzystano laser półprzewodnikowy o następujących parametrach: długość fali promieniowania – 810 nm, moc promieniowania – 100 mW, tryb pracy – ciągły.

Badanie składało się z trzech etapów:

1. Badanie szybkości przewodnictwa nerwowego we włóknach ruchowych i czuciowych nerwu pośrodkowego oraz ocena progu czucia przed biostymulacją laserową.

2. Biostymulacja laserowa nerwu pośrodkowego.

3. Badanie szybkości przewodnictwa nerwowego we włóknach ruchowych i czuciowych nerwu pośrodkowego oraz ocena progu czucia około pół godziny po biostymulacji laserowej.

Badanie szybkości przewodnictwa nerwowego oparto na metodyce przedstawionej w: „Manual of nerce conduction velocity and clinical neurophysiology”(8). Badania przeprowadzono aparatem Synergy firmy Medelec przy użyciu elektrod powierzchniowych na nerwie pośrodkowym kończyny dominującej.

Do oznaczenia szybkości przewodzenia we włóknach ruchowych nerw pośrodkowy drażniono w dwóch punktach wzdłuż jego przebiegu (punkty motoryczne nerwu). Do stymulacji wykorzystano bodziec prostokątny o czasie trwania 0,2 ms i częstotliwości 1Hz. Natężenie bodźca zwiększano do wartości supramaksymalnych (ryc.1).

Odpowiedź rejestrowano z mięśnia odwodziciela kciuka krótkiego za pomocą dwóch elektrod miseczkowych. Rejestrowano latencję dystalną, latencję proksymalną, różnicę tych latencji, amplitudę i czas trwania potencjału wywołanego z mięśnia, szybkość przewodnictwa nerwowego oraz temperaturę dłoni – za pomocą elektronicznego czujnika temperatury zintegrowanego ze stanowiskiem pomiarowym.

Badanie szybkości przewodzenia we włóknach czuciowych nerwu pośrodkowego wykonano stymulując zakończenia czuciowe na II palcu. Stymulowano bodźcem prostokątnym o czasie trwania 0,1ms i częstotliwości 1Hz. Odpowiedź rejestrowano przy natężeniu równym 4-krotnej wartości progu czucia. Potencjał odbierano ponad nerwem w punktach wyznaczonych uprzednio przy stymulacji włókien ruchowych.

Rejestrowano: latencję końcową, szybkość przewodzenia, amplitudę potencjału i czas jego trwania oraz temperaturę dłoni, określano próg czucia.

Naświetlanie nerwu promieniowego promieniowaniem laserowym przeprowadzono metodą kontaktową, punktowo, za pomocą sondy ręcznej. U każdej osoby badanej naświetlano 15 punktów wzdłuż przebiegu nerwu: 5 na dłoni i 10 na przedramieniu.

Grupę 20 badanych osób losowo podzielono na dwie 10-osobowe podgrupy:

– 10 osób naświetlano dawką energii promieniowania E=1,5J/punkt (2,38J/cm2),

– 10 osób naświetlano dawką energii promieniowania E=6J/punkt (9,52J/cm2).

W każdym przypadku stosowano moc 100 mW. Po około pół godziny po poddaniu nerwu biostymulacji laserowej badano szybkość przewodnictwa nerwowego zgodnie z opisaną wcześniej metodyką.

WYNIKI

Efekty neurofizjologiczne biostymulacji laserowej oceniano na podstawie badania wartości parametrów potencjału ruchowego, potencjału czuciowego oraz oceny progu czucia. Rejestracja potencjałów dostarcza ilościowych danych na temat wpływu określonej dawki promieniowania laserowego na obwodowy układ nerwowy. Natomiast ocena progu czucia stanowi ocenę jakościową. Wyniki poddano analizie statystycznej, wykorzystując test t-Studenta dla prób zależnych przy poziomie ufności 95% ( p ≤ 0,05).

W tabeli 1 przedstawiono analizę statystyczną średnich wartości parametrów potencjału ruchowego oraz szybkości przewodzenia we włóknach ruchowych nerwu pośrodkowego przed i po biostymulacji laserowej dla dawki 1,5J/punkt (2,38J/cm2) i 6J/punkt (9,52J/cm2) przy mocy równej 100 mW.

Zaobserwowano statystycznie istotny wzrost latencji końcowej w następstwie naświetlania nerwu pośrodkowego dawką energii równą 1,5J/punkt. Poza tym, nie wykazano istotnych statystycznie zmian wartości amplitudy, czasu trwania potencjału wywołanego oraz szybkości przewodzenia we włóknach ruchowych zarówno dla dawki energii równej 1,5J/punkt, jak i 6J/punkt.

Tabela 2 przedstawia analizę statystyczną średnich wartości parametrów potencjału czuciowego oraz szybkości przewodzenia we włóknach czuciowych nerwu pośrodkowego, a także wartości progu czucia przed i po biostymulacji laserowej dla dawki 1,5J/punkt i 6J/punkty.

Zarówno dla dawki energii promieniowania równej 1,5J/punkt, jak i 6J/punkt wykazano brak istotnych statystycznie zmian wartości latencji, amplitudy, czasu trwania potencjału wywołanego oraz szybkości przewodzenia we włóknach czuciowych. Wykazano istotne statystycznie różnice czucia we włóknach czuciowych, zarówno przy dawce 1,5J/punkt, jak i 6J/punkt. Wykazano, że dawka 1,5J/punkt wywiera większy statystycznie wpływ na próg czucia niż dawka 6J/punkt. Dla dawki 6J/punkt wartość progu czucia wzrosła o 3,4% wartości wyjściowej, a dla dawki 1,5J/punkt aż 16,9% wartości wyjściowej tj. blisko 5 razy więcej.

DYSKUSJA

Wpływ biostymulacji laserowej na obwodowy układ nerwowy po dzień dzisiejszy pozostaje przedmiotem dyskusji. Prowadzone badania in vivo i in vitro, na ludziach i zwierzętach, na nerwach zdrowych i uszkodzonych, nie dają jednoznacznych wyników.

Badaniem przewodnictwa nerwowego w nerwie pośrodkowym zajmował się m.in. G. D. Baxter i wsp. (9). Wykazał mały, ale znamienny wzrost latencji, stosując laser o długości fali 830 nm, mocy 40 mW, pracujący w sposób ciągły. Nerw naświetlano w czterech punktach stosując dawkę 9,6J/cm2. W innych badaniach tych samych autorów możemy zaobserwować znaczny wzrost w latencjach odpowiedzi jako wynik naświetlania laserem o długości fali 830 nm skóry w dziesięciu punktach (9,6J/cm2) wzdłuż przebiegu nerwu, między elektrodą stymulującą na łokciu a odbiorczą na drugim palcu.

J. R. Basford i wsp. (10) także badali wpływ promieniowania laserowego (długość fali 830 nm, moc 40 mW, praca ciągła) na funkcję nerwu pośrodkowego u ludzi zdrowych. Prawy nerw pośrodkowy naświetlano w dziesięciu punktach na jego przebiegu dawkA 1,2J/punkt.W przeciwieństwie do badań Baxtera (9), analiza wyników wykazała, że latencja motoryczna i sensoryczna w naświetlanych nerwach w odniesieniu do grupy kontrolnej uległa zmniejszeniu o 3-4%.

A. S. Lowe i wsp. (11) także wykorzystał w swych badaniach nerw pośrodkowy. Korzystając z urządzenia laserowego o długości fali 830 nm, mocy 30 mW, pracującego w sposób ciągły, naświetlał dziesięć punktów wzdłuż przebiegu nerwu następującymi dawkami energii: 1.5, 3.0, 6.0, 9.0 i 12J/cm2. Analiza wyników latencji, jak również temperatur skóry w 20 minut po naświetlaniu wykazała znaczące zmniejszenie temperatury skóry dla dawki 1,5J/cm2, połączone ze znacznym wydłużeniem latencji czuciowej w odniesieniu do grupy kontrolnej. W grupach naświetlanych dawkami energii 3J/cm2 i 6J/cm2 nie obserwowano aż tak znaczącego zmniejszenia temperatury, jednak pozostawała ona nadal niższa niż w grupie kontrolnej, co korespondowało ze zmniejszeniem szybkości przewodnictwa nerwowego. Odmiennie, w grupach naświetlanych dawkami energii 9J/cm2 i 12J/cm2 temperatura skóry była wyższa niż w grupie kontrolnej, jednakże wzrost ten był większy dla dawki 9J/cm2 niż dla dawki 12J/cm2, co wiązało się ze skróceniem latencji w tych grupach.

Zmiany długości latencji były odwrotnie proporcjonalne do zmian temperatury. Zatem największe skrócenie latencji zanotowano dla dawki 9J/cm2. Na podstawie wyników powyższego badania wnioskować można, że najbardziej skuteczne w terapii analgetycznej będą najmniejsze wartości gęstości energii, powodujące znaczne wydłużenie latencji, a więc zwolnienie szybkości przewodzenia, co może wyjaśniać jeden z mechanizmów działania przeciwbólowego laseroterapii.

Na podstawie badań własnych także można stwierdzić, że w zastosowaniu analgetycznym biostymulacji laserowej skuteczniejsze będzie stosowanie mniejszej dawki energii 1,5J/punkt (2,38J/cm2), gdyż w porównaniu z dawką 6J/punkt (9,52J/cm2) powoduje ona blisko pięciokrotnie silniejsze działanie przeciwbólowe.

WNIOSKI

Na podstawie analizy wyników badań doświadczalnych i doniesień naukowych wysunięto następujące wnioski:

1. Biostymulacja laserowa (810 nm) wiązką promieniowania o mocy 100 mW i energii J/punkt (2,38J/cm2) nie wywiera istotnych zmian szybkości przewodzenia we włóknach ruchowych i czuciowych nerwu pośrodkowego, natomiast statystycznie istotnie zwiększa latencję końcową potencjału ruchowego. Nie zmienia pozostałych parametrów potencjału ruchowego i czuciowego.

2. Biostymulacja laserowa (810 nm) wiązką promieniowania o mocy 100 mW i energii 1,5J/punkt (2,38J/cm2) nie wywiera istotnych  zmian  szybkości przewodzenia we włóknach ruchowych i czuciowych nerwu pośrodkowego, jak również nie wpływa na zmianę  parametrów potencjału ruchowego i czuciowego.

3. Biostymulacja laserowa (810 nm) wiązką promieniowania o mocy 100 mW, zarówno dla dawki 1,5J/punkt (2,38J/cm2), jak i 6J/punkt (2,38J/cm2), znacząco zwiększa próg czucia we włóknach czuciowych nerwu pośrodkowego. Dawka 1,5J/punkt (2,38J/cm2),w porównaniu z dawką 6J/punkt (9,52J/cm2), powoduje blisko pięciokrotnie silniejsze działanie przeciwbólowe.

4. Wskazana jest kontynuacja badań z zastosowaniem różnych parametrów laserostymulacji celem określenia dokładnych parametrów w leczeniu różnych dolegliwości związanych z obwodowym układem nerwowym.

5. Prawdopodobnie zastosowanie wyższych mocy lasera (laseroterapii wysokoenergetycznej) poprzez głębszą penetrację może powodować zmiany w przewodnictwie ruchowym, co wymaga dalszych badań doświadczalnych.

..............................................................................................................................................................

PIŚMIENNICTWO:

1.    Taradaj J.: Lasery w medycynie i rehabilitacji. Fizjoterapia:2001, 9;4.

2.    Sieroń A, Adamek M, Cieślar G.: Magneostymulacja i laseroterapia. Śląska Akademia Medyczna, Katowice 1994.

3.    Mika T.: Kilka uwag na temat niskoenergetycznej terapii laserowej. Balneologia Polska1995; tom XXXVII; zeszyt 3-4.

4.    Fiodor P.: Zarys klinicznych zastosowań laserów. Dom Wydawniczy ANKAR, Warszawa 1995.

5.    Glinkowski W, Pokora L.: Lasery w terapii. Laser Instruments, Warszawa 1993.

6.    Ludin Hp.: Handbook of electroencephalography and clinical neurophysiology. Electromyography. Revised series. Elsevier; vol 5; 1995.

7.    Hausmanowa-Petrusewicz I., Emeryk B.: Elektromiografia kliniczna. Wyd II zmienione. PZWL, Warszawa 1986.

8.    De Lisa JA. et al.: Manual of nerve conduction velocity and clinical neurophysiology. Raven Press;New York 1994.

9.    Baxter GD. et al.: Localization of the effect of low energy laser irradiation upon conduction latencies in the human median nerve in vivo. Journal of Physiology1992; vol 446.

10.    Basford JR. et al.: Effects of 830 nm continuous wave laser diode irradiation on median nerve function in normal subjects. Laser in Surgery and Medicine1993; 13: 597-604.

11.    Lowe AS et al.: Effect of low intensity laser (830 nm) irradiation on skin temperature and antidromic conduction latencies in the human median nerve: relevance of radiant exposure. Laser in Surgery and Medicine1994; 14: 40-46.

..............................................................................................................................................................

Adres do korespondencji:

Małgorzata Łukowicz
Collegium Medicum UMK w Bydgoszczy
Katedra i Zakład Laseroterapii i Fizjoterapii
ul. Marii Skłodowskiej-Curie 9, 85-094 Bydgoszcz
tel. /52/ 585-34-85 e-mail: gosialukowicz@wp.pl

Artykuł nadesłano: 10.09.2007
Zaakceptowano do druku: 29.11.200711.