İntravasküler lazer ışın tedavisi

Düşük enerjili lazerin tedavideki yeri ve etki mekanizmaları

Lazere genel giriş

    Işık, kör insanların dahi sezdiği özel bir yapıdır. Tüm vücudumuz ışığa tepki gösterir. Örneğin ültraviyole ışığına maruz kaldığımızda cildimiz kararır. Bazı ışın tedavisi yapan kızılötesi ışıkları ise sıcaklık olarak algılarız. Işık, elektromanyetik dalga spektrumunun sadece küçük bir parçasıdır.

İlk kez lazer ışığı 25 yıl önce Rusya da uygulanmıştır. Lazer dalgaları kırmızı, yeşil veya mavidir. Damar yolundan verilen lazer dalgaları, kana erişir ve kan hücreleri tarafından emilir. Bu kan hücreleri yardımıyla hastanın hastalıklı organlarına ve hücrelerine varır.

Lazerin pozitif tedavi etkileri, Kronik karaciğer rahatsızlıklarında, nöropati diyabetikte, yaraların ve scar dokuların çabuk iyileşmesinde, damarları daralmış veya tıkanmış organlar, diyabetlerde ve hazımsızlık tedavilerinde görülmüştür.

 

Lazere ait bazı terimler,

Koherans: Hafif dalgayı oluşturan paralel fazdır.

Monokromatizm: Özellikle dar dalga boyu alanında bulunmaktadır.

Dalga uzunluğu

W ya da MW gücü

W/cm² de yoğunluk gücü

J/cm² de enerji yoğunluğu

WC = devam eden ya da kalıcı ışın

WP = özel frekanslı vuruşlu ışın.

 

Dalgalı parçaların temel karakteristik özelliği ışığın ikili olmasıdır. Bazı light karakterler ise sadece dalga şeklinin içerisinde anlaşılabilir. Diğerleri ise partikülün içerisindedir. 

 

Kuantum teorisine göre, çekirdeğin etrafındaki elektronun hareketi herhangi bir ışın çıkarmıyor. Bunun yerine, elektron daha yüksek bir yerden, daha alçak bir yere gecıs yaptığı zaman ışın çıkıyor. Böylece açığa çıkan enerji net olarak belirlenebiliyor.

 

Lazer, ikiye ayrılır: sert lazer ve yumuşak lazer.

 

     Sert lazer: Enerji dolu ve ışının direkt fiziksel etkisinin olduğu lazerdir. Örneğin cerrahı lazer.

     Yumuşak lazer: Yumuşaktır. yıkıcı ve termik etkileri olmayan lazerdir. Yumuşak lazerler, ihmal edilebilir termik etkilere sahiptir fakat; regülasyon sistemindeki hücrelerinde tam olarak tanımlanmamış bir yol olduğu anlaşılmaktadır                                

    Beyaz ışık bütün renklerin karışımıdır ve bütün yönlere yayılır. Lazer ışığı ise tam renge sahiptir (Monokromatizm). Ve düzenli foton akımıyla karakterizedir. Bu akım, küçük bir alanda yoğun bir enerji yansıtır.

 2. Koheransın önemi

 Koheransı, boylamsal ya da uzamsal olarak ayırt etmeliyiz. Sadece monokromatik koherans ışıkları ışığın giriş çıkışının tüm alanında koheransı tutar. Dışarı çıkan diyot ışık(LED) da sadece dokunun yüzeyinde biraz koherans üretir fakat hem dokunun derininde hem de kan gibi yoğun süspansiyon içerisinde LED koheransını kaybeder.

 3. Düşük seviyede lazer terapisinin biyokimyasal olarak etki mekanizması

 Spektrum, fotonların etkilerinin dalga boyundan ve uygulanan enerjiden bağımsız olduğunu gösterir ve hücrenin özel foton alıcılarının spektrum emilimine benzemektedir.

 İrradiation: Tedavi amacıyla özellikle ültraviyole ya da iyonizen ışınların organizmaya uygulanmasıdır.

 350- 450 nm mavi (flavoproteınler, dehıdronenaz)

600- 820 nm kırmızı (sıtokrom-c-oksidiz)

 

Mavi dizide (400 nm civarında) ışık, NADH dehıdrogenaz complexi tarafından absorbe edilir. NADH dehıdrogenaz komplexi, mitokondri içerisindeki solunum zincirinin başlatıcı komplekstir.

Solunum zincirinin son taşıyıcısı olan Sıtokrom c oksıtaz komplexini baslıca hareket ettiren fotonlar 630 ile 900 nm arasında, kırmızı ve kızılötesi dizi içerisindedir

 Mitokondrinin yapısı

 Doku hücrelerindeki özel tiplerine göre mitokondrinin yapısı farklılık gösterebilmektedir. Yasayan hücre mitokondrileri dinamik yapıdadır. Bu, onların yapılarının ve hacimlerinin değiştiğini göstermektedir. Bir bütüne katılabilir ya da kendilerini bölebilirler. Ana görevi ATP üretimidir. Mitokondri, iç ve dış memrana sahiptir, iç odalarında Krista bulunur. Krista da solunum zinciri lokalizedir ve ATP üretimi sağlanır.

 Ökaryot hücrelerin karbonhidrat metabolizması

 Glikoluz içerisindeki NADH ve puruvat üretimini sıtosol içinde buluruz. Oksijenle beraber puruvat, mitokondri ıcerısine sızar ve asetıl koenzım A ya metabolize olur. Sıtrat sıklusu içerisine girer. Bu urunun elektronları solunum zincirinin elektron taşıyıcılarına transfer edilir. Ve son basamak ıcerısınde oksijenle beraber su üretimi sağlanır. Bu basamaklardaki serbest bırakılan enerji, ATP üretimi için gereklidir.

 

Mitokondri iç membranındakı elektron transport zincirinde, birinci basamakta, NADH okside edilir. Elektronlar NADH- dehıdrogenaz başlangıç komplexine iletilir. Ve solunum zincirini takıp eden kompleksler verilir. Elektronlar eksiksiz olarak ilerlerler ve her farklı basamakta enerjilerini kaybederler. Az enerjili elektronlar son basamakta suyun üretimi ile oksijene iletilir. Aynı anda gelsen proton gradıentıyle membranın dışında proton pompası oluşur. Lazer fotonları hücrelere yayıldığı zaman bu büyük önem içerir. Farklı taşıyıcı molekülleri farklı absorbsyona sahiptir ve farklı dalga boyu ışıkları tarafından uyarılır.

 

Farklı elektron taşıyıcıları içersinde, elektronların inişi şelaleye benzemektedir. Şu an bulunan enerji, proton gradıentının yapısı ile beraber membranın diğer tarafındaki proton pompası için kullanılmaktadır. Bu membranın diğer bölümündeki potansiyel fark -0.32 V den +0.82 V ye yükselmektedir. 

İkinci basamakta protonlar, elektrik gradıentının bozarak membranın içindeki bölümüne geri akarlar. Oluşan enerji ATP üretimi için kullanılır.

 Solunum zincirinde protein bilenenlerinin yapısı

 Sıtokrom c oksıtazın katalizör merkezi, demir ve bakır atomları ile beraber indirgenmiş ve okside edilmiş fosforun gruplarını içerir.

 Mavi lazer ile birlikte mitokondrideki başlangıç komplexi NADH- dehıdrogenazı,.kırmızı ve kızılötesi lazerle birlikte son kompleks sıtokrom c oksıtaz stimule edeceğiz.

 Mitokondrideki elektron taşıyıcıları

 

Flavoproteınler FAD

                         FMN

                         NADH

                           Suksınat dehıdrogenaz

 

Sıtokrom a,b,c: Demir ve bakırla porforin grupları ile beraber katalizör merkezler içerir.

 

Ubikinon

 Demir-sülfür komplexi demir ve sülfür ile bir merkez içerir

 Sonuç

 Sıtokrom c oksidaz solunum zincirinin uç enzimidir. Kırmızı –kızılötesi ısını alan en önemli foton alıcısıdır. NADH- dehıdrogenaz solunum zincirinin başlangıç komplexidir ve mavi dızı de fotonları absorbe eder. Kırmızı/kızılötesi lazer tedavileri ise stokrom c oksidazın oksidasyonuna öncülük eder. Potansiyel redoks düzeni bozulduğu zaman, hücre cevabı daha şiddetli olmaktadır.

 4. Hücre içi sinyalleşme

 Işık absorbasyonundan sonra, birinci basamakta redoksyon potansiyelinin değişimini ve elektron transportunun hızlandığını fark ederiz. NO, sıtokrom c oksidazın katalık merkezinden serbest bırakılır. Ancak, superoksidenazın üretimi mevcuttur. Fotodınamık reaksiyonlarda ise tekli oksijen üretilir. foto alıcılarının lokal ısıları tarafından artan biyokimyasal aktive mevcuttur

 Hücre sinyalleşme kaskadı

 Foton radyasyonundan sonra daha fazla ATP üretilir. Enerji, farklı transport sistemleri ile hücrenin çekirdeğine direkt olarak transport edilir.

 Farklı alıcılar önemlidir, bunlar:

 Na / H

Na / K / ATPaz

Nükleer Faktör kappa-b

Hücre içi kalsiyum konsantrasyonu

Siklo-AMP

 Bir hücredeki foton uyarımı diğer hücrenin aktive olmasına yon vermektedir.

 İkinci haberci

 

• Lenfosit ve makrofajların ROSu

 

• Lenfositlerin populasyunun altındaki sıtokınler

 

• Eritrositlerden serbest bırakılan NO

 

5. Düşük seviyede lazer ışığı ve biyolojik doku arasındaki ilişki

 

Lazer ışığı niçin dokuya tam olarak etki eder?

      Beyaz ışık cilt yüzeyinin ısınmasına yol acar. Buna ilaveten hemoglobin ve melanın cildin ana emici pigmentleridir. Işığın penetrasyon derinliği vücudun perfuzyon hacmine ve tabakalaşma koşuluna bağlıdır. Lazer ışını(özellikle kızılötesi) daha derin tabakalara etki edebilmekte ve biyokimyasal reaksiyon zincirinin başlamasına yon vermektedir.

     Solunum zincirinin pigmentleri, biyokimyasal reaksiyonun başlaması ile ışın tedavisinin özel absorbasyonu için uygundur. Solunum indirgen zincirinde elektronlar stimule edilir.

Solunum zincirinde elektronlar reduks azalmasına karsı transport edılır. Sonucunda ADP den ATP fosforılazasyonuna ve artan memran potasıyelıne yon verir. Mayanın kızılötesi patlaması sayesinde ATP nin artan üretiminin %150 si kanıtlanabilir

       Cilt, yakın kızılötesi dizi içerisindeki radyasyon tedavisinin az miktarını geri emer. Bu kısmen 800 ve 900 nm arasındadır ve radyasyon tedavisinin dokuya penetrasyonunu güçlendirir. Daha uzun lazer ışık dalgaları daha azdır ve dokunun daha derinine iner, daha derine absorbe olur.

       Yeşil ışık onamlı bir şekilde hemoglabın tarafından emilir. Tıbbı tedaviler için kırmızı ışık görülen dizide (630- 680 nm) ve kızılötesi ışık 800 ile 900 nm arasında önemli bir şekilde yüksek derecede penetrasyon derınlıgne sahiptir. Daha uzun dalgadaki ışıklar ( örneğin 1300 nm) çok mesafe emilimine uygun degıldır. Çok düşük penetrasyon Derinliğine öncülük eder.

       Nihayetinde doz, yapmak istediğimiz tedaviye bağlıdır. Eğer hücre yüzeyde lokalize değilse, ışığın hangi kısma ulaşacağı sorusu hayatı önem taşımaktadır.

 A2 enerjili lazerin doku hücrelerine ve organlara fizyolojik etkileri şunlardır:

 Biyolojik Tahrik: 

•  
  •  
    • Hücredeki ATP yi %300 çoğaltır.
      • Hücre redoksunda yer değiştirir.
      • Bihevazi metabolizmasını hevaziye sevk eder
      • Ph yi çoğaltır.

 

Savunma mekanizmasını yükseltir:

• • T hücrelerini faaliyete geçirir.
  • Lenfokin üretir, B grup hücrelerinin faaliyetini arttırır.
  • H₂O₂ üretir O superoksit, radikal hidroxil OH hiper klorid amonyumlarını üretir.

 Lazer, bedenin savunma mekanizmasını, metabolizmayı etkiler. Detoksifikasyonu sağlar, Oksijenasyonu arttırır, neovaskularizasyon oluşturur

 Detoksifikaston: Bazı maddelerin başka maddelerle kombine edilerek, o maddelerin toksik özelliğini notrolize etmektir.

 Farklı dalga boylarının absorbsıyon ve penetrasyon derinlikleri

 Biyolojik dokudaki lazer ışığın emilimi

 Kırmızı ışık melanın tarafından sınırlandırıldığı zaman, mavi ve yesıl ışık hemoglabın tarafından daha güçlü absorbe olmaktadır. Daha derin penetrasyon sağladığı için kırmızı ve kızılötesi ısınlar akupunktur tedavileri için önemlidir. İntravenoz lazer kan irradyasyonu için mavi ve yesıl ışığın absorbasyonu çok önemlidir.

 Dokudaki Penetrasyon derinliği dalga boyuna bağlıdır. Kırmızı ve kızılötesi ısınlar en yüksek penetrasyon derınlığne sahiptir. Yesıl ve mavi ışıklar etkilerini sadece yüzey alanlarda gösterirler.

 Lezarın doku ıcerındekı etkisi, lazer şiddetine, ışığın cilt üzerindeki çapına, ışığın açısına, doku içerisindeki dağılımına, doku içerisindeki emilimine bağlıdır.

 Organizma üzerinde LLLT nin biyolojik etkileri

Son yüzyılın 70lerınde Paul Nogier, tıtresımlı ışık çalışmalarını sundu. Nogier, titresen ışıkla tavşanların ciltlerinde adrenalinin sekresyonunun artabıldıgını söyledi. Bahr ve Nogier a göre frekanslar RAC ile test edilebilinir. Bu method frekansların yaratıcı uygulamalarına olanak verdıgı ıcın çokça kullanılmaktadır.

 

Lazer ışığının fizyolojik etkileri şunlardır:

 

•        İmmun hücrelerdeki çoğalma, ınflamasyonun çarpışmasına ve iyileşen yaranın
•        Hızlandırılmasına artan endorfın harcaması ile birlikte onculuk etmektedir.
•       atpnın üretimi artmakta ve sınır hücrelerinin potansiyeli artmaktadır.
•       Artan lökosit fagositi neovaskularasyonu yükseltir, kollejen formasyonunu ve protein sentesini arttırır. Bunu yanında membran potansiyelin stabılazasyonuna ve hücre solunumunun gelısımıne onculuk etmektedir.
•       Mıtokontrı membranı ile oluşan proton gradientin artışı, atp nin artan fosforilasyonu ile birlikte artan potansiyel farkın üretimini sağlamaktadır.
•       Bozulmamış hücrenin modifikasyonu yoktur.
•       Hasta olan hücreye enerji oluşturulur.
•       Sürdürülen membran potansiyelinin pompa aktivasyonunu artırmak amacıyla enerjinin en kapsamlısı atp sentezi için kullanılır( % 40 dan dan fazla).
•       Membran stabılazasyonu, implus blokasyonuna, ağrı hissinin yayılmasının azalmasına onculuk eder.
•       Hücrenin kalsiyum miktarını düzenler.(azalan atp sentezi kalsiyumla hücrenin taşmasına ve proteinsizin aktivasyonuna, hücrenin ölümle sonuçlanmasına onculuk eder.)
•       Pre nekrotik durumda, hücreler, son noktada pompa aktivitesi ile uzaklasabılen sodyum ve kalsiyumun gıdısı ile akut olarak azalan enerji eksikliğinden zarar görür. Bu pompa aktivitesi radyan enerji ile arttırılabilinir.

 Gaz lazer, sıvı lazer, katı vucud lazer ve diyot lazer olmak üzere lazer kaynakları bulunmaktadır. Diyot Lazer, bıyolojık ve terapatık potansiyelle fotodınamık prosedur gibi uygulanır

 Diyot Lazerin özellikleri şunlardır:

      Diyot lazerin şiddeti, katı vücut lazerine göre daha düşüktür.

•      Elektronları uyarır, salınım ve rotasyon durumunu degıstırır, fotodınamık prosedurlerı baslatabılır.
•      Yayılan ışık, özel pigment sistemleri ile emilir. Kızılötesi ıcın mıtokondrıdekı flavoprotein metal redux sistem sayesinde, hücresel seviyenin oldukça üstündedir. 

    Her hücre pek çok birbirine bağlanan düzenleyici sistemler ıcermektedır. Lazere başvurarak aynı anda birçoğuna müdahale edilmektedir. Karışması diğerlerine göre daha düşüktür.

     Hücrenin kimyası çok komplex ve kaotik, bu yüzden farklı hücreler üzerindeki ışık etkilerinin kavranması sadece temel olarak bilinmektedir.