Fotomechanický efekt vysokovýkonného laseru 4. třídy 1064nm na vedení bolesti volnými nervovými zakončeními: multicentrická, randomizovaná, placebem kontrolovaná studie

Overview

Úvod:
Chronická bolest je celosvětově rozšířený problém, který brzy může přerůst v epidemii. Chronická bolest je příčinou pracovní neschopnosti u lidí v produktivním věku a její léčba stojí miliony korun ročně. Pochopení mechanismu účinku chronické bolesti a hledání neinvazivního, efektivního a bezpečného řešení je proto nezbytné. Jedním z řešení, které splňuje uvedená kritéria, je laser terapie. Cílem této studie je prokázat analgetický efekt vysokovýkonné laserové (HIL) energie jako následek fotomechanického efektu v lidské tkáni.

Metoda:
Multicentrická, randomizovaná, placebem kontrolovaná studie je prováděná za účelem hodnocení úlevy od bolesti způsobené fotomechanickým efektem vysokovýkonné laserové energie na volná nervová zakončení. Studie se zúčastnilo 56 pacientů (27 mužů, 29 žen) ve věku od 42 do 65 let s chronickou bolestí zad, kteří měli obtíže při běžných denních aktivitách. Pacienti byli náhodně rozděleni do experimentální a kontrolní skupiny. Experimentální skupina byla léčena pomocí vysokovýkonného laseru (BTL-6000 High Intensity Laser 12W, BTL s.r.o.). Každý pacient podstoupil 9 terapií v průběhu 3 týdnů (3 terapie za týden). Intenzita bolesti byla hodnocena pomocí 10bodové Vizuální analogové škály (VAS) (příloha 1). Na hodnocení funkční dysfunkce v běžných denních aktivitách (ADL) byl použit dotazník „PatientFunctionalAssessmentQuestionnaire“ (PFAG), který obsahuje 24 položek hodnocené na stupnici 0 – 6 (příloha 2). Data byla získána z období před, po 3týdenní léčbě a s odstupem 30 dnů.

Výsledky:
U experimentální skupiny došlo k 69% snížení ve vnímání bolesti (ze silné na středně silnou) a k 63% zlepšení funkční dysfunkce v ADL (z mírných obtíží na malé obtíže až žádné). Naopak v kontrolní skupině bylo zjištěno 38% snížení ve vnímání bolesti (ze silné na středně silnou intenzitu bolesti) a 34 % zlepšení v oblasti ADL (z mírných obtíží na malé obtíže). Výsledky získané s 30denním odstupem od terapie ukazují 52% pokles ve vnímání bolesti (ze silné na slabou) a 53% snížení funkční dysfunkce v ADL (z mírných obtíží na malé obtíže až žádné) u experimentální skupiny respektive 6% snížení bolesti (ze silné na mírnou bolest) a 6% zlepšení v ADL (z mírných obtíží na malé až mírné obtíže) u kontrolní skupiny.

Závěr:
Výsledky studie prokázaly úlevu od bolesti a efekt vysokovýkonného laseru s výkonem 12 W v pulzním režimu. Rozdíl ve snížení intenzity bolesti mezi kontrolní a experimentální skupinou dosáhl hladinu významnosti p <0,05 (p = 3,01E-10). Tyto výsledky podporují teorii mechanické inhibice volných nervových zakončení. Hodnocení dat získaných s 30denním odstupem od terapie svědčí u experimentální skupiny o přetrvávajícím efektu v obou parametrech: v úlevě od bolesti a v zlepšené schopnosti provádět ADL. Tyto výsledky nám současně prokazují efekt HIL na snížení bolesti a snížení limitujících faktorů v ADL.Terapie vysokovýkonným laserem je tedy snadným řešením těchto obtíží.

Klíčová slova:
vysokovýkonný laser, bolest, chronická bolest zad, analgetický efekt, snížení bolesti

ÚVOD

Chronická bolest je celosvětovým problém, kterým trpí téměř 1,5 bilionů lidí (1, 2), který brzy může přerůst v epidemii (6). Chronická bolest pohybového aparátu je problém, na který se vynaloží přibližně 240 milionů Eur/ rok v Evropě (9). Nejčastější příčinou postižení u Američanů mladších 45 let jsou bolesti zad. Více než 26 milionů Američanů ve věku mezi 20. – 64. rokem mají časté potíže s bolestmi zad (16). I přesto, že mechanismus bolesti (3, 29) a její původ (nociceptivní, neuropatická, vyzařující, přenesená, převedená, viscerální, somatická, psychosomatická) je znám (17), častým řešením je medikace, která je pouze návykovým a dočasným řešením. Proto hledání neinvazivního, efektivního a bezpečného řešení chronické bolesti je nezbytné, stejně jako pochopení mechanismu účinku. Jedním z řešení, které splňuje již zmíněná kritéria, je terapie laserem.

Laserovou terapii můžeme rozdělit do dvou skupin podle výkonu: laser třídy 3b 5-500mW nízkovýkonný laser (LowLevel Laser Therapy - LLLT) a laser třídy 4 o výkonu 500mW a více (High Intensity Laser- HIL) (11, 20). Nízkovýkonný laser (LLT) je dobře zavedená terapie v oblasti vedení bolesti. Analgetický efekt nízkovýkonného laseru byl popsán jako ovlivnění membránového potenciálu, čímž se změní senzitivita nociceptorů na nebezpečný stimul, což vyvolá jejich desenzitivitu. Dochází k uvolnění endogenních opiátů, neutralizování acetylcholinu a modulování produkce enkefalínů (17). Analgetický efekt nízkovýkonného laseru je také podporován jeho primárním biostimulačním účinkem. Jedná se o přenos laserové energie do somatických buněk, což jim poskytuje vnitřní energii, která má za následek stimulaci produkce ATP a buněčné funkce (29). Efektivnost terapie LLT byla prokázána u takových stavů jako jsou např.: chronické kloubní onemocnění (1, 18), fibromyalgie (21), akutní a chronická bolest krční páteře (4, 5), zánětlivé případy způsobené traumatem (19) nebo pooperační jizvy (10). Vysokovýkonný laser (HIL) podporuje biostimulaci stejně jako LLT, dále má hluboký průnik do tkání, termický a fotomechanický efekt. HIL je v porovnání s LLLT relativně nový v oblasti řízení bolesti a jeho efekt zatím nebyl důkladně prozkoumán. Obecně můžeme říci, že efekt vysokovýkonného laseru je rychlejší v porovnání s LLLT, na dodání stejného množství energie do tkání je zapotřebí méně času.

Pokud je mi známo, tak doposud nebyl zkoumán fotomechanický efekt u vysokovýkonného laseru. Podle základních fyzikálních principů světlo (dokonce i např. LLLT) vytváří přímo v kůži určitý tlak, v případě LLLT je tento tlak tak malý, že není vnímán lidským nervovým systémem (23). Tlak vyvolaný laserovým ozářením je dobře známá fyzikální entita generována převážně pulzním režimem. Laserové pulzy o délce několik nanosekund soustředěně září světlo do velmi malého bodu. Takové laserové pulzy nesou velmi vysoký obsah energie a mohou mít za následek náhlou termoelastickou expanzi nebo obnovení odstraněné hmoty (14), což má za důsledek tlakové vlny rozprostírající se ve tkáni. Fotoablace se například využívá pro odstranění zubního kazu (25), je také známa při přenosu tlakové vlny do plazmy. Fotoakustický efekt způsobený termoelastickou expanzí je použit jako základní fyzikální princip zobrazovací techniky, která se nazývá fotoakustická tomografie (26). U fotoakustického zobrazení se akustické vlny vytvářejí ve tkáních díky nanosekundovým pulzům s vysokou opakovací frekvencí způsobující vzrůst teploty a termoelastickou expanzi. Použitím relativně vysoké opakovací frekvence velice rychle stoupá a klesá teplota tkáně, která se opakovaně rozrůstá, což způsobuje nárůst tlaku v okolních tkáních. Opakovaný tlak zvyšuje a snižuje generovanou akustickou (v podstatě tlakovou) vlnu, která může být in – vivodetekována použitím piezo - prvků a stejně jako v zobrazení ultrazvukem vytváří 2D nebo 3D obraz v aktuálním čase, např. krevních cév v paži (14, 27, 28). Další výzkumy ukazují vliv fotoakustického efektu na vnitřní ucho, kochleu (8, 22). Použitím nekontrastní laserové iradiace o vlnové délce (420 nm – 2150 nm) se prokázala stimulace kochlei se závislostí na funkčnosti vlasových buněk (22).

Prozatím bylo prokázáno, že laserový paprsek může generovat jak termicky tak tlakově vzniklé vlny. Ale proč je toto podstatné pro vedení bolesti? Bylo vědecky prokázáno, že mechanický stimul, jakým je např. používání skleněných hrotů, způsobuje aktivní odezvu v nervu (12). V jiném výzkumu (25) se tvrdí, že tlakové vlny během fotoablace během odstraňování zubního kazu způsobují tlakové výkyvy, které spouštějí vrátkový mechanismus. Vrátkový mechanizmus bolesti pracuje na bázi inhibice nocicepce, kdy dochází k tlumení bolestivého vjemu (3, 15,24). Podle některých studií si většina pacientů při odstraňování zubního kazu pomocí erbiového laseru nevyžádala anestezii (7, 13). Stejná studie přichází s možností přímého analgetického efektu laseru, kdy dochází k reverzibilní blokádě nervového přenosu (25).

Tato studie je zaměřena na ověření okamžitého analgetického efektu vysokovýkonovým laserem jako následek fotomechanického efektu ve tkáních. Jedná se o multicentrickou, randomizovanou, placebem kontrolovanou studii, kdy laserové paprsky vyvolávají fotomechanický efekt za pomocí nanosekundových pulzů. Tato klinická studie má za úkol ověřit analgetický efekt vysokovýkonného laseru, který působí vrátkovým mechanismem účinku. Pro minimalizování jiného než fotomechanického efektu je studie zaměřena na prokázání inhibujícího vlivu BTL-6000 High Intensity Laser 12W fotomechanickou stimulací na nociceptory aAδ a C nervová vlákna a vytvoření tlakové vlny.

METODA

Výzkumný soubor

60 pacientů trpících chronickými bolestmi zad (29 mužů, 31 žen) bylu randomizovaně rozděleno do dvou skupin na experimentální (30 pacientů) a kontrolní (30 pacientů) skupinu. Před zahájením terapie podstoupili všichni účastníci studie diferencionální diagnostiku, zda se jedná o onemocnění pohybového aparátu a pro vyloučení onemocnění nervového systému. Z experimentální skupiny byli vyloučeni 3 pacienti: 2 nesplňovali výše stanovená kritéria a 1 pacient byl vyloučen z osobních důvodů. V kontrolní skupině došlo k vyloučení 3 pacientů, protože nesplňovali uvedená kritéria.

Studie byla tedy prováděna na 54 pacientech (27 mužů a 27 žen, ve věku od 42 do 65 let). Procentuální zastoupení diagnóz, věku a hodnocení jejich obtíží před terapií je uvedeno v tabulce 1. Graf 1 představuje rozložení jednotlivých diagnóz. Před začátkem terapie hodnotili účastníci intenzitu bolesti jako silnou až mírně silnou (detailní vysvětlení každého stupně bolesti naleznete v příloze 1). Pacienti současně uvedli, že mají mírné obtíže při provádění běžných denních aktivit ADL (detailní vysvětlení každého stupně obtížnosti naleznete v  příloze 2).

Laserová stimulace

Pacienti byli ozářeni vysokovýkonným laserem 12W, o vlnové délce 1064nm. Parametry terapie:

Mode: Pulzní (aby se eliminoval termální efekt)

Výkon: 12W

Dávkování: 10 J/cm²

Ošetřovaná oblast: variabilní, v závislosti na místu bolesti udávanou pacientem, množství podané energie je u všech pacientů stejné.

Maximální výkon pulzu: 12W

Vlnová délka: 1064nm

Pacienti byli léčeni 3krát týdně. Celkově u každého pacienta proběhlo 9 terapií ve 3 (maximálně 4) týdnech.

Hodnocení výsledků a statistika

Na hodnocení intenzity bolesti byl použit 10bodový test Visual Analog Scale (VAS)- příloha 1. Všichni pacienti byli požádáni, aby ohodnotili vnímání bolesti na škále 0-10 (ke každému číslu je přiřazen odpovídající popis – příloha 1). Data byla sbírána před a po třítýdenní terapii a s odstupem 30 dnů. Průměrnou hodnotu vyjadřujeme ve formátu Průměr ± SD v absolutní hodnotě, kde SD odpovídá směrodatné odchylce a zlepšení bylo počítáno v relativních hodnotách (%).

Funkční omezení v provádění běžných denních činností ADL bylo hodnoceno 24položkovým dotazníkem (každá aktivita se hodnotila stupni 0-6) Patient Functional Assessment Questionnaire (PFAQ) (detailní popis zahrnutých aktivit a příslušné hodnocení stupňů v příloze 2). Data byla sbírána stejně jako v hodnocení bolesti, tedy před a po třítýdenní terapii a s odstupem 30 dnů. Průměrnou hodnotu vyjadřujeme ve formátu Průměr ± SD v absolutní hodnotě, kde SD odpovídá směrodatné odchylce a zlepšení bylo počítáno v relativních hodnotách (%).

Pro potvrzení či vyvrácení statisticky významného rozdílu mezi daty experimentální a kontrolní skupiny byl použit párový T-test. Hladina statistické významnosti byla stanovena na p<0.05.

VÝSLEDKY

Studii dokončilo 54 pacientů a nebyly zjištěny žádné abnormální výsledky.

Souhrnné výsledky a průměrné zlepšení ve vnímání bolesti jsou uvedeny v tabulce 2 a grafu 2. U experimentální skupiny pozorujeme 69% zlepšení po třítýdenní terapii, v porovnání s kontrolní skupinou, kde je zlepšení 38%, jedná se o signifikantní rozdíl p<0,05. U experimentální skupiny se úroveň vnímané bolesti snížila na slabou bolest, na rozdíl od kontrolní skupiny, kde se bolest snížila pouze na mírnou.

Při hodnocení bolesti s 30denním odstupem došlo u experimentální skupiny k 52% poklesu a u kontrolní skupiny k 6% poklesu vnímání bolesti. Rozdíl ve zlepšení s 30denním odstupem u experimentální a kontrolní skupiny je statisticky významný (p< 0,05). Zatímco se u experimentální skupiny intenzita bolesti téměř nezměnila a zůstala slabá, u kontrolní skupiny se bolest zvýšila z mírné na silnou bolest.

Výsledky hodnocení funkčního omezení při provádění ADL jsou zobrazeny v tabulce 3. Výsledky dotazníku (PFAQ) hodnotící schopnost provádět ADL nalezneme v tabulce 4. Zlepšení je zde uvedeno v reálných a absolutních hodnotách.

Při hodnocení výsledků dotazníku, který analyzuje schopnost provádět ADL, jsme u experimentální skupiny zaznamenali 63% a u kontrolní skupiny 34% zlepšení. Tento rozdíl je statisticky významný (p< 0,05). V důsledku léčby klesla u experimentální skupiny funkční dysfunkce při provádění ADL z malé obtížnosti na bez obtíží. U kontrolní skupiny se změnila schopnost provádět ADL z mírně obtížných na málo obtížné.

Hodnocení schopnosti provádět ADL s 30denním odstupem od poslední terapie prokázalo statisticky významný rozdíl (p< 0,05) mezi experimentální a kontrolní skupinou. Došlo k 53% zlepšení schopnosti provádět ADL u pacientů experimentální skupiny a k 6% zlepšení u kontrolní skupiny. Na začátku studie hodnotili pacienti experimentální skupiny svou schopnost provádět ADL jako málo obtížnou. Na konci studie s 30denním odstupem byla jejich schopnost provádět ADL bez potíží. U kontrolní skupiny se změnila schopnost provádět ADL z mírných obtíží na malé až mírné obtíže.

Statistická analýza dat experimentální skupiny prokázala analgetický efektu za pomocí terapie vysokovýkonnového laseru o vlnové délce 1064 nm v pulzním modu. Statistické hodnocení experimentální skupiny prokázalo, že HIL o vlnové délce 1064 nm v pulzním modu vyvolá analgetický efekt. V experimentální skupině bylo zaznamenáno 69% snížení bolesti a 63% zlepšení při provádění ADL. Výsledky statistické analýzy (studentský t – test) mezi daty obou skupin (experimentální a kontrolní) ukazují statisticky signifikantní rozdíl v obou měřených parametrech (intenzita bolesti pomocí VAS a schopnost provádět ADL pomocí PFAQ) a v obou časových intervalech (před léčbou – po léčbě, před léčbou - s 30denním odstupem). Tato data poskytují důkaz, že energie vysokovýkonného laseru způsobuje snížení bolesti jako následek fotomechanického efektu ve tkáních.

Pozorované dlouhotrvající snížení bolesti poukazuje na přetrvávající inhibici bolesti následkem laserové stimulace. Je zpochybnitelné jestli pacienti necítili termický efekt když laserová stimulace lokálně zvyšuje teplotu, což může přispět k analgetickému efektu. Lokální zvýšení teploty vytváří opakovaný nárůst lokálního tlaku, způsobující inhibici volných nervových zakončení u vláken Aδ a C. Dlouhotrvající efekt může být následkem mechanické inhibice a biostimulačního efektu laserové terapie. Disperzní účinek mechanické stimulace je diskutabilní, ale zvyšuje sílu mechanického tlaku, který je pozitivně spojen s výsledným efektem.

ZÁVĚR

Výsledky studie potvrdily analgetický efekt vysokovýkonnostního laseru o výkonu 12W v pulzním modu se zvolenými parametry tak, aby eliminovaly zahřívání. Snížení vnímané bolesti u experimentální skupiny v porovnání s nesignifikantním snížením u kontrolní skupiny způsobené psychologickým placebo efektem podporuje teorii mechanické inhibice volných nervových zakončení. Efekt vysokovýkonnostního laseru odráží zlepšenou schopnost provádět ADL u experimentální skupiny v porovnání s kontrolní skupinou. Data experimentální a kontrolní skupiny, hodnotící s 30denním odstupem, ukazují u experimentální skupiny dlouhotrvající úlevu od bolesti a zlepšení schopnosti provádět ADL. Terapie pomocí HIL prokazatelně ulevuje od bolesti a snižuje obtížnost při provádění ADL. Je řešením pro pacienty trpící bolestí a limitujícími faktory v běžném životě.

Adresa ke korespondenci:

Mgr. Pavel Davídek

Katedra základů kinantropologie a humanitních věd

FTVS UK

José Martiho 31

162 52 Praha 6

e-mail: padavidek@gmail.com