इन्फ्रारेड ब्रेन फोटोबोमोड्यूलेशन थेरेपी के पास ट्रांसक्रानियल पीबीएम

ट्रांसक्रानियल पीबीएम दृष्टिकोण में, ऊतक में प्रकाश पैठ के घातीय क्षीणन के कारण इष्टतम उत्तेजना प्राप्त करने के लिए एक पर्याप्त खुराक प्रदान करना चुनौतीपूर्ण है।इस सीमा को पार करने के लिए वैकल्पिक दृष्टिकोण जैसे इंट्राक्रैनील और इंट्रानैसल लाइट डिलीवरी के तरीकों का सुझाव दिया गया है।यह लेख मस्तिष्क पीबीएम थेरेपी की प्रभावकारिता के बारे में अत्याधुनिक प्रीक्लिनिकल और क्लिनिकल साक्ष्य की समीक्षा करता है।

1। परिचय

पिछले दो दशकों में, मस्तिष्क की कार्यप्रणाली को बेहतर बनाने के लिए मस्तिष्क की फोटोबोमोड्यूलेशन (पीबीएम) चिकित्सा को तंत्रिका गतिविधि की उत्तेजना के लिए एक अभिनव साधन के रूप में पेश किया गया है।इस प्रकाश-आधारित तकनीक में प्रकाश के कम प्रवाह के लिए तंत्रिका ऊतक का संपर्क शामिल है (<1 से> 20 जे / सेमी 2 तक, और तरंग दैर्ध्य पर लाल से लेकर निकट-अवरक्त (NIR) (600 से 1100 एनएम) तक विभिन्न प्रकाश में वितरण विधियाँ [1]।मस्तिष्क पीबीएम थेरेपी की सुरक्षा और इष्टतम उपचार पैरामीटर जैसे कि तरंग दैर्ध्य, प्रवाह, शक्ति घनत्व, पुनरावृत्ति की संख्या, उपचार की अवधि, और प्रकाश वितरण की विधि (निरंतर)

या स्पंदित) को प्रीक्लिनिकल अध्ययनों में विभिन्न जांच की गई है [2-5]।पीबीएम थेरेपी के न्यूरोथैरेप्यूटिक प्रभाव के इन विवो सबूतों में सबसे पहले खरगोश एम्बोलिक स्ट्रोक मॉडल में एक स्ट्रोक के बाद होने वाले मस्तिष्क को नुकसान या मरम्मत क्षति को रोकने की क्षमता का परीक्षण करने के लिए हासिल किया गया था [6]।मस्तिष्क की चोट (TBI) जैसे विभिन्न न्यूरोलॉजिकल स्थितियों में लेजर और प्रकाश उत्सर्जक डायोड (LED) के न्यूरोप्रोटेक्टिव प्रभाव।7], इस्केमिक स्ट्रोक (IS) [8], अल्जाइमर रोग (AD) [9], पार्किंसंस रोग (पीडी) [10], और मनोवैज्ञानिक विकार जैसे अवसाद और चिंता [1 1,12], साथ ही उम्र से संबंधित संज्ञानात्मक गिरावट [13,14] भी दिखाया गया है।

पीबीएम के लाभकारी प्रभाव मुख्य रूप से माइटोकॉन्ड्रियल इलेक्ट्रॉन ट्रांसफर चेन (ईटीसी) की फोटोस्टिम्यूलेशन से उत्पन्न होते हैं।जब पीबीएम को इष्टतम तरल पदार्थ (ऊर्जा घनत्व) और तरंग दैर्ध्य में लागू किया जाता है, तो यह बिना किसी प्रतिकूल प्रभाव के लक्ष्य अंगों में चिकित्सीय प्रभाव पैदा करता है [15,16]।PBM थेरेपी से सेरेब्रल रक्त प्रवाह (CBF) बढ़ता है [17-19], मस्तिष्क ऊर्जा चयापचय में वृद्धि [17,20,21] और एंटीऑक्सीडेंट सुरक्षा बढ़ाता है [20]।इसके अलावा, न्यूरोनल संरक्षण और अस्तित्व को बढ़ावा देने की इसकी क्षमता को एंटी-एपोप्टोटिक और प्रो-एपोप्टोटिक मेडिटेटर्स के मॉड्यूलेशन के माध्यम से मध्यस्थता दी जाती है [22,23] और भड़काऊ संकेतन अणु [24,25] साथ ही साथ न्यूरोट्रॉफिक कारकों की उत्तेजना [4,26,27]।

2, नैदानिक ​​आवेदन

चिकित्सकीय रूप से न्यूरोलॉजिकल और मनोवैज्ञानिक विकारों की एक विस्तृत श्रृंखला में विभिन्न मस्तिष्क संरचनाओं को प्रभावित किया जाता है।हाल के नैदानिक ​​मस्तिष्क पीबीएम थेरेपी अध्ययनों को एडी, पीडी, टीबीआई और इस्केमिक स्ट्रोक के साथ-साथ एमडीडी जैसी स्थितियों पर केंद्रित किया गया है।हालांकि इस संज्ञानात्मक क्षमताओं (संज्ञानात्मक वृद्धि) में सुधार करने के लिए पूरी तरह से स्वस्थ व्यक्तियों में इस गैर-आक्रामक मोडैलिटी के आवेदन के लिए एक बढ़ती रुचि भी है

1.1।अल्जाइमर रोग

कई जानवरों के अध्ययन के अस्तित्व के बावजूद, एडी और डिमेंशिया के रोगियों में पीबीएम थेरेपी की प्रभावकारिता पर केवल कुछ अध्ययन हुए हैं।इन मानव अध्ययनों के बारे में, नींद की गुणवत्ता, मनोदशा में महत्वपूर्ण सुधार, ईईजी पैटर्न के साथ-साथ स्मृति और ध्यान सहित संज्ञानात्मक कार्य में सुधार, एनआईआर पीबीएम थेरेपी के परिणामस्वरूप प्राप्त किया गया है [71,195]।इसके अलावा, मस्तिष्क में जाने वाले एक धमनी कैथेटर के माध्यम से वितरित लाल लेजर ने एडी रोगी में सीबीएफ में सुधार किया और इसके परिणामस्वरूप मनोभ्रंश के अंकों में उल्लेखनीय कमी आई।196]।

2.2।पार्किंसंस रोग

आज तक, अधिकांश नैदानिक ​​जांच में टीबीआई, स्ट्रोक और अवसाद जैसी स्थितियों में ट्रांसक्रानियल पीबीएम थेरेपी के सकारात्मक प्रभावों का पता चला, जिसमें लक्ष्य क्षेत्र मस्तिष्क के कोर्टिकल क्षेत्रों में था।दूसरी ओर, पीडी रोगजनन एसएनसी में असामान्यताओं से जुड़ा हुआ है, एक मिडब्रेन संरचना जो कि कोरोनल सिवनी से 80-100 मिमी की गहराई पर, ड्यूरा के नीचे स्थित है।अध्ययनों से सुझाव दिया गया है कि NIR क्षेत्र में प्रकाश मानव मस्तिष्क को कॉर्टिकल सतह से 20 मिमी से अधिक गहराई तक प्रवेश नहीं कर सकता है [68]।यह मानव पीडी में ट्रांसक्रानियल पीबीएम थेरेपी के आवेदन में एक स्पष्ट सीमा माना जाता है।हालांकि, पीडी रोगियों में एकमात्र (गैर-नियंत्रित, गैर-यादृच्छिक) अध्ययन में, सुधारित मोटर और संज्ञानात्मक कार्यों को ट्रांसक्रानियल पीबीएम थेरेपी के 2 सप्ताह के बाद सूचित किया गया है [197]।

3.3 दर्दनाक मस्तिष्क की चोट

अब तक, हालांकि, अधिकांश पशु चिकित्सा अध्ययन तीव्र TBI मॉडल पर आयोजित किए गए हैं, लेकिन इसके विपरीत अधिकांश नैदानिक ​​अध्ययन क्रोनिक BBI रोगियों पर किए गए हैं।यह उन मनुष्यों के लिए काफी सामान्य है जो एक मध्यम या गंभीर सिर की चोट से उबरते हैं, जो संज्ञानात्मक हानि (जैसे, खराब स्मृति, बिगड़ा हुआ कार्यकारी कार्य और ध्यान केंद्रित करने में कठिनाई), सिरदर्द, परेशान नींद सहित लंबे समय तक चलने वाले लक्षणों से पीड़ित हैं। डिप्रेशन।टीबीआई में शुरुआती खुले अध्ययनों में ट्रांसक्रैनीअल एलईडी थेरेपी (633/870 एनएम) ने आत्म-जागरूकता, सामाजिक कामकाज में स्व-नियमन और नींद की गुणवत्ता में सुधार किया [30,33]।एनआईआर लेजर के उच्च प्रवाह के परिणामस्वरूप अधिक नैदानिक ​​प्रभावकारिता जैसे सिरदर्द के कम संकेत और नींद की गुणवत्ता में सुधार के साथ-साथ टीबीआई रोगियों में संज्ञानात्मक और मनोदशा में सुधार हुआ है।61]।इसके अलावा, चेतना के गंभीर विकारों के साथ टीबीआई रोगियों में सतर्कता और जागरूकता में सुधार 785 एनएम पर विकिरण के बाद प्राप्त किया गया था, ट्रांसक्रेनियल पीबीएम थेरेपी के लिए कुछ हद तक असामान्य तरंग दैर्ध्य

4.4।आघात

आज तक, तीन नैदानिक ​​परीक्षण, जिन्हें "न्यूरोथेरा प्रभावशीलता और सुरक्षा परीक्षण" कहा जाता है (NEST-1]199], नेस्ट -2 [90], और NEST-3 [200]) तीव्र स्ट्रोक के रोगियों में किया गया है।यद्यपि चरण I और II के अध्ययनों ने 808 एनएम लेजर (स्ट्रोक की शुरुआत के 24 घंटे के भीतर लागू) का उपयोग करके पीबीएम थेरेपी की सुरक्षा और प्रभावशीलता दोनों को दिखाया, चरण III परीक्षण निराशाजनक थे और एक अंतरिम विश्लेषण चरण में निरर्थकता के लिए समाप्त कर दिया गया था।इनके अलावा, ट्रांसक्रेनियल के माध्यम से क्रोनिक स्ट्रोक के रोगियों में पीबीएम थेरेपी के न्यूरोप्रोटेक्टिव या न्यूरोरेपरेटिव प्रभाव दिखाने के लिए सामयिक अध्ययन में एक प्रयास किया गया है।181] और कई क्षेत्र [201] विकिरण विधि।

5.5।डिप्रेशन

प्रमुख अवसाद के लिए प्रभावी और स्थायी उपचार के तौर-तरीकों का विकास दशकों से एक वैश्विक उद्देश्य रहा है।आज तक, पीबीएम थेरेपी के अवसादरोधी प्रभावों के अध्ययन में अपेक्षाकृत कम अनुवर्ती अवधि होती है और इसे दो प्रकार के अध्ययनों में विभाजित किया जा सकता है, जिसमें एमडीडी के रोगी होते हैं।1 1,202,203] और कॉम्बिड अवसाद वाले TBI मरीज [30,33,61]।एमडीडी रोगियों में पहले अध्ययन से पता चला कि एलईडी थेरेपी के एक सत्र ने अवसाद और चिंता के लक्षणों को कम किया

अन्य चिकित्सा पद्धति की तुलना में, दवाओं की तरह, प्रकाश चिकित्सा उपचार के लिए सबसे सुरक्षित और कोई दुष्प्रभाव नहीं है।
लाइट थेरेपी को लंबे समय तक चिकित्सा क्षेत्र में जाना जाता था, खासकर लाल बत्ती और अवरक्त के लिए।
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हमारा डिवाइस 810nm इन्फ्रारेड के साथ काम करता है, यह मस्तिष्क में खोपड़ी के माध्यम से विस्तार कर सकता है, न्यूरोलॉजिकल लाभों की एक अद्वितीय सरणी प्रदान करता है।इसका उपयोग आमतौर पर गहरे ऊतकों के साथ-साथ हड्डियों में मेटास्टैटिक घावों के इलाज के लिए किया जाता है।और कैंसर सेल इमेजिंग के लिए भी उपयोग किया जाता है, साथ ही ट्यूमर सेल का पता लगाने और विनाश को प्रसारित करता है।

1. 810 एनएम तरंग दैर्ध्य में मस्तिष्क के लिए खोपड़ी के माध्यम से विस्तार करने की क्षमता है, दर्दनाक मस्तिष्क की चोट से वसूली को बढ़ावा देना और दीर्घकालिक तंत्रिका क्षति को कम करना है।
2.810nm वेवलेंथ गंभीर अवसाद और चिंता के रोगियों की मदद कर सकता है
3. एनआईआर प्रकाश साइटोक्रोमिया में साइटोक्रोम सी ऑक्सीडेज द्वारा अवशोषित होता है।
4. रक्त प्रवाह में वृद्धि, ऊर्जा, न्यूरोप्रोटेक्शन और कम सूजन।
5. दर्दनाक (स्ट्रोक, टीबीआई), न्यूरोडीजेनेरेटिव और मनोरोग रोगों का इलाज करें।

सार:

एलईडी (प्रकाश उत्सर्जक डायोड) मस्तिष्क फोटोबॉमोड्यूलेशन के लिए उपकरणों का एक नया टुकड़ा पेश किया गया है।क्षेत्रीय सेरेब्रल ऑक्सीजन संतृप्ति और थर्मोग्राफी से प्रारंभिक परिणाम उत्तेजना के दौरान, पहले और बाद में दिखाए जाते हैं।

प्रक्रिया एक संभावित नवीन चिकित्सीय विधि के जैविक प्रभावों को निर्धारित करने के लिए एक नया तरीका प्रदान करती है।हालाँकि आगे के माप बिलकुल आवश्यक हैं।

ब्रेन फोटोबोमोड्यूलेशन मशीन एक चिकित्सीय उपकरण है जो फोटोबोमोड्यूलेशन के सिद्धांत पर आधारित है।यह दर्दनाक घटनाओं (स्ट्रोक, दर्दनाक मस्तिष्क की चोट और वैश्विक इस्किमिया), अपक्षयी रोगों (मनोभ्रंश, अल्जाइमर और पार्किंसंस), और मनोरोग संबंधी विकारों (अवसाद, चिंता, पोस्ट अभिघातजन्य तनाव विकार) पर एक अच्छा चिकित्सीय प्रभाव है।

मस्तिष्क के निकट (अवरक्त) (एनआईआर) प्रकाश उत्सर्जक डायोड (एलईडी) के साथ मस्तिष्क फोटोबोमोड्यूलेशन (पीबीएम) विभिन्न न्यूरोलॉजिकल और मनोवैज्ञानिक विकारों के लिए एक अभिनव चिकित्सा हो सकता है।लाल / NIR प्रकाश माइटोकॉन्ड्रियल श्वसन श्रृंखला कॉम्प्लेक्स IV (साइटोक्रोम सी ऑक्सीडेज़) को उत्तेजित कर सकता है और एटीपी (एडेनोसिन्ट्रिफ़ॉस्फेट) संश्लेषण को बढ़ा सकता है।इसके अलावा, आयन चैनलों द्वारा प्रकाश अवशोषण Ca2 + की रिहाई और प्रतिलेखन कारकों और जीन अभिव्यक्ति की सक्रियता की ओर जाता है।ब्रेन पीबीएम थेरेपी न्यूरॉन्स की चयापचय क्षमता में सुधार कर सकती है और यह एंटी-इन्फ्लाममेट्री, एंटी-एपोप्टोटिक और एंटीऑक्सिडेंट प्रतिक्रियाओं के साथ-साथ न्यूरोजेनेसिस और सिनैप्टोजेनेसिस को प्रोत्साहित करने में सक्षम है।निष्कर्ष बताते हैं कि पीबीएम बढ़ सकता है, उदाहरण के लिए, एक सुरक्षित और लागत प्रभावी तरीके से पुराने वयस्कों के ललाट मस्तिष्क कार्य।

बाईं और दाईं ओर उत्तेजना के दौरान और बाद में क्षेत्रीय मस्तिष्क ऑक्सीजन संतृप्ति में वृद्धि पर ध्यान दें।

नई उत्तेजना हेलमेट का उपयोग करके पहले पायलट माप की थर्मल इमेजिंग से परिणाम।हेलमेट पर तापमान में वृद्धि पर ध्यान दें (ऊपरी पंक्ति; पहले, b दौरान, और c उत्तेजना के बाद) अग्रभाग (मध्य पंक्ति; d – f) पर और ठोड़ी (निचली पंक्ति; g – i) पर।

मुख्य कार्य

1. 810 एनएम तरंग दैर्ध्य में मस्तिष्क के लिए खोपड़ी के माध्यम से विस्तार करने की क्षमता है, दर्दनाक मस्तिष्क की चोट से वसूली को बढ़ावा देना और दीर्घकालिक तंत्रिका क्षति को कम करना है।

2.810nm वेवलेंथ गंभीर अवसाद और चिंता के रोगियों की मदद कर सकता है

3. एनआईआर प्रकाश साइटोक्रोमिया में साइटोक्रोम सी ऑक्सीडेज द्वारा अवशोषित होता है।

4. बढ़े हुए रक्त प्रवाह, ऊर्जा, न्यूरोप्रोटेक्शन और कम सूजन।

5. सांस की तकलीफ (स्ट्रोक, टीबीआई), न्यूरोडीजेनेरेटिव और मनोरोग संबंधी रोग।

संकेत

1. दर्दनाक घटनाएं (स्ट्रोक, दर्दनाक मस्तिष्क की चोट और वैश्विक इस्किमिया)।
2. अपक्षयी रोग (मनोभ्रंश, अल्जाइमर और पार्किंसंस)।
3. मनोरोग संबंधी विकार (अवसाद, चिंता, पोस्ट अभिघातजन्य तनाव विकार)।

विपरीत संकेत

1. आंखों के सीधे संपर्क में आने से बचें, गर्भवती महिला के एबडोमेन, मेलेनोमा, भूरे रंग के धब्बे।
2. प्रारंभिक और मध्य चरण के घातक ट्यूमर वाले रोगियों को वर्जित करें।
3. तीव्र रक्तस्राव विकारों के रोगियों के लिए मतभेद।

पीबीएम थेरेपी 50 साल से अधिक पहले विकसित की गई थी;हालाँकि, इसके नैदानिक ​​अनुप्रयोग के लिए मापदंडों और प्रोटोकॉल पर अभी भी कोई सामान्य समझौता नहीं है।कुछ शोध टीमों ने 100 mW / cm2 से कम बिजली घनत्व और 4 से 10 J / cm2 के ऊर्जा घनत्व के उपयोग की सिफारिश की है।अन्य समूह ऊतक की सतह पर 50 J / cm2 जितना सुझाते हैं।तरंगदैर्ध्य, ऊर्जा, प्रवाह, शक्ति, विकिरण, नाड़ी मोड, उपचार की अवधि और पुनरावृत्ति दर जैसे मापदंडों को एक विस्तृत श्रृंखला में लागू किया जा सकता है।हमारे वर्तमान प्रारंभिक परिणामों ने एलईडी उत्तेजना के संबंध में मस्तिष्क rSO2 की स्पष्ट प्रतिक्रिया दिखाई।हालांकि, यह उल्लेख किया जाना चाहिए कि तापमान में उल्लेखनीय रूप से वृद्धि हुई है, और इन प्रभावों को आगे के अध्ययन में विस्तार से ध्यान में रखना होगा।यह तथ्य भी है कि उच्च माइटोकॉन्ड्रियल गतिविधि के साथ कोशिकाओं में अप्रभावी अध्ययन अंडर-डोज़िंग की तुलना में अधिक-खुराक के कारण अधिक बार दिखाई देते हैं।इसलिए, इष्टतम उत्तेजना खुराक से संबंधित नैदानिक ​​अध्ययन आवश्यक हैं।

ट्रांसक्रानियल पीबीएम विभिन्न मानसिक रोगों का इलाज करने का वादा करता है।Pitzschke et al।मोंटे-कार्लो सिमुलेशन का उपयोग करके मानव मस्तिष्क के ऊतकों के प्रकाशीय मापदंडों को पार्किंसंस और ट्रांससेफेनोइडल रोशनी (671 और 808 एनएम पर) के दौरान पार्किंसंस रोग (पीडी) के विभिन्न गहरे मस्तिष्क ऊतक के विभिन्न क्षेत्रों में हल्के प्रसार को भी मापा गया।यह अध्ययन दर्शाता है कि मस्तिष्क के ऊतकों को ट्रांसक्रानियल और ट्रांससेफेनोइड रूप से भी रोशन करना संभव है।यह प्रकाश चिकित्सा की आवश्यकता वाले पीडी या अन्य मस्तिष्क संबंधी रोगों से पीड़ित रोगियों के लिए चिकित्सीय विकल्प खोलता है।एलईडी पीबीएम के लिए संभावित प्रतिकूल प्रभावों के संबंध में कई जांच की गई 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 पीबीएम से जुड़ी किसी भी प्रमुख जैव सुरक्षा चिंताओं के लिए कोई हिस्टोरोलॉजिकल आधार नहीं पाया, जो एक इंट्राक्रानियल दृष्टिकोण द्वारा दिया गया था।हेनेसी और हैम्ब्लिन ने पहले से ही स्थापित सुरक्षा और ट्रांसक्रैनियल पीबीएम के प्रतिकूल प्रभावों की उल्लेखनीय कमी की ओर इशारा किया।प्रारंभिक परिणाम बहुत आशाजनक हैं;हालांकि, आगे के शोध कार्य की आवश्यकता होती है, उदाहरण के लिए, एक चिकित्सीय विधि के रूप में इस नए तरह के पीबीएम का उपयोग करने में सक्षम होना चाहिए।कई जांचकर्ताओं का मानना ​​है कि मस्तिष्क विकारों के लिए एलईडी और / या लेजर के साथ पीबीएम आने वाले वर्षों और दशकों में प्रकाश चिकित्सा के सबसे महत्वपूर्ण चिकित्सा अनुप्रयोगों में से एक बन जाएगा।

संदर्भ: ब्रेन फोटोबॉमोड्यूलेशन - रीजनल सेरेब्रल ऑस्मेट्री और थर्मल इमेजिंग से प्रारंभिक परिणाम

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