激光治疗与中风:考虑黄色激光的方法学要求的量化

摘要

每年有超过60万的欧洲人中风。这给卫生系统带来了负担，可以设想，中风的发病率在未来几十年将会增加。除了传统的药物治疗方法外，中风有时也采用高侵入性的治疗方法。另一方面，非侵入性激光手术是通过颅骨进行的。世界各地正在进行大规模的激光研究，并取得了不同程度的成功，但并不确定相应的激光束是否能穿透骨头。目前没有人知道在完整的头骨上必须选择的激光参数的细节;这样激光就可以在人类头骨内发挥其可能的作用。目前的研究表明，波长为810 nm和658 nm的值与以前的实验结果有很好的相关性，但是黄色激光的信息被其他作者错误地估计了10倍。对这一课题的进一步研究是很重要的，这样就可以确定应用正确的波长和参数。这可以开辟经颅激光治疗的新领域，而不仅仅是中风患者。

1.介绍

中风后的治疗方法多种多样，应以改善临床结果为目的。除了药物治疗等传统方法外，目前还有一些新方法，如激光治疗正在试验阶段。Hennerici等人在著名的科学杂志《柳叶刀》上发表了一篇综述文章，包括这些方法[1］．

目前还不确定相应的激光束是否能穿透骨头，从而到达目标(大脑)。目前没有人知道激光的具体参数(波长、强度、功率等)，应该在完整的颅骨上选择哪些参数，这样激光才能在颅骨内显示其潜在的功效。

科学文献中关于激光束穿透人类头骨的唯一研究可以追溯到1981年[2］．这些作者研究了激光辐射在400 ~ 856 nm波长范围内的所谓传输，并研制了一些器件。到目前为止，还没有人对计划中的大规模中风研究中使用的激光设备的穿透深度进行评估或量化。

我们目前研究的目的是计算不同类型的激光通过人类头骨的传输因子。首次测试了黄色激光(589 nm, 50 mW)的透射率。

2.材料和方法

激光在人类头骨上的应用(由格拉茨医科大学解剖系提供)使用了红色、红外、紫色、绿色，并首次使用了黄色激光(图)1）.这些类型的激光穿透人类头骨的证据是通过商业可用的方法实现的(BL-10 L勒克斯计，伏特Craft, Hirschau，德国)。测量颅骨最高点(脑电图(EEG)位置))是可重复的，每个激光模态共进行9次测量。黄色激光器目前只在韦伯医学(Lauenförde，德国)和格拉茨医科大学用于研究目的(图)2）.

(一)

(b)

(一)

(b)

2．1．统计分析

数据使用SigmaPlot 12.0软件(Systat software Inc.， Chicago, USA)进行分析。这些数据以箱形图的形式显示出来。

3.结果

本研究的结果以箱线图的形式显示，并与之前对该主题唯一的研究结果进行了比较[2］．透射率是波长的函数。这样就可以测量激光穿透颅骨的百分比。可以看出，波长810 nm和658 nm的值与之前的实验结果有很好的相关性(图)3.）.

图3

2 箱线图显示了紫(405 nm)、绿(532 nm)、黄(589 nm)、红(658 nm)和红外(810 nm)激光的测量值(箱线图)和先前研究的原理图结果(浅灰线)。框中的线表示中值，框的末端定义第25和第75个百分位数，误差柱定义第10和第90个百分位数。箭头表示我们的测量值与先前研究的估计值之间的差异[］．

之前提到的唯一一篇现有论文的作者对黄色激光的信息估计不正确[2］．这些值以十倍的倍数变化。

4.讨论

中风是全世界死亡的主要原因之一。根据2013年9月底在维也纳举行的第21届世界神经病学大会上公布的最新数据，每年有60多万欧洲人中风。病人中有越来越多的年轻人。即使有人在中风后活了下来，他或她经常会永远残疾，因此几乎每三分之一的患者都会成为严重的护理病例。主要由于年龄金字塔的移动，人们可以假设中风的发病率将在未来几十年增加。

在大多数情况下，所谓的缺血性中风是由大脑血管的急性循环障碍引起的。例如，在奥地利，急性护理在所谓的中风病房进行，通常需要45到60分钟才能到达。强化调查后，可在脑卒中2小时后开始治疗。

除其他外，科学家们正在研究高度侵入性的方法，如开颅术(用于减压)或腹部主动脉部分闭塞(目的是在闭塞区域上方提供更大容量的血液)。另一种方法是所谓的蝶腭神经节刺激。因此，在患者下颚植入电极，电刺激翼腭神经节，从而改善脑血流量。然而，所有这些方法的一个显著缺点是侵入程度高[1］．

此外，还有一些其他的非药理学方法，如治疗性低温和经颅激光照射[1］．在经颅激光照射方面，目前正在进行侵入性和非侵入性检查。在侵入性变异型中，一块颅骨被取出，并用透明塑料代替，随后通过这种塑料进行激光照射[3.］．

非侵入性激光手术通过颅骨进行刺激。目前，病人用不同的激光治疗。科学家试图通过收集复杂的临床评分和使用高度复杂的测量方法(如近红外光谱)来证明可能的治疗成功[4，5］．激光和部分“发光二极管”(LED)的研究[6- - - - - -21目前正在世界各地进行，并取得了不同的成功。

基于led的新型系统使用了特殊的物理效应，即所谓的qit效应(量子光诱导透明度)，或光机械诱导透明度[22- - - - - -24］．原子介质中光跃迁振幅的量子干涉效应会导致其光学性质的强烈改变。这种效应被称为电磁感应透明(EIT;［22])已成为控制高密度介质光学特性的重要工具，并有可能将透明度对比度提高五倍[24］．这意味着，即使施加的光线强度相对中等，颅骨、脊柱或关节等骨骼也可以被穿透。由于QIT效应，辐射应该能够到达肌肉、结缔组织甚至骨骼的深层组织层，从而实现非侵入性经颅治疗，例如神经退行性疾病或中风。然而，据我们所知，目前还没有关于在人类头骨上使用这种效果的光刺激系统的出版物。

这项研究首次证明黄色激光可以穿透人类头骨。光动力疗法(PDT)是治疗多种肿瘤最有前途的方法之一，其原理也可能在未来应用于脑肿瘤的治疗。众所周知，金丝桃素等药物可以阻止或减缓脑肿瘤的生长，但使用黄色激光，它也可以用于此类肿瘤的坏死和凋亡，这可能开辟了一种新的治疗脑肿瘤的策略[25］．然而，仍有许多悬而未决的问题，例如，光敏剂的种类[26特别是激光的波长、强度、剂量等参数。

5.结论

激光治疗是一种有前景的脑卒中后治疗新方法;然而，仍有一些方法上的问题。我们发现，除了黄色激光的数据外，我们自己的关于人类头骨透射系数的数据与1981年研究人员的数据相当吻合，所以这当然是一个值得密切关注的问题。对整个课题进行进一步的基础研究是非常重要的，这样我们才能确定用正确的参数应用正确的激光种类或颜色。这为经颅激光治疗开辟了新的领域。

利益冲突

作者声明本文的发表不存在利益冲突。

致谢

这些科学调查得到了德国针灸学会(院长Frank Bahr教授，慕尼黑，德国)和Stronach医疗集团的支持。这些测量是在格拉茨医科大学的“可持续健康研究”和“神经科学”研究领域进行的。作者要感谢Georg Feigl从解剖学系教授,格拉茨医科大学的教授迈克尔•Brainin欧洲卒中组织,和玛蒂娜Reiter,医学博士,从多瑙河大学负责,为他们的宝贵支持和英格丽德女士Gaischek,理学硕士,格拉茨医科大学的感谢她帮我准备论文。

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