Основная часть солнечного излучения достигает поверхности земли в виде трех составляющих: ультрафиолетовых лучей (10%), видимого света (40%) и инфракрасного излучения (50%). Наиболее значимой и хорошо изученной частью солнечного излучения являются ультрафиолетовые лучи, наиболее безопасной — инфракрасные лучи.

В начале XIX века английский ученый У. Гершель доказал, что за нижней границей видимого спектра существует излучение. Так, термометр, помещенный за красной частью солнечного спектра (в невидимой части спектра), показал повышенную температуру по сравнению с контрольными термометрами, расположенными сбоку. В дальнейших исследованиях это явление было изучено и получило название инфракрасного излучения (IR). Было установлено, что IR исходит от любых нагретых тел и предметов, и когда вещество поглощает это излучение, оно нагревается. По другим характеристикам это излучение ничем не отличалось от видимого спектра света, подчиняясь тем же физическим законам [1].

В 1923 г. советский физик А.А. Глаголева-Аркадьева получила радиоволны с длиной волны, приблизительно равной 80 мкм, соответствующие инфракрасному диапазону длин волн. Так, экспериментально было доказано существование непрерывного перехода от видимого излучения к IR и радиоволновому, и что все они имеют электромагнитную природу [2].

IR много лет применяется в физиотерапевтической практике. На электромагнитной шкале волн (рис. 1)

Применение инфракрасных лучей в медицине

IR в медицинских целях используются с античных времен, когда врачи применяли разные подручные средства, такие как горящие угли, нагретое железо, соль, глину для лечения ушибов, язв, карбункулов, кровоподтеков и др. Гиппократ описывал способ их применения для обработки ран, обморожения и др. В течение долгого времени IR относили к биологически инертному излучению и не включали в подробные исследования. Однако постепенно стали накапливаться доказательства того, что IR могут оказывать биологические эффекты на кожу и ткани человека.

В конце XIX века были введены в терапевтическую практику электрические лампы накаливания, после чего инфракрасные лучи стали с успехом применять при заболеваниях лимфатической системы, грудной клетки, суставов, печени и желчного пузыря, органов брюшной полости. С помощью этих же ламп стали лечить невралгии, невриты, миалгии, мышечную атрофию, кожные заболевания (фурункулы, карбункулы, абсцессы, импетиго, сикозы, экземы, волчанку, келоиды, травматические повреждения, язвы) [2]. Инфракрасные лучи нашли применение при переломах, для активизации обмена в парализованных органах, ускорения окисления, воздействующего на общий обмен веществ, стимулирования эндокринных желез, исправления последствий неправильного питания (при ожирении), заживления ран и др. [4].

В настоящее время многие врачи и сами больные продолжают использовать в терапевтических целях обычные инфракрасные (ИК) лампы (например, синюю лампу), несмотря на то, что лечение IR широкого спектра имеет свои недостатки, которые связаны с наличием в широком спектре IR его ближнего диапазона, и это может приводить не только к быстро нарастающей эритеме, но и к ожогу. Слишком продолжительные сеансы ИК-терапии широким спектром способствуют развитию астении, а в некоторых случаях происходит обострение болей [5].

Новый аппарат в фотодинамической терапии

Аппараты, в которых используется IR широкого спектра, действуют прежде всего за счет изменения импульсной активности термомеханочувствительных афферентов облученного участка кожи с развитием нейрорефлекторной реакции внутренних органов. В то время как коротковолновое IR, прошедшее фильтрацию водой (waterfiltered infrared A — wIRA), осуществляет терапевтическое нагревание глубоких слоев кожи, подлежащих тканей и внутренних органов в течение длительных промежутков времени без перегрева поверхностных слоев кожи [6—8]. При этом отмечается ускорение циркуляции крови в нижележащих тканях, уменьшение напряжения в мышцах, боли, повышение потенциальной энергии клетки организма, деятельности специфических клеточных структур, увеличение активности ферментов и эстрогенов, из клеток организма уходит несвязанная вода и происходят различные биохимические реакции [9—15].

Первым медицинским прибором, работающим в инфракрасном излучении спектра А, прошедшим фильтрацию через воду и видимом спектре света (visible light), является аппарат PhotoDyn 750.

При помощи специальной гидрокюветы лучи, преимущественно инфракрасные спектров В и С [16], поглощаются и остаются фильтрованные лучи спектра А, имитируя IR солнца, которое фильтруется через влагу атмосферы. Следовательно, терапия с использованием wIRA является наиболее естественным видом лечения [6—8, 13, 17—19]. После фильтрации через эту кювету остаются wIRA (в пределах 780—1400 нм), которые, главным образом, обладают положительными свойствами и в то же время не оказывают побочных действий [20—24]. Проведенные исследования in vivo и in vitro показали, что длины волн wIRA, приближенных к видимому свету, равные приблизительно 780—1000 нм (800—900 нм [25—27], 800 нм [28], 820 нм [29—31], 830 нм [32]), представляют клинически самую важную часть wIRA [8, 33]. Кроме того, wIRA, помимо термических, имеет нетермические эффекты, которые основаны на прямом возбуждении клеток и клеточных структур, запуская каскад разных клеточных реакций [13] (например, влияют на цитохром С [29, 30, 34], рост нейронов [29], возбуждение процессов, направленных на заживление ран [35, 36], активацию защитных свойств клеток [11, 12, 37—41] и др.).

В зарубежной научной литературе имеется достаточно сведений о применении аппарата PhotoDyn 750 (рис. 2)

Во многих исследованиях [7, 8, 17, 18, 21, 42, 43] показано, что wIRA действует, повышая кровоснабжение [8, 44—46], парциальное давление (на 32% на глубине ткани 2 см) [23] и температуру (на 2,7 °C на глубине ткани 2 см) [23, 24, 44—49]. Эти три фактора являются основными для достаточного оснащения тканей энергией и кислородом, а следовательно, также для исцеления ран и защиты от инфекции. wIRA оказывает обезболивающий эффект и таким образом требует меньшего потребления анальгетических средств (в группах с wIRA на 52—69% меньше, чем в контрольных)[54]. wIRA уменьшает экссудацию и воспаление и оказывает положительные иммуномодулирующие эффекты. Кроме того, после лечения отмечается замечательный косметический эффект. Таким образом, при использовании wIRA по сравнению с контрольными группами наблюдались уменьшение выраженности болевого синдрома [42], сокращение сроков лечения как при хронических заболеваниях (например, трофических язвах [20, 22, 50]), так и при острых инфицированных ранах в до- [51] и послеоперационном [23, 52] периоде. Также были проведены исследования, направленные на изучение взаимодействия IR и ультрафиолетового излучения, в ходе которых получены данные о том, что предварительная обработка кожи wIR снижала повреждение ДНК клеток от ультрафиолетового излучения. Известно, что wIR угнетают выработку такого проапоптотического белка, как Bax, и увеличивают выработку антиапоптотических белков, таких как FLIP и Bcl-XL [53, 37], предупреждая развитие метаболических нарушений.

Данный аппарат широко используется для фотодинамической терапии (ФДТ) с применением фотосенсибилизаторов из группы порфиринов (5-аминолевулиновая кислота – 5-АЛА) при лечении базалиом, актинического кератоза, болезни Бовена, простого лишая Видаля [55—57]. Перед облучением можно провести флюоресцентную диагностику с помощью спектральной лампы PhotoDyn HM6, которой комплектуется аппарат PhotoDyn 750 [58], в результате чего при использовании 5-АЛА в качестве фотосенсибилизатора обнаруживается, что накопление протопорфирина IX в опухоли происходит быстро с высокой контрастностью флюоресценции по отношению к нормальным тканям [59—62]. В литературе также описаны случаи излечения с помощью wIRA кожной формы саркоидоза с применением метиламинолевулината (Metvix) — фотосенсибилизатора, за счет своей липофильной структуры лучше, чем 5-АЛА, проникающего в ткани [63—66].

PhotoDyn 750 широко используют в дерматологии для лечения акне с применением синего светофильтра, бородавок, трофических язв, псориаза, красного плоского лишая, бляшечной склеродермии и других дерматозов [67, 68]. Так, например, избирательное синее излучение деликатно проникает в кожу и убивает Propionibacterium acne, не повреждая ткани. Эффективность голубого света зависит от тяжести течения угревой болезни, который в качестве монотерапии можно рекомендовать при акне легкой и средней тяжести. Пациентам с тяжелым течением угревой болезни целесообразно включать данный вид лечения в комплексную схему, так как это позволяет сокращать курс системных препаратов, тем самым снижая побочные эффекты от их применения [69—72]. В последнее время большое значение ФДТ уделяется при лечении склеродермии [68], при которой часто наблюдаются трофические нарушения и имеются плохо поддающиеся лечению склерозированные участки. Так, например, показано, что сеансы wIRA способствовали полному заживлению кожных покровов, сглаживанию склерозированных очагов и их границ не только во время лечения с помощью wIRA, но и после завершения процедур в течение 3 мес. При этом в последующие 4 мес рецидивов не наблюдалось, новые очаги не образовывались.

В неврологии wIRA используют при лечении хронического болевого синдрома, хронического неврита, невралгий [73, 74], в ревматологии — при хронических дегенеративных воспалительных процессах, хроническом полиартрите, спондилите, висцеральном ревматизме, дегенеративных заболеваниях суставов и позвоночника [13, 75].

Также проводятся исследования по применению wIRA в области косметологии, например при фотоомоложении, лечении гиперплазии сальных желез, для профилактики рака кожи, уменьшения гипертрофированных и келоидных рубцов. В ответ на IR, применяемое в аппарате PhotoDyn 750, происходит выброс оксида азота в мускулатуру сосудов. Это вызывает их расширение и усиливает циркуляцию крови в кожном покрове и, таким образом, насыщает клетки кислородом, что в свою очередь приводит к расширению и очищению пор кожи. Удаляются отмершие клетки, кожа становится гладкой, упругой и эластичной. Усиление кровообращения также способствует заживлению участков, подвергавшихся хирургическому вмешательству, что особенно важно при косметологических коррекциях овала лица для восстановления кровообращения в ишемизированных кожных лоскутах [76—80]. Также научно доказано, что с возрастом количество фибробластов кожи уменьшается, в результате кожа истончается, содержание влаги в ней уменьшается, кожа теряет упругость и эластичность, появляются морщины. С помощью wIRA стало возможным замедлить процессы старения за счет увеличения количества фибробластов в коже, которые после проведения сеансов wIRA начинают активно синтезировать коллаген, эластин, факторы роста, гиалуроновую кислоту, в результате чего не только повышаются упругость и эластичность кожи, улучшается ее цвет, но и сглаживаются глубокие и исчезают мелкие морщины [81—84].

Таким образом, возможности клинического применения нового вида инфракрасного излучения спектра А, прошедшего фильтрацию через воду, с использованием аппарата PhotoDyn 750 довольно широки и могут найти применение как в физиотерапевтических отделениях больниц широкого профиля, так и в клиниках с узкой специализацией.