Introdução a Fotobiomodulação

Os laseres tiveram sua aplicação inicial no setor bélico, mas foram rapidamente introduzidos na área médica. As aplicações em oftalmologia e dermatologia foram as que incorporaram a tecnologia laser com maior rapidez.

Se a radiação de um laser cirúrgico atingir um tecido alvo, dependendo do coeficiente de absorção deste tecido, ele poderá sofrer carbonização, vaporização, coagulação ou ainda simplesmente ter suas proteínas constituintes degradadas ou desnaturadas. O que essas reações têm em comum é o fato de que em todas elas, a estrutura do tecido atingido é destruída ou alterada permanentemente. Além desses efeitos foto-térmicos, existem outros efeitos não dependentes de calor, os quais criam igualmente alterações irreversíveis ou destruição do tecido, que são os efeitos: foto-osmótico, foto-iônico, foto-enzimático e foto-imunológico, entre outros.

Quando o laser cirúrgico começou a ser utilizado em medicina, observou-se que os pacientes submetidos a esse tipo de cirurgia relatavam menor desconforto pós-operatório e os médicos usuários desse tipo de equipamento observavam menor quadro de edema pós-cirúrgico e melhor cicatrização tecidual quando comparado ao método de cirurgia convencional. Levantou-se então a suspeita de que o laser poderia ter algum outro efeito adicional até então desconhecido, até que OHSHIRO e CALDERHEAD, em 1991, sugeriram chamar esse efeito de “Efeito X do Laser”. Estes autores propuseram que a explicação para este efeito seria a distribuição espacial de energia gaussiana que a maioria dos laseres apresentam. Na figura abaixo temos exemplificado o perfil gaussiano de um feixe laser, sendo que o pico de energia se concentra na região central do feixe, decrescendo gradualmente a medida que se aproxima da periferia. Ela representa também os efeitos típicos da interação laser-tecido biológico, evidenciando estes efeitos em função da variação da densidade de energia. Na região de interface entre a desnaturação proteica e a ativação foto-térmica a temperatura não ultrapassa 40°C. Na região correspondente à ativação foto-térmica haverá um aumento na temperatura, porém não suficiente para causar mudança estrutural macroscópica no tecido, devendo somente ativá-lo. Na zona mais afastada, temos uma região denominada não foto-térmica, mas que ainda assim pode sofrer ativação. Essas duas últimas zonas não mostram alteração macroscópica na estrutura tecidual, ainda que os dados da literatura comprovem efeitos sobre o mesmo. Estes efeitos foram conhecidos como “Terapia com Laser de Baixa Potência” ou “Laser Terapia” e atualmente constituem o que chamamos de fotobiomodulação, e podem ocorrer simultaneamente às reações foto-destrutivas do laser cirúrgico. Relatamos este efeito como “Fotobiomodulação Simultânea”. Em trabalhos passados utilizávamos a terminologia  “Efeito Residual do Laser Cirúrgico”.

Tendo o efeito residual como ponto de partida, sistemas laseres foram desenvolvidos especialmente para este tipo de aplicação.

Figura 2.1: Perfil espacial gaussiano de um feixe laser e sua interação com o tecido, proposto por OHSHIRO e CALDERHEAD em 1988.

2.1.2. Aspectos Históricos

O primeiro laser da história foi construído em 1960 por THEODORE MAIMAN na Califórnia-USA, era um laser de rubi, operando em 694,3 nm. Em 1961 foi fundado, na Universidade de Cincinnati por LEON GOLDMAN, o primeiro laboratório de laser para aplicações médicas, onde as primeiras experiências em animais foram realizadas.

Em 1962 PATEL desenvolveu o primeiro laser com finalidade terapêutica, um hélio-neônio (He-Ne) com comprimento de onda de 632,8 nm (PÖNTINEN, 1992).  

As primeiras aplicações clínicas com laser operando em baixa potência foram relatadas em 1966 por ENDRE MESTER de Budapeste, Hungria, que apresentou os primeiros relatos de casos clínicos sobre “Bioestimulação com Laser” de úlceras crônicas de membros inferiores usando lasers de rubi e de argônio, tendo publicado seus primeiros artigos em 1966 (MESTER, 1966). Ele produziu um grande volume de trabalhos científicos, clínicos e experimentais, tendo o laser de He-Ne, como tema central.

Os laseres para fotobiomodulação mais utilizados nas décadas de 70 e 80 foram os de He-Ne com emissão na região do vermelho. Nesta região do espectro eletromagnético, a radiação laser apresenta pequena penetração nos tecidos biológicos, o que limita a sua utilização. Para aplicação desse tipo de laser em lesões mais profundas, era necessário uma fibra óptica para guiar a radiação para o interior do corpo do paciente, limitando e contra-indicando muitas vezes esse tipo de terapia, por ser uma técnica invasiva. Outra limitação dos laseres de He-Ne era sua grande dimensão e também o fato de seu meio ativo estar contido por ampolas de vidro que poderiam romper-se facilmente, além do gás hélio permear rapidamente a parede da ampola, reduzindo drasticamente o tempo de vida destes aparelhos.

Em 1973, seguindo a mesma linha de MESTER, HEINRICH PLOGG de Fort Coulombe, Canadá, apresentou um trabalho sobre “O uso do laser em  acupuntura sem agulhas”, para atenuação de dores (BAXTER,1994). A partir do final dessa década começaram a ser desenvolvidos diodos laseres semicondutores, dando origem ao primeiro diodo operando na região do infravermelho próximo (l = 904nm), constituído de um cristal de arsenieto de gálio (As-Ga). As vantagens dele sobre o He-Ne é que além da menor dimensão, apresenta maior penetração no tecido biológico. Outra vantagem é que este dispositivo pode operar de forma contínua ou pulsada, enquanto o He-Ne só opera em modo contínuo. O efeito da fotobioestimulação com laser pulsado tem sido tema de diferentes trabalhos.

Em 1981, apareceu pela primeira vez o relato da aplicação clínica de um diodo laser de As-Ga-Al, publicado por GLEN CALDERHEAD, do Japão, que comparava a atenuação de dor promovida por um diodo laser e o laser de Nd:YAG, (Ytrio e Alumínio, dopado com Neodímio), operando em 1064 nm .

A partir dos anos 90, diferentes dopantes foram introduzidos na tecnologia para obtenção de diodos laser gerando uma larga faixa de comprimentos de onda, conforme pode ser observado na tabela abaixo. Com estes dispositivos hoje pode-se ter aparelhos pequenos, de fácil transporte e manuseio, com baixa frequência de manutenção além de baixo custo.

A utilização de equipamentos de fotobiomodulação utilizando como meio ativo diodos semicondutores  em diversas áreas da saúde é um avanço revolucionário que não apenas otimiza os processos clínicos, mas também melhora significativamente a qualidade de atendimento aos pacientes. À medida que avançamos no século XXI, a tecnologia utilizando esse recurso oferece uma série de vantagens que se refletem positivamente em diagnósticos, tratamentos e inúmeros procedimentos nas diferentes áreas da saúde.

A eficácia, durabilidade e versatilidade desses dispositivos têm sido fatores determinantes nessa trajetória. A capacidade de emitir luz em várias cores e comprimentos de onda torna-os ideais para diagnósticos precisos, terapias personalizadas e monitoramento contínuo. O baixo custo quando comparado a outros meios geradores de laser, seu tamanho diminuto e, portanto, grande capacidade de portabilidade, faz com que esses emissores tendam a estar cada vez mais disponíveis no mercado, com maiores possibilidades de oferta de equipamentos, a custos mais acessíveis.