糖尿病研究與治療科學

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研究文章
光生物調節在糖尿病足損傷術後的應用

Milena Claudia Fagundes dos Santos1克拉麗莎·尼羅·莫拉斯1 *Reginaldo Boppre2

1巴西南聖卡塔琳娜大學理療係
 2巴西南聖卡塔琳娜大學醫學係

*通訊作者:巴西南聖卡塔琳娜大學物理治療係Clarissa Niero Moraes電話:4836223410;電子郵件:clarifisio@hotmail.com


摘要

作品簡介:糖尿病(DM)是一種高血糖水平的疾病，有多種並發症。胰島素抵抗程度不穩定、胰島素流動困難、外周組織激素反應不足、瘢痕形成困難、細菌控製困難是糖尿病足常見的並發症。其中一種有科學依據的治療方法是通過激光(受激輻射的光放大)660 nm和LED(發光二極管)470 nm進行生物光調節，以幫助愈合過程和抗菌效果。

材料與方法:本研究為準實驗研究，樣本共9例，共11例伴有潰瘍和/或截肢的糖尿病足，平均年齡64.2歲，分為三組:第一組(LASER/LED)、第二組(LASER)和第三組(LED)，采用視覺模擬評分法(VAS)評估疼痛，通過視力測量法評估水腫，通過治療前和治療後的照片評估治療區域的攣縮，平均每周3次，共7次。

結果:組1表現為肉芽組織、上皮組織增多，潰瘍區收縮更大，邊界水化，無角化過度，優於單純治療。

最後的考慮:激光與LED調和的應用前景廣闊，其效果優於激光與LED的隔離應用。有必要在更多的患者中繼續研究，以獲得更大的結論性結果。希望將這種治療方法加入到常規治療的基礎上，為糖尿病足患者提供更好的生活質量，從而避免進一步截肢。

關鍵字

糖尿病;低強度光療法;截肢


簡介

糖尿病(DM)是一種高血糖水平的疾病，有多種並發症。大約90%到95%的糖尿病是2型糖尿病，沒有明確的年齡，通常在患[2]40年後被診斷出來。這包括一組由胰腺[3]產生的胰島素的分泌和/或作用改變引起的代謝性疾病。它的主要特征是與腎髒、神經和心血管等多種係統功能障礙相關的高血糖。糖尿病足[4]是糖尿病足最常見的並發症之一，由於胰島素、激素反應和外周組織的不穩定程度的抵抗和流動困難。

與足部相關的並發症以糖尿病神經病變(DN)和周圍血管問題造成的損傷為特征[2,5,6]。DN影響神經係統的不同部分，包括周圍神經(感覺運動)、自主神經和脊神經並發症，包括周圍血管疾病，其特征是血供受損，特別是在下肢[1,6]。神經病變是該疾病最常見的並發症之一，在診斷為該疾病的糖尿病患者中，有8 - 12%的患者出現神經病變，且發病時間較長(20 - 25)，50 - 60%的患者出現神經病變[7]。DM與神經病變和外周動脈疾病一起影響傷口愈合，增強感染，從而可能導致截肢[1]。截肢患者動脈脈象發生明顯改變，愈合不足，導致術後並發症，如愈合不良、水腫、攣縮、殘端潰瘍、感染、炎症、疤痕退縮、神經瘤、深靜脈血栓(Deep Vein Thrombosis, DVT)、骨針、壞死、缺血、畸形和殘端痛等，可導致再次截肢[3,8]。

神經病變、缺血與免疫缺陷相關，有利於下肢感染的發展[2]。較輕的感染有突出的革蘭氏陽性球菌，如金黃色葡萄球菌Lancefield[9]的β-溶血性鏈球菌B、A、C、G組。中度嚴重(終末威脅)感染可能有一種以上的感染細菌，如革蘭氏陽性球菌和革蘭氏陰性杆菌(奇異變形杆菌，大腸杆菌，肺炎克雷伯菌，銅綠假單胞菌)[9]。嚴重感染(危及生命)是多微生物感染(革蘭氏陽性球菌和陰性，需氧和厭氧)，特征是存在對許多抗生素的耐藥細菌(葡萄球菌meticilinoresistant假單胞菌，腸球菌)[9]。

其中一種有科學依據的治療方法是光生物調節，它通過激光(受激輻射的光放大)和LED(發光二極管)在非熱照射中使用光子來改變生物活性[3,4,10-13]。

生物光調節通過He-Ne激光(氦和氖)，半導體發光通過刺激膠原蛋白、彈性蛋白的合成、血管生成與細胞接觸，促進鎮痛作用[12-14]。血管生成導致輸注改善，顯示新生血管[15]的組織學增加。激光He-Ne 660 nm(納米)為3 J/cm2顯著刺激創麵膠原生成，減少創麵炎症浸潤和早期炎症期溶液，區分為完全的再上皮化過程[15]。

LED具有抗菌作用，刺激細菌膜釋放發色團和氧反應種(ERO)，這一過程引起光化學反應，形成自由基和單線態氧反應種，進而導致細菌的破壞[10,11,16]。光敏劑熒光光譜(特異性藍光)有助於診斷，提示細胞內存在內源性卟啉，顯著降低藍光照射下的細菌負荷[16,17]。采用LED藍色光譜(704 nm)的正麵效果已被證實在醫院環境中，具有很強的殺菌作用，對抗汙染金黃色葡萄球菌對抗生素甲氧西林耐藥[10,11,16,18-20]。

本研究的總體目的是比較單獨和聯合應用激光He-Ne 660 nm和LED 470 nm治療糖尿病患者下肢遠端損傷的效果。具體目的是:測量激光和/或LED應用後傷口的麵積和周長，驗證治療後的疼痛程度，分析治療前後下肢遠端區域的水腫情況。

我們的假設是激光He-Ne光和不同波長的LED光的光生物調節療法聯合應用於糖尿病下肢遠端潰瘍和截肢的治療效果較好。

材料與方法

它的特點是一種接近實驗設計的研究，在其中獲得定性和定量的分析數據。該研究於2017年4月至10月在Tubarão/SC市的Nossa Senhora da Conceição醫院(HNSC)開展。該樣本包括10名進入HNSC的患者，共11例因同樣原因出現潰瘍和/或截肢的糖尿病足。

有糖尿病損傷(潰瘍和壞死)的患者和任何程度的糖尿病足截肢的患者被收治到HNSC。排除標準為站立截肢的非糖尿病患者或腫瘤、癲癇、畏光、孕婦和伴有骨骺斑塊的截肢患者出現低強度激光或LED治療禁忌症。

該研究得到了南聖卡塔琳娜大學倫理委員會的批準(unisul意見:2045,898)。根據國家衛生委員會第466/2012號決議，在整個研究過程中，保持了信息的保密性和匿名性。所有參與研究的參與者在闡明研究過程後，都簽署了知情同意書(TCLE)和同意拍照。

在第一次和最後一次治療中，患者平均有7個申請，通過修改的評估表進行評估，包括個人資料、健康狀況的一般信息;疼痛用視覺模擬量表(VAS)、水腫用測光法、拍照評價治療區收縮程度，並納入醫院葡萄糖從業人員水平。

這些照片是用製造商索尼的攝影設備拍攝的®，型號nexx - f3, 16.1 MP, SEL1855鏡頭，第一節和最後一節前。背景使用藍色的TNT，在每道工序中丟棄。照片在環境光下的距離是25厘米。第一節和最後一節的照片是用一次性打印尺子打印的，並用AutoCad進行分析®Audodesk的軟件®．

在第一次和最後一次測試中，使用一次性打印尺子，在脛骨上有三個測點:內踝上方5cm、10cm和15cm。評估結束後，在DMC的Laser Elite設備的幫助下，HNSC收治的截肢糖尿病足患者開始進行手術®Equipamentos有限公司

受試者采用方便抽樣的方法，第一名受試者為第一組(LASER/LED)，第二名受試者為第二組(LASER)，第三名受試者為第三組(LED)。根據生物安全標準，在會議前後對會議環境進行了準備和消毒。在治療過程中，使用手術手套、室溫生理鹽水清洗殘肢、無菌紗布、患者和研究者的護目鏡、包裹儀器頭部的ISO塑料薄膜，每次治療後丟棄。

這些小組被提交到下列程序:

i)第一組(激光和LED):這組人接受了三周的實驗，第一次應用波長為470納米的藍色光譜LED燈，每厘米曝光30秒2然後應用波長為660 nm的激光紅光譜，作用為3 J/ cm2在連續模式下，整個足背區域到內踝和外踝頂部距離為1 cm的同一周期象限的垂線。

ii)第二組(激光):對照組接受波長660 nm、劑量3 J/cm的紅光譜激光照射，每3周進行1次2連續30秒，垂直於1厘米的距離，從足背和足底區域到內踝和外踝的上線上，每個象限相同的時間。

iii)第三組(LED):這組人接受了三周的應用光譜，波長為470 nm的藍色LED燈，每厘米曝光30秒2，在連續模式下，垂直，整個殘肢和外邊緣的距離為1厘米，每象限相同的周期。

根據臨床表現，所有組繼續接受醫療監督，使用廣譜抗生素，在激光/LED治療後，應用膠原酶治療組織壞死痂和纖維蛋白和用必需脂肪酸(EFA)滋潤的紗布。

結果被輸入電子數據庫以輔助Microsoft Excel®軟件，並傳輸到GraphPad Prism®軟件7.03進行統計分析。均數比較采用Kruskal-Wallis, Dunn’s檢驗比較三組間的差異，配對非參數樣本。顯著性水平為5%。為了分析照片，使用AutoCad®程序測量處理前後照片的麵積和周長。

結果

數據收集時間為2017年4月至10月，樣本為12例患者，其中2例患者因存在LASER和LED禁忌症而進入本研究排除標準，其餘10例患者(8男2女)。其中，11隻腳接受了治療，共有9例截肢，1例潰瘍和1例壞死，診斷為截肢。患者的總體平均年齡為64.2歲。

樣品表征由三組組成。1組(LASER/LED) 3例男性患者;1例患者在治療過程中出現代償性血糖，2例出現高血糖。第2組(LASER)共4例患者，3女1男，其中2例出現代償血糖，1例出現高血糖，1例高血糖高於600 mg/dl。第3組(LED) 4例患者參與治療，2女2男，均在治療過程中出現高血糖。

在平均應用7崗位上，觀察到組1 (LASER / LED)的平均麵積和周長下降(p=0.12)和組2 (LASER)的平均麵積和周長下降(p= 0,06)的比例接近組1。同樣的比例在第3組(LED)中沒有發生，沒有顯著的結果(p=0.3125的麵積和p=0.5的周長)，並在應用後增加PD，因為樣本中的一名患者表現出病變周長的增加。

相對於內踝上方5、10和15厘米測光法控製踝關節水腫，在應用後，觀察到1、2和3組中相應的麵積和周長減少。

對足部進行了以下改變的局部檢查:指間真菌病、色素沉著、跛行、毛發減少、骨質突出、脂皮硬化、裂隙、裂縫、發紺、淋巴水腫、水腫、角化過度、體溫過低、老繭、皮炎和皮膚幹燥。在上述因素中，觀察到的變化與幹性皮膚進行了比較，現在第1組(激光/LED)有更好的水合性，第2組(激光)角化過度增加，第3組(LED)有更高的腫脹。

通過6個選項驗證各組完成治療前後的疼痛程度:0疼痛、1-輕度疼痛、2-不舒服疼痛、3-痛苦疼痛、4-可怕疼痛和5-極度疼痛。在第1組(激光/LED)中，兩名患者(P1和P2)的疼痛評分有所改善，他們開始治療時為3(劇痛)，結束時為1(輕度疼痛)。一名患者(P3)在開始和結束時均無疼痛。在第二組(LASER)中，3例患者(P4、P5、P6)從3開始(劇烈疼痛)，最後完成Walk 1(輕度疼痛)，1例患者(P7)從1開始(輕度疼痛)，得分為0(無疼痛)。在第3組(LED)中，4名患者被給出了不同的值，其中1名患者(P8)從2(不舒服的疼痛)進化到1(輕微的疼痛)，2名患者(P9和P10)從4(可怕的疼痛)進化到0(沒有疼痛)，第三名患者(P11)沒有變化，保持在量表3(痛苦的疼痛)。

在第1組(LASER/LED)，治療後，觀察到3例患者足部存在豐富的肉芽組織、上皮細胞化和中度的纖維蛋白。邊緣未出現角化過度，保持水分(圖1)。

圖1:區域/周邊第一組(激光/LED)

在第2組(LASER)中，1例(P4)肉芽組織減少，3例(P4、P5、P6)肉芽組織和上皮化適度生長。3例患者出現中度纖維蛋白(P4、P5和P7)。患者6的邊界顯示角化過度加重，且不保持水分(圖2)。

圖2:區域/周邊第二組(激光)

在第3組(LED)，治療後，4例(P8 ~ P11)患者觀察到豐富的纖維蛋白存在，2例(P8和P11)患者的足部肉芽生成不良。邊緣未出現角化過度，保持水分(圖3)。

圖3:區域/周界第三組(LED)

討論

糖尿病足的特征是至少存在其中一種改變:神經、矯形、血管和感染，這些都可能發生在糖尿病患者的足部，並可能導致[21]截肢。

周圍神經病變、潰瘍、感染和周圍血管病變是構成糖尿病患者潰瘍和下肢截肢並發症的主要原因。社會經濟地位低、吸煙、性別、腎功能不全、缺血、糖尿病神經病變、高血糖水平和甘油三酯等重要因素也可能與足截肢的風險有關[6,21]。通過有組織的健康和患者行為進行預防是減少糖尿病足截肢指標的最有效的事件，可以減少22 - 75%。在本研究中，我們試圖指出糖尿病患者神經病變的風險和顯著性，或這些因素的知識對於開發和應用激光光生物調節和低強度LED治療和尋找積極的結果是必不可少的，從而避免截肢和糖尿病足重截肢的需要[6,21]。

Chaves M等人[12]和Hamblin MR等人[22]的研究表明，LED光可以和激光一樣有效，因為兩者具有相似的生物效應，在相同波長下工作時，兩者之間沒有顯著差異。細胞對光刺激的反應與激光的特定性質(如相幹性)無關。相幹性在光與生物組織的相互作用中丟失，因此不是光刺激或光抑製過程的先決條件[12]。在確定適當的治療方案時，生物效應取決於合理的波長、劑量和暴露時間[12]。因此，本研究采用3組，兩種治療方法聯合使用對促進創麵愈合更有效。

LED已經成為激光係統的替代品，原因有幾個:低成本，波長範圍和工作在紫外範圍(<400 nm)到紅外(>700 nm)[23]。

本研究考慮了LED 470nm藍光光療的使用，這是一種深度不超過表皮的光波，該光譜在該深度的光波的抗菌能力和保濕特性和典型。藍光對組織表麵[24]有殺菌作用。Guffey JS等人[23]用藍色光譜LED顯示了425到525 nm之間的輻射的殺菌效果，病原體如Porphyromonas gingivalis而且大腸杆菌DH5α被425 nm波長的波深殺死。波長為625nm，具有紅色光譜激光的特點，不殺菌牙齦卟啉單胞菌，大腸杆菌DH5α或金黃色葡萄球菌．結果表明，525nm以上的光照射對細菌沒有殺菌作用金黃色葡萄球菌，大腸杆菌而且Porphyromonas gingivalis425 ~ 525 nm波長的殺菌效果較好[23]。在本研究中，隻在4例患者中進行了培養收集，抗生素治療仍在使用。細菌金黃色葡萄球菌腸杆菌種類和克雷伯氏菌oxytoca(產生esbl的菌株)在治療結束時消失(患者2、3、9和10)。

本研究還考慮了使用波長為660 nm的紅色激光光譜進行光療。脈衝或連續輸出的低強度激光器的波長範圍為630 nm到1300 nm，具有可見光和不可見光(紅外)光譜[25]。低強度激光作用後，免疫係統和血管係統恢複正常，代謝和增殖過程被激活，產生相同的鎮痛效果[12]。成纖維細胞也有改變(鈣的增殖和增加)2 +(IL-1α和IL-8的產生和mRNA表達增加)和巨噬細胞[12]的增殖。在我們的研究中，我們發現所有組的患者都有類似的疼痛緩解。De Sousa RG等[3]報道，在糖尿病患者的傷口愈合方麵，He-Ne激光的波長為632.8 nm，能量密度在3-5 J/cm範圍內，效果最令人滿意2．在主要劑量值，即高達5 J/cm時觀察到最顯著的生物效應2，在Arndt-Schultz曲線[12]內。極低的劑量不會促進生物效應，而較高的劑量會抑製細胞功能[12]。因此，細胞的能量狀態和被治療組織的生理狀況是決定使用劑量的基礎。

在第1組(LASER/LED)中，本研究提出的在紅色光譜中使用660 nm的激光，然後在藍色光譜中使用470 nm的LED，這兩種低強度的光應用治療被證明是有前途的，並在獲得的數據中驗證了優於單獨使用LASER和LED的結果，無論是在疼痛、麵積和周長，最後是水腫方麵。

麵積減少約48.93%，結果優於孤立激光治療(組2)和LED治療(組3)，平均7次，每周3次，共17天的治療。Caiafa JS等人[9]指出，糖尿病患者病變減少30%所需的平均時間達到20周，共140天。其他研究沒有提及減少病變的時間，隻比較了LED和激光治療的結果[14,16,19,26,27]。

病變周長也有變化，1組(激光/LED)改善了22.43%，2組(激光)改善了21.15%，而3組(LED)沒有出現相應的變化。組1和組2在周長的變化中得到相似的數字，但組2(激光)顯示角化過度(邊緣周圍的愈傷組織)增加和水化減少。在表皮損傷中，傷口收縮和傷口邊緣的再上皮化是角化細胞增殖[28]的增殖，在傷口閉合中起重要作用。Adamskaya N等人[28]的研究表明，激光治療顯示組織邊緣角蛋白組織增加，愈合仍在進行中。糖尿病足已經出現角蛋白增多，導致局部角化過度(愈傷組織)發展為潰瘍(穿孔足底病)，需要手術切除以實現最終愈合，允許使用適當的假體[4,9]。Caiafa JS等人[9]在提出的研究中證實，應用隔離激光(組2)後角化過度加重，在需要新的清創時，周長測量將增加。

即使在第1組(激光/LED)中實現，與第2組(激光)和第3組(LED)相比，仍有良好的紅色肉芽組織。Chaves ME等人[12]報道，在使用LASER進行的研究中，在627 ~ 670 nm的光譜範圍內，主要劑量為2 ~ 4 J/ cm2，觀察到許多重要的生物學效應，如減少炎症細胞，增加成纖維細胞生長，膠原合成，刺激血管生成和肉芽組織形成。然而，在本研究中，肉芽組織形成最多的組是第1組(LASER/LED)。

1組(激光/LED)纖維蛋白含量較其他組低。第3組(LED)治療後纖維蛋白的存在更加明顯，使傷口難以愈合。如果出現以下兩種或兩種以上的症狀，Brechow A等人[29]診斷為感染:直白化膿;當地熱量;紅斑;淋巴管炎;水腫;疼痛;發燒;還有臭味。 In this study, at the end of treatment, patient 11 with the exception of Group 3 (LED) which increased pain and edema groups showed no signs of infection.

1組(激光/LED)和2組(激光)的所有患者的疼痛水平均有變化。組3 (LED)僅患者11疼痛量表無變化。低水平的光生物調節刺激愈合，緩解疼痛和減少炎症。

最後考慮

激光與LED的調和應用已顯示出良好的前景，其效果優於激光與LED的隔離應用。觀察到上隔離治療組肉芽組織上皮化程度增加，潰瘍麵積縮小，邊緣水化，無角化過度。

在糖尿病足損傷的治療中使用不同的波長既達到了預期的效果，同時也緩解了不良反應和繼發性並發症。

有必要在更多的患者中繼續研究，以獲得更大的結論性結果。然而，我們希望通過這項研究，將這種效果添加到HAT的治療中，為糖尿病足患者提供更好的生活質量，從而避免新的截肢。

確認

我首先要感謝上帝，因為他是我生命中至高無上的。感謝我的父母Moisés Fagundes(悼念)和Maria Conceição dos Santos Fagundes以及我的家人，感謝你們對我搜索的信任和投資。我感謝我的丈夫喬治，他在我困難的時候支持我，給了我力量和勇氣。我的女兒安娜·瑪麗亞，她特別啟發了我的思想，引導我去尋找知識。感謝我的朋友米歇爾·托雷蒂和我的侄女安妮·伊莎貝爾·法岡內斯·卡多佐，感謝你們一直以來的鼓勵和支持，感謝你們分享她們在這段旅程中的快樂。Clarissa Niero Moraes老師的教誨、耐心和自信貫穿了整個監督和指導，以及她的超然。感謝聖卡塔琳娜醫院Nossa Senhora da Conceição, Tubarão的員工，感謝他們在我們收集數據期間對我們的歡迎，特別是血管醫生，特別是Reginaldo Boppre醫生，感謝他在幫助患者、奉獻和教學方麵的合作，使這項工作能夠完成。


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條信息

文章類型:研究文章

引用:Dos Santos MCF, Moraes CN, Boppre R(2018)光生物調節在糖尿病足損傷術後的應用。J Diab Res Ther 4(1): dx.doi.org/10.16966/2380-5544.137

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出版的曆史:

  • 收到日期:2018年3月05日

  • 接受日期:2018年8月6日

  • 發表日期:2018年8月13日