不同光生物调节治疗设备对人体跟腱的光传输与热效应比较：高功率单波长、低功率单波长与低功率多波长装置的效能与安全性评估

本研究针对不同光生物调节治疗（PBMT）设备在深层组织中的光传输与热效应关系尚不明确的问题，开展了对三种PBMT设备（高功率单波长HPSW、低功率单波长LPsW、低功率多波长LPmW）在人体跟腱应用的比较研究。结果表明，LPmW设备具有更高的透射功率和更低的热效应及不适感，为深层组织治疗提供了更安全高效的选项，对优化PBMT临床应用具有重要意义。

　　

光生物调节治疗（Photobiomodulation Therapy, PBMT）是一种利用光源（如近红外光、LED和激光）治疗多种健康状况和疾病的技术。尽管许多临床研究显示了PBMT在肌肉骨骼疾病中的有益效果，但也有一些研究未能复制这些结果，其中可能的原因包括输送到皮肤的能量不足，以及不同设备即使输送相同能量也可能产生不同效果。此外，不同设备在皮肤上可能引起不同的热效应，并表现出不同的光传输模式，但热影响与光传输到深层组织程度之间的关系，尤其是在人体中，仍未得到探索。因此，研究人员假设，设备在皮肤表面产生的热量增加可能会对光传输到深层组织产生负面影响，这或许可以部分解释使用不同设备输送相同能量剂量后观察到的治疗效果差异。

为了探究这一问题，研究团队在《Photodiagnosis and Photodynamic Therapy》上发表了一项研究，比较了三种商用PBMT设备：高功率单波长设备（HPSW）、低功率单波长设备（LPsW）和低功率多波长设备（LPmW）在人体跟腱原位的光传输和热影响。该研究采用了一种探索性临床研究设计， adapted from previously published research。研究在XXX进行，并获得了XXX研究伦理委员会的批准。所有程序均遵循《赫尔辛基宣言》中概述的原则，并获得了所有参与者的书面知情同意。试验期间未对原始方案进行任何修改。

研究招募了18名健康男性志愿者（年龄18-45岁），作为便利样本。样本量的确定是为了确保设备照射顺序的平衡，并与之前的研究保持一致。所有参与者肤色较浅（Fitzpatrick量表I-III），且在过去三个月内没有跟腱病变史。每位参与者的左右跟腱均接受照射（n=36肌腱），顺序随机。使用的三种PBMT设备包括：HPSW（9,000 mW平均功率输出）、LPsW（100 mW平均功率输出）和LPmW（450 mW平均功率输出）。照射程序遵循制造商的指南，HPSW采用扫描运动，LPsW和LPmW采用静止位置施加。主要评估指标包括：通过原位人体跟腱从外侧到内侧（皮肤到皮肤）在150秒照射期间的光功率传输（μW）、皮肤温度的变化（基线vs照射后）、以及热不适评分（VAS：基线vs照射后）。

关键技术方法包括：使用热成像相机（Flir System ThermaCAM T400）测量皮肤温度，精度为50 mK；通过实时超声检查（Logiq-V2，GE Healthcare）评估组织厚度；使用光学功率计系统（Thorlabs Instruments）测量透射功率，包括S322C传感器（用于设备总功率）和S121C传感器（用于经皮肤-肌腱-皮肤复合体的功率传输）；通过视觉模拟量表（VAS）评估热不适；以及使用数字秒表计时。实验在受控环境温度（24°C ±2°C）下进行，参与者先适应15分钟，照射由四名研究人员盲法操作以确保数据客观性。样本队列来自XXX的健康男性志愿者。

结果部分如下：

皮肤温度： 基线皮肤温度在三台设备之间没有显著差异（p > 0.05）。照射后，LPmW设备引起的皮肤温度升高显著低于HPSW（p < 0.0001）和LPsW设备（p = 0.0276），LPsW设备的温升也显著低于HPSW设备（p < 0.0001）。

组织厚度： 实时超声检查显示，左右跟腱及周围组织（皮肤-肌腱-皮肤复合体）的厚度没有显著差异（p > 0.05），表明解剖部位的一致性。

透射功率： 在绝对值上，LPmW设备的透射功率（141.1 ± 33.5）显著高于HPSW（39.7 ± 27.0）和LPsW设备（23.9 ± 10.5）（p < 0.0001）。在透射功率百分比上，LPmW设备也显著高于HPSW（p < 0.0001）和LPsW设备（p = 0.0218），且LPsW设备的透射百分比高于HPSW设备（p < 0.0001）。

热不适感： HPSW设备引起的热不适感显著高于LPmW（p < 0.0001）和LPsW设备（p < 0.0001）。值得注意的是，14名参与者在完成150秒照射前因不适要求停止HPSW照射。

相关性分析： 对于LPsW和LPmW设备，皮肤温度变化与透射功率百分比之间没有显著相关性。然而，对于HPSW设备，皮肤温度变化与透射功率百分比之间存在显著的负相关（r = -0.5105, p = 0.0304），表明热量生成增加与光传输减少相关。

研究结论和讨论部分强调，LPmW设备在传输更多功率到目标组织的同时，保持了更稳定的皮肤温度和更低的热不适，这表明其光能没有以热能形式显著耗散在生物组织中，这是一个关键优势。相反，HPSW设备尽管预期在更短照射时间内输送更高功率，但实际透射功率较低，同时引起皮肤温度升高和热不适，这可能影响其临床安全性和治疗适用性。负相关关系支持了光学原理：表面吸收增加减少了可用于在组织中传播的光子。因此，低功率激光设备（LPmW和LPsW）在传输预期功率和确保热安全方面更有效。这些发现为临床医生选择PBMT设备提供了重要参考，以在最小化不必要的热副作用的同时确保最佳治疗效果。研究还指出，需要进一步研究以确定高功率激光的最佳功率输出阈值，以减轻过度热效应并提高对肌腱、肌肉和关节等深层组织的光传输效率。该研究的优势包括标准化方法、受控环境、同质样本以及基于高质量先前研究的设计，但局限性在于仅纳入年轻男性且肤色较浅的志愿者，以及使用相同的功率计检测器应对不同光斑尺寸的设备。