Objetivos
Ao final da leitura deste capítulo, o leitor será capaz de
- reconhecer os efeitos biológicos da aplicação da terapia por fotobiomodulação (FBM);
- reconhecer as características físicas dos equipamentos de FBM para melhor parametrização na prática clínica;
- conhecer a amplitude de desfechos e de parâmetros da FBM na reabilitação ortopédica;
- reconhecer a necessidade de avaliação e manutenção dos equipamentos de FBM.
Esquema conceitual
Introdução
A FBM é a aplicação de luz para fins terapêuticos, com a indução de processos fotoquímicos e fotofísicos no sistema biológico. Portanto, essa ferramenta possui a capacidade de promoção de alterações em níveis biológicos nos organismos, secundárias à interação dos fótons, nas regiões espectrais visíveis ou infravermelhas, com moléculas nas células ou tecidos.
Entretanto, algumas condições físicas devem ser respeitadas, como a potência máxima de até 500mW por ponto emissor de luz, além dos comprimentos de onda comumente utilizados entre o espectro visível e infravermelho próximo (aproximadamente entre 400 a 1.000nm). Deve-se destacar também que a terapia de FBM é explorada há décadas, mais especificamente desde os anos de 1960, com a produção do primeiro equipamento de emissão de luz controlada.1
Diferentes termos foram utilizados, desde então, como sinônimos: laserterapia, laser de baixa intensidade (LBI), bioestimulação a laser, entre outros. À medida que se observava o avanço dessa área de pesquisa e suas possíveis interações, surgia a necessidade de uma nomenclatura mais abrangente, sendo atualmente empregada terapia por FBM.
O termo terapia de FBM se propõe a abranger as terapias que envolvem a luz não ionizante, seja por meio do LBI, da terapia por diodo emissor de luz (LED, de light-emiting diode) ou de variantes, envolvendo desde o comprimento de onda visível até o infravermelho próximo, a fim de promover modulações nas respostas biológicas, seja de estimulação ou inibição.
Na presença da discussão física, deve-se destacar inclusive a comparação entre os lasers cirúrgicos, que podem cortar ou coagular tecidos biológicos devido a um efeito fototérmico, e as fontes de luz para FBM, que geralmente não aumentam a temperatura do tecido, uma vez que a densidade de potência utilizada é menor do que a necessária para efeitos térmicos. Ressalta-se também que, em geral, os procedimentos são não invasivos, tendo a luz a capacidade de penetração através da pele e tecidos sobrepostos para alcançar o tecido-alvo.
Quanto às vias de ação, a mais explorada no momento e tida de maneira mais robusta na literatura científica está o envolvimento em uma atividade mitocondrial incrementada após os fótons, visíveis ou infravermelhos, serem absorvidos por fotorreceptores, com destaque para a citocromo c-oxidase (CCO), interagindo junto a diferentes complexos da cadeia de transporte elétrico mitocondrial.2 A CCO possui um papel importante como uma enzima da cadeia respiratória adjacente à transferência de elétrons do citocromo c para o oxigênio molecular.
Assim, há uma interação química interferindo diretamente na produção de energia celular. Desse modo, as alterações metabólicas induzidas pela FBM se dão pelo aumento da atividade enzimática oxidativa e aumento de síntese energética (trifosfato de adenosina [ATP]). Ainda, podem-se observar interações junto à ressíntese de fosfocreatina, além da redução da acidificação ao acelerar a oxidação do lactato a piruvato, junto às mitocôndrias (Figura 1). Caracteriza-se, portanto, por sua eficiência de induzir respostas fotobiológicas às células.
ATP: trifosfato de adenosina; EROs: espécies reativas de oxigênio; NF-Κb: fator nuclear κB; AP-1: proteína ativadora 1.
FIGURA 1: Mecanismo de ação da fotobiomodulação. // Fonte: Adaptada de Chung e colaboradores (2012).3
Além da CCO, outros cromóforos são encontrados nos tecidos, como alguns de características individuais do ser humano. Entre eles, destacam-se a concentração de melanina, além de hemoglobina e lipídeos subcutâneos, como os principais componentes de absorção de luz no tecido superficial, podendo ter interferência direta ao desfecho de interesse. Destaca-se, portanto, que, haja visto a necessidade de absorção da luz pela célula-alvo para a promoção de respostas biológicas, tais características podem ser complicadoras do uso da FBM.4
Especificamente frente a concentração de melanina, a transmissão da luz estará comprometida consideravelmente em menores comprimentos de onda (azul e vermelho, por exemplo), evoluindo a melhores condições de transmissão em maiores comprimentos de onda (infravermelho).4
Assim, por exemplo, o laser de 830nm apresenta maior transmissão de luz sobre a pele do que o de 660nm, devido a tais interações com cromóforos locais, entre outros aspectos físicos, refletindo inclusive nas distâncias entre os pontos de aplicação — maiores distâncias para maiores comprimentos de onda.4 Desse modo, tais fatos devem fazer parte de um raciocínio clínico assertivo quanto à profundidade da célula-alvo e à tonalidade da pele que será exposta à oferta de luz.
Para o ambiente clínico, a utilização da FBM está relacionada a uma ampla variedade de acometimentos, como cicatrização de feridas, analgesia, lesões musculoesqueléticas e nervosas, destacadas e aprofundadas neste capítulo.
Destacam-se que os efeitos produzidos por diferentes fontes de luz (LBI ou LED) são equivalentes na resposta biológica, contudo, são diferentes nas propriedades físicas, como coerência, colimação e especificidade de espectro emitido. Enquanto o LBI apresenta uma luz mais colimada e coerente, com espectro bem definido, a terapia por LED apresenta condições menos controladas e específicas, apresentando divergências do feixe de luz e uma amplitude maior na variabilidade do espectro. Todavia, uma vez aplicado o LBI sobre a pele, a dispersão da luz também ocorre, da mesma forma que o LED.
A variedade e a especificidade das fontes geradoras serão exploradas adiante. Entretanto, o estudo de Tomazoni e colaboradores5 destaca a necessidade de atenção e, principalmente, um esforço coletivo entre setor industrial, pesquisadores e clínicos para os diferentes equipamentos disponíveis e as respostas biológicas observadas decorrentes das suas aplicações.
A ampla variedade de fontes emissoras pode predizer também quais são as diferentes interações com o tecido que irão ocorrer, uma vez que a utilização de diferentes parâmetros físicos implica em diferentes respostas biológicas. Isso sem considerar ainda as individualidades biológicas e ópticas de cada tecido. Desse modo, para uma resposta efetiva do tecido, deve ocorrer um aporte adequado de fótons interagindo com as células-alvo.
Inúmeros podem ser os dificultadores da interação, a começar pelas próprias fontes emissoras de luz, sejam elas LBI ou LED, que podem apresentar diferenças entre os valores de potência gerados pelos equipamentos e os declarados pelos fabricantes. Isso pode ser visto no estudo apresentado por Girasol e colaboradores,6 no qual os valores analisados variavam de 2 a 134% da potência prevista em manual para os equipamentos em uso. Nesse estudo, foram avaliados equipamentos em uso clínico, apontando, assim, a problemática de falta de manutenção preventiva, inclusive, por parte dos operadores.
O segundo ponto que pode interferir na energia entregue aos tecidos envolve a divergência do feixe, no qual os equipamentos apresentam ângulos de divergência variados e, por consequência, diferentes interações ópticas com o tecido. O aumento da divergência resulta em um maior diâmetro do feixe com o aumento da distância da fonte geradora e, como consequência, uma diminuição na energia depositada no tecido.6,7
Portanto, tal divergência e abertura do feixe é um parâmetro importante a ser considerado na propagação da luz e na profundidade de penetração óptica, juntamente com o comprimento de onda e o diâmetro do aplicador da fonte de luz. Deve-se destacar, inclusive, que as aplicações em varredura — sem o contato do aplicador com a pele, aumentará a dificuldade de penetração, seja pela reflexão, perda de potência emitida ou dispersão da luz. Assim, a técnica de varredura e a distância devem ser evitadas, mesmo para os casos de solução de continuidade da pele (Figuras 2A e B).
FIGURA 2: A) Aplicação em contato com a pele. B) Aplicação a distância. // Fonte: Arquivo de imagem dos autores.
Entre os dificultadores, podemos acrescentar a dificuldade em calcular a potência que chega ao tecido-alvo, considerando as condições ópticas intrínsecas do equipamento e a individualidade humana, com interações diretas com a reflexão, a refração e a absorção da luz pelos tecidos. Assim, há uma imprevisibilidade individual de valores, como a profundidade a ser atingida, além de fatores que favorecem a perda de potência que chegará à célula-alvo e, consequentemente, a perda da eficiência da intervenção.
Deve-se considerar que condições individuais, como a concentração de melanina, hemoglobina e lipídeos subcutâneos, são os principais componentes de absorção de luz no tecido superficial. Junto a isso, destacam-se as limitações ao presente estado da arte diante do número de pontos de aplicações e a definição do espalhamento com a consequente distância entre os pontos de aplicação.
Potência — razão entre energia (J) pelo tempo (s) e unidade em Watts (W).
Energia — produto da potência (W) pelo tempo (s) e unidade em Joules (J).
Densidade de potência (irradiância) — calculada pela razão entre a potência (W), a área de irradiação (cm2) do aplicador e unidade em Watts por centímetro quadrado (W/cm²).
Densidade de energia (fluência) — calculada pela razão entre a energia (J), a área de irradiação (cm2) do aplicador e unidade em Joules por centímetro quadrado (J/cm²).