Terapia láser en fisioterapia: Mecanismos de acción y aplicaciones clínicas

Definición de láser

LASER es un acrónimo de Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation (Amplificación de luz por emisión estimulada de radiación). Se define como una emisión estimulada de radiación, monocromática, coherente y direccional, que puede ser de tipo gaseoso, líquido o sólido, excitado y confinado en una cavidad resonante.

Componentes esenciales del láser

Un láser debe tener:

• Medio activo: Medio que permite la interacción entre los fotones para generar luz.
• Sistema de bombeo: Dado por la energía eléctrica (un medio externo) que proviene del enchufe.
• Reflectores: Uno en cada lado. Debe haber un espejo reflectante al 100% (predominio catódico, negativo) y otro al 99% (predominio anódico, positivo). El láser saldrá por el reflectante al 99%.

Las luces del láser tienen la misma frecuencia, lo que hace que sean coherentes, es decir, tienen una frecuencia fija.

Láseres usados en terapia física

• Helio-Neón (He-Ne): Radiación en la región visible, 632.8 nm. Este láser penetra poco en los tejidos, ya que al ser luz se refleja y se dispersa.
• Diodos semiconductores:
  • Materiales semiconductores (Arseniuro de Galio, Arseniuro de Aluminio).
  • GaAs: 800-900 nm de longitud de onda.
  • GaAs: 775-795 nm de longitud de onda.
  • El flujo de corriente a través del diodo se convierte en radiación láser.

Áreas de aplicación del láser

El cuerpo humano responde a la energía láser por medio de los fotorreceptores, también llamados cromóforos, que son las células encargadas de captar la luz del láser.

Efectos fisiológicos del láser

1. Activación fotoquímica de enzimas catalizadoras de los procesos moleculares: Las enzimas aceleran las reacciones químicas que ocurren en el cuerpo humano, como las que ocurren en un desgarro, fractura, inflamación, tendinitis, etc.
2. Estructuras absorbentes de la energía: Hemoproteínas (citocromos mitocondriales o porfirinas endógenas). Si el fotorreceptor es capaz de generar cambios a nivel mitocondrial, generará energía a nivel celular.

Mecanismo de acción del láser en la producción de efectos terapéuticos

La luz debe ser absorbida y, una vez absorbida, debe tener suficiente energía para producir efectos fotobiológicos.

¿Qué tanto absorbe que hace que traspase a más profundo? Hay una gran captación de la luz en las primeras capas, lo que, producto de la reflexión y de la dispersión, no llega tan profundo. Solo penetra milímetros porque gran parte de la energía se absorbe.

Absorción del láser

La absorción del láser depende de:

• Tejido: Propiedades absorbentes.
• Láser: Longitud de onda de la radiación.

La luz es absorbida por fotorreceptores que son específicos para cada longitud de onda:

• Melanina y hemoglobina: Absorben longitudes de onda menores a 600 nm.
• Agua: Absorbe longitudes de onda mayores a 1000 nm.

En los tejidos, mucha de la luz es dispersada y reflejada dentro del primer milímetro aproximadamente. La dispersión y la reflexión afectan la profundidad de penetración y son altas con longitudes de onda bajas (ej. Rojo).

Profundidad de penetración del láser

• He-Ne (632.8 nm):
  • Baxter 2002, Robertson et al. 2006: 1-2 mm.
  • Kolari 2002: 0.54 mm.
• GaAs (800-900 nm):
  • Baxter 2002, Robertson et al. 2006: 2-4 mm.
  • Kolari: 0.89 mm.

Efectos en profundidad del láser

Si el láser solo penetra 1-4 mm y mucha de la luz es dispersada, ¿cómo se producen los efectos en profundidad? ¿Existe suficiente energía (fotones) para producir efectos fotobiológicos?

Se ha propuesto: La radiación láser estimula las reacciones celulares primarias en las células que absorben la luz. Estas reacciones primarias estimulan cascadas secundarias en células remotas (no irradiadas). El fotón tiene la característica de que, con poca energía, es capaz de generar efectos, lo que hace que la energía llegue más profunda.

¿Es esto posible?

Segunda ley de fotoquímica (Ley de Stark-Einstein): “Se requiere solo 1 fotón con suficiente energía para producir un cambio fotoquímico en cada molécula”.

En teoría: Se necesita una mínima energía para producir cambios fotoquímicos. La energía puede ser transferida de una molécula a otra (efectos remotos).

Cuando la luz láser llega al cuerpo, se refleja y se dispersa, pero el fotón tiene la capacidad de transmitir energía y generar nuevos fotones, lo que ocurre dentro del medio activo donde se genera el láser. El cuerpo humano actúa como medio activo, y el láser será el medio externo. Dentro del cuerpo, que estará excitable, se generarán más fotones.

Reacciones celulares inducidas por el láser

Reacciones celulares primarias

Ocurren en las moléculas de la cadena respiratoria de la mitocondria vía activación de la citocromo C oxidasa:

• Incrementa el metabolismo oxidativo.
• Incrementa la producción de ATP.
• Incrementa la permeabilidad de la membrana.

Reacciones celulares secundarias

Incluyen múltiples vías que estimulan mensajeros bioquímicos secundarios:

• Estimulación de la angiogénesis (se podría ocupar en desgarros, esguinces).
• Reducción en mediadores inflamatorios (PGE2).
• Inhibición de los niveles de citoquinas (actúa sobre el dolor).
• Inhibición de los niveles de leucotrienos.
• Aumento de la síntesis de ADN y ARN.
• Proliferación de fibroblastos (actúa sobre el colágeno).

Efectos celulares del láser (600 – 950 nm)

• Aumento de la síntesis de ADN.
• Aumento de la proliferación y señalización (fibroblastos).
• Estimulación de la angiogénesis.

Efectos del láser en la reparación tisular

Fase inflamatoria (efectos reportados)

• Estimula la proliferación de leucocitos.
• Estimula la proliferación de macrófagos.
• Estimula los factores de crecimiento endotelial.

Fase proliferativa (efectos reportados)

• Proliferación de fibroblastos.
• Regulación de la actividad de los fibroblastos.
• Aumenta la disposición de colágeno tipo I y III.
• Estimula la angiogénesis.

Fase de remodelación (efectos reportados)

• Aumenta la fuerza tensil de las heridas.

Todos estos efectos son producidos por el fotón, que actúa y genera cambios directamente sobre las células.

Efectos propuestos para el control del dolor

Efecto directo

1. El láser podría tener un efecto inhibitorio en nociceptores periféricos (fibras A delta y C).
2. Podría estimular la liberación de endorfinas a nivel espinal o supraespinal.
3. Dosis de 1 J/cm² se ha asociado con la reducción de la velocidad de conducción nerviosa (VCN) del nervio en sujetos sanos.

Efecto indirecto

1. Aceleración de la reparación y reducción del estímulo nociceptivo asociado.
2. Reducción del nivel de prostaglandinas (PPG2) en tejidos inflamados.
3. Placebo (actúa directamente sobre la corteza cingulada anterior para generar cambios de los factores contextuales).

Indicaciones

• Heridas abiertas.
• Condiciones artríticas.
• Dolor musculoesquelético.
• Lesiones de tejido blando.

Métodos utilizados para determinar la dosis

• Densidad de la energía (J/cm²).
• Energía total (Joules).

No existe acuerdo sobre el método más correcto.

Energía total

Energía total entregada:

• Medida en Joules.
• Poder radiante (W) x tiempo (seg).
• Ejemplo: 0.05 Watts láser x 60 seg = 3 J; 0.1 Watts láser aplicado por 60 seg = 6 J.

Densidad de la energía

Entregada por unidad de área del rayo:

• Expresada en J/cm².
• Energía total (J) / ERA (tamaño del rayo en cm²).
• Ejemplo: 0.1 W láser x 60 seg con un área del rayo de 0.092 cm² = 6 J / 0.092 = 65 J/cm².

Cálculo del tiempo para entregar 1 Joule (energía total)

1. Calcular el tiempo para entregar 1 Joule.
2. Energía total = Poder radiante x tiempo.
3. Tiempo = Energía total / Poder radiante.
4. Tiempo = 1 J / 0.1 = 10 seg.

10 segundos para entregar 1 J, entonces 4 J = 40 seg.

Cálculo del tiempo para entregar 1 J/cm² (densidad de la energía)

1. Calcular el tiempo.
2. Densidad de la energía = (Poder radiante x tiempo) / ERA.
3. Tiempo = (Densidad energía x ERA) / Poder radiante.
4. Tiempo = (1 J/cm² x 0.092 cm²) / 0.1 = 0.092 o 1 seg.

Se recomienda el uso del método de la energía total (J).

Densidad de la energía vs. Energía total

• Se desconoce el mejor método.
• Algunos equipos usan energía total, otros la densidad de la energía.

¿Cuál método debería usar? Asegurarse de conocer el método y consultar las recomendaciones de dosis para el método seleccionado.

Características del láser

La emisión del láser posee todas las propiedades de la luz. Se caracteriza por ser monocromática, coherente y direccional. Concentra un gran número de fotones por unidad de superficie.

Factores físicos que determinan el efecto del láser

• Propiedad óptica de la piel: Fotorreceptores o cromóforos intrínsecos.
• Profundidad del objetivo: Dependiente de la longitud de onda.

Láser terapéutico: Eficacia biológica

• Efecto bioenergético: 670 nm a 760 nm. Cromóforos: flavoproteínas y citocromos a nivel mitocondrial. Función de aporte de energía para acelerar la transformación de ADP a ATP.
• Efecto bioeléctrico: Los fotorreceptores de membrana absorberían la energía láser de forma tal de apoyar la síntesis de ATP.
• Efecto bioquímico: Modulación de la fosforilación oxidativa en la mitocondria.
• Efecto bioestimulante: Activación de ADN por activación de genes nucleares.
• Efecto inhibitorio: 725 nm producirían efectos inhibitorios en la mitocondria.

Efectos sistémicos

• Acción antiinflamatoria y antiedematosa: Aumento de mediadores químicos como histamina, prostaglandinas y prostaciclinas. Fundamentado por el aumento de la energía disponible para síntesis.
• Acción antiálgica: En el nivel local estaría dado por su efecto antiinflamatorio. A nivel neuronal, por bloqueo de las fibras A delta y C.
• Reparación de tejido: Aumento de la actividad de fibroblastos y osteoblastos en los procesos de reparación tisular.

Técnicas de aplicación

• Estimulación puntual: Aplicación sobre puntos de acupuntura o puntos gatillo.
• Scanning o barrido de puntos: Aplicación sobre un número de puntos determinado en forma de barrido.
• Radiación zonal: Igual al anterior, pero con una mayor distancia del emisor para aumentar la superficie de tratamiento.
• Parrilla de puntos: Para zonas amplias de tratamiento en donde se realiza una subdivisión.
• Intravenoso: Aplicación directa al sistema circulatorio.

Precauciones

• Características de la habitación: Bajo índice de reflexión.
• Uso de esteroides: 2 a 3 semanas post corticoides.
• Fotosensibilidad: Posibles complicaciones cutáneas.
• Gestación: Evitar la zona del feto.

Contraindicaciones

• Irradiación sobre los ojos.
• Procesos bacterianos agudos.
• Procesos neoplásicos.
• Hemorragias.
• Drogas inmunodepresoras.
• Mastopatía fibroquística.