Chronobiologická fototerapie

Ing. Antonín Fuksa, NASLI & Blue step spol. s r. o.

Publikováno v časopise Světlo 6/2015, www.svetlo.info

Helioterapii, léčbu letargie pomocí slunečního světla, doporučují klasikové medicíny po celá staletí a za pravdu jim dává i české přísloví „kam nechodí slunce, tam chodí lékař“. Optické záření má v medicíně spoustu využití: např. celé spektrum laserových aplikací, léčbu novorozenecké žloutenky (fotodegradace bilirubinu), fotodynamickou léčbu (lokální aktivace léčiva světlem) nebo léčbu tuberkulózy kůže zářením o λ ≈ 400 nm (Finsenův objev). Léčba světlem dopadajícím do oka byla však až na výjimky dlouho řazena do alternativní medicíny. Od prvních pokusů v 70. a 80. letech minulého století [1] až [4] se díky objevům chronobiologů, neurologů a psychiatrů stala léčba světlem jednou z uznávaných metod chronobiologické léčby, kterou od letošního roku začínají proplácet zdravotní pojišťovny [5, výkon 35115]. Kromě fototerapie patří do chronobiologické léčby spánková deprivace a řízené posuny rytmu spánek/bdění, které lze rovněž podpořit světlem. Předpona chrono- vyjadřuje důležitost správného načasování terapie v rámci denního rytmu.

Chronobiologická fototerapie (ChBFT) Tato metoda přináší rapidní zlepšení (během několika dnů) stavu pacientů (v 50 až 66 % případů) trpících nesezonní depresivní poruchou, v depresivní fázi bipolární poruchy, u poruch spánkového cyklu nebo u poruch pozornosti [6]. Rychlý nástup účinku ChBFT je v léčbě nutné kombinovat s nasazením odpovídající farmakoterapie, jejíž účinek se však dostavuje až v řádu týdnů. Fototerapie pomáhá toto období překlenout. Také u sezonní afektivní poruchy (SAD, tzv. zimní deprese) byla prokázána srovnatelná účinnost světla a léků proti depresi [7], a značná část pacientů tak vystačí s pravidelnou a správně načasovanou domácí fototerapií.

Jako přídatná léčba se ChBFT používá i u schizofrenie, schizoafektivní poruchy a demencí, včetně Alzehimerovy. Studie [8] ukazuje potenciál jasného světla pro zvýšení kvality života a dosažení provozních úspor v domovech pro seniory.

 

Metody ChBFT

– Terapie jasným světlem (BLT) – tvář pacienta je v ranních hodinách po dobu typicky 30 min osvětlována světlem o intenzitě přibližně 10 klx. Použití: léčba deprese, léčba SAD.

– Celodenní fototerapie: světelnou dávku 10 klx za 30 min (tj. 5 klx·h) lze rozprostřít do delšího časového úseku, např. 5 klx po dobu 1 h nebo 2 klx po dobu 2 až 3 h. Použití: léčba deprese, léčba SAD, zlepšení spánkového rytmu.

– Podvečerní terapie jasným světlem: 10 klx na tváři po dobu 30 min. Konec aplikace je typicky 2 h před žádoucím časem usnutí. Použití: proti předčasnému večernímu spánku, po kterém se pacient probudí a nemůže spát. Zlepšení spánkového rytmu.

– Terapie simulací svítání (a soumraku) (DDS) – pacient je v určitou hodinu šetrně probuzen světlem, které v ložnici plynule simuluje východ slunce. Před usnutím naopak osvětlení klesá. V [9] je uvedeno exponenciální stmívání přibližně z 200 na 10 lx za 30 min. Jestliže s intenzitou klesá i teplota chromatičnosti světla (biodynamické osvětlení), odpovídá na Kruithofově diagramu nejnižší intenzitě přibližně 1 900 K a nevyšší 2 700 až 3 700 K. Použití: seřízení spánkového rytmu.

– Kombinace spánkové deprivace (pacient zůstává vzhůru více než 40 h) s jasným světlem (WT+BLT). Typické osvětlení je 10 klx na tváři po dobu 60 min kolem 2. h ranní. Dále lze využít osvětlení přibližně 1 klx, které může být proměnlivé (např. simulace mraků) a které pacientovi usnadní zůstat vzhůru. Typické použití: léčba deprese.

 

Mimovizuální účinky světla

Potlačení tvorby melatoninu v noci – (Melatonin Supression) – krátkodobé působení: účinek nastupuje během několika minut a vymizí do 2 h (obr. 1). Využití: léčba deprese, usnadnění probuzení, odsunutí spánku.

Posun fáze cirkadiánního rytmu – (Entrainment) – dlouhodobé působení: účinek se projeví až následující den a trvá několik dnů. Jasné světlo v ranních hodinách posouvá začátek dne na časnější hodinu (předcházení). Večer naopak odsouvá spánek a začátek následujícího dne na pozdější hodinu (zpožďování) (obr. 1 a obr. 2). Využití: seřízení spánkového rytmu.

Změna amplitudy melatoninu – nedostatečné světlo ve dne může způsobit nárůst minimální denní hladiny melatoninu a rušivé světlo v noci naopak může snížit jeho vrcholovou hladinu. Využití: zlepšení rytmu spánek/bdění nápravou světelných podmínek.

Fotoreakce zornic – světlocitlivé gangliové buňky sítnice tvoří pomalou komponentu fotoreflexu (reakční doba je přibližně 1 min). Rychlou komponentu (méně než několik sekund) tvoří tyčinky a čípky. Využití: zlepšení hloubky ostrosti. Aktivace pozornosti – jasné světlo na sítnici zvyšuje pozornost a má příznivý vliv na kognitivní procesy. Kromě zrakové dráhy se předpokládá příspěvek od světlocitlivých gangliových buněk. Využití: zlepšení pracovních a studijních výsledků.

Co ovlivňuje mimovizuální účinky světla:

– osvětlenost – měřená v úrovni očí pacienta – viz obr. 1,

– spektrální složení – u světla s velkým podílem modré složky je prahová hodnota E nižší – viz obr. 6,

– doba působení – (v součinnosti se spektrem a intenzitou) – podprahová, lineární (~minuty) a nasycená oblast (~desítky minut),

– fáze cirkadiánního rytmu (denní či noční doba), kdy je světlo aplikováno – viz obr. 2,

– průměr zornic – regulace množství světla dopadajícího na sítnici,

– stav zrakového aparátu – se zvyšujícím se věkem čočka více pohlcuje účinné záření.

 

Světelné zdroje pro ChBFT

Již v prvních pokusech [1] byly použity zářivky o Tc = 6 000 K a Ra = 87. Tato volba dává smysl jak z intuitivního hlediska podobnosti dennímu světlu, tak z hlediska velkého podílu účinné modré složky (Ac = 83). Energetická úspora může mít podobu menšího příkonu nebo kratší expozice. Podíl účinné modré složky je zásadní v oblasti prudkého nárůstu účinku (E < 1 klx, obr. 1), ale v oblasti nasycení (E > 1 klx) má jen malý význam. Nejnižší příjemná teplota chromatičnosti při E = 10 klx je podle Kruithofova diagramu 4 000 K. V praxi se u BLT nejčastěji používá Tc = 5 000 až 6 500 K. Běžné chladné umělé světlo (865) je však všeobecně považováno za málo příjemné. V dotazníkovém výzkumu NASLI respondenti hodnotí jako příjemné světlo o Tc = 6 500 K v kombinaci s výborným podáním barev Ra = 93 a s pěkným podáním syté červené R9 > 80 K terapii simulací úsvitu a soumraku lze využít i žárovky, ale přímo určené pro toto použití jsou světelné diody. Pěkných výsledků (Ra > 90 pro Tc = 1 800 až 6 500 K) lze dosáhnout s moduly RGBW (teplá bílá) a čtyřkanálovou regulací. U dvoukanálového prolínání teplé (2 700 K) a chladné bílé (6 500 K) LED leží většina kombinací pod linií černých těles či denních světel, a nejde tedy v pravém smyslu o bílé světlo. Velké úspory energie skýtá využití modrých světelných diod (λp = 450 až 490 nm); limitujícím faktorem zde může být fotobiologická bezpečnost. Při terapeutickém použití světelných diod je třeba zamezit míhání, tj. periodickým změnám světelného toku. Frekvence míhání v rozsahu 3 až 30 Hz (někdy až 60 Hz) mohou u epileptiků vyvolávat záchvaty. Proto je třeba dát přednost měničům, jejichž výstup se blíží stejnosměrnému průběhu. V [11] jsou jako minimální frekvence pro PWM uváděny 3 kHz.

 

Svítidla pro ChBFT

Fototerapeutická svítidla musí kromě základních požadavků na svítidla (směrnice LVD a EMC) zajistit potřebnou úroveň osvětlenosti, která je typicky pěti- až desetinásobná oproti osvětlení pracovních prostor. Světlo dále musí mít potřebný podíl aktivující modré složky. Při fototerapii může docházet k oslnění pacienta, ale pokud možno by neměly být oslněny ostatní osoby.

Přenosná fototerapeutická svítidla

Fototerapeutická svítidla prodávaná pod názvy Light-box, anti-SAD box nebo sluneční simulátor jsou na trhu už více než 30 let. Rozšířené je provedení se dvěma jednopaticovými 36W zářivkami a matným difuzorem. Jako základní parametr je uváděna osvětlenost 10 klx v určité vzdálenosti od svítidla. Pomocí dotazníku Morningness- Eveningness Questionaire [12] je třeba určit, v kolik hodin ráno má terapie začít, aby byla co nejúčinnější. Předpokladem úspěšné léčby jasným světlem je její pravidelnost.

Stacionární fototerapeutická svítidla

Pro BLT lze využít výkonná zářivková svítidla NASLI se čtyřmi až šesti zářivkami T5, vycházející z řady původně vyvinuté k osvětlování náročných zrakových úkolů ve stomatologii. Dvojice svítidel MedicoSun 4× 80 W zavěšených ve výšce 2,5 m nad hlavovou částí lůžka poskytuje osvětlenost 4 klx. V roce 2013 v pilotním projektu pro Psychiatrickou kliniku 1. LF a VFN v Praze byl takto vybaven pokoj se čtyřmi lůžky a společenská místnost (3 klx na deskách stolů). Svítidla v každé místnosti lze ovládat stmívačem na sběrnici DALI v rozsahu 1 až 100 % světelného toku.

Pojízdné fototerapeutické svítidlo

Nutnost stěhovat pacienty ke stacionárnímu fototerapeutickému osvětlení vedla k požadavku na přemístitelné svítidlo, které by bylo možné dovézt k lůžku pacienta. Prototyp svítidla NASLI ADS2max byl vyvinut v průběhu roku 2014 a po certifikaci byly do pilotního projektu ve VFN dodány první kusy. Masivní železná základna zajišťuje nezbytnou stabilitu svítidla a otočná kolečka umožňují zajet pod lůžko i ve stísněných prostorách. Těleso svítidla spočívá na rameni, které lze na dobu převozu částečně zasunout do stojanu ukotveného v podstavě. Světelnými zdroji svítidla je deset zářivek NASLI T5 24 W (965), napájených ze tří předřadníků DALI, a dva výkonové páskové moduly RGBW světelných diod. Optický systém je tvořen prohnutým mikropyramidálním prizmatem. Procesorová  řídicí jednotka obsahuje přesné hodiny reálného času a zajišťuje odbavování příkazů časového plánu do předřadníků po sběrnici DALI a do čtyřkanálového digitálně řízeného lineárního zdroje proudu pro světelné diody. Programy pro jednotlivé terapeutické metody lze snadno zvolit na displeji pomocí dálkového ovladače nebo je možné z odnímatelné paměťové karty typu SD načíst speciální program připravený lékařem. Řídicí jednotka zajišťuje plynulé přechody mezi intenzitami a teplotami chromatičnosti pro jednotlivé body programu. Vestavěný PIR senzor a snímač odraženého světla umožňují automatické rozsvícení orientačního světla při detekci pohybu v nočních hodinách. Firmware lze upravit přesně podle potřeb provozovatele. Provedení je chráněno užitným vzorem č. 28109.

 

Normy

Předpis DIN SPEC 67600:2013 Biologicky účinné osvětlení nabízí scénáře biodynamického osvětlení různých prostor a doplňuje EN 12464-1 o stupeň relevance biologických účinků pro jednotlivé prostory a zrakové úkoly. Přednorma DIN V 5031-100:2009 byla nahrazena předpisem DIN SPEC 5031-100:2015 Melanopické účinky transokulárního světla na člověka – veličiny, značky a účinná spektra, který mění terminologii z „biologický“ na „melanopický“ a zavádí veličiny melanopického ekvivalentu denního světla D65 jako analogie k fotometrickým veličinám. Přepočítací koeficient mV, mel, D65 odpovídá Ac/100 [13]. Překvapivou novinkou (a předmětem dotazu k DIN-FNL) je posun maxima účinného spektrálního složení z původních 450 na 490 nm.

 

Závěr

Léčba depresí a dalších nepříznivých duševních stavů světlem má v různých podobách dlouhou historii a v posledních několika letech se znovu dostává do popředí – tentokrát ji berou vážně i zákonodárci a zdravotní pojišťovny. Vyvinutá fototerapeutická svítidla tvoří nezbytné technické zázemí a rozbíhající se kurzy ChBFT pro lékaře a zdravotní sestry poskytují zdravotníkům potřebné znalosti. Několik probíhajících pilotních projektů fototerapie v nemocnicích a léčebnách nebo centrech pro pacienty s demencí přináší praktické zkušenosti a umožňuje další rozvoj metody. K její popularizaci přispívá i brožura [14] a podrobnější informace obsahují stránky www.chbft.cz.

Světlo synchronizuje vnitřní hodiny člověka a dává jeho životu časový řád a rytmus. Nedostatek světla ve dne naopak tento řád narušuje. Většina psychiatrických onemocnění je sama o sobě doprovázena narušením spánkového rytmu, jehož opětovné zlepšení je jasným ukazatelem účinnosti užité léčby, která vedla ke zlepšení stavu pacienta [15] – první zákon chronobiologie. Nechť tedy světlo proniká do tmavých koutů nemocničních pokojů!

Za připomínky k článku děkuji MUDr. Pavlu Doubkovi, Ph.D., z Psychiatrické kliniky 1. LF a VFN v Praze.

 

Slovníček pojmů

– Světlocitlivé gangliové buňky sítnice (ipRGCs)
– fotosenzitivní neurony sloužící k detekci intenzity světla, ale nikoliv k vidění.
– Melanopsin – fotosenzitivní barvivo ipRGCs – citlivé zejména na modré světlo.
– Retinohypothalamický trakt (RHT) – část zrakového nervu přenášející signál z ipRGCs
do mozku.
– Suprachiazmatická jádra (SCN) – centrální hodiny savčího organismu napojené na RHT, u člověka se nacházejí téměř uprostřed hlavy.
– Chronobiologie – obor biologie studující životní projevy organismů z hlediska jejich časových (rytmických) závislostí.
– Biorytmus – vnitřní cyklus změn určitého stavu, veličiny, vlastnosti či chování organismu.
– Cirkadiánní rytmus – biorytmus s periodou přibližně 24 h, synchronizovaný zejména světlem na 24 h. V tomto rytmu se střídá spánek a bdění.
– Melatonin – hormon spánku a regenerace, kulminuje po půlnoci, je hlavním ukazatelem fáze cirkadiánního rytmu. Světlo zastavuje jeho tvorbu.
– Deprese – duševní stav charakterizovaný nadměrným smutkem.

 

Literatura:

[1] Wurtman, R. J.: The effects of light on the human body. Scientific American, 1975, 233, 1, s. 69–77. ISSN: 0036-8733.

[2] LEWY, A. J. – WEHR, T. A.: Light Suppresses Melatonin Secretion in Humans. Science, 1980 Dec., 210, s. 1267–1268. ISSN 0036-8075.

[3] Rosenthal et al.: Seasonal affective disorder. A description of the syndrome and preliminary findings with light therapy. Arch Gen Psychiatry, 1984 Jan, 41, 1, s . 72–80. ISSN 0003-990X.

[4] PRAŠKO, J. – GOLDMANN, P. – ZINDR, R. – ZINDR, V. Urychlení nástupu účinku tricyklických antidepresiv užitím jasného bílého světla. Československá psychiatrie, 1987, roč. 83, č. 6, s. 386–384. ISSN 0069-2336.

[5] ČR. Předpis č. 326/2014 Sb.: Vyhláška Ministerstva zdravotnictví, kterou se vydává seznam zdravotních výkonů s bodovými hodnotami. In: Sbírka zákonů. Praha, Tiskárna Ministerstva vnitra, 2014. ISSN 1211-1244.

[6] Doubek, P.: Chronobiologická léčba psychických poruch. Zdraví E15, Příloha: Lékařské listy, 08/2012 [on-line]. [cit. 2015-11-01]. Dostupné také z: http://goo.gl/F494sA.

[7] LAM, R. W.: The Can-SAD Study: A Randomized Controlled Trial of the Effectiveness of Light Therapy and Fluoxetine in Patients With Winter Seasonal Affective Disorder. Am. J Psychiatry, 2006, 63, s. 805–812.

[8] SUST, C. A. – DEHOFF, D. – LANG, D. – LORENZ, D. Improved quality of life for resident dementia patients: St. Katharina research project in Vienna [on-line]. Zumtobel Research, 2012 [cit. 2015-11-01]. ISBN 978-3-902940-11-7. Dostupné také z: http://goo.gl/eJ9P99.

[9] Gasioa, P. F. et. al.: Dawn-dusk simulation light therapy of disturbed circadian rest-activity cycles in demented elderly. Experimental Gerontology, 38, 2003, s. 207–216. ISSN: 0531-5565.

[10] Duffy, J. F. – Czeisler, C. A.: Effect of Light on Human Circadian Physiology. Sleep Med Clin., 2009 June, 4, 2, s. 165–177. doi:10.1016/j.jsmc.2009.01.004.

[11] U. S. Department of Energy: A Much-Needed Recommended Practice for LED Flicker. [on-line]. SSL Postings, June 11, 2015. [cit. 2015-11-01]. Dostupné z: http://goo.gl/GDe2fc.

[12] Center For Environmental Therapeutics: AutoMEQ survey [on-line]. [cit. 2015-11-01]. Dostupné z: http://www.cethosting.com/limesurvey/.

[13] FUKSA, A.: Světlo a biologické hodiny [on-line]. Světlo, 2010, č. 6, s. 56–58.[cit. 2015-11-01]. ISSN 1212-0812. Dostupné z: http://goo.gl/tXjMtp.

[14] FUKSA, A. a kol.: Chronobiologická fototerapie v praxi [on-line]. Praha, Blue step, 2015. 10 s. [cit. 2015-11-01]. ISBN 978-80-905767-1-1. Dostupné z: http://www.chbft.cz/ke-stazeni/.

[15] Wirz-Justice, A.: Chronobiology and psychiatry. Sleep Medicine Reviews, 2007, 11, s. 423–427. ISSN 1087-0792.

@obr1@
Obr. 1. Potlačení tvorby melatoninu a posun fáze cirkadiánního rytmu v závislosti na intenzitě osvětlení a jejich rozptyly; překresleno podle [10]

@obr2@
Obr. 2. Posun fáze cirkadiánního rytmu v závislosti na fázi, ve které je světlo aplikováno; překresleno podle [10]

@obr3@
Obr. 3. Sluneční simulátor NASLI SunSun 2× 55 W při ukázce použití

@obr4@
Obr. 4. Pokoj pacientů s fototerapeutickými svítidly NASLI MedicoSun® EP 4× 80 W DALI při zkušebním provozu, později byl pokoj vymalován hnědorůžově

@obr5@
5. Programovatelné fototerapeutické svítidlo NASLI ADS2max, pracovní výška svítidla 235 cm, transportní výška 185 cm, základna 70 × 90 cm

@obr6@
Obr. 6. Biologicky/melanopicky účinné spektrum podle DIN 5031-100 z roku 2009 a 2015

Ing. Antonín Fuksa, NASLI & Blue step spol. s r. o.

Publikováno v časopise Světlo 6/2015, www.svetlo.info