Objectif photobiomodualtion
Vise à optimiser les processus structurels de guérison peu importe le stade de guérison, principalement par l’optimisation des réactions biochimiques de synthèse au niveau cellulaire.
Indication a la photobiomodulation
Supplément thérapeutique de première intention en cas de:
- Douleur nociceptive ou neuropathique
- ET pronostic mitigé de guérison (complication, insuffisance, délais, facteurs de mauvais pronostic biomédicaux …)
Plus particulièrement :
- En aigue : Modulation de l’inflammation en situation disproportionnée
- En subaigu : Accélérer la prolifération en situation suboptimale : capacités intrinsèques réduites (comorbidités, âge …) ou délais serrés de reprise des activités (compétition majeure …)
- En chronique : Optimiser le remodelage si incomplet (plateau de progression des exercices…) ou si imparfait (calcification, renflement et friction …) pour accélérer l’activation et les prévenir les traitements invasifs
Quelles sont les cibles potentielles de la photobiomodulation ?
- tissus MSK < 5 cm profond (cartilage, ligaments, tendons, nerfs, peau …)
- accessibles sans obstacle perpendiculairement depuis la surface
Quand ont lieu les effets attendus de la photobiomodulation?
- Principalement au bout de 1-3 sem (en supposant 3tx sem)
- Parfois en 12h-24h en aigu
Explique ce qu’est la photobiomodualtion
La photobiomodulation (ou photobiostimulation) consiste à utiliser la lumière pour influencer la fonction des tissus en modifiant, inhibant ou facilitant les réactions chimiques cellulaires. Ce processus est comparable à la photosynthèse, où la lumière provoque des changements chimiques.
Elle agit grâce aux chromophores, des molécules organiques sensibles à la lumière qui absorbent les photons. Comme ces chromophores possèdent différentes propriétés optiques, des spectres lumineux spécifiques doivent être utilisés selon la cible.
Chez l’humain, la mélanine, responsable de la pigmentation cutanée, est un chromophore important. Elle réagit aux rayons UV et, en l’absence d’écran solaire, se multiplie dans l’épiderme pour produire un bronzage protecteur. Elle utilise aussi l’énergie des UV pour la production de vitamine D, essentielle au bon fonctionnement psychologique et physiologique.
Les mitochondries sont des chromophores majeurs des tissus neuromusculosquelettiques. Elles absorbent la lumière rouge et infrarouge et la transforment en ATP, optimisant la respiration et la fonction cellulaire. Des données probantes élevées montrent que la lumière stimule la prolifération cellulaire, la synthèse protéique et la production de facteurs de croissance, favorisant ainsi la cicatrisation, la diminution de l’inflammation et la guérison des tissus.
C’est quoi le principe de convertion en chaleur?
Plusieurs molécules, dont l’eau et les protéines, absorbent l’énergie lumineuse, qui est convertie en énergie cinétique, augmentant leur vibration et libérant de la chaleur. Les tissus peuvent ainsi être chauffés lorsque la chaleur produite dépasse leur capacité de dissipation (≥ 0,5 W/cm²). Bien que la chaleur possède des effets bénéfiques pour la guérison des tissus, il est préférable d’utiliser des agents physiques plutôt que la lumière pour la produire. De plus, la chaleur issue de la lumière est principalement superficielle et ne permet pas un échauffement profond efficace sans risque de brûlure cutanée.
En physiothérapie, l’intérêt principal de la lumière est athermique, car elle permet d’induire des réactions photochimiques dans les tissus. Les intensités utilisées en pratique clinique ne produisent généralement pas de chaleur.
C’est toutefois ce mécanisme qui est recherché en chirurgie LASER où de puissants lasers permettent d’obtenir des effets thermiques suffisamment élevés pour brûler les tissus. (Photoablation)
C’est quoi la photoablation?
La photoablation est une technique qui utilise un laser pour enlever (détruire) très précisément un tissu, sans trop chauffer autour.
Qui utilise le rayonnement fluorescent ?
Surtout en génie biomédical comme instruments de recherche et d’évaluation des processus cellulaires.
Decris les ondes électromagnétique
La lumière (ou radiation lumineuse) est une onde électromagnétique qui se propage en ligne droite dans l’espace à la vitesse de la lumière. Contrairement aux ondes mécaniques (ex. : ondes ultrasoniques), elle n’a pas besoin d’un milieu pour se propager et se transmet d’ailleurs le mieux dans le vide.
Decris le spectre electromagnetique, quelles ondes sont dangereuse?
Les humains sont constamment exposés aux ondes électromagnétiques provenant de sources naturelles (ex. soleil) et artificielles (ex. ampoules, téléphones cellulaires), ce qui entraîne une irradiation continue par différents types d’ondes.
Les ondes électromagnétiques sont caractérisées par leur longueur d’onde, inversement proportionnelle à leur fréquence. Lorsque la longueur d’onde diminue et que la fréquence augmente, l’énergie de l’onde augmente. Les ondes à énergie ionisante, à partir des ultraviolettes (10 nm), peuvent modifier les atomes et présentent donc un risque plus élevé pour l’humain.
C’est quoi le spectre visible?
L’œil humain peut percevoir seulement une partie du spectre électromagnétique. Le spectre de la lumière visible se situe dans l’ordre des couleurs de l’arc-en-ciel allant du rouge (700 nm) au violet (400 nm)
C’est quoi le spectre invisible?
La portion du spectre qui se situe juste avant la couleur rouge et dont la fréquence est trop faible pour être visible constitue la zone infrarouge (IR) : 1 000 000 nm à 700 nmNASA 2016∗.
La jonction entre la lumière IR et rouge, se dénomme l’infrarouge proche (near infrared) et contient les longueurs entre 3000 nm et 700 nm.
ET
La portion du spectre qui se situe juste après la couleur violette et dont la fréquence est trop élevée pour être visible à l’oeil nu constitue la zone ultraviolette (UV) dont les grandeurs varient de 400 nm à 10 nm. La région UV est séparée en ordre croissant de fréquence et d’énergie par les radiations UVA, UVB et UVC.
C’est quoi le phénomène de réflexion?
Lorsqu’un rayon lumineux atteint l’interface entre deux milieux ayant des indices de réfraction différents, une partie est réfléchie dans le milieu d’incidence. La proportion réfléchie dépend du contraste entre les indices de réfraction. Si l’interface est lisse, le rayon est réfléchi selon un angle égal à l’angle d’incidence. En présence d’une surface irrégulière, comme dans les tissus biologiques, la réflexion devient diffuse et le rayon est dispersé dans toutes les directions.
Les surfaces noires absorbent entièrement la lumière et ne la réfléchissent pas vers l’œil. Plus une surface est foncée, moins elle réfléchit la lumière. À l’inverse, une surface blanche réfléchit toutes les longueurs d’onde visibles, ce qui la rend blanche à l’œil. Une surface colorée (ex. rouge) ne réfléchit que les longueurs d’onde correspondant à sa couleur.
Pourquoi porter des lunettes protectrices lors de l’utilisation de la sonde laser?
- le clinicien et son patient doivent toujours porter des lunettes protectrices adaptées à la lumière utilisée
- et se trouver dans un endroit isolé des autres patients et thérapeutes.
Un rayon concentré provenant d’un laser pourrait être réfléchi à la surface de la peau et dévié dans l’oeil (les lentilles cornéenne et lunettes correctrices peuvent focaliser le rayon dans l’oeil) et entraîner des dommages graves (la lumière IR invisible ne stimule pas le réflexe de fermeture des paupières).
Decris le phénomène de réfraction
Lorsqu’un rayon lumineux atteint l’interface entre deux milieux d’indices de réfraction différents, selon une direction non orthogonale (qui n’est pas perpendiculaire), la portion qui n’est pas réfléchie est déviée de sa trajectoire d’incidence une fois dans le milieu pénétré. La grandeur de la déviation est proportionnelle au contraste d’indice de réfraction entre les deux milieux, ainsi que de l’angle d’incidence.
Cliniquement, l’application de la source lumineuse à 90 degrés de la surface de la peau permet de minimiser la déviation du faisceau de lumière pour mieux atteindre les structures ciblées.
Comment se propage des rayons lumineux ?
Les rayons lumineux ne peuvent pas se propager indéfiniment dans les tissus organiques. Leur propagation dépend principalement des caractéristiques des tissus, notamment de leurs indices de réfraction, ainsi que de la longueur d’onde utilisée. Comme les structures musculosquelettiques sont composées de plusieurs couches de tissus hétérogènes, les photons ont de la difficulté à pénétrer en profondeur. La diffusion et l’absorption du faisceau aux différentes interfaces affaiblissent et dissipent progressivement le rayonnement.
Explique le phénomène de diffusion
La diffusion (scattering) des rayons lumineux est le phénomène qui se produit lorsque les photons sont déviés de leur trajectoire et que le faisceau se dissipe en conséquence. En effet, lors de leur passage entre différents milieux de coefficient de réfractions différents, la réflexion et la réfraction des rayons à travers les surfarces irrégulières entraînent l’éparpillement de ces derniers dans différentes directions et donc la diminution de la concentration du faisceau au fur et à mesure qu’il franchit différents milieux.
En prenant en compte le phénomène de diffusion, comment se fait l’application en clinique?
Bien que le faisceau provenant d’un LASER couvre une petite surface (ex. : 4 mm2), grâce à la diffusion, l’énergie lumineuse est en fait transmise sur une plus grande surface (1 cm2). Par conséquent lors de l’utilisation du laser, il n’est pas nécessaire de balayer toute la surface traitée avec le faisceau. Il est plutôt recommandé de simplement irradier un point à chaque cm2 pour avoir une couverture complète (ex. : surface
traitée = 5 cm2 ; nombre de points à irradier = 5).
De quoi dépend l’absorption d’un tissu ?
Le niveau d’absorption d’un tissu dépend de sa composition moléculaire (voir la figure suivante). Plus un tissu a un coefficient d’absorption élevé, plus il absorbe l’énergie lumineuse et atténue la propagation du faisceau. Les principales molécules qui absorbent les photons dans les tissus organiques sont l’eau et les protéines. Évidemment, le sang a un coefficient plus élevé que l’eau à cause de la présence des protéines et cellules sanguines. Une peau foncée contient plus de mélanine, et absorbera donc plus la lumière, peu importe sa couleur.
Quel facteur influence la profondeur de transmission d’une onde?
En bout du compte, c’est la longueur d’onde qui influence principalement la propagation de la lumière dans les tissus. La lumière IR proche (> 700 nm) peut donc pénétrer plus en profondeur que la lumière visible rouge ayant de plus courtes longueurs (600-700 nm).
C’est quoi la fenêtre thérapeutique ?
Il s’agit du spectre compris du rouge jusqu’au début de l’IR proche (700 - 1200 nm). La littérature s’entend pour dire que la lumière IR peut pénétrer jusqu’à 4-5 cm de profondeur, comparativement à 0.5-1 cm pour la lumière rouge. La lumière rouge pourra donc être utilisée pour les lésions NMSQ superficielles (ex. : épicondylopathie)a, alors que la lumière IR pourra traiter une plus grande variété de lésions en profondeur.
Decris le DEL
Diode électroluminescente
L’ampoule DEL (light-emitting diodes - LED) est un dispositif à semi-conducteur, aussi appelé diode, qui
permet de convertir un courant électrique en rayons lumineux.
Le faisceau obtenu est divergent, peu puissant (4-50 mW) et contient une bande du spectre lumineux circonscrite. Peu dispendieuse à produire, une LED
dans le spectre rouge visible peut accompagner une source lumineuse principale (ex. : LASER) dans le spectre IR afin de visualiser la surface irradiée ; peut être agencée en groupe (3, 5 , 9 …) sur une sonde afin d’irradier une plus grande surface ; ou peut être agencée en grappes de rangées (75, 100, 120 diodes …) sur une plaquette souple afin d’irradier une très grande surface (ex. : omoplate, bras).
Decris le laser
Lightning amplificaiton by stimulated emission of radiation
Le LASER a deux propriétés uniques que les autres sources lumineuses, dont les DEL n’ont pas. D’abord, il contient une seule longueur d’onde, ce qui permet de cibler des effets très spécifiques au niveau des tissus. Ensuite, son faisceau est aligné et non pas divergeant, ce qui permet d’obtenir au besoin des densités énergétiques très élevées (> 1000 mW). Il s’agit de la source la plus dispendieuse à manufacturer. Un seul faisceau par sonde.
Decris le DSL
Diode superluminescente
La DSL (superluminescent diode - SLD) est un croisement entre l’ampoule DEL et le LASER. Le faisceau est donc moins divergent que celui de la LED, sans toutefois être aligné comme celui du LASER, ce qui permet d’avoir des niveaux de densité énergétiques plus élevés (ex. : 90 mW). La DSL permet aussi d’obtenir un faisceau lumineux qui couvre un spectre de longueur d’onde relativement étroit tout en étant varié comme pour la DEL, permettant ainsi d’agir simultanément à différentes profondeurs et sur différentes molécules.
Plus dispendieuse à produire que la LED, mais beaucoup moindre que la diode LASER, elle peut être insérée en groupes sur une sonde ou en grappes de multiples rangées sur une plaquette afin d’irradier une grande surface.
