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光線としての効果について

電磁波照射療法の紹介

電磁波照射は電場と磁場からなる。これは時間の経過により変化し、互いに垂直方向をなす。エネルギーを電磁波照射として伝達する物理療法には、さまざまな種類の可視光線と非可視光線、短波および超短波（マイクロ波、マイクロウェーブ）の電磁線を利用する。す全ての生物は、自然や人工的な電磁波照射に常に曝露されており、自然発生源には地球の磁場や太陽からの紫外線（ultraviolet：UV）があり、人工発生源には電球、家庭用電気器具、コンピュータ、送電線などがある。

電磁波照射の物理的特性

電磁波照射はその周波数と波長により分類され、周波数と波長は互いに反比例関係にある。低周波電磁波には、極低周波（extremely low-frequency wave：ELF wave）、短波、マイクロ波、赤外線（IR）、可視光線、紫外線A（UVA）および紫外線B（UVB）が含まれる。これらはイオン化作用をもたず、分子結合の破壊やイオン産生はできないため、治療目的に利用できる。エックス線やガンマ線のような高周波電磁波は、イオン化作用を有し、分子結合を破壊しイオンを産生する1.2。また、電離放射線は細胞分裂を阻害するため、臨床的に使用せず、極めて低線量で画像診断に、高線量で組織破壊に使用される。異なる種類の電磁波照射のおよその周波数範囲を以下に示す。

全ての電磁波照射は、線源から思者に到達する時、強度は発生源のエネルギー出力に比例し患者から発生源までの距離の2乗に反比例し、さらにはその組織に対するビームの入射角のコサインに比例する。したがって、皮膚に達するエネルギー強度は、線源が患者に近く、光線が皮膚表面と垂直の時に最大となる。

皮膚からの距離や皮膚表面に対する角度の増大につれて、皮膚に到達する光線強度は低下する。電磁波照射は患者にさまざまな臨床効果をもたらす。この効果は、主に照射の周波数と波長により、またある程度は照射の強度により影響される。

臨床使用される電磁波照射の周波数は、赤外線、可視光線、紫外線、短波、マイクロ波領域である。遠赤外線は、短波やマイクロ波に近く、表在温熱作用を有し、他の表在温熱療法と同様に用いられるため、直接身体に接触しない表在性温熱療法として利点がある。紫外線は、皮膚に紅斑や日焼けを起こし、上皮過形成をもたらす一方、ビタミンDの合成に必要である。通常、乾癬症や他の皮膚疾患の治療に用いられる。短波・超短波（マイクロウェーブ）は、深部組織の温熱療法に用いられ、低強度のパルス信号が疼痛・浮腫の減少や非温熱療法として組織治癒を促進する。低強度のレーザーや、他の可視光線、近赤外線療法は通常、非温熱療法として、組織治癒促進や疼痛・炎症制御に用いられる。

電磁波照射療法の生理的効果

照射された電磁波が組織に吸収されると、温熱作用や非温熱作用により生体系に影響する。赤外線および連続性短波ジアテルミーと連続性超短波ジアテルミーは、組織温度を上昇させ、主に生体組織に温熱作用を与える。赤外線は表在組織を温める一方、連続性短波ジアテルミーと連続性超短波ジアテルミーは表在組織と深部組織の両方を温める。

紫外線や、低出力のパルスジアテルミー、光線療法は、組織温度を上昇させず、非温熱作用により組織に影響すると考えられる。これまで、これらのタイプの電磁波エネルギーは、細胞膜機能と透過性を変え細胞レベルにおいて変化を起こすと考えられてきた。

非温熱性電磁波照射療法はまた、細胞膜への化学物質の結合を促進し、複雑な細胞反応を誘発する。

この物理療法は細胞機能を発現する契機となる可能性があり、非温熱性電磁波照射療法により観察される多彩な細胞刺激効果は、この作用機序で説明可能である。

さらに、電磁波エネルギーは、タンパク質の配置変化を起こし、それにより細胞膜内外の輸送を促進し、アデノシン三リン酸（ATP）の合成と利用を早め、組織にも影響する可能性がある。

低出力非温熱レベルの電磁波照射の効果の説明に、アルントーシュルツ（Arndt-Schulz）の法則を支持する研究者は多い。この法則では、生物学的作用の開始には最小刺激が必要である。そのうえ、より強い刺激によりさらに大きな効果が得られるが、ある一定レベルを超えて強い刺激を与えても陽性効果は徐々に小さくなり、さらに高いレベルの刺激では抑制的に作用する。この事象は多くの例で実証されている。たとえば、幼児期に低いレベルの機械的ストレスをかければ正常な骨成長を促進するが、弱過ぎるあるいは強過ぎるストレスでは成長異常や骨折が起こる。同様に、ジアテルミーなどの電磁波照射では、線量が低過ぎると何も効果はないが、目的の生理的効果を達成する最適線量は、熱発生する線量よりも低いと考えられる。使用線量が過剰ならば、組織損傷が起こりうる。

波長

光線の波長は、光線の深達性や細胞効果に最も影響する、波長が600～1,300nmの光線は、赤色光や赤外線であり、ヒトの組織に最も深達性が高く、患者の治療に最適である14.15。

この波長帯で長い波長で低い周波数の光線はより深部へ到達し、短波長や高周波数では深達性が劣る16.17。

長波長光線は、短波長光線より深達性に勝る。

赤外線は、皮下組織を通って軟部組織に2～4cm深達するが、赤色光は2～3mmまでしか到達しない。光線の生理作用は、そのエネルギーがアプリケーション部からの距離に応じ化学反応を起こすため、深達度に影響される。

強度と光線密度

光線強度は、ミリワットで測定される強度、または1平方cmあたりのミリワット（mW/cm2）で測定される光線密度（power density）により表される。強度は、エネルギー量の比率で、光線密度は単位面積あたりの強度の総和である、レーザーや他の光線療法治療器は、通常光線強度が固定されるが、機種により出力をパルスとして強度を減少できるパルス光線は連続光線と異なる作用を有するというエビデンスがあるが、異なる病態とパルス形式の作用を規定するにはさらなる研究を必要とする18。

高強度レーザーは有害な可能性があり、レーザーを強度により4つに分類する。ほとんどの治療用レーザーダイオードの強度は5～500mWでクラス3Bに分類される。

レーザーや光線療法器が多くのダイオードから構成される場合、そのアプリケーターの強度はす全てのダイオードの強度の総和であり、光線密度はす全ての照射領域あたりの総強度と等しい。

高い光線密度は、一定量のエネルギーの伝達に時間を要しないという利点がある。

低強度光線の長時間治療と高強度の短時間治療で同じ総エネルギーを与えた臨床効果の差異については不明である。低強度レーザーが新しい高強度レーザーやSLDより有用かどうかはさらなる研究が必要とされる。しかし、高強度短時間レーザーが総エネルギー量の同じ低強度長時間より有用性が高いとする報告がある19。

エネルギーとエネルギー密度

エネルギーは、強度と時間を掛けた値で、ジュール（J）で表現される。

エネルギー（J）＝力（W）×時間（S）

エネルギー密度は、フルエンス（fluence）としても知られ、単位面積あたりの総強度である。エネルギー密度は1cmあたりのジュール（J/cm2）で測定される。エネルギー密度は、この分野の著者や研究者の多くが用いる治療量である。この測定値は、治療の強度、期間、部位に用いられる。

ほとんどのレーザー・光線治療器は、エネルギーやエネルギー密度が選択できる。エネルギー（J）には、時間（W×秒）が含まれており、レーザー光線療法の運用には、通常、治療時間（持続時間）を選択する必要はない。

レーザーと光線の作用

低出力レーザーや他の光線療法の範囲の電磁波エネルギーは、生体機能を修飾し治癒を促進するというエビデンスがあり、リハビリテーション治療に推奨されてる。光線療法の臨床作用は、多彩な細胞内の色素に対する光線エネルギーや光子の直接効果と関係があると考えられている4.22.23。色素は、光を吸収する分子を有し、色を発し、光線エネルギーにより化学反応を進める。効果を生むためには、光線の光子が目的細胞に吸収され、組織の機能に影響する生化学反応を起こす必要がある。光線が細胞や細胞内レベルにおいて効果を発するというエビデンスがあり、それには

  • ATP24やRNA産生の刺激
  • 炎症に関するサイトカインの合成を修飾
  • 細胞膜カルシウムチャンネル25の反応開始
  • 細胞間情報伝達の反応開始

が報告されている26.27。

（1）アデノシン三リン酸の産生の促進

ミトコンドリアは、細胞のエネルギー発生機であり、その主要な機能は、全てのさまざまな細胞反応に必要なエネルギーとなるアデノシン三リン酸（ATP）の産生である、ATP産生には、ミトコンドリア膜内で多段階の反応で進められる。

赤色レーザー（632.8nm）28とLED（670nm）29光線は、ミトコンドリア機能を改善し、ATP産生を70%増加させることが報告された。光線はチトクロームオキシダーゼ産生とチトクロームCオキシダーゼによる電子伝達の増強によりATP産生を促進する28.30-32。この作用は、一部は、細胞またはミトコンドリアカルシウム取り込みを介しても進められる25.33。

レーザー・光線によるATP産生増加はレーザーの多くの臨床効果、特に組織治癒に貢献する24。さらにこのATP産生増加作用は、レーザー照射が、電気刺激筋収縮の疲労を減少する理由となる34。
（2）①

（2）コラーゲン産生

レーザーや光線療法は、プロコラーゲンをコードするmRNA産生によりコラーゲン産生を促進し、組織治癒を強化すると考えられている。赤色光線は、コラーゲン合成34-37とmRNA産生を増加し、プロコラーゲン合成を3倍以上増加する37。
（2）②

（3）炎症制御

レーザー照射は炎症を制御し、プロスタグランジンF2α（PGF2α）39.40、インターロイキン1α（IL-1α）とインターロイキン8（IL-8）41の増加やプロスタグランジンE2（PGE2）38-40やTNF（tumor necrosis factor）-α42の減少に関与する。このプロスタグランジン均衡の変化は、血流を増加させる。IL-1αやIL-8の放出は、ケラチノサイト遊走と増殖の誘導が報告された41。赤色He-Neレーザー照射はT、Bリンパ球43を活性化、細菌への結合能を増強し、レーザー照射は肥満細胞の脱顆粒45.46、マクロファージによる線維芽細胞の増殖の化学的メディエーターの産生と放出を促進する47.48。レーザーと赤色と赤外線域のLED光線も、線維芽細胞49-51、ケラチノサイト52、内皮細胞53など、組織治癒に関する多くの細胞の増殖を刺激する。
（2）③

（4）細菌成長の阻害

光線はまた、細菌の成長を阻害する。赤色光線（632.8または670nm）は量依存性に光線に感受性のある黄色ブドウ球菌（S.aureus）や緑膿菌（P.aeruginosa）の量依存性の殺菌作用を示すことが1999年に発一見された54。

最近、異なる波長の光線の緑膿菌、黄色ブドウ球菌、大腸菌（Escherichia coli）55に対し1～20J/cm2のエネルギー密度を与えた研究で、630nmが660、810、905nm光線より菌成長を阻害することが示された55。さらに最近の2つの研究では、10～20J/cm2の照射量で、短波長の青色（405nmまたは405nmと470nmの併用照射）で黄色ブドウ球菌、緑膿菌の細菌コロニー数を約62～95%減少した56.57。しかし、ある研究では、照射量やパルス赤外線（810nm）波長の光線照射では細菌の成長を増加するという報告がある58。

これらを細菌成長に対する光線照射の研究に基づき総括すると、光線療法は細菌成長を阻害し、670～405nm（赤色可視光線～青色）光線が最も有効である。この効果は、この範囲内の波長でのみ得られることが報告された。
（2）④

（5）血管拡張作用

いくつかの研究では、光線は血管拡張、特に微小循環改善を促進する21.59。この効果は、一酸化窒素の放出により媒介され、赤色光線で増強される60。この血管拡張は、酸素や他栄養の利用を増加し、照射部からの老廃物の排出を速め、組織治癒を加速する。
（2）⑤

（6）神経伝導と神経再生

いくつかの研究では、末梢神経伝導速度の増加や活動電位頻度の増加、末梢感覚神経潜時の短縮、神経再生速度の改善、神経瘢痕の減少が光線刺激により示され、これらの全てが光線による神経組織の活性の増加を示すものであった38.61-68。この作用は、赤色光線が、青色または赤外線より著明とされる38。この陽性作用は神経の圧迫部位への光線照射や関与する脊髄髄節への照射により増強する69.70。さらに、光線照射は培養細胞71や大脳皮質の軸索の分枝や成長を誘導することが示されている72。
（2）⑥

レーザーと光線療法の臨床適用

（1）組織治癒：軟部組織と骨

ヒトや動物の慢性・急性創傷治癒の促進に低出力レーザーの使用に関して、多くの研究9-12.25.80-94やレビュー95-98、メタアナリシス99-103が施行された。この研究分野は、Mesterの初期の低出力レーザー適用後の創傷治癒促進の発表に基づいている10。多くの研究がこの治療の有用性を支持するが9-12.25.82-89、多くの研究ではレーザー光線照射の創傷治癒改善を示していない81.83.90-92。そこで、多くの著者が、総括的なメタアナリシスを開始した。最初のメタアナリシスは、1999103～200099年に発表され、静脈性下腿潰瘍治癒に対する低出力レーザー光線療法（low-level laser therapy：LLLT）の有用性のエビデンスは認めなかったが、一つの小規模研究のみ、赤外線と赤色He-Neレーザーの併用療法で有用性を示唆した。その後さらに、23～34の研究を含んだ3つのメタアナリシス（2つは2004年に100.101、もう一つは、2009年に102発表された）において、それぞれ組織修復にレーザー治療の高い有用性（Cohen’s d＝+1.81～+2.22）が報告された。レーザー治療は、コラーゲン合成、治癒率と創傷閉鎖率、伸展強度、伸展ストレスや脱顆粒肥満細胞数の増加や創傷治癒時間の短縮に関係した。

これらの広範なレビューに基づき、レーザー治療は組織治癒の促進が示された。しかし、多くの報告はなお質が低く、対照が不十分で、設定条件が多様であるか、あまり記載されていない。ヒトの臨床治験で利用できる限られたデータでは、なおレーザーや光線療法の推奨や、また患者の創傷治癒の治療の明確なガイドラインを開発するにはなお限定的である。

多くの組織治癒の報告は外科的切開創の圧迫潰瘍などの軟部組織治癒に対するレーザーと光線療法の有効性に集中しているが、いくつかの報告は、腱104-108、靭帯107、骨108-113などの特定の組織に対するレーザーと光線療法の有効性を研究している。腱や靭帯治療についての少数の研究は、有用な結果が示されている。しかし骨折治療の研究では、治癒を促進108-110する報告と、レーザー照射後骨化の遅延111.112の相反する報告がある。レーザーと低出力超音波の骨折治療の比較研究では、それぞれ同等の有用性があり、両方の併用治療はそれぞれ単独治療より有意の有用性は認めなかった113。レーザー療法は、血腫の吸収、骨のリモデリング、血管形成、カルシウム沈着やマクロファージ、線維芽細胞、軟骨細胞90の活性を刺激し、骨芽細胞数や骨量113、骨芽細胞内カルシウム量114の増加により骨折治療に有効と考えられる。

組織治癒に利用的な治療条件は不明であるが、現時点では、赤外線や赤色光線のエネルギー密度が5～24J/cmが最も有効であるエビデンスがある101.115。16～20J/cm2未満か、これ以上では無効であるか創傷治癒を阻害するというエビデンスがある116-118。そのため組織治癒には4～16J/cm2範囲の最少量から治療開始し、治療に耐えられるこの範囲内の最大量まで照射量を高めることが推奨される。青-赤色範囲の短波長光線の併用は、感染した開放創や嫌気性菌感染に有用である。

（2）関節炎

関節炎に伴う疼痛や機能障害に対するレーザーと光線療法の適用に関しては、多くの研究が発表されている。いくつかの研究では、レーザー療法が関節炎患者に有用で、関節リウマチ（RA）患者では握力の増加とこわばりの改善、疼痛と腫脹の減少を認め、変形性関節症（OA）患者では疼痛の減少と握力の増加を認め、頸椎症患者では疼痛の減少と機能回復が報告されている95.119-123。逆に、いくつかの二重盲検ランダム化比較試験（randomized controlled trial：RCT）では、RA124、OA125.126に対する低出力レーザーRA治療が疼痛軽減に無効とされた。最近のRAとOAに関するレーザー治療のメタアナリシスとレビューでは、LLLTは、短期（4週間まで）ではOAには有用でないが、RAの朝のこわばりには推奨すべき治療という十分なエビデンスが示された一方、無効な報告もあり、8つのうち5つの研究報告でのみ有効性が示された127-130。これらの結果の多様性は、異なる手法、異なる照射量、RAとOAの異なる病態が原因と考えられる。これら関節炎への有効性は、炎症メディエーター42.131による炎症の軽減や、神経の伝導性・活性の変化による疼痛知覚減少の機序が考えられる。

関節炎に対する低出力レーザー療法の機序を明らかにするにはさらに多くの研究が必要とされる。直接の治療に結びつく研究としては、レーザー照射器の機能、運用の方法、波長、治療時間、関節ではなく神経に適応する場合の治療量と照射部位について明解に理論的な記述がされなければならない。

（3）リンパ浮腫

いつかの細菌の研究で、乳がん術後のリンパ浮腫に対するLLLTの効果が検討された132-135。この初期の研究結果に基づいて132、FDAはレーザー照射器（LTU-094、RianCorp. Richmond. SouthAustralia）を乳がん治療後のリンパ浮腫への治療の一環としての適用を認可した。

この治療器は、904nm波長（赤外線領域）をピークパルス強度は5Wで、平均設定強度は5mWである。この研究では、レーザー治療は1.5J/cm2（300mJ/0.2cm2スポット、総計17スポットに5.1J）、週3回3週間で1～2サイクル施行した。どの治療でも直後の著明な改善は示されなかったが、患肢の体積は1～3カ月で2治療サイクル（1サイクルではなく）終了後、著明に改善した。37例の治療患者の約1/3でレーザー治療後2～3カ月後、臨床的に著明な改善（200ml以上）を示した。

もう一方の小規模研究133では、22週間の治療を終えた総計8例について施行された。890nmの赤外線1.5J/cm2を上肢と膝窩に22週間施行後、プラセボ治療群より有意の患肢周囲径の縮小と疼痛軽減を認めた。別の研究では、レーザー治療は、空気圧迫治療と比べ、疼痛は変わらないが、肢の体積が長期間非常に減少した134。2011年の17例の乳がん摘除後のリンパ浮腫の研究では、2つの治療サイクルのレーザー治療が通常の治療より肢の体積の減少、疼痛減少、可動域改善が示された135。2007年のリンパ浮腫の治療のシステマティックレビューでは、レーザー治療、複合的な理学療法、徒手リンパドレナージ、空気圧迫療法などの専門的な集中治療が、運動や、肢の挙上や弾性包帯治療などの自主的な治療よりさらに有効であることが示された136。これらの研究から、リンパ浮腫のレーザー治療は、週3回3週で1～2サイクル、3cm2の照射領域にエネルギー密度1.5J/cm 2が推奨される。

（4）神経性疾患

いくつかの研究から、神経伝導速度や神経新生、神経機能に対するレーザー光線照射の有用性が示されてきた。1995年、約100名のゼネラルモーター社の社員の手根管症候群に対する赤外線（830nm）レーザー療法の成果に基づき、FDAは初めてレーザー治療を承認した66。この手根管症候群の二重盲検RCTは、理学療法単独と、理学療法とレーザー治療の併用効果を調べた。握力・ピンチ力、橈側可動域、正中神経伝導速度、職場復帰率の全てがレーザー治療群において対照群より有意に改善を示した。治療順は、3J（90mWを33秒間）5週間である。近年の手根管症候群レーザーまたは光線療法の7つの研究報告のレビューでは、2つの対照研究と3つのオープンプロトコール研究によりレーザー療法は対照群より有用であるが、2つの研究ではその有用性が示されなかった、有用性を示した研究では無効例（1.8Jまたは6J/cm2）に比べてより高い線量（>9Jまたは32J/cm2）が使用されていた。

レーザー光線は、手根管またはその近位の頸部の神経細胞体に対して照射治療されていた。

レーザー治療は、他の神経疾患の治療についても検討されてきた。糖尿病末梢神経障害に対する多くのレーザーや光線療法の有効性の研究が行われ現在も進められている137.138。これらの検討をまとめると、赤外線はこの障害による疼痛軽減に有用である。赤外線139や赤色レーザー140照射は術後の神経痛にもプラセボより有用性を示し、プレリミナリーな研究データでは、脳卒中発症後24時間以内の頭部への赤外線レーザー治療に機能的予後の改善を示した141。これらの研究はす全てなお進行中である。

（5）疼痛管理

これまでの数多くの研究により、低出力レーザー療法は関節炎と神経症142以外の多くの筋骨格系、外側上顆炎143-145、慢性腰痛や頸部痛146-148、トリガーポイント149.150、遅発性筋痛151に伴う疼痛と能力低下の改善に有用性が認められている。

疼痛に対するレーザー光線の効果は、炎症に対する作用131、組織治癒、神経伝送、エンドルフィンの代謝や放出152による可能性がある。疼痛緩和効果は、レーザーや光線が関与する神経の皮膚部、神経支配髄節の支配皮膚（デルマトーム）部に適用してもたらされる144。いくつかの研究では低出力レーザーとシャム治療の比較で自他覚所見に統計学的有意性を認めていない。153-155が、2004年と2010年の疼痛に対するレーザー治療の2つのメタアナリシスでは、ヒトの疼痛にレーザー光線療法に統計学的有効性（Cohen’s　d＝+1.11、+0.84）が認められた100. 156。

レーザーと光線療法の禁忌と注意事項

以下に一般的に推奨されるものをまとめている。しかし、治療する者は、それぞれ固有の機器に添付された推奨事項にまず従うべきである、

（1）レーザーと光線療法を使用する際の禁忌

＊ 眼に対する直射照射
＊ 悪性腫瘍
＊ 放射治療後4～6か月以内
＊ 甲状腺や他の腺組織

＊ 眼に対する直接照射

レーザーは眼を傷害するため、レーザー治療を受ける全ての患者は、照射中レーザーからの光線波長を通さないゴーグルを装着すべきである16。レーザー照射するスタッフも、使用される装置の波長光線を危険でないレベルまで下げるゴーグルを着用すべきである。ゴーグルには、それによって減衰できる波長範囲と、その周波数帯内の光学不透明度を明記されているべきである。

赤外線は眼に見えないため網膜を簡単に傷害する恐れがある。レーザー光線を決して眼に向けてはならないし、また絶対に、レーザー光線を、その光軸に沿って見てはいけない。この禁忌は、レーザー光線以外の線源、SLD、LEDなどには適応されない。レーザーは直接一点に集中するため、眼、特に網膜を傷害する、逆に他の線源や拡散する線源は、集中した光エネルギーが眼に到達することは困難である。

＊ 悪性腫瘍

レーザー・光線療法は、血流改善、細胞のエネルギー産生などの物理的・細胞的作用を有する。この作用は、悪性腫瘍の増殖と転移を増加する。

患者は自身にがんがあることを知らないか、がんの診断についての直接議論を不快に思うため、療法士がカルテをチェックすべきである。

注意事項）

  • 内科で治療を受けているか（どんな問題があるか）
  • 最近、体重減少がないか
  • 持続する疼痛はあるか
  • 腫瘍の有無し

＊ 放射線治療後4～6カ月以内

最近の放射線治療後は、レーザーを使用しないことが推奨される。放射線治療は悪性腫瘍や熱傷に対する組織の感受性を高めるためである。

＊ 出血部位

出血部位でレーザー療法に対して禁忌が示されるのは、レーザーが血管拡張を引き起こし、そのために出血を増やす恐れがあるからである。

＊ 甲状腺や他の腺組織

低出力レーザー光線療法（LLLT）の甲状腺への照射は、動物において、甲状腺ホルモンレベルを変化させるとする研究報告がある157。甲状腺周囲（前頸部）への照射は避けるべきである。LLLTはLH（luteinizing hormone）。FSH（follicle stimulating hormone）、ACTH（adrenocorticotropic hormone）、プロラクチン、テストステロン、コーチゾル、アルドステロンの血中濃度を変化させるとする報告がある。

レーザーと光線療法を使用する際の注意事項158.159

＊ 妊娠中の腰腹部
＊ 小児の骨端軟骨
＊ 感覚障害
＊ 精神障害
＊ 光線恐怖症、光線過敏
＊ 光感作剤の使用

＊ 妊娠中の腰腹部

胎児発育と生殖能力に対する低出力レーザー光線療法の影響が不明であるため、どんな時でも妊娠中や月経期の腰腹部にこの種の治療は適用すべきでない。

＊ 小児の骨端軟骨

レーザーの骨端軟骨の成長や閉鎖に与える効果は不明である、レーザー光線療法は細胞成長に影響するため、骨端軟骨への適用も、その閉鎖前であれば推奨されない。

＊ 感覚障害または精神障害

感覚障害や精神障害の患者の治療の際、その患者が治療中に不快感を伝えられない可能性があるかどうか注意すべきである。レーザー治療の不快は稀であるが、アプリケーターが接触する患者皮膚部には温熱作用があり、長時間の治療では熱傷の可能性がある。

＊ 光線恐怖症または光感作剤の使用

レーザーや光線療法は、内因性でも光線感作医療によるものでも、異常な光線過敏を呈する症例に適応すべきでないとされている。しかし、皮膚の光線過敏は通常、紫外線波長の電磁波に限られ、本来紫外線照射のみ同症例に禁忌とされる。紫外線波長以外の光線過敏がある場合、臨床スタッフは、その副作用をよく調査し、問題があれば中止すべきである。

レーザーと光線療法の副作用

低出力レーザーや他の光線照射に関する報告のほとんどは、この物理療法により副作用が生じたとはしていないが128.138、一過性の刺激疼痛、軽度の紅斑、皮膚発疹、灼熱感、疼痛亢進、しびれなど、低出力レーザーや光線療法の副作用とする報告はある109.122.160-164。

レーザー照射の最も重大な危険は、眼への照射で起こる副作用である。レーザー装置は、強度およびそれに関連した保護されていない皮膚と眼に対する副作用により1～4の段階に分類される。臨床および実験用の低出力レーザーは、一般に3B級で、皮膚には無害であるが、その光線を直接見ると、眼に害を及ぼす可能性がある。眼球構造による光線強度が減衰されないため、網膜の損傷を引き起こすのである。ただし、前述のように非レーザー光線源（LEDやSLD）は拡散し特定の1点に集中しないため、この危険性はない。

レーザーや光線治療の別の副作用は熱傷である。レーザーや光線療法は熱作用を治療効果に用いていないが、長期間照射されるとレーザーや光線療法に用いられる半導体が徐々に高熱となる。これは低出力LEDが長時間、治療量のエネルギーで多くのガイド光線と併用されるときも起こりうる。こうした理由から、感覚障害や精神障害がある患者、開放創の脆弱な組織部位に光線療法を適応する場合、特に注意しなければならない。

レーザーと光線療法の適用技術

（1）レーザーと光線療法の設定条件

ここでの推奨内容は、現在の文献からのものであるが、今後の新しい発見により変化しうるものである。

① 半導体の種類

特殊な半導体の臨床使用について、専門家間や文献上で多くの議論がなされている。異なる半導体は異なる波長、コヒレンス（coherence）、集積性（collimation）の光線を生成するが、この違いが臨床上の効果にどのような影響を与えるかは不明で、同位相性（レーザー）と非位相性（LED、SLD）光線の効果を直接比較した検討はほとんどない162.163。レーザー治療は、LED、SLD励起光線治療に比全て研究報告が多く、これはレーザーが何年も前から臨床に使用されてきたためであるが、3つ全て有用性を示す報告が多い。議論となるのは同位相性のレーザーによる作用が非位相性のLEDやSLD光線でも認められるか、そしてどの光線の種類が他種より優れているかである49.166-168。

LEDは、拡散し広い波長を低エネルギーで発生する。これは拡散光線を出力するため、LEDは広い表在性治療部位に最も適している。LEDを線源としたアプリケーターは通常、多数のLED配列やクラスターにより、広い領域に大きなエネルギー量を供給できる。アプリケーターの出力は半導体の全ての出力の合計と等しい。いくつかのクラスター型アプリケーターは低出力の可視光線波長のLEDと高出力のSLDを併せもっている。

SLDはあまり拡散せずLEDより狭い波長域の光線を供給する。SLDは波長により表在性から中等度深部の照射に適する。レーザー半導体は、短波長光線を非常に集中して発生する。レーザーダイオードは、狭い部位で同じ波長としてはより深部組織に集中して光線を到達させる。

② 波長

レーザー光線アプリケーターは、500～1.100nmの可視光線や近可視光線波長の光線を出力する。多くのアプリケーターは近赤外線（＝700～1.100nm）または赤色光（＝600～700nm）の光線を含む。赤外線とより長い波長の光線は赤色光線より深達度が高く、30～40mm深部組織の治療に適する。赤色光はより表在性である5～10mmの深部の皮膚・皮下組織の治療に適する。青色光を出力するアプリケーターも最近利用されている。これらは皮膚や露出軟部組織などの表在組織の治療に最も適する。

③ 強度

レーザー光線アプリケーターの強度は、ミリワット（1mW＝1/1.000Watt）で計測される。レーザーは国際基準で、全てのレーザーには、クラス分類が記載されるラベルがある。

治療に用いられるレーザーは通常、単独ではクラス3Bで、5mW以上500mW以下の半導体出力である。多数のレーザーダイオードが一つのアプリケーターに組み込まれ、総計500mWを超える出力となる。

LEDやSLDでは、これらの半導体が眼に障害する小領域に集中する光線を生じないため、レーザーの分類は適応されない、一つのLEDの強度は通常1～5mWの範囲であるが、30～40mWまで高めることができる。20～60個、さらには200個以上の多数のLEDがアプリケーターに配置され強度を増加する。SLDの強度は単・独では通常5～35mWであるが、90mW以上に高めることができる。通常3～10個のSLDがクラスターアプリケーターとなり強度を増加する。

④ エネルギー密度

一般に、低エネルギー密度は刺激的となり、高エネルギー密度は抑制的または障害的と考えられる。ほとんどの研究では、急性期や表面には低エネルギーを、慢性期や深部には高エネルギーが推奨され、はじめは低エネルギーで開始し、治療に耐えられたならば増加することが奨められる。

まとめ

1．電磁波照射は、時間により互いに垂直に影響する電場と磁場からなる。

2．異なる電磁波の周波数は、異なる名称であり、異なる特性と治療効果を示す。短波、マイクロ波、赤外線、可視光線、紫外線の全てが臨床的治療効果を有する。

3．レーザー光線は、単色性（単周波数）、同位相性、直進性があり、一方LEDやSLDの光線は、周波数域が広く、同位相性がなく、拡散する。低出力レーザーと非同位相性の光線は、リハビリテーションの物理療法として用いられる。

4．レーザーと光線は、細胞内色素と反応し細胞機能に影響する。この作用は、ATPやRNA産生を増加する細胞効果を導く。この作用は、関節炎、神経障害、リンパ浮腫に、組織治癒、疼痛減少、機能の改善をもたらす。

5．レーザーの禁忌は、眼に対する直接照射、悪性腫瘍、放射線療法後4～6カ月、出血部位、内分泌原への適応である。レーザーの注意事項は、妊娠中の腰腹部、小児の骨端線、感覚・精神障害、光線恐怖症・過敏症と光増感剤の使用時である。臨床スタッフは、常に機器に固有の禁忌と注意事項を読んで従わなければならない。

6．治療を選択する場合、臨床スタッフは光線療法が思者の障害に有効かどうかをまず考えるべきである。半導体（レーザー、LEDまたはSLD）の種類の選択後、臨床スタッフは、波長、強度、エネルギー密度の治療条件を設定する。

用語集

  • Band（frequency band。周波数帯域）：波長により定義される電磁波スペクトラムの範囲（たとえば、UVAは320～400nm）。
  • Chromophores（クロモフォア）：光線を吸収し色を表す分子の部分
  • Cluster probe（クラスタープローブ）：多数のダイオード（半導体）からなる光線療法アプリケーターで、レーザーダイオードや、LED、SLDのいくつかの組み合わせによる。多数のダイオードの使用は、広い治療部位をカバーし、それぞれのダイオードの特長を有し、治療時間を短縮できる。
  • Coherent（コヒレント、可干渉性、同位相性）：す全ての波の位相が同一である光線、レーザーはコヒレントな光を発生する。
  • Diathermy（ジアテルミー）：組織を温めるために、短波やマイクロウェーブの周波数をもつ電磁波エネルギーを当てること
  • Directional（collimated。指向性）：平行な波からなる光線。
  • Divergent（離散性）：広がる光線、指向性の対語。
  • Electromagnetic radiation（電磁波照射）：電場と磁場からなり、時間が経つにつれ変化し、互いに垂直関係である。この放射線は伝播する媒介を要しない。
  • Energy（エネルギー）：総治療時問で与えられる電磁波エネルギーの総量、エネルギーは通常ジュール（J）で測定される。エネルギーはパワー（強度）×時間である。
    1J＝1W×1秒
  • Energy density（エネルギー密度）：総治療時問での単位面積あたりの供給される電磁波。総エネルギー量、工ネルギー密度は通常（J/cm2）で測定される。多くの研究者により、レーザー光線療法の標準定量法と認知された。
  • Frequency（周波数）：単位時間あたりの波の数で、通常ヘルツ［Hz（1秒あたりの波の数）］で測定される。＊ Hot laser（ホットレーザー）：光線で直接、組織を加熱し破壊する外科的使用法、高強度レーザーともいう。
  • Ionizing radiation（電離放射線）：電磁放射線のうち、細胞に入り電子を原子や分子から遊離しイオンを生成するもの電離放射線にはエックス線やガンマ（y）線がある。電離放射線は生きている細胞の内部構造を破壊する。L
  • Laser（レーザー）：Light Amplification by Stimulated Emission of Radiationの頭字語、単色性、コヒレント（同位相性）、指向性の光。
  • Laser diode［レーザーダイオード（半導体）］：半導体ダイオード技術を用いレーザー光線を発生する光線源。
  • Light-emitting diode（LED、発光ダイオード）：比較的低出力で一定範囲の周波数の光線を発する半導体ダイオード光線源。LED光線は単色（たとえば赤色）で常に同じ波長域であるが、コヒレント（同位相性）ではなく指向性もない。
  • Low-level laser therapy（LLLT。低出力レーザー光線療法）：治療目的のレーザー光線の適用、LLLTはcold（コールド、冷）レーザー、低強度、低出力、ソフトレーザーとも呼ばれる。LLLTは通常、500mW未満のレーザー光線ダイオードを使用する。LLLTクラスタープロープは多数のダイオードをもち、総出力は500mWを超える。
  • Maser（メーザー）：Microwave amplification by stimulated emission of radiationの頭字語。
  • Monochromatic（単色性）：単一波長、周波数、単色の光線、レーザー光線は単色性である。他の光線源はある波長域の光線を発する。
  • Photo biomodulation（光生化学変調作用）：光線療法に由来する刺激性または抑制性の身体への作用、光線の治療的使用。
  • Power（パワー、出力）：エネルギー産生率、レーザーは通常、ミリワット（mW）で測定する。
  • Power density ［irradiance。光線密度（光輝）］：単位面積あたりのパワー密度でワット/平方cm（W/cm）で測定される。
  • Speckling（スペックリング）：不正な物体にコヒレント光を照射した場合、光線密度が変化すること
  • Stimulated emission（励起発振）：光子がすでに励起している原子にヒットして起こる（すなわち電子は通常より高いエネルギー状態となる）。原子は入力される光子と同じ新しい光子を同じ色で同じ方向へ放出する。
  • Supra luminous diode（SLD。高蛍光ダイオード）：半導体ダイオード技術を用いて発する高出力の狭い周波数域の光線源。
  • Ultraviolet（UV）radiation（紫外線照射）：波長が＜290nmから400nmで、エックス線と可視光線の間の電磁波。
  • Wavelength（波長）：波の中で、振動の位相が等しい連続する2点間の距離、光の波の頂点から頂点までの長さで周波数と色が決定する。長い波長では深達度が高い。

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温熱効果について
光線としての効果について
参考論文

振動（TDD）について