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Doctoral Thesis
DOI
https://doi.org/10.11606/T.17.2022.tde-13072022-153535
Document
Author
Full name
Carlos Eduardo Girasol
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
Ribeirão Preto, 2022
Supervisor
Committee
Guirro, Rinaldo Roberto de Jesus (President)
Parizotto, Nivaldo Antonio
Bagnato, Vanderlei Salvador
Ronzio, Oscar Ariel
Title in Portuguese
Fotobiomodulação - avaliação do espalhamento, transmissividade e seus efeitos biológicos em indivíduos saudáveis
Keywords in Portuguese
Equipamentos eletromédicos
Fisioterapia
Terapia com luz de baixa intensidade
Treinamento físico
Variação biológica individual
Abstract in Portuguese
Uma das limitações da fotobiomodulação é a geração da potência pelos equipamentos e a consequente fluência fornecida aos tecidos, associada as características ópticas da pele, o que implica na profundidade de penetração in vivo. Clinicamente, a literatura aponta melhora no desempenho muscular associado a fotobiomodulação. Entretanto, há uma lacuna entre os parâmetros físicos da fotobiomodulação e o desempenho muscular. A presente tese, dividida em três estudos, avalia a fotobiomodulação quanto a potência, espalhamento, transmissividade e seus efeitos biológicos em indivíduos saudáveis. Estudo 1 - Avaliar a potência e o diâmetro do feixe dos lasers de baixa potência. Foram avaliados vinte e quatro equipamentos com um tempo médio de aquisição de 11 ± 5 anos, com um uso semanal médio inferior a trinta minutos. Os resultados demonstram variações da potência entre 2% a 134% e de 38% e 543% no diâmetro do feixe frente os valores declarados. Destaca-se que, mesmo entre a mesma marca e modelo, foram obtidas diferenças de diâmetro. Finalmente, foram observadas diferenças na potência de saída após um e três minutos de emissão sequencial para 830 nm e 904 nm (p<0,05), mas não ao comparar a diferença entre os comprimentos de onda no fator tempo. Estudo 2 - Analisar a influência da melanina na transmissão e espalhamento do laser 660 nm e 830 nm na pele e tendão in vivo. Trinta indivíduos jovens de ambos os sexos foram recrutados, divididos em dois grupos com base na concentração de melanina e submetidos a protocolos de fotobiomodulação na região posterior do cotovelo (pele-pele) e no tendão do calcâneo (pele-tendão-pele). A área de irradiação foi avaliada usando uma matriz linear de cinco sensores. Foram encontrados valores inferiores de potência transmitida para maiores índices de melanina e menores comprimentos de onda (p<0,05). A dispersão do feixe para 660 nm foi de 14 mm e 21 mm e para 830 mm foi de 20 mm e 26 mm, considerando os maiores e menores índices de melanina, respectivamente. Estudo 3 - Analisar os efeitos do treinamento associado a fotobiomodulação nas capacidades de força, atividade metabólica e escalas clínicas em indivíduos saudáveis. Cinquenta e seis participantes do sexo masculino foram divididos em quatro grupos (Sham, 60 J, 300 J e Incremental) que, após avaliação da composição corporal e dinamometria isocinética, executaram dez sessões de treinos associado a aplicação de fotobiomodulação prévia. Não foram observadas diferenças significativas (p<0,05) entre os grupos para os índices da dinamometria isocinética, com pequenos a moderados efeitos a favor da dose incremental e máxima, sendo observados os mesmos desfechos para demanda psicofisiológica do exercício ou a carga. Como conclusão geral, há necessidade de um esforço compartilhado por parte dos fabricantes dos equipamentos e operadores, tanto para melhorar a padronização e a consistência dos equipamentos, quanto para manutenção e monitoramento do desempenho ao longo do tempo. Frente as individualidades, a transmissão da luz laser in vivo está relacionada ao comprimento de onda, diâmetro do feixe, espessura, composição do tecido e ao índice de concentração de melanina. Finalmente, a terapia de fotobiomodulação associada ao protocolo de treinamento não promoveu resultados superiores para capacidade muscular, índices psicofisiológicos e metabólicos entre os diferentes grupos avaliados.
Title in English
Photobiomodulation: evaluation of scattering, transmission, and their biological effects in healthy individuals
Keywords in English
Electromedical equipment
Individual biological variation
Low-level light therapy
Physical training
Physiotherapy
Abstract in English
One of the limitations of photobiomodulation is the generation of power by the equipment and the consequent fluence delivered to the tissues, associated with the optical characteristics of the skin, which implies the depth of penetration in vivo. Clinically, the literature points to an improvement in muscle performance associated with photobiomodulation. However, there is a gap between the physical parameters of photobiomodulation and muscle performance. The present thesis, divided into three studies, evaluates photobiomodulation in terms of power, scattering, transmissivity, and biological effects in healthy individuals. Study 1 - To evaluate the power and beam diameter of low-level lasers. Twenty-four devices were evaluated, with a mean acquisition time of 11 ± 5 years, with a mean weekly use of fewer than thirty minutes. The results show variations in power from 2% to 134% and from 38% to 543% in beam diameter compared to the declared values. It is noteworthy that differences in diameter were obtained even among the same brand and model. Finally, differences were observed in output power after one and three minutes of sequential emission for 830 nm and 904 nm (p<0.05), but not when comparing the difference between wavelengths in the time factor. Study 2 - To analyze the influence of melanin on the transmission and scattering of the 660 nm and 830 nm laser on skin and tendon in vivo. Thirty young individuals of both sexes were recruited, divided into two groups based on melanin concentration, and subjected to photobiomodulation protocols on the posterior elbow (skin-skin) and calcaneus tendon (skin-tendon-skin). The irradiation area was evaluated using a linear array of five sensors. Lower transmitted power values were found for higher melanin indices and shorter wavelengths (p<0.05). The beam scatter for 660 nm was 14 mm and 21 mm and for 830 mm was 20 mm and 26 mm, considering the highest and lowest melanin indices, respectively. Study 3 - To analyze the effects of training associated with photobiomodulation on strength capabilities, metabolic activity, and clinical scales in healthy individuals. Fifty-six male participants were divided into four groups (Sham, 60 J, 300 J, and Incremental) that, after body composition and isokinetic dynamometry evaluation, executed ten training sessions associated with the application of photobiomodulation. No significant differences (p<0.05) were observed between the groups for the isokinetic dynamometry indexes, with small to moderate effects in favor of the incremental and maximum doses. The same outcomes were observed for the psychophysiological demand of the exercise or the load. As a general conclusion, there is a need for a shared effort by equipment manufacturers and operators to improve the standardization and consistency of the equipment and maintain and monitor performance over time. Faced with individualities, laser light transmission in vivo is related to wavelength, beam diameter, thickness, tissue composition, and the melanin concentration index. Finally, photobiomodulation therapy associated with the training protocol did not promote superior muscle capacity and psychophysiological and metabolic indexes among the different groups evaluated.
 
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Publishing Date
2022-08-04
 
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