光照腦部的新療法:光生物調節(PBM)在腦部疾病的應用

光生物調控(PBM)利用紅光或近紅外光照射大腦,刺激細胞代謝與神經修復。本文介紹 PBM 在腦中風、創傷性腦損傷、阿茲海默症、帕金森氏症及情緒疾患中的臨床應用與實證。

隨著神經退化性疾病、腦中風與情緒疾患的增加,如何利用非侵入性方法促進腦部修復與功能增強成為熱門研究方向。Photobiomodulation(PBM,光生物調控)是一種利用紅光或近紅外光(600–1100 nm)照射大腦,以刺激細胞代謝、血流與神經修復的創新技術。其優勢在於非侵入、安全性高、可重複治療,目前已在臨床與基礎研究中展現潛力。

什麼是 PBM?

  • 定義:PBM 指利用低能量光(非熱效應)刺激細胞,調控生物反應。
  • 腦部應用(tPBM):多以前額部為主要照射區域,因穿透度較佳且毛髮干擾較少。
  • 設備類型:包括醫療級雷射、LED 陣列、頭盔型可穿戴裝置。

PBM 如何作用於大腦(作用機制)

  1. 粒線體活化:光子被粒線體細胞色素 c 氧化酶(CCO)吸收 → 減少一氧化氮對酵素的抑制 → 提升膜電位與 ATP 產生。
  2. 血流與代謝改善:PBM 刺激一氧化氮(NO)釋放,促進血管擴張、提升腦部灌流與氧氣供應。
  3. 神經傳導調控:光敏離子通道(如 TRP 家族)開啟 → 鈣離子流入 → 影響突觸可塑性與神經網絡活動。
  4. 基因調控與長期效應:照射後啟動抗氧化、防凋亡及修復相關基因,解釋治療後效益可持續數週至數月。

臨床證據與研究成果

中風(Stroke)

  • NEST-1:第二期試驗顯示治療組在 90 天的功能表現優於對照組。
  • NEST-2:第三期試驗未達主要療效指標,但確認了治療的安全性;與 NEST-1 的合併分析顯示治療組的成功率較高。
  • NEST-3:在納入 566 名受試者的期中無效性分析後提前終止,主要指標(90 天 modified Rankin Scale)在治療組與假刺激組間未見臨床差異。可能原因包括:顱骨厚度、治療啟動延遲、單次療程不足、劑量未最佳化。
  • 啟示:急性期介入與多次療程設計可能是關鍵。

創傷性腦損傷(TBI)

  • 動物實驗:660–810 nm 照射可縮小病灶、改善運動與行為表現。
  • 臨床:小型病例系列顯示注意力、睡眠與認知有改善,仍需大規模 RCT。

阿茲海默症(AD)與帕金森氏症(PD)

  • 阿茲海默症:降低 β-澱粉樣蛋白沉積、部分臨床試驗觀察到認知改善。
  • 帕金森氏症:動物研究顯示保護多巴胺神經元,初步人體資料顯示運動與認知測驗進步。

情緒疾患與認知增強

  • 重鬱症/焦慮症:一項納入 10 位重鬱症合併焦慮患者的先導研究顯示,單次額部 810 nm 照射後兩週,HAM-D 與 HAM-A 分數較基線下降;此研究為開放標籤、無對照組設計,樣本數小,結論仍待更大規模的隨機對照試驗驗證。
  • 健康人群:部分研究在健康受試者身上觀察到 1064 nm 前額照射後短期的執行功能、工作記憶與注意力變化,但樣本數多半不大,長期效果與臨床意義尚未確立。目前 tPBM 的臨床應用仍以症狀困擾者的評估為主。

PBM 的優勢與限制

優勢

  • 非侵入、低副作用
  • 可與現有治療並行
  • 適用於急性與慢性腦病變

限制

  • 劑量學尚未統一(波長、能量密度、照射時間與位置)
  • 臨床證據仍以小規模研究為主
  • 市售設備參數差異大,需醫療監督

【關於本院設備】市售光療設備的波長、功率密度與照射範圍差異極大,部分產品缺乏臨床驗證。青欣診所使用的光療設備均為經台灣衛生福利部核可之醫療器材,並由醫師依個別評估設定參數。

未來展望

  1. 個人化 PBM 劑量設計:依患者顱骨厚度、病灶位置與疾病階段調整。
  2. 可穿戴裝置:家庭端照護與長期追蹤的潛在方案。
  3. 多模態結合:與 rTMS、藥物治療、認知訓練並行,以提升療效。

常見問題(FAQ)

PBM 安全嗎?

研究顯示副作用多為輕微(短暫頭痛、頭皮麻木),在醫療監督下安全性高。

治療多久可見效果?

急性病人(如中風、TBI)愈早介入愈佳;慢性疾病需多次療程,效果可持續數週至數月。

PBM 與其他療法可以並行嗎?

可以,目前多建議與藥物、復健、心理治療結合。

能否自行購買設備?

建議謹慎,臨床多使用醫療級裝置;市售產品規格不一,缺乏一致臨床證據。

醫療聲明

本文僅供教育與資訊交流,非醫療處方。實際治療需由醫師評估病況與風險。

參考文獻

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本文由 丘世祺醫師 審閱
(丘世祺醫師為 台灣臨床 TMS 腦刺激學會 會員暨現任常務監事,通過國際臨床 TMS 專家認證,並具rTMS督導資格。)

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