Jaká je hloubka průniku NIR?

Jelikož se s touto otázkou občas setkáme, tak si to poďme vysvětlit. Jaká je hloubka průniku blízkého infračerveného světla (NIR) do tělesné tkáně? Má NIR nějaký vliv na regeneraci svalů, kloubů nebo vnitřních orgánů?

Hloubka průniku NIR (blízkého infračerveného světla) do těla je výrazně vyšší než u viditelného červeného světla, což je klíčové pro terapeutické využití (RLT).

Obecně platí, že NIR záření (vlnové délky cca 700–1100 nm) dokáže proniknout 2 až 5 centimetrů hluboko, v některých případech i více. Zde je podrobnější rozpis:

Průnik podle hloubky a tkání:

• Kůže a podkoží (do 10 mm): Zde proniká naprostá většina energie. Prvních 10 mm tkáně pohltí zhruba 90 % vyzářeného světla.

• Svaly a klouby (10–30 mm): V této hloubce se NIR světlo stále pohybuje v terapeuticky účinné intenzitě. Právě proto je NIR (např. vlnová délka 850 nm) ideální pro regeneraci svalů po tréninku nebo mírnění zánětů v kloubech.

• Kosti a hluboké struktury (30–50 mm): Moderní studie potvrzují, že určité vlnové délky (zejména kolem 810 nm) dokážou prostoupit i přes lebeční kost do mozkové tkáně nebo hluboko do velkých kloubů. I když v této hloubce zbývá jen zlomek původní energie (často pod 1 %), stále může mít biologický efekt na mitochondrie.

Klíčové faktory ovlivňující hloubku:

1. Vlnová délka: Nejhlubší průnik má tzv. "optické okno" tkáně, které se pohybuje mezi 800–850 nm. Vlnové délky nad 950 nm už začínají být více pohlcovány vodou v tkáních, což zvyšuje tepelný efekt, ale snižuje hloubku průniku k buňkám.

2. Výkon (Irradiance): Čím silnější je zdroj (měřeno v mW/cm²), tím více fotonů se dostane do hlubších vrstev dříve, než se rozptýlí.

3. Typ tkáně: Krev a voda světlo pohlcují. Tuková tkáň naopak vede světlo poměrně dobře, zatímco husté svaly a kosti průnik brzdí.

Při používání RLT k řešení hlubších problémů (šlachy, svaly, vnitřní záněty), je právě NIR složka nepostradatelná, protože běžné červené světlo (cca 660 nm) končí převážně v horních vrstvách kůže (do 5–10 mm).

Zdroje:

1. Optické okno tkáně a hloubka průniku

Základní fyzikální principy průniku světla tkání popisuje profesor Michael Hamblin z Harvard Medical School, který je považován za největší autoritu v oboru.

• Zdroj: Hamblin, M. R. (2017). Mechanisms and applications of the anti-inflammatory effects of photobiomodulation. AIMS Biophysics.

• Klíčové zjištění: Studie definuje rozmezí 600–1100 nm jako ideální pro hluboký průnik a vysvětluje, proč vlnové délky kolem 800–850 nm dosahují nejlepších výsledků u hluboko uložených tkání (svaly, kosti).

2. Průnik přes lebeční kost (transkraniální aplikace)

Tvrzení o průniku do hloubky několika centimetrů (včetně prostupu kostí) dokládají studie zaměřené na léčbu mozku.

• Zdroj: Henderson, T. A., & Morries, L. D. (2015). Near-infrared photonic energy penetration: can infrared phototherapy effectively reach the human brain? Neuropsychiatric Disease and Treatment.

• Klíčové zjištění: Tato studie měřila průnik NIR světla (810 nm a 980 nm) skrz kůži, podkoží, svaly a kosti (lebeční kost). Výsledky ukázaly, že i přes masivní útlum se nezanedbatelné množství fotonů dostane až do hloubky 30–40 mm.

3. Vliv vlnové délky na absorpci vodou

Důvod, proč vlnové délky nad 950 nm pronikají méně hluboko (i když jsou stále NIR), vysvětluje biofyzika vody.

• Zdroj: Ash, C., et al. (2017). Effect of wavelength and beam width on penetration in light-tissue interaction. Lasers in Medical Science.

• Klíčové zjištění: Studie srovnává různé vlnové délky a potvrzuje, že zatímco červené světlo (660 nm) je silně pohlcováno melanin a hemoglobinem, NIR (kolem 800 nm) těmito bariérami prochází nejlépe, než začne být u vyšších hodnot pohlcováno vodou.

4. Distribuce energie v tkáni

Měření toho, kolik energie (irradiance) zbyde v určité hloubce.

• Zdroj: Hudson, A. J., et al. (2013). Penetration of low-level laser light through the abdominal wall. Lasers in Surgery and Medicine.

• Klíčové zjištění: Měření na lidských tkáních (břišní stěna) ukázalo, že u terapeuticky běžně používaných výkonů proniká do hloubky 3 cm zhruba 0,5 % až 1 % dopadajícího světla, což je stále dostatečné pro vyvolání buněčné odpovědi.

Poznámka pro praxi: Většina těchto studií zdůrazňuje, že hloubka průniku je přímo úměrná výkonu zdroje (irradiance). Levné a slabé LED panely nemusí mít dostatečnou "tlačnou sílu" (fotony se rozptýlí dříve), aby dosáhly zmíněných 3–5 cm.