Ce este laserul ?

Notiuni introductive
LASER
Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation

Amplificarea Luminii prin Emisie Stimulata de Radiatie

l    Scurt istoric

l    Primele postulate teoretice au fost emise de Albert Einstein la inceputul secolului

l    Prima unitate cu laser a fost realizata in 1960

l    A fost mai intai folosit ca sursa de energie pentru taiere

E. Mester a fost primul care a descoperit, la sfarsitul anilor '60, efectul stimulativ al laserului de joasa intensitate

Caracteristici


Proprietatii : Monocromatism - mentine o singura lungime de unda Polarizare - orientarea spatiala a undelor pe o arie definita Coerenta - maximele si minimele tuturor undelor sunt identice in timp ;

Clasificari ( I )

l Clasificarea aparatelor laser

Dupa mediul activ:

l    laser cu mediu solid (ex. cu rubin

l    cu mediu gazos (ex. cu CO₂ sau He, Ne)

l    cu mediu lichid (ex. coloranti organici din structura clorofilei)

l    cu semiconductori (ex: GaAs, GaAlAs)

l    cu plasma

Clasificari ( II )

In functie de lungimea de unda

l    Laseri de culoare albastra (400 - 500 nm)

l    Laseri de culoare verde (500 - 550 nm)

l    Laseri de culoare rosie (600 - 700 nm)

l    Laseri de infrarosu (700 - 950 nm)

Clasificari ( III )

In functe de regimul de functionare

l    laseri pulsatori, continui cu emisie cvasicontinua

si cu operare modulata

l    In functie de tipul radiatiei: convergenta, divergenta si scannere laser

l    In functie de utilizare: laseri simpli tip creion, laseri de buzunar si dispozitive de masa

Marimi fizice de baza ( I )

l   Lungimea de unda: unul dintre parametrii de baza ai radiatiei laser o reprezinta faptul ca este intotdeauna monocroma: o singura lungime de unda, exprimata in nanometri;

l   Puterea: este maximul, respectiv amplitudinea pulsului, sau media, respectiv puterea medie a laserului la nivelul lentilelor sondei;

Marimi fizice de baza ( II )

l    Frecventa de modulare: se exprima prin numarul de oscilatii pe secunda - Hertz (Hz), uneori se adauga si caracteristicile pulsurilor, de timpul corespunzator starii active, precum si latimea pulsului;

l    Densitatea de putere: reprezinta energia emisa pe unitatea de suprafata si se exprima in J/cm^2.

Efecte biologice (III)
Efect analgezic
Efect biostimulator
Efect hemostatic
Efect de miorelaxare
Efect antiinflamator
Efect antiedematos
Efect bactericid si antiviral

Laserul in acupunctura O raza laser afecteaza tesutul intr-un mod care este in intregime comparabil cu efectul unui ac inserat, dar fara dureri sau complicatii legate de introducerea acului. Pielea aflata deasupra punctului de acupunctura este un conductor pentru raza laser. In acupunctura cu laser, spre deosebire de alte forme de terapie cu laser, lungimea de unda a razei nu are mare importanta

Precautiile in utilizarea aparatelor laser

l    necesitatea utilizarii ochelarilor de protectie (din trusa aparatului) atat de catre pacient cat si de utilizator, in caz contrar putand fi afectati globii oculari

l    efectuarea sedintelor de terapie in incaperi corespunzatoare (fara faianta sau alte suprafete lucioase)

l    riscul de aprindere a suprafetei textile (campuri)

l    aerosolizarea periculoasa

l    electrocutare in cazul utilizarii unor aparate defecte

Interactiunea laser - tesut este un fenomen complex,

parametrii aparatelor lasere

-proprietatile tesuturilor

Undele produc

-rotatii moleculare

- undele scurte pot determinarea deplasarea atomilor,

Aceasta depinde de: - energia laser absorbita si de disiparea caldurii in tesut. - timpul de iradiere

l   -Radiatia din infrarosu apropiat si din vizibil interactioneaza cu structura spatiala a macromeleculelor fara insa a perturba electronii.

l   Parametrul importat: este energia depozitata pe unitate de volum

Interactiunea laser - tesut se explica prin efectul:

l          - optic,

l          - termodinamic,

l          - biochimic

EFECTUL DEPINDE DE :

a. Parametrii laserului

lungimea de unda,

-parametrii fasciculului (putere iradianta, intensitate, divergenta, calitatea fasciculului

timpul de expunere (timpul de iradiere, forma / durata impulsului, frecventa de repetitie a impulsului,

-unghiul de incidenta al iradierii

l           b.Caracteristicile tesutului

proprietatile optice (absorbtia, reflexia, indici de refractie),

-proprietati termice (temperatura, capacitate termica),

proprietati mecanice (densitate, elasticitate, tonicitate)

compozitie chimica (continut in apa, prezenta cromoforilor exogeni sau endogeni),

absorbtia (fenomenul principal care afecteaza tesutul),

dispersia (energia fasciculului laser ce se disipeaza in tesut spre locuri nedorite),

transmisia (lumina trece, este transmisa prin tesut si doar o mica parte este absorbita).

In tesuturile biologice radiatia absorbita este transformata in alte forme de energie (calorica, chimica).

Efectul depinde de "densitate efectiva a fluxului de putere"

Efectele fotochimice sunt specifice indeosebi laserelor pentru biostimulare, a caror putere este sub 1 W.

Efectele directe pot fi:

a Biochimice manifestate prin:

-stimularea eliberarii substantelor preformate: histamina, serotonina;

-modificarea reactiilor normale ale enzimelor, fie inhibandu-le, fie stimulandu-le;

-stimularea producerii ATP;

-accelerarea mitozelor.

b. Bioenergetice

- Efectele indirecte sunt reprezentate prin:

-stimuleaza microcirculatia.

-cresterii procentului de oxigen si substantelor nutritive

-cresterii procentului de oxigen si substantelor nutritive

-Terapeutic, efectele prin:

-efect analgetic,

-antiinflamator, antiedematos,

-normalizarea circulatiei locale si efect de biostimulare.

Mecanismul interactiunii fotochimice se explica prin transformarea energiei laser intr-o energie chimica, datorita absorbtiei unui foton de catre un cromofor molecular si transformarea moleculei respective intr-o molecula excitata.

2.Efectele termice

in speta evaporarea, taierea si coagularea tesuturilor) apar la, puteri foarte mari densitati de pana la 10¹⁰ W/cm² si

-la timp de expunere foarte scurt, intre 1 ms si 100 s.

Efectele termice asupra tesuturilor se manifesta prin :

- hipertermia, in care afectarea lenta cauzeaza distrugerea structurilor labile, cum ar fi proteinele enzimatice, hemoglobina si colagenul implica o expunere si duce in final la moartea celulei.

( la o temperatura mai mare de 60⁰ C, proteinele incep un proces de denaturare)

-Daca temperatura tesutului iradiat creste mai mult de 100⁰ C, apa in celule incepe sa fiarba implica evaporarea rapida si vaporizarea exploziva. =>Indepartarea tesuturilor

Temperatura Efect tisular

37⁰ C fara leziuni tisulare ireversibile

40 - 45⁰ C inductie enzimatica; edem; fragmentare membranara si, in functie de durata, moarte celulara

60⁰ C denaturarea proteinelor, coagulare initiala si necroza

80⁰ C denaturare colagenica, defecte de membrana

100⁰ C uscarepeste

150⁰ C carbonizare

> 300⁰ C evaporare

In vivo, prin fluxul sanguin local, caldura este transportata la distanta prin

- conductibilitatea termica

- acumularea de caldura

- transportul caldurii prin fluxul sanguin

Intinderea diferitelor zone

Absorbtia radiatiei laser de catre tesuturi

Dupa excitatie in decurs de 10^-6-10^-9 secunde energia se pierde, in special sub forma de caldura si se produce revenirea la starea anterioara.

Moleculele din tesuturi, care absorb energie, se numesc cromofori

In masura in care un absorbant major la o lungime de unda oarecare poate fi localizat pe o anumita structura tisulara

Exemple in acest sens sunt:

folosirea de impulsuri laser cu lungimea de unda de 577 nm pentru coagularea selectiva a vaselor mici, initiata prin absorbtia selectiva a oxihemoglobinei;

vaporizarea termica selectiva a placilor aterosclerotice incarcate cu carotenoid prin impulsuri laser albastre;

lezarea termodinamica selectiva a melanocitelor si melanozomilor prin impulsuri laser din ultraviolet apropiat sau rosu;

Dispersia radiatiei laser in tesuturi

Lumina se poate dispersa din fasciculul absorbit principal din tesut in locuri nedorite.

energia dispersata constituie motiv pentru intinderea leziunii tisulare in jurul spotului luminos.

Gradul de dispersie este dependent de lungimea de unda a luminii si de compozitia tesutului

un fascicul laser ingust incident pe tesut se largeste in interiorul tesutului

Contraindicatiile utilizarii laserului terapeutic :

l    tumorile maligne

l    nervii nevocelulari

l    starea de sarcina (aplicatii pe abdomen)

l    stari febrile

Concluzii

l           Utilizarea terapiei de biostimulare locala este o metoda complementara eficienta in unele afectiuni dermatologice

l           Metoda poate fi extinsa si la alte afectiuni decat cele cuprinse in ghidul de terapie laser pentru dermatologi

l           Metoda nu prezinta riscuri si nu are efecte secundare nedorite.