DEFINIZIONE
Amplificazione della luce per “emissione stimolata” di radiazioni
L - Light
A - Amplificated
S - Stimulated
E - Emission
R - Radiation
1960 T.H. Maiman (rubino)
Strumento che genera ed amplifica una luce non esistente in natura:
una sola lunghezza d’onda, monocromatica (un solo colore puro)
coerente (onde sempre nella stessa fase, nel tempo e nello spazio)
CENNI STORICI: LUCE - CHIRURGIA
Lanterna con lente
per concentrare la luce
Leonardo Da Vinci
In che modo si faccia un lume bello e grande
Codice Atlantico (1480)
F. 34
Thomas Vicary (XVI sec)
CARATTERISTICHE NECESSARIE AL CHIRURGO
“Per prima cosa, deve essere ISTRUITO
come seconda, dev’essere ESPERTO
come terza, dev’essere intelligente
come quarta, deve avere buone maniere”
SPETTRO ELETTROMAGNETICO
Luce policromatica
Visibile:
Invisibile:
400 - 700nm
VC
100 - 250nm
UVB 250 - 300nm
UVA 300 - 400nm
IR V 700 - 1.000nm
IR L
100.000nm
Luce Visibile 6 colori: Viola - Blu - Verde - Giallo - Arancio - Rosso
LUCI SEMPLICI - LUCI COMPOSTE
Luce Monocromatica
= Colore Puro
Luce Bianca
= 2 Colori Complementari
Colori PURI
Violetto 400 - 420nm
Azzurro 440 - 470nm
Verde
500 - 530nm
Giallo
530 - 580nm
Arancio 590 - 600nm
Rosso
610 - 780nm
Percezione minima occhio umano: 380nm
Percezione massima occhio umano: 880nm
Visibilità Massima occhio umano: 550nm
Colori COMPLEMENTARI
Verde Giallo
Giallo
Porpora
Azzurro
Azzurro -Verdastro
Azzurro - Verde
Chiaro saturo = vivo
Chiaro smorzato = pallido (bianco)
Scuro saturo = profondo
Scuro smorzato = abbattuto (nero)
500 Colori Puri = 500 Lunghezze d’onda Vis. = 500 Laser (Teorici)
SCHEMA LASER CONVENZIONALE
1 - Materiale attivo
2 - Risonatore
3 - Sorgente energetica
Il “materiale attivo” contenuto nel “risonatore” laser, viene eccitato (pompato)
da una sorgente esterna (energia elettrica, luminosa, laser o termica) fino ad
ottenere un numero di molecole eccitate superiore a quelle in riposo,
“Inversione di popolazione” con Emissione Stimolata (produzione di fotoni tutti
in fase fra loro) e amplificazione energetica dell’onda che li trasporta.
L’amplificazione può essere moltiplicata ulteriormente facendo rimbalzare i
fotoni, alla velocità della luce, attraverso il risonatore ottico, composto da due
specchi paralleli uno dei quali, essendo parzialmente riflettente, consente
l’emissione di luce: Amplificata - Monocromatica - Coerente - Unidirezionale
PHYSICAL CHARACTERISTICS
MONOCROMATICITÀ : una sola lunghezza d’onda
COERENZA : onde nella stessa fase
SCARSA DIVERGENZA : fascio stretto
100W=100Wmmq
Luce policromatica
Incoerente
Diverge 360° (spazio)
Fascio largo
100W=0, 000001Wmmq
LASER
MATERIALI ATTIVI
SOLIDI: Rubino, Nd-YAG, Alessandrite, Erbio
LIQUIDI: Dye (Rodamina)
GAS:
He-Ne, CO2, Argon, Kripton, Eccimeri.
SEMICONDUTTORI: Diodo = Due elettrodi
Anodo - Emittente (Ar), Catodo - Ricevente (Ga)
(+ materiali waferizzati)
Il “materiale attivo” da il nome allo strumento Laser: molti materiali
(Argon, Kripton, Dye, Diodi ecc.) possono erogare numerose
lunghezze d’onda.
Oggi i Laser si dovrebbero identificare con il numero corrispondente
alla lunghezza d’onda emessa.
RENDIMENTI DI CONVERSIONE
Potenza elettrica - Potenza ottica
ARGON, KRIPTON
NEODIMIO -YAG
CO2
1 %
1–3 %
10 – 16 %
Bassa resa
Impianto elettrico potenziato
Raccordo idrico di raffreddamento
Obbligatorio piano di manutenzione
Consumo “materiali attivi” e alimentatori
DIODI
34 - 60 %
Compattezza
Semplicità di esercizio
Ogni Laser consente una sua gamma di usi ottimali.
Il laser ottimale per tutti gli usi non esiste ancora!!!
LEGGI FISICHE
RADIAZIONE LASER
- Lunghezza d’onda
- Densità di potenza
- Tempo esposizione
- Tipo impulso
- Frequenza impulso
TESSUTO
- Densità
- Capacità termica
- Conduttività termica
- Coefficiente assorbimento
- Coefficiente diffusione
MODALITÀ EMISSIONE LASER
PULSATA ………………..…. 10W
Riscaldamento controllato
a supporto dell’operatore
8
CONTINUA ……………………………. 1,2,3...W
Riscaldamento
sotto controllo dell’operatore
sec
msec
SUPERPULSATA …………... 100W
Preserva il tessuto circostante
µ sec
ULTRAPULSATA ………………………...….… 1000W
Onde d’urto senza calore
ablazione cellulare
nano sec
INTERAZIONE LASER TESSUTALE
EFFETTI BIOLOGICI
• BASSA ENERGIA:
- Fotofisici
- Fotochimici
- Fotodinamici
• MEDIA ENERGIA:
- Fototermici
- Focalizzati - taglio
- Focalizzati Scanner - abrasione
- Defocalizzati - coagulazione
• ALTA ENERGIA:
- Fotoablativi
LASER BASSA ENERGIA
EFFETTI FOTOBIOLOGICI
• FOTOCHIMICI:
Fotoinduzione
Fotoattivazione
• FOTOFISICI:
Fluorescenza
Fosforescenza
• FOTODINAMICI:
(+ Cromofori)
LASER MEDIA ENERGIA
EFFETTI FOTOTERMICI
40° - 42° C : IPERTERMIA
reversibile
45° - 60° C : EDEMA
denaturazione enzimi
70° - 80° C : COAGULAZIONE
coagulazione irreversibile
90° - 100° C : VAPORIZZAZIONE
ebollizione
necrosi
- 300° C : CARBONIZZAZIONE
essiccamento
carbonizzazione
- 500° C : INCANDESCENZA
vaporizzazione solidi
INTERAZIONE LASER TESSUTALE
Il danno periferico al
cratere, diminuisce
esponenzialmente con
l’aumento della distanza
dal bordo (Beer)
- Ablazione / Vaporizzazione
- Coagulazione irreversibile
- Coagulazione reversibile
- Ipertermia
EUFOTON
Per 20 anni i Laser medicali sono stati utilizzati in:
• Chirurgia, Oculistica, Dermatologia
Raggio focalizzato per coagulare vasi, tagliare tessuti,
con minimo danno termico (0.2mm) sulle aree residue
• Medicina
Raggio defocalizzato, a bassa potenza per ridurre
edemi, flogosi, algie e per stimolare vascolarizzazioni
e cicatrizzazioni