LASERI DE MARE PUTERE

APLICAȚII SPECIALE ALE LASERILOR ÎN MEDICINĂ

Profesor: Popa Victoria L.T.” Decebal”

Introducere Cititoarele de coduri de bare, imprimantele laser, transmiterea informaţiei prin fibra optică, CD-urile şi DVD-urile audio sau video, holografia, neurochirurgia şi chirurgia oculară, obţinerea temperaturilor foarte înalte în camerele reactoarelor de fuziune nucleară sau îndepărtarea tatuajelor nedorite , firul cu plumb, imprimanta, aparatul de tăiat metale şi textile, aparatul de sudat, paratrăznetul optic, ghidarea rachetelor (a bombelor în timpul primului război din Irak), scalpelul chirurgical ultrafin (oftalmologie, dermatologie), efecte speciale, plecând de la imaginile 3D (holograme) în aer şi fără ecran, laserul este omniprezent in viaţa de zi cu zi. Rădăcinile tuturor acestor inovaţii tehnologice se găsesc intr-o lucrare publicată in 1917 de Albert Einstein pe tema teoriei cuantice a radiaţiei electromagnetice: "On the quantum theory of radiation".“Laser” este un acronim pentru Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation(Amplificarea luminii prin emisia stimulată de radiaţie). Lumina emisă de un aparat laser are câteva caracteristici -direcţionalitate, adică se propagă pe distanţe mari cu o divergenţă foarte mică şi, ca urmare, poate fi focalizată intr-un fascicul cu diametrul dorit -lumina laserului este monocromatică şi coerentă

Aplicaţii ale laserilor în medicină Laserul este o instalaţie pentru generarea şi amplificarea radiaţiilor electromagnetice din domeniul vizibil, bazat pe fenomenul de emisie stimulată a radiaţiei. Rezultă un fascicul luminos monocromatic paralel, coerent şi foarte intens, cu lungime de undă situată in regiunile ultraviolet, vizibil sau infraroşu ale spectrului. LASER-ul exercită asupra ţesuturilor vii efecte termice, fotochimice şi mecanice.

Aplicaţiile medicale principale ale LASER-ului sunt in oftalmologie şi chirurgie. Utilizarea LASER-ului in medicină este in continuă extensie. Un domeniu de mare interes, îndeosebi in cercetare, este microscopia optică de baleiaj folosind LASER.

Alte aplicaţii sunt in: dermatologie, in tratarea unor afecţiuni grave ale pielii, in lupta împotriva cancerului etc., in biologie, in tot ceea ce implică cercetare.

Interacțiunea dintre radiația LASER si țesutul biologic

Interacțiunea dintre radiațiile electromagnetice si țesutul biologic depinde de: 1. lungimea de unda a luminii. 2. Intensitatea radiațiilor. 3. Forma de iradiere (continuu sau pulsatoriu). Pentru nivelurile de putere de pana la câțiva wați, interacțiunea este împărțită in trei regiuni ale lungimii de unda: 1. Regiunea UV scurte - fotonii vor interacționa cu proteinele, ARN si ADN-ului, si de obicei, ucide celulele biologice. 2. Zona apropiata de UV si domeniul scurt al vizibilului – reacții fotochimice, cum ar fi reacțiile de fotosinteza (in special cu laserul excimer). 3.Regiunea vizibila si apropiata de infraroșu - efecte termice ca urmare a absorbției de radiație.

Efectele fasciculului LASER asupra țesutului biologic pot fi:

Efecte termice - Elaborate de laserii cu funcționare continua, cum ar fi CO2, YAG si argon. Energia laser este absorbita de țesutul biologic, ceea ce determină creșterea temperaturii locale, astfel încât poate fi dislocat, vaporizat, coagulat, sau tăiat.

Efecte mecanice - Mai ales când impulsurile scurte de mare putere sunt utilizate pentru a crea o 'explozie' pentru a încălzi o mica regiune a țesutului la temperaturi ridicate intr-un timp foarte scurt. Explozia creează o unda de soc care distruge țesutul din vecinătatea sa. Acest efect este folosit în tratamentul pentru ochi pentru a disloca capsula posterioara în cataracta secundara. Efecte chimice - folosite la Terapia Foto Dinamica (PDT), precum si in aplicații cu laser excimer, cum ar fi remodelarea corneei

Aplicațiile LASER-ului în oftalmologie Lumina verde laser este folosită pentru a îndepărta vasele de sânge anormale de la suprafaţa retinei, cele de pe membrana coroidală sunt îndepărtate cu lumină galbenă şi roşie datorită abilităţii acestora de a pătrunde in ţesut. Reducere dioptriilor se face cu ajutorul laserului. Retinopatia diabetică, trombozele vasculare retiniene, dezlipirea de retină și alte afecțiuni retiniene beneficiază de aportul laserului în tratament prin procedeul numit fotocoagulare retiniană. În glaucomul cu unghi deschis se folosește o tehnică prin care se lărgesc canalele prin care lichidul din interiorul ochiului poate ieși mai ușor fără să mai ducă la creșterea presiunii – trabeculoplastie laser Laserul Excimer ArF funcționează in spectrul ultravioletelor ( = 193 nm). Din moment ce aceasta lungime de unda este foarte absorbita de apa, si corneea (la fel ca orice alt țesut biologic) conține in cea mai mare parte apa, fasciculul laser extirpa straturi submicronice ale corneei, fără a afecta țesutul înconjurător. Prin controlul computerului,este posibila sculptarea corneei prin gravarea unor cercuri concentrice pe aceasta.

Laserul în stomatologie Toate laserele funcţionează prin livrarea de energie sub formă de lumină. Atunci când este utilizat pentru procedurile din sfera medicinei dentare, laserul acţionează precum un instrument de tăiere sau un vaporizator al ţesutului cu care vine în contact dar poate veni în ajutor şi în aplicarea unei simple obturaţii.

În odontoterapie: Laserul poate fi folosit cu eficienţă pentru a îndepărta procesele carioase (exereza dentinei alterate) şi/sau pentru prepararea cavităţilor. Spre deosebire de tratamentul clasic în care se folosesc instrumente rotative (freze) laserul oferă o bună sterilizare a suprafeţelor dentare iar riscul de apariţie a cariilor secundare este scăzut considerabil. În acelaşi timp este eliminat disconfortul fonic produs de instrumentele mecanice.

Frectomie

În albirea dentară : Laserul este folosit

pentru a accelera procedura de albire

dentară în cabinet. Soluţia de albire

(peroxidul) este activat de energia

fasciculului de lumină iar procesul de albire

va dura mai puţin.

În implantologie : Tratamentul cu laser contribuie la sterilizarea ţesuturilor învecinate precum şi a canalului osos în care

va fi inserat implantul dentar. Diferite studii arată că, prin folosirea laserului în implantologie, eficiența integrării osoase

este mărită iar durata de viaţă a implantului este şi ea mai mare. Având în vedere faptul că principalul pericol în cazul

implanturilor dentare este periimplantita se poate concluziona cu uşurinţă faptul că sterilizarea cu ajutorul laserului nu va

avea decât un efect benefic.

În boală parodontală : Laserul poate fi folosit pentru detartraj, la îndepărtarea ţesutului moale infectat din pungile

parodontale, la remodelarea ţesutului gingival, la eliminarea biofilmului microbian, tartrului şi cementului infectat de pe

suprafeţele radiculare. De asemenea poate fi folosit pentru a îndepărta bacteriile în timpul tratamentului de canal şi

contribuie la curăţarea sistemului complex de canalicule radiculare, deci laserul poate avea aplicaţii utile şi în cadrul

tratamentelor endodontice.

În chirurgia orală ( biopsie sau eliminarea unor leziuni) : Laserul poate fi utilizat într-o largă varietate de proceduri

chirurgicale precum: îndepărtarea tumorilor, chisturilor, aftelor, creşterilor gingivale etc. În ceea ce priveşte chirurgia

orală, tratamentul cu ajutorul laserului poate veni în plus cu avantaje precum: durere redusă sau absentă ( în cele mai

multe cazuri este suficientă efectuarea unei anestezii topice), terapia este minim invazivă, sângerarea este minimă sau

chiar absentă iar suturile sunt rar necesare. Odată aplicat, laserul realizează şi dezinfecţia zonei respective deci

şansele de apariţie a complicaţiilor post-operatorii precum infecţiile scad considerabil.

Carie tratată cu laserul Tratament endodontic cu laserul

Chirurgia orală În chirurgia orală ( biopsie sau eliminarea unor leziuni) : Laserul poate fi utilizat într-o largă varietate de proceduri chirurgicale precum: îndepărtarea tumorilor, chisturilor, aftelor, creşterilor gingivale etc. În ceea ce priveşte chirurgia orală, tratamentul cu ajutorul laserului poate veni în plus cu avantaje precum: durere redusă sau absentă ( în cele mai multe cazuri este suficientă efectuarea unei anestezii topice), terapia este minim invazivă, sângerarea este minimă sau chiar absentă iar suturile sunt rar necesare. Odată aplicat, laserul realizează şi dezinfecţia zonei respective deci şansele de apariţie a complicaţiilor post-operatorii precum infecţiile scad considerabil.

Infecție periimplantară tratata cu laserul

Avantajele laserului în stomatologie

•Durerea este mai puţin resimţită de către pacient, scade nevoia de anestezie;

•Reduce anxietatea pacienţilor faţă de instrumentele rotative ce produc mult zgomot

•În cadrul tratamentelor ce implică ţesut moale, minimalizează sângerarea şi inflamaţia

•Reprezintă o metodă mai conservatoare de ţesut dentar.

LASER-ul în dermatologie

Folosirea laserului în dermatologie :

• îndepărtarea diferitelor afecţiuni ale pielii de exemplu în tratarea cancerului,

• îndepărtarea acneei, îndepărtarea permanentă a firelor de păr,tratamentul varicelor etc

• Laserii pot elimina aproape toate defectele de pe piele. Uneori laserul este singurul instrument pentru a efectua procedura specifica. Cele mai multe intervenții dermatologice procedurile sunt efectuate intr-o clinica ambulatorie, sub anestezie locala. Printre aceste defecte sunt: pigmentarea pielii, creșterea anormala a pielii, carcinoame si neoplazii, vătămări, tatuaje. Astăzi, cu marea varietate de lasere in uz, tatuajele pot fi șterse aproape complet de pe piele. Diferite lungimi de unda sunt utilizate pentru a elimina diferite culori de cerneala din piele. Lungimea de unda laser specifica este selectiv absorbita de culoarea specifica, fără deteriorarea celulelor înconjurătoare. De obicei, tratamentul se face intr-o serie de ședințe

Principalele avantaje ale laserilor pentru dermatologie

- Aproape nici o hemoragie.

-Aproape nici o cicatrice după îndepărtarea defectelor. Laserii folosiți cel mai des pentru piele sunt: Laserii cu argon - foarte absorbiți de pigment si melanina (țesutul întunecat). Utilizat pentru tratarea leziunilor vasculare. Penetrează pielea la aproximativ 0.5-2 mm. Laserul Dye - Preponderent folosit, din cauza reglării de lungimii de unda, care poate fi adaptata in funcție de organele care trebuiesc eliminate. Lungimea de unda maxima absorbita de țesutul defect poate fi aleasa, în timp ce are o absorbanță scăzută în țesutul normal.

Tratamente laser în dermatologie

Epilare definitiva Dilatații venoase

Rejuvenare IPL: Tratamentul se adresează zonei superficiale a pielii. Este eficient în îndepărtarea :

Pistruilor: de cele mai multe ori apar pe obraji, frunte si barbie insa la unii oameni pot apara si pe corp. Petele pot fii o culoare maro deschisa sau inchisa. In general se inmultesc in anotimpul calduros la expunerea solara

Leziunilor pigmentare: lentigo, pete cafenii, macule, nevii nevocelulari (alunitele), nevus spilus, keratoza seboreica, keratoza actinica pigmentata.

Petelor, leziunilor solare: pot apare in urma expunerii indelungate la soare

Pete datorate sarcinii (Melasma)

Pentru aceste tratamente sunt utilizate numeroase tipuri de lasere. Se pot utiliza laserul Q Switched Nd Yag, laserul cu Dioxid de carbon

În tratamentul cu laser, radiatia generata de laser este absorbita de celulele in care melanina se afla concentrata, fara a afecta celulele sanatoase, care au culoarea normala a pielii

Rejuvenare laser NdYAG:

Laserul Genesis

•îmbunătățește textura pielii,

• îndepărtează ridurile fine,

•închide porii dilatati,

•atenuează cicatricile atrofice, vergeturile, eritemul difuz al feței

• Lifting nechirurgical: Laserul Titan IR

• amplifică tonusul pielii,

• tonifiază pielea fetei, a brațelor si abdomenului, stimulând contracția si remodelarea fibrelor de colagen

Tratamentul varicelor cu LASER

Tratamentul varicelor cu LASER endovenos este cel mai modern procedeu fiind totodată si cel mai puțin invaziv

Procedeul laser propriu-zis se face sub anestezie, introducând in vena bolnava o fibra optica printr-o puncție sub control ecografic. Fibra optica se conectează la un laser vascular care emite energie luminoasa prin capătul liber care este in contact cu vena. Energia topește si sigilează vena bolnavă care se micșorează pe măsura ce retragem fibra. Intervenția se poate completa cu o flebectomie microchirurgicala, sclero-terapie, si laser terapeutic pentru vasele mici, venule si telangiectazii

Chirurgie Operaţia laparoscopică este cea mai bună metodă de tratament pentru litiaza veziculară, „ pietrele la fiere”

Calculii renali sunt fragmentaţi utilizând radiaţia emisă de un laser Ho (holmiu):YAG (l = 2,12 μm), în pulsuri având durata de 250μs. Radiaţia este transmisă printr-un endoscop cu fibre optice.

Apendicita acută poate fi, la rândul ei, operată laparoscopic, avantajele tehnicii devenind evidente mai ales când afecţiunea se asociază cu inflamaţia peritoneului. Chirurgul extrage apendicele gangrenat şi curăţă abdomenul de puroi fără a deschide larg abdomenul, ca în maniera clasică. La un pacient diabetic, obez, cu peritonită apendiculară, vindecarea plăgii clasice poate întârzia mai mult de o lună, ceea ce în cazul operaţiei laparoscopice este evitat.

Angioplastia cu laser Este o procedură prin care se elimină placa ateromatoasă coronariană într-o zonă în care placa blochează fluxul sanguin. Un cateter cu laser este introdus în arteră, traversând zona de blocaj . Cateterul conţine fibre optice multiple, subţiri şi foarte flexibile, care facilitează înaintarea şi poziţionarea laserului în arteră. Se utilizează un laser excimer cu clorură de xenon (l = 308 nm) în regim de pulsuri. Pulsurile laser vaporizează placa în straturi succesive, descompunând-o în molecule şi fragmente microscopice . Pe durata operării laserului, cateterul înaintează în zona de blocaj, redeschizând artera .

Dacă există blocaje multiple, cateterul este poziţionat la următorul blocaj şi faza de ablaţie se repetă. După eliberarea blocajelor, cateterul este retras

Genetica medicală

Laserul este folosit şi în domeniul geneticii medicale, ataşat la un aparat de reproducere asistată numit ICSI. Fasciculul laser este util pentru a crea o gaură în zona pelucidă a embrionului nou format, iar prin aceasta, este extrasă o celulă. ADN-ul celulei extrase va fi ulterior analizat, stabilindu-se dacă este purtător, afectat sau sănătos. Dacă se dovedeşte că nu are niciun defect genetic va fi implantat. Metoda este utilă cuplurilor care suferă sau sunt purtători de maladii genetice cum ar fi hemofilia, albinismul, fenilcetonuria, daltonismul. Analiza genetică oferă mai multe informaţia decât ecografia. Acest laser încorporat ICSI-ului a apărut şi în România

Bibliografie ”Optica” G.G. Brătescu , E.D.P. 1982 ”Optica, Fizica plasmei, Fizică atomică și nucleară pentru perfecționarea profesorilor” E.D.P. București, 1984 www.lasersystem.ro/gastroenterologie.php

lasermedicine.freewb.ro/domenii-medicale-care-utilizeaza-radiatii-laser

www.csid.ro/.../singurul-laser-pgd-din-romania-care-poate-diagnostica-

problemele-genetice www.elegance-clinic.ro/servicii/tratament-cu-laser