L - LightA - Amplificated

S - StimulatedE - Emission

1960 T.H. Maiman (rubino)

Amplificazione della luce per “emissione stimolata” di radiazioni

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)

R - Radiation

DEFINIZIONE

Lanterna con lente per concentrare la luce

CENNI STORICI: LUCE - CHIRURGIA

Leonardo Da VinciIn 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: 400 - 700nm

Invisibile: 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

500 Colori Puri = 500 Lunghezze d’onda Vis. = 500 Laser (Teorici)

Colori COMPLEMENTARI

Verde GialloGialloPorporaAzzurroAzzurro -VerdastroAzzurro - Verde

Colori PURI

Violetto 400 - 420nmAzzurro 440 - 470nmVerde 500 - 530nmGiallo 530 - 580nmArancio 590 - 600nmRosso 610 - 780nm

Luce Monocromatica

= Colore Puro

Luce Bianca

= 2 Colori Complementari

Percezione minima occhio umano: 380nm

Percezione massima occhio umano: 880nm

Visibilità Massima occhio umano: 550nm

Chiaro saturo = vivoChiaro smorzato = pallido (bianco)Scuro saturo = profondoScuro smorzato = abbattuto (nero)

1 - Materiale attivo

2 - Risonatore

3 - Sorgente energetica

SCHEMA LASER CONVENZIONALE

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

COERENZA

SCARSA DIVERGENZA

Luce policromaticaIncoerenteDiverge 360° (spazio)Fascio largo

100W=100Wmmq

100W=0, 000001Wmmq

: una sola lunghezza d’onda

: onde nella stessa fase

: fascio stretto

SOLIDI: Rubino, Nd-YAG, Alessandrite, ErbioLIQUIDI: Dye (Rodamina)GAS: He-Ne, CO2, Argon, Kripton, Eccimeri.

SEMICONDUTTORI: Diodo = Due elettrodi Anodo - Emittente (Ar), Catodo - Ricevente (Ga) (+ materiali waferizzati)

LASERMATERIALI ATTIVI

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.

Potenza elettrica - Potenza ottica

ARGON, KRIPTON 1 % NEODIMIO -YAG 1 – 3 %

CO2 10 – 16 %Bassa resa

Impianto elettrico potenziato Raccordo idrico di raffreddamentoObbligatorio piano di manutenzione Consumo “materiali attivi” e alimentatori

DIODI 34 - 60 %

Compattezza

Semplicità di esercizio

RENDIMENTI DI CONVERSIONE

Ogni Laser consente una sua gamma di usi ottimali. Il laser ottimale per tutti gli usi non esiste ancora!!!

RADIAZIONE LASER- Lunghezza d’onda- Densità di potenza- Tempo esposizione- Tipo impulso- Frequenza impulso

TESSUTO- Densità- Capacità termica- Conduttività termica- Coefficiente assorbimento- Coefficiente diffusione

LEGGI FISICHE

MODALITÀ EMISSIONE LASER

CONTINUA Riscaldamento sotto controllo dell’operatore

PULSATARiscaldamento controllatoa supporto dell’operatore

SUPERPULSATAPreserva il tessuto circostante

ULTRAPULSATAOnde d’urto senza caloreablazione cellulare

1,2,3...W

sec88

10Wmsec

100W

µ sec1000W

nano sec

…………………………….

………………..….

…………...

………………………...….…

EFFETTI BIOLOGICI

• BASSA ENERGIA: - Fotofisici - Fotochimici - Fotodinamici

• MEDIA ENERGIA: - Fototermici - Focalizzati - taglio - Focalizzati Scanner - abrasione

- Defocalizzati - coagulazione

• ALTA ENERGIA: - Fotoablativi

INTERAZIONE LASER TESSUTALE

EFFETTI FOTOBIOLOGICI

LASER BASSA ENERGIA

• FOTOCHIMICI: Fotoinduzione

Fotoattivazione

• FOTOFISICI: Fluorescenza

Fosforescenza

• FOTODINAMICI: (+ Cromofori)

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 essiccamentocarbonizzazione

- 500° C : INCANDESCENZA vaporizzazione solidi

LASER MEDIA ENERGIA

EFFETTI FOTOTERMICI

- Ablazione / Vaporizzazione- Coagulazione irreversibile- Coagulazione reversibile- Ipertermia

INTERAZIONE LASER TESSUTALE

Il danno periferico al cratere, diminuisce esponenzialmente con l’aumento della distanzadal bordo (Beer)

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