unionized radiation

Embed Size (px)

Citation preview

  • 8/20/2019 unionized radiation

    1/68

    Dr. Sonia Herman

    Radiaţii neionizanteMasterat

    Inginerie medicală şiclinică

  • 8/20/2019 unionized radiation

    2/68

    2015/2016 Radiaţii neionizante 2

    Definiţie

    Radiaţii electromagnetice (EM).Ionizare.

    eionizare= 11 – 14 eV.

    e < 12,4 eV;l > 100 nm.Clasificare.

    Atomul eionizare(eV)

    H 13,54O 13,57 N 14,24C 11,24

  • 8/20/2019 unionized radiation

    3/68

    2015/2016 Radiaţii neionizante 3

    Radia

    ţ

    ii electromagnetice

    Domenii

    10 10 10 10 10 10 10 – – – – –18 14 10 6 2 2 4

    (m)l

    10 10 10 10 10 10 (Hz) 2 6 22 18 14 610

    10 10 10 10 10 10 1011 5 99 –3 –7 – (eV)e

    VizibilIR UVX & Micro

    undeUnde radio

    RMNRESRotaţii& vibraţiimoleculare

    Tranziţiielectronice& nucleare

    12,4 eV

  • 8/20/2019 unionized radiation

    4/68

    2015/2016 Radiaţii neionizante 4

    Radia

    ţ

    ii electromagnetice

    e(eV) l (nm) Denumirea12,4 100 – 190 UV extrem

    6,5 – 4,1 190 – 300 UV îndepărtat

    4,1 – 3,1 300 – 400 UV apropiat3,1 – 1,65 400 – 750 Vizibil1,65 – 0,3 750 – 4000 IR apropiat0,3 – 0,04 4000 – 30.000 IR mediu

    0,04 – 1,210 – 3

    30.000 – 1.000.000 IR îndepărtat

  • 8/20/2019 unionized radiation

    5/68

    2015/2016 Radiaţii neionizante 5

    Interacţiunea primară cu

    substanţaExcitarea electronilor de pe nivelele periferice

    Vizibilşi UV – eV.Reacţii fotochimice.

    h = De.Spectru de absorbţie discret.Benzide absorbţie.

    • Subnivele.

    h = De

    l (nm)250 300 350 400

    U n

    i t ă ţ i r e

    l a t i v e

    l (nm)250 300 350 400

    U n

    i t ă ţ i r e

    l a t i v e

  • 8/20/2019 unionized radiation

    6/68

    2015/2016 Radiaţii neionizante 6

    Cedarea de energie

    Dezexcitarea.Radiativă.Fotoluminiscenţa.

    Neradiativă – fotosensibilizare.Stimulată.

    Lasere.

    eeef

    hh

    h

    h2 h

    Radiativã Neradiativã Stimulatã

  • 8/20/2019 unionized radiation

    7/68

    2015/2016 Radiaţii neionizante 7

    Fotoluminiscenţa

    Legea lui Stokes.

    A F

    l(nm)

    e(eV)

    l0

    B0

    A0

    B1

    A1

    B2

    A2

    h hh 1 h

  • 8/20/2019 unionized radiation

    8/68

    2015/2016 Radiaţii neionizante 8

    Excitări moleculare.Wc de rotaţie – sutimi de eV – IR îndepărtat.Wc de rotaţie şi vibraţie – zecimi de eV – IRmediuşi apropiat.Wc de translaţie – IR îndepărtat; efectetermice.

    Excitări nucleare; unde radio; RMN.Efectele microundelor.Efectele undelor radio.

    Interacţiunea primară cusubstanţa

  • 8/20/2019 unionized radiation

    9/68

    2015/2016 Radiaţii neionizante 9

    Absorbţia energiei

    Parametrii.Lungimea de undă – energia.

    Legea de atenuare.I = I0e – mx (legea Beer-Lambert).Adâncimea de pătrundere.Procese reparatoare – fragmentarea dozei.

    1

    x

    1/e

    I/I 0

    1/m

  • 8/20/2019 unionized radiation

    10/68

    2015/2016 Radiaţii neionizante 10

    Spectre de absorbţieApaPigmenţi – cromofori (gr.khroma = culoare;

    phorein = a purta)Rodopsina (500 nm).Melanina.Hemoglobina.Clorofila.Bacteriorodopsina.

    Proteine – 280 nmAcizi nucleici – 260 nm

    200 500 1000 2000 10500 (nm)l

    100

    80

    60

    40

    20

    0

    Ab (%)

    Apa

    Apa

    Hb

    OHbM

  • 8/20/2019 unionized radiation

    11/68

    2015/2016 Radiaţii neionizante 11

    OxihemoglobinaDomeniul l (nm)

    UV 275 Reziduuriaromatice

    Vizibil 414540576

    Nucleu porfirinic

    IR 3100

    45006200

    Histidină

    LeucinăLeucină &histidină

    Cromoforul l (nm)

    – C C – 175 – 215R 1

    C=OR 1

    270

    R 1 C=OH

    290

    – OH 186 – N=N – 345Benzen 200, 268Antracen 250, 360

  • 8/20/2019 unionized radiation

    12/68

    2015/2016 Radiaţii neionizante 12

    Spectrul de acţiune

    Doză: D =F t (F – fluxul de energie incident).[D] = eV.

    Spectrul de acţiune.Dl = doza incidentă, dependentă de lungimea deundă, necesar ă pentru a obţine un efect binedefinit.l

    max= eficacitatea maximă.

    Compararea cu spectrul deabsorbţie.

    llmax

    1D

    l

  • 8/20/2019 unionized radiation

    13/68

    2015/2016 Radiaţii neionizante 13

    Lasere. PrincipiiLaser =L ight A mplification by S timulatedE mision of R adiation .Principiului de excluziune al lui Pauli.

    Benzi energetice.

    Principiului de incertitudine al luiHeisenberg.

    Emisie stimulată. p x ;D D t .De D h 2 ;=

    Banda interzis ăBanda devalen ţă

    conduc ie ţBanda de

    Dee1

    e2h 2 h

    Stimulatã

  • 8/20/2019 unionized radiation

    14/68

    2015/2016 Radiaţii neionizante 14

    Inversarea de populaţiiPompaj.Relaţia lui Boltzmann:

    ne < nf .

    Nivel intermediar (ei).Timpul de viaţă al electronilor (Dt) pe nivelulexcitat (ee) – foarte scurt Dee mare.Timpul mediu de viaţă al electronilor pe nivelulintermediar (i) – mare Dei mic.ei – ef = 1 – 3 eV vizibil ori IR apropiat.Probabilitatea tranziţiei i f mare.

    e f

    f kT

    e

    ne ;

    n

    e e

    =ee

    e i

    ef

    Pompaj Emisia

    laser

  • 8/20/2019 unionized radiation

    15/68

    2015/2016 Radiaţii neionizante 15

    Construcţia

    Mediu activ.Solide cristaline (monocristale) – rubin.Sticlă dopată – Nd:YAG (granat de ytriuşialuminiu dopat cu neodim).

    Semiconductoare – GaAs, GaAlAs.Gaze – He-Ne, Ar +, Kr +, CO2.Lichide, pe bază de coloranţi etc.

    Pompaj.Cavitateoptică.

    Pompaj Oglindă

    semitransparentă

    Oglindă

    Fasciculullaser

    Cavitate optică

    Mediu activ

  • 8/20/2019 unionized radiation

    16/68

    2015/2016 Radiaţii neionizante 16

    CaracteristicileMonocromacitate.

    Nivele energetice.Coerenţă.

    Emisie stimulată.Colimare.

    Cavitate optică.10 s arc.

    Concentrațiemare de putere.

    Laser

    F

  • 8/20/2019 unionized radiation

    17/68

    2015/2016 Radiaţii neionizante 17

    ParametriLungimea de undă.

    Mediul activ.Puterea radiantă (fluxul energetic).

    [F ]SI = W.mW – GW.

    Densitatea de putere (W/m2, mW/cm2).Puterea

    ArieDistribuţia puterii însecţiune.

    Profil gaussian.

  • 8/20/2019 unionized radiation

    18/68

    2015/2016 Radiaţii neionizante 18

    Moduri de emisieModul relaxat.

    Durata pompajului.Timpul după care se produce emisia (ms).Emisia continuă – lasere cu gaz (He-Ne).Impulsuri eşantionate (chopped ).

    Modul declanşat – GW.Impulsuri modulate în frecvenţă.Puterea maximă (PM)/puterea medie (Pm).

    Factorul de umplere – t1/T; P

    m/P

    M= t

    1/T.

    P

    T t1

    PPM

    Pm

    PPMPm

    t2

  • 8/20/2019 unionized radiation

    19/68

    2015/2016 Radiaţii neionizante 19

    Lasere solide ee, ei – incomplet ocupate de electroni.

    Dee – interacţiunea cu reţeaua cristalină.Elementele de tranziţie.

    Grupa fierului sau a pământurilor rare (lantanide).

    Pompaj optic.Tuburi cu descărcare în gaz sau alt laser.Vizibil, IR, uneori UV.

    Modul declanşat – GW.Coerenţa slabă.Temporală – nivelele intermediare – largi.Spaţială – neomogenităţile suportului.

  • 8/20/2019 unionized radiation

    20/68

    2015/2016 Radiaţii neionizante 20

    Lasere cu gaz

    Clasificare.Gaze nobile – Ar +, Kr +, He-Ne.Molecule poliatomice – CO2 – excitărimoleculare vibraţionale.Excimer – amestec, la presiune mare – gaz nobil(He, Ne, Ar) & alt gaz nobil (Xe, Kr) & uncompus halogenat (0,1 %).

    Pompaj electric – descărcare în mediul activ.Excimer – descărcare sub o tensiune mareioni negativi de halogenşi ioni pozitivi aigazului nobil molecule excitate (ex. XeCl).

  • 8/20/2019 unionized radiation

    21/68

    2015/2016 Radiaţii neionizante 21

    Lungimea de undă.Vizibilşi IR apropiat – gazele nobile.IR îndepărtat – CO2.UV – excimer;

    Caracteristici ajustabilefuncţie de compoziţiaamesteculuişi de presiune.

    Coerenţa – foarte bună.

    Puterea.mW – gazele nobile.8 kW – CO2.

    h 25%.

    Lasere cu gaz

  • 8/20/2019 unionized radiation

    22/68

    2015/2016 Radiaţii neionizante 22

    Lasere l ichide

    Coloranţi.Derivaţi ai cumarineişi rodaminei.

    Pompaj optic – laser.Spectru de fluorescenţă larg.

    l ajustabilă – concentraţie şi reţea dedifracţie.

    Puterea.Impulsuri – zeci mJ/1 ms;h 40%.

  • 8/20/2019 unionized radiation

    23/68

    2015/2016 Radiaţii neionizante 23

    SemiconductoareStructura (Si).

    Benzile energetice.Banda interzisăDe< 3 eV.Generare termică (intrinsecă).

    Dopare – generare extrinsecă.Semiconductor.Tip n (exces de electroni).Tip p (exces de goluri).

    Joncţiune p-n.Bandainterzis ăDe

    Banda de

    Banda devalenţă

    conduc ţie

    CA p n++++ +

    BI

    Exces deelectroni

    n

    D

    N D

    BI

    Exces degoluri

    p

    A

    NA

  • 8/20/2019 unionized radiation

    24/68

    2015/2016 Radiaţii neionizante 24

    Laserul semiconductor GaAs/GaAlAs.

    Impurităţi acceptoare: Zn; impurităţi donoare: Te.Joncţiune p-n – dopare: 31023 – 2 1024/m3.Pompaj electric; U >De/e.

    Strat activ – cca 1mm – inversarea de populaţii.Recombinarea electron-gol foton; h = De.

    Cavitate optică.

    IR, vizibil.Puterea.

    Regim continuu – mW – W; declanşat – MW.

    h 100%.

    p

    n

    Strat activ Fascicullaser GaAlAs

    GaAlAsGaAs

    GaAs

    +

    U

  • 8/20/2019 unionized radiation

    25/68

    2015/2016 Radiaţii neionizante 25

    Caracteristicile pricipalelor tipuri de lasereMediul activ Pompaj l (nm) Coerenţa Puterea h(%)

    Nd:YAG opticlaser

    900, 1064, 1320 slabă Relaxat: zeci J/sutems – msDeclanşat: sute mJ/20– 30 ms

    mic

    Ho:YAG optic 2150 ImpulsuriHe-Ne electric 632,8 f. bună Sute mW < 10Ar + electric 302,4, 351,1,

    451,9, 488, 501,7,514,5

    f. bună Continuu: > 15 kW

    Kr + electric 350,7, 568, 647,407, 413, 415 f. bună Mare

    Excimer electric 193 (ArF), 222(KrCl), 249 (KrF),308 (XeF)

    Zeci mJ – zeci J/20 ns – ms (MW)

    N2 electric 337,1 100mJ – mJ/10 ns; f=0,2 – 200 HzCO2 electric 10.600 8 kW ~ 25Coloranţi optic

    laser ajustabil Zeci mJ/1ms < 40

    GaAsGaAlAs

    904; ajustabil Continuu:mW – WDeclanşat: MW

    ~100

  • 8/20/2019 unionized radiation

    26/68

    2015/2016 Radiaţii neionizante 26

    Interacţiunea cu substanţaLegea lui Grotthus.

    O radiaţie este activă din punct de vederefotochimic numai dacă lungimea ei de undă seîncadrează în banda de absorbţie a substanţeiiradiate, deci dacă e absorbită.

    Diferenţe fată de alte surse.Monocromacitatea.Coerenţa (pare mai puţin importantă).Colimarea.Densitatea mare de putere.

    Mecanisme de interacţiune.

  • 8/20/2019 unionized radiation

    27/68

    2015/2016 Radiaţii neionizante 27

    Efectel e laserelor

    Clasificarea.Efecte termice.Efecte datorate câmpului electric.

    Efecte neliniare.Efecte netermice subcelulareşi moleculare.

  • 8/20/2019 unionized radiation

    28/68

    2015/2016 Radiaţii neionizante 28

    Efecte termice

    Creşterea locală a temperaturiiţesutului.Denaturarea proteinelor (coagularea).Vaporizarea apei intraşi extracelulare.

    Carbonizareaţesutului.

  • 8/20/2019 unionized radiation

    29/68

    2015/2016 Radiaţii neionizante 29

    Efecte datorate câmpului electric108 – 1012 V/m – ordinul de mărime alcâmpului intraatomic.Ruperi de legături, ionizări; înlăturarea tuturorelectronilor atomului.

    Reorientări ale unor grupări anizotrope, custructur ă de cristal lichid – membranacelular ă, zonele active ale enzimelor etc.Presiunea radiaţiei laser: continuu – 30 atm;declanşat – local 109 atm; undă de şocorientări ale moleculelorşi generarea deultrasunete coerente.

    Creşte cu gradul de polarizare a radiaţiei.

  • 8/20/2019 unionized radiation

    30/68

    2015/2016 Radiaţii neionizante 30

    Efecte neliniareGenerarea de unde coerente la o frecvenţă dublăsau triplă faţă de cea a radiaţiei incidente.Excitări electronice la o iradiere cu frecvenţa pe jumătate faţă de cea în cazul iradierii cu lumin produsă de alte surse (necoerente) – ca şi cumdoi (sau mai mulţi)fotoni de aceeaşi energie ar fi absorbiţi simultan. Nivelulexcitat

    Nivelulfundamental

    350 nm

    Excitarea cuun foton

    700 nm

    700 nm

    Excitarea cudoi fotoni

    1050 nm

    1050 nm

    1050 nm

    Excitarea cutrei fotoni

  • 8/20/2019 unionized radiation

    31/68

    2015/2016 Radiaţii neionizante 31

    Efecte netermice

    subcelulare ş i moleculare

  • 8/20/2019 unionized radiation

    32/68

    2015/2016 Radiaţii neionizante 32

    Clasificarea aplicaţiilor

    Chirurgie.Terapie fotodinamică.Biostimulare.Cercetare.

    Studierea mecanismelor de interacţiune.Microscopie.Microbiologie.

  • 8/20/2019 unionized radiation

    33/68

    2015/2016 Radiaţii neionizante 33

    Tipuri de a plicaţii chirurgicaleAccesibilitate.

    Zone cu acces direct – superficiale (piele,cornee), abdomen deschis.Zone accesibile din exterior (chirurgielaparoscopică) – fibre optice – creşte divergenţa.

    Transmiterea prin medii neabsorbante (retină).Efecte termice.Incizie.Coagulare.A blaţie – vaporizare.

    Moduri de lucru.În contact.

    Fără contact.

  • 8/20/2019 unionized radiation

    34/68

    2015/2016 Radiaţii neionizante 34

    Tipuri de a plicaţii chirurgicaleIncizii.

    Fascicol focalizat;2500 – 25000 W/cm2,impulsuri < 0,5 s.

    Hemostaza vaselor mici.Fascicol defocalizat divergent; diametrul 0,3 – 2 mm, 500 – 2000 W/cm2; 0,5 s.

    Vaporizarea unor formaţiuni.Fascicol defocalizat convergent; 2500 – 25000W/cm2, diametru > 2 mm; emisie continuă >0,5 s.

    Incizie VaporizareCoagulare

  • 8/20/2019 unionized radiation

    35/68

    2015/2016 Radiaţii neionizante 35

    Chirurgia toracică şiabdominală

    f l l

  • 8/20/2019 unionized radiation

    36/68

    2015/2016 Radiaţii neionizante 36

    OftalmologieLasere de mică putere – 200 – 300 mJ /impulsuri de 1 ms.

    Ar + şi Nd:YAG cu l = 1064 nm.Mediile refringente nu absorb în vizibilşi

    UV apropiat.Desprinderi de retină.Stoparea evoluţiei – cordon în jurul leziunii.Retina ader ă bine; cicatrizare rapidă.Mecanismul.

    Nu se rezumă la efectul termic.Uşor recul al retinei datorită presiunii radiaţiei.

    Reorientări moleculare.

    f l l

  • 8/20/2019 unionized radiation

    37/68

    2015/2016 Radiaţii neionizante 37

    Retinopatii diabetice.Fotocoagulare în zonele cu microanevrisme, pe neovasele care produc hemoragii, în altearii retiniene cu edem ori microinfarctizăricapilare.Se reduce incidenţa hemoragiilorşi proliferarea glială.

    Operaţii de cataractă, glaucom, uneletumori oculare, anevrisme coroidiene.Transplant de cornee.Ametropii.

    Oftalmologie

  • 8/20/2019 unionized radiation

    38/68

    2015/2016 Radiaţii neionizante 38

    ORL

    Urechea medie.Mobilitatea oscioarelor.

    Laringologie.Incizia corzilor vocale.Eliminarea unor polipişi noduli laringieni.

  • 8/20/2019 unionized radiation

    39/68

    2015/2016 Radiaţii neionizante 39

    Chirurgia laparoscopică

    Lasere de putere mare – 30 – 100 W. Nd:YAG,l = 1064 nm; 1320 nm.1320 nm/1064nm – coeficientul de absorbţie al apei:10/1; adâncimea de pătrundere: 0,5 mm/4 mm.

    Transmiterea prin fibre optice – divergenţă.Modul de lucru.

    În contact – secţionarea ductului cisticşi aarterei cistice, simultan cu coagularea.Făr ă contact; scade probabilitatea hemoragiei ladesprindere.

  • 8/20/2019 unionized radiation

    40/68

    2015/2016 Radiaţii neionizante 40

    Comparaţie cu aparatura electrică.Localizare mai precisă – nu intervineconductivitatea electrică a ţesutului.Scade probabilitatea hemoragiei ladesprindere – f ăr ă contact.Se micşorează degajarea de fum în urmacarbonizării ţesutului.

    Vizibilitate mai bună.Toxicitate mai redusă.Mai scump.

    Chirurgia laparoscopică

  • 8/20/2019 unionized radiation

    41/68

    2015/2016 Radiaţii neionizante 41

    Chirurgia cardio -vasculară

    Lasere cu excimer (XeCl – 308 nm), înimpulsuri.Angioplastie.

    Eliminarea ateroamelor, f ăr ă a afecta peretele vascular.

    Rezistenţă mult diferită – raportul dintre

    numărul de impulsuri necesare pentrudistrugerea ateroamelor şi secţionarea peretelui vascular: 5/100.

  • 8/20/2019 unionized radiation

    42/68

    2015/2016 Radiaţii neionizante 42

    Neurochirurgie

    Înlăturarea tumorilor fixate ori aflate înimediata vecinătate a unor formaţiuni sensibile.

    Precizie mare – 0,1 – 0,25 mm.

    Se poate“cur ăţa” un nerv de o tumorăaderentă,f ăr ă a afecta nervul.

  • 8/20/2019 unionized radiation

    43/68

    2015/2016 Radiaţii neionizante 43

    Dermatologie

    Lasere de mare putere.Tratarea angioamelorşi a altor leziunivasculare.

    Coagularea leziunilor pigmentare – melanoamele.

  • 8/20/2019 unionized radiation

    44/68

    2015/2016 Radiaţii neionizante 44

    Chirurgia plastică

  • 8/20/2019 unionized radiation

    45/68

    2015/2016 Radiaţii neionizante 45

    Oncologie

    Distrugerea tumorilor relativ superficiale Neoplazii ale colului uterin, carcinoame cervico-faciale, tumori rectale, tumori cutanateşi pemucoase.

    Efectul nu poate fi numai termic.Dispariţia treptată a tumorii după iradiere.Formarea de oxigen singlet, toxic pentru celulelecanceroase; se presupune o reacţie imunologică.

  • 8/20/2019 unionized radiation

    46/68

    2015/2016 Radiaţii neionizante 46

    Oncologie

    În asociaţie cu alte mijloace.Carcinomul bronşic şi laringean.

    Paleativ.Degajarea căilor digestive sau respiratorii.

    Cancerul esofagian, trahealşi bronşic.Coagularea unei tumori hemoragice.

  • 8/20/2019 unionized radiation

    47/68

    2015/2016 Radiaţii neionizante 47

    Terapia fotodinamică

    Derivaţi ai hematoporfirinei.Se concentrează în mod specificşi foarteselectiv în celulele canceroase.

    Iradierea în lumină albastr ă, celulele devinfluorescente localizarea precisă şi precoce a tumorii.Iradierea înlumină roşieinduce o reacţiefototoxică, prin eliberare de oxigen singletdistrugerea tumorii.

  • 8/20/2019 unionized radiation

    48/68

    2015/2016 Radiaţii neionizante 48

    Biostimularea

    Biomodulare.Terapie cu lasere de mică putere (LLLT – Low Lewel Laser Therapy )

    Lasere de mică putere.10 – 90 mW, densitate de energie1 – 4 J/cm2.Continuu ori în impulsuri.

    Semiconductoare, He-Ne.

  • 8/20/2019 unionized radiation

    49/68

    2015/2016 Radiaţii neionizante 49

    Biostimularea

    Mecanismele de interacţiune incompletelucidate.Protocoale precise pentru terapia diverselor

    afecţiuni.Efecte netermice.

  • 8/20/2019 unionized radiation

    50/68

    2015/2016 Radiaţii neionizante 50

    Efectele biostimulării

    Funcţie de proces şi de parametri.Stimulare/inhibiţie – de regulă, la puteri mai mari.Poate varia critic.

    Analgezic.Antiinflamator.Accelerarea vindecării unor plăgi.

    Tratarea ulceraţiilor.

  • 8/20/2019 unionized radiation

    51/68

    2015/2016 Radiaţii neionizante 51

    MecanismeStimularea catenei respiratorii.

    Accelerarea prolifer ăriicitocromoxidazei – sintezade ATP.Modifică bilanţul energetic al sistemului nervos.

    Mecanismele de transmitere intracelular ă şitransmembranar ă a informaţiei.Sistemul nervos.

    Nervi periferici, arcuri reflexe monosinaptice,iradierea zonelor reflexeşi a punctelor deacupunctur ă – efecte distale.

    Catalizator al diferitelor procese biologice – “vitaminăoptică”.

  • 8/20/2019 unionized radiation

    52/68

    2015/2016 Radiaţii neionizante 52

    MecanismeProcesul Efectul

    Sinteza ATP Sinteza de proteine Activitatea enzimatică Creşterea şi diferenţierea celulară

    Motilitatea celulară Fagocitoza Hematopoieza Conducerea influxului nervos

    Eliberarea neurotransmiţătorului Regenerarea nervilor şi a fibrelor musculare Revascularizarea Pragul dureros

  • 8/20/2019 unionized radiation

    53/68

    2015/2016 Radiaţii neionizante 53

    Vindecarea plăgilor Iradierea marginilor plăgii.

    Modul în contact.Baleierea supraf eţei ori matrici de diodelaser care iradiază simultan întreagasuprafaţă.Modul noncontact.Stimulează.

    Proliferarea celular ă.Sinteza colagenului, transformareafibroblaştilor în miofibroblaşti.

    Accelerarea regener ării fibrelor musculare.

  • 8/20/2019 unionized radiation

    54/68

    2015/2016 Radiaţii neionizante 54

    Atenuarea dureriiModul în contact, chiar cu o uşoarăapăsare pe piele.

    Se evită reflectarea radiaţiei.Se combină iradierea cu presopunctura.

    Artroză, poliartrita reomatoidă, afecţiunimusculare, accidente sportive, nevralgiiEfectele nu sunt în totalitate pozitive.

    Creşterea pragului de sensibilitatedureroasă.Se pare că apar modificări privindneurotransmisia şi generarea potenţialelor de

    acţiune.

  • 8/20/2019 unionized radiation

    55/68

    2015/2016 Radiaţii neionizante 55

    Rezultate pozitive

    Mialgii, nevralgia de trigemen.Rinite, sinuzite, astm bronşic.Otită.Stomatologie.Post chirurgie plastică, cosmetică – acnee.etc. etc.

  • 8/20/2019 unionized radiation

    56/68

    2015/2016 Radiaţii neionizante 56

    Presiunea radiaţiei laser

    p = mc =e/c =en/c0F = p/t =en/tc0 = Pn/c0.

    Frl

    Frr

    Frl + F rr

    r n2

    n1

    R i

    R rl

    R iR rr

    R rrR rl

    p mv; p const.= =

  • 8/20/2019 unionized radiation

    57/68

    2015/2016 Radiaţii neionizante 57

    Presiunea radiaţiei laser

    For ţa axială (longitudinală).Focalizare – 100x.AN = 1,2 – 1,3.d/2f.

    For ţa transversală.Profil gaussian.Rezultanta spre ax.

    d

    d

    F1

    F2

    F1

    Fr

    FrF

    F

    F2d < 2f d > 2f

    F

    l

    (l )

  • 8/20/2019 unionized radiation

    58/68

    2015/2016 Radiaţii neionizante 58

    “Capcan a ” laser (laser trap)Pensetă optică.Micromanipularea celulelor sau aorganitelor celulare.Parametri.

    P = 1 mW – 1 W.F = 10 –12 – 10 –9 N.Particule – F = 25 nm – 25 mm.x > 1 mm.y 70 mm 10 nm.

  • 8/20/2019 unionized radiation

    59/68

    2015/2016 Radiaţii neionizante 59

    Instalaţia.Laser.

    Nd:YAG – l = 1064 nm.Semiconductor – verde-albastru.Se evită absorbţia.

    Microscop.Înregistrare.

    Parametriradiaţiei.P. l .Diametrul şi profilul fascicolului.

    Obiectiv cuAN mare

    Probă

    Oglindădicroică

    Filtru IR

    Filtru IR

    Rază laser IR apropiat

    Spre camera video

    Condensor

    “Capcana” laser

    C

    apcana” laser

    Aplicaţii

  • 8/20/2019 unionized radiation

    60/68

    2015/2016 Radiaţii neionizante 60

    “Capcana” laser . AplicaţiiManipularea virusurilor sau a bacteriilor.Fuziune celular ă.Studiul mişcării cromozomilor în mitoză.Perforarea locală a membranei celulare.

    F 2 mm.Pătrunderea în celulă a unor molecule – material genetic.

    Fertilizarein vitro.Manipularea organitelor celulare.Focalizarea fascicolului pe ele.l = mm – P/10 – f ăr ă a perfora membrana.

  • 8/20/2019 unionized radiation

    61/68

    2015/2016 Radiaţii neionizante 61

    For ţa de contracţie actină-miozină.

    Capcanalaser

    Actină

    MMG

    “Capcana” laser

    d

  • 8/20/2019 unionized radiation

    62/68

    2015/2016 Radiaţii neionizante 62

    Microdisec ţ ia

    Difracţia radiaţiei laser.Lentilă cu deschidere mare.Imagine de difracţie în planul focal.

    Interfranja – i(l ).Laser.

    20 mJ/impulsuri 20 ns (1 kW).Primele 8 – 10 maxime.

    Precizie – cca 1 nm.i

    Cromozom

    P i l l l i di

  • 8/20/2019 unionized radiation

    63/68

    2015/2016 Radiaţii neionizante 63

    Pericolul la iradiereOchi.

    Vizibilşi IR apropiat (400 – 1400 nm).Focalizare în mediile refringente – dW/dS100.000 de ori – leziuni retiniene.

    UV (295 – 320 nm), IR (1 – 2 mm).Cristalinul – cataractă.IR (1,4 – 2,1mm).Leziuni ale corneei – adâncime de pătrundere maimare.

    Piele.UV – eritem.IR – arsuri de până la gradul III.Aprinderea îmbr ăcăminţii.

    Cl ifi l l

  • 8/20/2019 unionized radiation

    64/68

    2015/2016 Radiaţii neionizante 64

    Clasificarea laserelor Clasa I.

    P < 0,5mW.He-Neşi semiconductoare. Nu prezintă pericole.

    Fără aplicaţii medicale.Clasa II.P < 1 mW.Vizibil; He-Ne.Leziuni oculare – limitate de reflexul declipire (cca 0,2 s).Aplicaţii medicale limitate.

    Clasificarea laserelor

  • 8/20/2019 unionized radiation

    65/68

    2015/2016 Radiaţii neionizante 65

    Clasa III.P = 1 – 500 mW.Leziuni oculare, chiar sub 0,2 s.Pericolul relativ mic la expunerea pielii.Majoritatea laserelor folosite în medicină.

    Clasa IV.Ar +, CO2, Nd:YAG.Aprinderea unor materiale inflamabile.Leziuni importante ale ochiului sau pielii,chiarşi numai datorită reflexiilor.Măsuri speciale de protecţie.Chirurgie.

    Clasificarea laserelor

  • 8/20/2019 unionized radiation

    66/68

    2015/2016 Radiaţii neionizante 66

    Măsuri de protecţieAlegerea parametrilor – adecvat scopului.

    Biostimulare.Chirurgie.

    Difuziatermică; impulsuri sub ns, fs.

    Gazele produse prin carbonizareşi evaporare – mediu oxigenat sau apos; ventilare.Ochelari.Evitarea radiaţiilor reflectate.

    Instrumente cu suprafaţa înnegrită şi sablată.Radiaţie laser vizibilă – ghidare.Instruirea personalului medical.

    C i di ii

  • 8/20/2019 unionized radiation

    67/68

    2015/2016 Radiaţii neionizante 67

    ContraindicaţiiIradierea f ătului ori a uterului femeiiînsărcinate.Iradierea bolnavilor cu formaţiuni neoplazice.

    Iradierea leucocitelor mononucleare – secreţia unui

    factor de creştere.Iradierea zonelor hemoragice.

    Încălzireaţesutului vasodilataţie accentuarea

    hemoragiei.Iradierea plăgilor infectate.Iradierea pielii cu o fotosensibilitate ridicată.

    Fibre optice

  • 8/20/2019 unionized radiation

    68/68

    Fibre opticeReflexie totală.

    n2 < n1; sin l = n2/n1; q > l.

    Probleme.Se pierde coerenţa; creşte divergenţa.

    Diafonie – radiaţie şi difuzie.Îmbunătăţir i.n1 variabil, scăzând dinspre ax spre periferie.Fibre optice de formă conică convergenţa

    ( )1/ 22 21 2max

    0

    n n

    sin i sin i .n =

    n2

    n1 q

    i

    q

    qqr

    n1

    n2 n0

    Miez

    Manta