13 Principii Fiz Metode Terapeutice

9
 1 Principiile fizice ale metodelor terapeutice Catedra de Biofizică Medical ă UMF“CarolDavila”, Bucuresti Dr. MagdaMocanu 2 Sumar 1. Laserterapia 2. Fototerapia 3. Radioterapia 4. Electrotera pi a 5. Termotera pia 6. Ul tr asonoterapia 3 1. Utilizarea terape uti că a laserelor 4 LASER Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation http://www.howstuffworks.com/laser.htm 5 Principalele componente ale laserelor http://en.wikipedia.org/wiki/Laser Pompa de energie Oglindă (par ţial transparentă) Raza laser Gaz Oglinda 1 = mediul activ Solid: cristale (rubin) Lichid: coloranţi organici (rodamină) Gaz: Ar, HeNe, CO2 2 = pompa de energie (furnizează energia necesar ă inversiei populaţiei; ex: sursă de lumină) 3 = cavitate optică rezonantă (favorizează amplificarea fotonilor) 6 Caracteristicile fasciculului laser 1. Monocr omatis m O singur  ă lungime de undă (o singur ă culoare) Toţi fotonii au aceeaşi frecvenţă 2. Direcţionalitate Fascicul pa rale l f oar te îngust (μm – mm cm) 3. Coerenţă Fi ec ar e f ot on se află în aceeaşi fază cu toţi ceilalţi fotoni 4. Inte ns it at e Radiaţia laser are intensitate mare

Transcript of 13 Principii Fiz Metode Terapeutice

Page 1: 13 Principii Fiz Metode Terapeutice

5/12/2018 13 Principii Fiz Metode Terapeutice - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/13-principii-fiz-metode-terapeutice 1/9

 

Principiile fiziceale metodelor terapeutice

Catedra de Biofizică Medicală

UMF“CarolDavila”,Bucuresti

Dr. MagdaMocanu

2

Sumar 

1. Laserterapia

2. Fototerapia

3. Radioterapia4. Electroterapia

5. Termoterapia

6. Ultrasonoterapia

3

1. Utilizarea terapeutică a laserelor 

4

LASER

Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation

http://www.howstuffworks.com/laser.htm

5

Principalele componente ale laserelor 

http://en.wikipedia.org/wiki/Laser 

Pompa de energie

Oglindă (par ţial transparentă)

Razalaser 

Gaz

Oglinda

1 = mediul activSolid: cristale (rubin)Lichid: coloranţi organici (rodamină)Gaz: Ar, HeNe, CO2

2 = pompa de energie (furnizează energia necesar ă inversiei populaţiei; ex:sursă de lumină)

3 = cavitate optică rezonantă (favorizează amplificarea fotonilor)6

Caracteristicile fasciculului laser 

1. Monocromatism• O singur  ă lungime de undă (o singur ă culoare)

• Toţi fotonii au aceeaşi frecvenţă 

2. Direcţionalitate

• Fascicul paralel foarte îngust (μm – mm – cm)3. Coerenţă

• Fiecare foton se află în aceeaşi fază cu toţi ceilalţifotoni

4. Intensitate• Radiaţia laser are intensitate mare

Page 2: 13 Principii Fiz Metode Terapeutice

5/12/2018 13 Principii Fiz Metode Terapeutice - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/13-principii-fiz-metode-terapeutice 2/9

 

7

Clasificarea laserelor 

Clasa I = nu emit radiaţiepericuloasă (ex: laserele descanat de la casele de marcat)

Clasa II = lasere de mică putere (>1mW)Clasa III = A. lasere de putere

intermediar ă (1 – 5 mW); ex: penlike pointing laser (nu ne uităm înraza laser); B: lasere de puteremoderată (10 – 500 mW); ex:lasere terapeutice

Clasa IV = lasere de putere mare(500 mW, 10J/cm^2); foartepericuloase; ex: laserechirurgicale (tăiere, cauterizare)

8

1a. Interacţia laserelor cu ţesutul

9

Interacţia laserelor cu ţesuturile1. Reflexie, împr ăştiere

2. Absorbţie

Relaxare Atomizare Ionizare

 Încălzire

TemperaturaEfecte termice

300˚CCarbonizare/ Excizie

100 –150˚

CVaporizare/ Tăiere

60 –90˚CCoagulare

40˚CLasertermie

Foto-disociere

(remodelarecornee)

Fluorescenţă(terapie fotodinamică:distrugere tumori)

Undede şoc

(litotripsie)

2009, Medical Biophysics, S. Damianovich, J. Fidy, J. Syollosi

10

1b. Aplicaţii terapeutice ale laserelor 

11

Lasertermia

= creşterea temperaturii la 40C

Efecte ale biostimulării:• Accelerarea difuziei şi a metabolismului• Creşterea permeabilităţii

Utilizare:• Vindecarea r ănilor: ulceraţii la nivelul pielii• Luxaţii, contuzii, afecţiuni ale tendoanelor • Sedarea durerii la nivel muscular şi osos

Mecanismele moleculare care conduc la apari ţ ia acestor efecte nu sunt înc ă elucidate.

12

Laserterapie – kinetoterapie

Parametri:1. Putere (W)/ energia (J)2. Frecvenţa pulsurilor:

a. Înaltă – efect antialgicb. Joasă (<500 Hz) –efect antiinflamator 

3. Lungimea de undă:a. Dioda laser, 904 nm: uz general

terapeutic:b. 808 nm: terapia durerii

4. T ipul de laser:a. Gas CO2: cu emisiede 10,6 μm:

terapia durerii acuteb. Dioda: cu emisiede 810 nm:terapia

durerii articularec. Solid Nd-YAG: cu emisiede 1.064 nm

sau532 nm:terapiadureriisuperficiale

http://www.elipetromed.ro/laserterapie/

Efecte:- efectantiinflamator - diminuareadurerilor (acute,cronice)- intarireasistemului imunitarprinbiostimulare nespecifica- crestereasintezeiproteice- reducereaedemelor - stimularea neovascularizatieisi vindecareaplagilor.- activareasistemului neouroendocrin- cresteraATP si a fosforilarii

Contraindica ţii:• cancer • hemoragii• sarcină• iradierea glandelor endocrine

Page 3: 13 Principii Fiz Metode Terapeutice

5/12/2018 13 Principii Fiz Metode Terapeutice - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/13-principii-fiz-metode-terapeutice 3/9

 

13

Coagulare

Tratamentul:• Retinopatiei diabetice

• Sânger ărilor • Glaucomului• Hemangioamelor 

Lasere:• Verde: Ar, Ar-Kr • Roşu îndepărtat: diode laser 

14

Tratamentul retinopatiei diabetice

http://www.novaoptic.ro/informatii-pentru-pacienti/retinopatia-diabetica.htmlUniv. de Medicina Debrecen, Ungaria

 

15

Tratamentul hemangioamelor faciale

http://www.americanhealthandbeauty.com/articles/?article=3853

16

 Îndepărtarea ţesutuluiprin diferite efecte ale laserelor 

CO2carbonizare

ArF – excimer atomizare

Nd-YAGvaporizare

2009, Medical Biophysics, S. Damianovich, J. Fidy, J. Syollosi

17

Vaporizare, carbonizare

• Îndepărtarea fibroamelor prin chirurgialaser 

• Angioplastia cu laser 

18

 Îndepărtarea fibroamelor prin chirurgia laser 

La 10 zile după chirurugia laser 

Aplicarea diodei laser (utilizare paremetriicare nu produc durere)

Incizia nu a necesitat sutur ă sau hemostrază postoperatorie

Fibrom localizat la nivelulmucoase bucale

Fibromul după îndepărtareprin chirurugie laser 

dioda laser 808 nm

2010, A. Eliades et al .,Journal of Medical Sciences

Page 4: 13 Principii Fiz Metode Terapeutice

5/12/2018 13 Principii Fiz Metode Terapeutice - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/13-principii-fiz-metode-terapeutice 4/9

 

19

Angioplastia cu laser 

• Fotoablaţia utilizează lasere reci (UV)

pentru a vaporiza şi îndepărta blocajularterial

http://vascular3.com/page8/page24/page13/page13.html

20

Atomizarea (fotodisocierea)

• Remodelarea corneei = alternativă lapurtarea ochelarilor 

21

Remodelarea corneei (1)

Hartă realizată pe baza codului de culoareutilizată pentru remodelarea corneei

http://www.lahey.org/Departments_and_Locations/Departments/Ophthalmology/Laser_Vision_Correction.aspx

http://www.adlereyeassociates.com/pages/services/optometric-instruments.shtml

22

Remodelarea corneei (2)

Laser: excimer (excited dimer ) = lasere reci

In clinică:• mediul activ (gaz): argon şi fluor • emisie la lungimea de undă = 193 nm (spectrul UV)• energie 160 – 180 mJ• rată a pulsurilor de 5 – 10 Hz• durata pulsului: 10s

Rata de ablaţie a ţesului corneal:0.25 um/ puls

23

Remodelarea corneei (3)

PRKPhoto Refractive Keratectomy

LASIKLaser in Situ Keratomileusis

2009, Medical Biophysics, S. Damianovich, J. Fidy, J. Syollosi

24

Remodelarea corneei (4)

1. PRK - Photo Refractive Keratectomy• Corecţia refracţiei prin îndepărtarea ţesutului

de la suprafaţa corneei

2. LASIK – Laser in Situ Keratomileusis• Îndepărtarea ţesutului corneal după decuparea unei lamele fine din cornee; sepăstrează intactă suprafeţa corneei

Metode folosite pentru corecţia miopiei,hipermetropiei sau astigmatismului

Page 5: 13 Principii Fiz Metode Terapeutice

5/12/2018 13 Principii Fiz Metode Terapeutice - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/13-principii-fiz-metode-terapeutice 5/9

 

25

Ionizarea (unde de şoc)

• Îndepărtarea epiteliului cristalinian remanent înurma operaţiei de cataractă; laser Nd:YAG

• Îndepărtarea calculilor renali sau biliari prinlitotripsie; laser Ho:YAG (în trecut, costuri mici)

• Îndepărtarea formaţiunilor osoase în exces(artritic joints, spinal joints); laser Er:YAG

26

Litotripsie

Litotripsie(lb gr lithos = piatr ă, tryein = sf ărâmare)= îndepărtarea calculilor prin mărunţire

Ho-YAG (granat de yttriu şi aluminiu dopat cu holomiu): – efect fototermic (vaporizare) – ionizare (unde de şoc)

Fragmente de calculi dinoxalat de calciu după litotripsiaunui calcul cu dimensiuneade 1 cm.

http://en.wikipedia.org/wiki/Extracorporeal_shock_wave_lithotripsy

http://www.thediabetesblog.org/entry/lithotripsy-linked-to-diabetes/

27

2. Fototerapia

28

Fototerapia – aplicaţii

1. Terapia PUVA

2. Terapia fotodinamică 

3. Fototerapia icterului la nou-născuţi

29

Terapia PUVA

Terapia PUVA(Psoralen + UVA):1. Psoralen (Psoralea coryfolia),

maximum de absorbţie:~ 300 nm

2. Băi de lumină 

(UVA: 320 – 400 nm)Tratament pentru:• Vitiligo (afecţiune cronică;

depigmentarea pielii)• Psoriazis (afecşiune cronică 

autoimună localizată la nivelulpielii)

Terapia împotriva vitiligo:

• 1400 – 2000 î.c (hinduism)

• Pielea afectată de vitiligo este tratată cu un extract ierbos de Psoraleacoryfolia urmată de băi de soaredevine pigmentată în mod similar pieliinormale

• 1938: H. Kuske (cercetător german) aidentificat principiile active dinPsoralea coryfolia: 5-metoxypsoralenşi 8-metoxypsoralen.

Psoralea coryfolia

 

30

Terapie fotodinamică (1)

1. Absorbţie fotoni2. Stimulare material absorbant3. Relaxare însoţită de emisie de fluorescenţă

http://www.photochembgsu.com/applications/therapy.html

Page 6: 13 Principii Fiz Metode Terapeutice

5/12/2018 13 Principii Fiz Metode Terapeutice - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/13-principii-fiz-metode-terapeutice 6/9

 

31

Terapie fotodinamică (2)

Fluoroforul excitat poate fi:1. endogen (ex: porfirine)

2. exogen (administrare i.v. +acumulare selectivă la nivelultumorii)

Molecula excitată intr ă într-oreacţie fotochimică, în timpulcăreia are loc eliberarea deradicali liberi, iar fluoroforul î şimodifică structura

Utilizează efectul citotoxic indusde radiacalii liberi

http://www.photochembgsu.com/applications/therapy.html32

Terapia cu laser a melanomului intraocular 

• Coroida conţine melanocite• Localizarea melanomului: la nivelul coroidei

Lasere utilizate în terapia cancerului:1. Laserul cu dioxid de carbon2. Laserul cu argon3. Laserul Nd: YAG (laserul cu granat de yttriu şialuminiu dopat cu neodiu)

Tratament prin:1. Terapie fotodimanică 2. Coagulare

33

Fototerapia icterului la nou-născuţi

= utilizată pentrutratamentul icterului nou-născuţilor 

Principiu: se bazează peexistenţa unor reacţiifotochimice alecromoforilor endogeni

Bilirubina absoarbe lanivelul lungimii de undacorespunzatoare ptculoarea albastra (400nm)

34

3. Radioterapia

35

Radioterapia

= utilizarea radiaţiei ionizante pentru tratamentul diferitelor afecţiuni(cancer)

Principiu: concentrarea iradierii în zona tumorii, asociată cuprotejarea zonelor sănătoase ale organismului

• local izarea prec isă a tumorii• iradierea strict delimitată• protejarea zonelor sănătoase• cunoaşterea precisă a dozelor de radiaţie absorbite de tumor ă şi

de ţesuturile sănătoase

Modalităţi radioterapeutice:• Teleterapie• Brahiterapie

36

Teleradioterapie

= iradiere externă 

Tipuri de radiaţii folosite:1. Radiaţii β (dezintegr ări de

tip β)2. Radiaţii α (dezintegr ări

nucleare)3. Radiaţii X (frânarea

electronilor acceleraţi întuburi Coolidge)

4. Radiaţii γ (60Co, 370 TBq =3.7 x 1014 dez/sec, 3 Gray/ 2min.)

5. Neutroni (surse de neutroni:fisiune nuclear ă)

http://en.wikipedia.org/wiki/Radiation_therapy

Page 7: 13 Principii Fiz Metode Terapeutice

5/12/2018 13 Principii Fiz Metode Terapeutice - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/13-principii-fiz-metode-terapeutice 7/9

 

37

Brahiradioterapie

= iradiere internă= radioterapie de contact= introducerea de izotopi

radioactivi în tumor ă

Forme de administrare aradioizotopilor (3 – 7 zile):

• Ace: 226Ra, 137Cs• Capsule: 222Rn, 198Au, 90Y

Tratamentul: cancerului cervical,de prostată, mamar, de piele.

http://en.wikipedia.org/wiki/Radiation_therapy

38

4. Electroterapia

39

Aplicaţii ale curentului electric

Curentul electric = bioexcitant (stimul universal)

• La valori optime nu lezează ţesuturile şi poate fi aplicat repetitiv• Acţionează imediat• Generează efecte la nivelul tuturor tipurilor de celule• Poate f i măsurat cu precizie• Poate fi aplicat strict localizat

Impuls = un curent electric cu durata foarte scurtă (durata mai mică de10-3 s)

http://www.scritube.com/biologie/INTERACTIUNEA-FACTORILOR-FIZIC83244.php

40

Aplicaţii ale curentului continuu (1)

Generat de: baterii, acumulatori, redresori de curent alternativ

1. Efecte de vecinătate• Curenţii anelectrotonici: scad excitabilitatea ţesuturilor • Curenţii catelectrotonici: cresc excitabilitatea ţesuturilor 

2. Efecte la distanţă: transportul ionilor medicamentoşi =ionoforeză

3. Galvanizarea (curent continuu, câţiva zeci de mA)• scăderea excitabilitatii nervoase, folosita în tratamentul unornevralgii• fie stimularea excitabilitatii în cazul sindroamelormiastenicesau

recuperarilor neuromusculare

Curenţi electrotonici

41

Aplicaţii ale curentului continuu (2)

4. Pacemaker  = generează 70 – 90 pulsuri/ min.,

cu durata de 1 ms, iar amplitudinea de 2V.

5. Defibrilator 

• În timpul unor accidente poateapărea fibrilaţia miocardului

• În fibr ilaţie: frecvenţa cardiacă:300 – 400 bpm

• Se aplică pulsuri electrice cuenergie mare: 200 – 300J =sincronizează contracţiafibrelor musculare

• Recent: defibrilatoare ce se potimplanta

42

Aplicaţii ale curentului alternativ

1. Curent alternativ de joasă frecvenţă (mii de Hz):tratarea atrofiilor musculare

2. Curent alternativ de frecvenţă medie (zeci de mii deHz): măresc pragul de excitaţie

a. Efect excitosenzitiv – reanimarea de urgenţă în cardiologieb. Electroşocul – curentul electric str ăbate encefalul; provoacă la

om convulsii; utilizat în psihoterapie

3. Curentul alternativ de înaltă frecvenţă (peste 100 kHz)a. Efect termic: produce doar degajare de căldur ă = diatermie;

aplicaţie: bisturiul electric = electrocauterul• Un electrod activ (ascuţit)• Un electrod de referinţă (plat)

Page 8: 13 Principii Fiz Metode Terapeutice

5/12/2018 13 Principii Fiz Metode Terapeutice - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/13-principii-fiz-metode-terapeutice 8/9

 

43

5. Termoterapia

44

Termoterapie

= încălzirea locală sau generală a organismului

Efecte:• Reducerea inf lamaţiei şi a durerii• Vasodilaţie• Distrugerea tumorilor (încălzire moderată a întregului corp, ~

43˚C; la limită cu medicina alternativă)• Coagulare (denaturarea proteinelor, formarea cheagului sanguin)• Carbonizare

Factori fizici non-invazivi utilizaţi pentru producerea căldurii:a. Ultrasuneteb. Radiaţia IRc. Câmp electric de înaltă frecvenţă

45

5a. Termoterapia cu ultrasunete

46

Ultrasunete (US)

US = unde mecanice cu frecvenţa mai mare de 20 kHz

Efectele ultrasunetelor 1. Biologice:

• US cu intensitate redusă (sub 0.5 W/cm2) – produc modificărifuncţionale

• US cu intensitate medie (0.5 – I – 5 W/cm2) – produc modificăristructurale reversibile

• US cu intensitate mare (peste 5 W/cm2) – produc modificăristructurale ireversibile; utilizate: distrugerea bacteriilor, preparareavaccinurilor, distrugerea tumorilor 

2. Fizice• Mecanice (cavi taţie, precipitare)• Termice (încălzire)• Optice (modificarea indicelui de refracţie)

3. Chimice

• Oxidare, reducere• Polimerizare, depolimerizare• Modificarea conductibilităţii soluţiilor 

47

HIFU (high intensity focused ultrasound)

Tratamentul cancerului deprostată

• Administrare trans-rectală a US şi producerea decăldur ă în scopuldistrugerii celulelor tumorale

• Metodă asociată cuimagistica bazată pe US

• Durata procedurii:

1 – 3 ore

http://hifuprostatecancertreatment.com/hifu-prostate-treatment-solution-for-cancer/

48

HIFU (high intensity focused ultrasound)

• Metodă terapeutică utilizată pentru terapia împotriva tumorilor 

• Poate fi folosită f ăr ă pătrunderea mecanică în interiorul organismului

• Declanşează denaturarea produsă de căldur ă într-o regiune precisă 

• Poate fi combinată cu tehnici de imagistică medicală – pentrulocalizarea structurii ţintă 

• Se aplică tumorilor localizate la nivelul unor organe care nu suntplasate în spatele oaselor: prostată, glande mamare, rinichi, ficat şipancreas

Page 9: 13 Principii Fiz Metode Terapeutice

5/12/2018 13 Principii Fiz Metode Terapeutice - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/13-principii-fiz-metode-terapeutice 9/9

 

49

6. Ultrasonoterapia

50

Fizioterapia cu US (1)

• Frecvenţa pulsurilor variabile de US: 16Hz,

48Hz, 99Hz

• Intensitate – Mod continuu:0 – 2 W/cm2

 – Mod pulsatoriu:0 – 3 W/cm2

• Aria de iradiere: 5 cm2

http://www.indiamart.com/company/1229014/electro-therapy-equipments.html

51

Fizioterapia cu US (2)

Aplicaţii ale US în fizioterapie:

• Îndepărtarea cicatricelor • Diminuarea inflamaţiei şi a

depozitelor de calciu• Producerea de căldur ă la nivelul

unei regiuni musculare localizate;reducerea spasmului muscular 

• Facil itează vindecarea la nivelmuscular 

• Accelerează metabolismul şi îmbunătăţeşte circulaţia sanguină 

• La intensităţi reduse pot producevindecarea leziunilor osoase

• Amplifică administrareatranscutanată a medicamentelor prin fonoforeză.

http://www.greatlakes-physiotherapy.com/physiotherapy-ultrasound.html

 

52

Atenţie!

Personalul care lucrează cu US (100 dB) poate să prezinte manifestări neurovegetative:

• Perturbari ale termoreglării

• Dereglări ale funcţiei suprarenalei

• Tulbur ări psihice (halucinaţii)

• Tulbur ări de echilibru

• Bulimie