Echip de Diagnoza Si Tratament

8/14/2019 Echip de Diagnoza Si Tratament

1/21

UNIVERSITATEA POLITEHNIC BUCURETIFACULTATEADE ELECTRONICSI TELECOMUNICAII

SECIA INGINERIE FIZIC

Echipamente de diagnoza sitratament cu laser


2/21

CUPRINS

2


3/21

1. PREZENTARE GENERALI DEFINIII

1.1. Generaliti

Termenul "LASER" este acronimul expresiei "Light Amplification byStimulated Emission of Radiation", care a fost introdus odat cu primul articol

despre o asemenea sursa de lumina. Laserul este o sursa a radiaiei electromagnetice

care are proprieti specifice, fiind emis in intervalul unei game spectrale date, iar pe

lng caracteristicile comune ale radiaiei electromagnetice, radiaia laser are cateva

proprieti specifice: monocromaticitate, coerenta, directivitate si strlucire.

Aplicaiile laserilor in medicina au inceput imediat dup anul 1960 cnd s-a

pus in funciune primul laser cu rubin. Medicii au fost atrai de folosirea laseruluidatorita abilitaii fasciculelor laser focalizate de a coagula vasele sangvine din retin i de

a seciona esutul. Retina a constituit un candidat serios pentru terapia laser, deoarece

celelalte componente ale ochiului sunt transparente pentru radiaia laserilor ce emit n

vizibil. Coagularea vaselor sangvine retiniene a reprezentat prima aplicaie neinvaziv a

laserelor. Multe din ncercrile iniiale au fost empirice, cu o nelegere sumar a

mecanismelor de interacie laser-esut. Aplicaiile medicale ale laserelor au cunoscut o

dezvoltare continu, accelerndu-se mai ales n ultimii 10-15 ani. Cercetrile

continu cu intensitate i n prezent, noi metode i tehnologii sunt raportate odat cu

perfecionarea instalaiilor cu laser i n special a accesoriilor, care diversific aplicarea

aceluiai laser n mai multe specialiti medicale.

n medicin se folosesc mai multe tipuri de fascicule laser:

fascicule laser de mic putere, emise n spectrul vizibil sau ultraviolet,

care pot excita stri electronice din molecule i pot aprea efecte fotobiologice specifice

datorit excitrii cromoforilor (endogeni sau exogeni) din celule. Aceste procese apar i

n cazul surselor necoerente, dar folosirea laserilor aduce beneficii din punct de vedere

practic;

fascicule laser de mare putere care afecteaz esutul prin distrugeri

termice sau hidromecanice. Aceste procese, observate rar cu surse de radiaie

necoerent, formeaz baza chirurgiei laser.

Dintre diferitele tipuri de interacii laser-esut care pot aprea, cele mai utilizate

sunt interaciile termice, n care absorbia radiaiei laser cauzeaz nclzirea local,

ncepnd cu hipertermia, continund cu reaciile fotochimice iniiate cu laser i sfrindcu ablaia laser, toate acestea sunt componente ale aceluiai tip de interacie, respectiv

cea fototermic.3


4/21

Reaciile fotochimice iniiate de laser sunt folosite pentru distrugerea celulelor

tumorale i joac un rol important n ablaia esuturilor cu laseri cu excimeri ce emit n

ultraviolet. Deoarece fotonii cu lungimea de und de 193 nm (laserul cu ArF) au o ener-

gie de 6,4 eV, care este suficient pentru ruperea multor legturi chimice, interacia cu

esutul implic un mecanism fotochimic, nsoit i de fenomene termice. Ponderea celor

dou procese depinde de lungimea de und i de proprietile intei. Cele maisemnificative aplicaii ale efectelor fotochimice sunt terapia cu laseri de putere mic i

terapia fotodinamic.

Terapia fotodinamic este o tehnic experimental de distrugere a celulelor i

tumorilor pe cale fotochimic. Ca fotosensibilizator se utilizeaz un colorant absorbant,

care este reinut preferenial de tumorile solide din corp, ceea ce face posibil

distrugerea selectiv a celulelor tumorale.

Testele clinice s-au concentrat asupra tratamentului cancerului de plmn, deesofag, de piele, precum i a fazelor timpurii ale cancerului de bil. Tumorile, fiind

relativ reduse, sunt adecvate terapiei fotodinamice datorit necesitii ptrunderii adnci

a luminii. Tratarea tumorilor profunde necesit implantarea unor fibre optice pentru a

transmite radiaia laser n volumul tumorii.

Unele aplicaii clinice fac uz de capacitatea laserilor de a asigura nclzirea

local fr o ndeprtare efectiv de esut, nclzirea laser localizat se folosete pentru

coagularea sngelui i obturarea vaselor sangvine, n oftalmologie, laserii cu funcionare

n und continu cu argon, kripton sau colorant, funcionnd de obicei la nivele de putere

sub 2 W, sunt utilizai pentru coagularea vaselor sangvine retiniene afectate de diabet.

Procedura este neinvaziv, radiaia laser fiind focalizat pe retin din exteriorul

ochiului. Laserii sunt folosii de asemenea pentru obturarea vaselor sangvine mrite de

sub suprafaa pielii, care provoac semnele nedorite din natere numite stelue

vasculare. Deoarece oxihemoglobina din snge absoarbe anumite lungimi de und din

vizibil mai intens dect esutul nconjurtor, este posibil s se nclzeasc selectiv

vasele de snge de sub suprafaa pielii fr a arde pielea. Laserii cu argon i cu colorant

sunt utilizai cu succes n tratarea acestei afeciuni, dei uneori apar i cicatrice.

Rezultatul clinic poate fi mbuntit prin alegerea judicioas a lungimii de und i a

duratei impulsului laser. Cele mai bune rezultate se obin folosind radiaia cu

lungimea de und de 577 nm, care corespunde cu absorbia de vrf a oxihemoglobinei.

Durata impulsului laser, de 300 s, este aleas astfel nct difuzia cldurii de la vasele

sangvine spre esutul nconjurtor s fie neglijabil.

Efectele fototermice sunt determinate n mod esenial de lungimea de und alaserului folosit i de tipul de esut. Deoarece cele mai multe esuturi biologice conin

n majoritate ap, absorbia radiaiei laser de ctre ap joac un rol fundamental pentru4


5/21

laserii medicali din infrarou i ultraviolet.

Pentru a obine ablaia laser, respectiv vaporizarea exploziv a esutului, este

necesar ca o cantitate suficient de energie s fie nmagazinat n volumul iradiat

pentru ca apa s fie vaporizat ntr-un timp mai scurt dect timpul de relaxare termic

al esutului. Aceasta nseamn c exist un minim pentru densitatea de putere (pragul

de ablaie) de la care se declaneaz fenomenul de ablaie. Confinarea termic se

obine prin utilizarea de impulsuri laser a cror durat este mai mic dect timpul de

relaxare termic corespunztor lungimii de absorbie optic. Carbonizarea mai poate

fi evitat i prin realizarea ablaiei la densiti de putere mai mari dect pragul de

ablaie.

Pentru ablaia esuturilor, cei mai folosii laseri din infrarou sunt cei cu CO 2,

Er:YAG i Ho:YAG. Laserul cu CO2 este cel mai rspndit, datorit simplitii sale,

costului relativ sczut i posibilitii de a funciona n und continu sau n impulsurila nivele mari de putere. Din nefericire, la lungimea de und a laserului cu CO2 (9-11

m) nu sunt disponibile fibre optice fiabile i care s poat fi integrate cu uurin n

teatrul operator. Apariia comercial a laserului cu Er:YAG, ce poate furniza o

energie de l J pe impuls cu frecvena de repetiie a impulsurilor de pn la 10 Hz, pe

lungimea de und de 2,94 m ce se suprapune pe vrful coeficientului de absorbie al

apei, a generat un interes deosebit datorit potenialului su de instrument chirurgical

de precizie. Distrugerea termic a esutului de ctre laserul cu Er:YAG poate fi redusla 10-30 m, depinznd de tipul de esut. i n cazul acestui laser, fibrele optice nu

sunt dezvoltate pn la nivel de produs comercial fiabil, dar cercetrile progreseaz n

ritm ncurajator. Laserul cu holmiu:YAG, ce emite pe lungimea de und de 2,1 m

(aici exist un alt vrf de absorbie al apei), a strnit de asemenea un interes deosebit,

ca o alternativ pentru laserul cu CO2cu funcionare n und continu. Dei adncimea

de penetrare optic a laserului cu Ho:YAG este de 20 de ori mai mare dect cea a

laserului cu CO2, i deci procesul de interacie nu este aa de selectiv, acest laser

prezint avantajul c radiaia sa poate fi transmis prin fibrele optice disponibile

comercial. Laserul cu Ho:YAG poate funciona fie n regim de impulsuri, fie n und

continu i poate genera o putere medie de peste 10 W.

Laserii cu excimeri n impulsuri, ce emit pe cteva lungimi de und din

ultraviolet, cuprinse ntre l93 nm i 35l nm s-au impus ca instrumente chirurgicale n

oftalmologie i cardiologie. A fost demonstrat o mare precizie la secionare i

vaporizare cu ablaia strat cu strat pe grosimi ce variaz ntre 0,1 i l m pe impuls.

Aceste proprieti ale laserilor cu excimeri i-au recomandat rapid pentru chirurgia

corneei. Curbura corneei poate fi mrit sau micorat prin ndeprtarea a ctorva zeci

5


6/21

de microni de material n cercuri concentrice, permind corectarea miopiei (vederea de

aproape) sau hipermetropiei (vederea la distan). O corectare refractiv adecvat se

poate obine prin ndeprtarea esutului pe o adncime de cel mult 30 m de la

suprafaa corneei.

n cardiologie, laserii cu excimeri, ca i laserii cu colorani n impulsuri i cei

cu argon n und continu sunt utilizai pentru ablaia depunerilor de grsime sau a

plcilor calcifiate care pot obtura arterele umane. Radiaia laser este transmis prin

fibre optice, care sunt poziionate cu ajutorul unor endoscoape cu vizualizare prin fibre

optice. Radiaia laserului cu ArF (193 nm), care produce cea mai fin vaporizare a

esutului, nu poate fi utilizat n mod curent, deoarece fibrele optice din cuar nu pot

transmite cantiti semnificative de energie cu aceast lungime de und. Se utilizeaz

mai des laserul cu XeF cu lungimea de und de 351 nm sau laserul cu XeCl cu

lungimea de und de 308 nm. Acest din urm laser este mai solicitat, deoarecesistemele laser bazate pe excimeri cu clor au timpi de via mai mari dect n cazul

laserilor ce utilizeaz excimeri cu flor. Dei lungimile de und ale acestor laseri sunt

transmise corespunztor prin fibre optice, totui, la nivele mari de energie focalizat la

intrarea n fibr se produce distrugerea suprafeei prin strpungere. Acest inconvenient

poate fi nlturat prin utilizarea laserilor cu excimeri cu impulsuri lungi (sute de ns),

care reduc intensitile laser la intrarea n fibr i n consecin micoreaz i riscul de

distrugere a fibrei.

6


7/21

1.2. "Arborele" biomedical

O imagine plastic a evolu iei tehnicilor utilizate n medicin i biologie

poate fi figurat prin arborele" biomedical (Letokhov 1996), prezentat n Fig. 1.1.

Ramurile arborelui biomedical reprezint diverse tehnici, figurate pe scara lor

evolutiv. Pe tulpina arborelui sunt indicate tiinele care au intervenit direct n

dezvoltarea medicinii, ncepnd cu mecanica i continund cu optica, chimia, biochimia,

fizica nuclear, electronica cuantic i biologia molecular, n partea dreapt sunt

figurate tehnicile pasive, respectiv stetoscopia, microscopia, inspecia cu raze X,

endoscopia, tomografia (cu rezonan magnetic nuclear, cu pozitroni etc.),

diagnosticul cu laser i analiza ADN, iar n partea stng tehnicile active, respectiv

bisturiul, medicamentele, radioterapia, terapia i chirurgia laser i interveniile pentru

corectarea ADN-ului.

Deci aplicaiile laserului n biomedicin pot fi clasificate dup cum urmeaz:

1. diagnosticul laser, bazat pe interacia laser-materie rezonant (selectiv

spectral) sau nerezonant;

2. terapia laser, bazat pe procese moleculare induse cu laserul, ca urmare a

excitrii rezonante a anumitor molecule;

3. chirurgia laser, bazat pe macroefecte distructive induse cu laserul.

7


8/21

1.3. Scurt Istoric

Iat principalele etape n introducerea tehnicii i tehnologiei laser n medicin i

biologie:

1960 (16 mai): Theodore Maiman (n. 1927) a pus n funciune primullaser cu rubin, obinnd astfel, cel dinti, lumin coerent.

1963: S-a demonstrat capacitatea laserului de a vaporiza placa

aterosclerotic.

1964: Smalul dentar a fost evaporat cu laserul cu rubin.

1965: Primul echipament chirurgical cu laser a devenit disponibil

comercial.

1967: Laserul cuCOi

a fost testat pe diverse organe, inclusiv laringe. 1968: A fost introdus n oftalmologie laserul cu argon, iar fotocoagularea

cu laser a devenit o procedur curent.

1968: Prima utilizare a laserului cu rubin n ncercarea de a fragmenta

calculii urinari (litotriie laser).

1970: Laserii cu argon i Nd:YAG au nceput s fie utilizai pentru

oprirea hemoragiilor gastrointestinale.

1972: Dezvoltarea unui sistem endoscopic de transmitere a fascicululuilaser cuplat cu un microscop operator.

1972: Laserul cu kripton a fost utilizat clinic n oftalmologie.

1980: Stabilirea metodologiei de revascularizare transmiocardic cu laser.

1981: Laserul acordabil cu colorant este aplicat n oftalmologie.

1983: S-a reuit recanalizarea intravascular cu laser. Angioplastia cu

laser a utilizat laseri cu argon (1983), cu Nd:YAG (1985), cu excimeri

(1987), cu colorant n impulsuri (1989) i cu Ho:YAG (1990).

1985: Inroducerea vrfului de safir la laserii cu Nd:YAG pentru

fotocoagularea prin contact.

Acestea sunt numai cteva repere cronologice, importante de altfel pentru

plasarea corect n timp a evoluiei aplicaiilor medicale ale laserilor.

La noi n ar primul laser (cu He-Ne) a fost realizat la Institutul de Fizic

Atomic n anul 1962 de un colectiv condus de prof. Ion Agrbiceanu. n acel moment,

Romnia se plasa printre primele ri din lume care poseda un astfel de dispozitiv, ca

urmare a entuziasmului i profesionalismului unui grup de cercettori i n ciuda unor

dotri tehnice precare.

8


9/21

2. PRINCIPIILEI PROPRIETILE LASERILOR

2.1. Fizica laserului

Schema bloc a unui laser este prezentata in Fig. 3.1 in care sunt menionate si

componentele care apar.

Mediul activ laser este o entitate fizica capabila sa stimuleze, sa emit radiaie

optica si in acelai timp sa o amplifice; amplificarea avnd loc prin faze succesive de la

emiterea radiaiei prin mediul activ in interiorul cavitii optice (rezonator optic) limitata

de oglinzile de reflexie. Mediile active laser pot fi: gaze (de obicei amestecuri de gaze

pure), lichide (sau amestecuri de soluii in solveni), in stare solida, semiconductoare si

plasme.Pentru a emite radiaie laser, mediul activ trebuie sa ofere energie si trebuie

introdus intr-o cavitate optica (rezonator). Sursa de energie produce in mediul activ laser

energia necesara pentru producerea inversiei de populaie intre atomii, moleculele sau

ionii care constituie mediul. Energia poate fi produsa si transmisa mediului activ laser in

mai multe moduri, cele mai importante sunt artate in Fig. 3.1; dintre acestea cele mai

folosite sunt sursele electrice de putere si sursele de pompaj optic. Sursa de energie

poate fi in primul rnd un generator de tensiune mica sau de tensiune mare. Alt tip desursa electrica produce un cmp de radio frecventa (RF) care excita direct atomii,

moleculele sau ionii.

9

ELEMENT OPTIC

REFLEXIE TOTALA

CAVITATE OPTICA(REZONATOR OPTIC)

Fig. 2.1. Schema bloc a unui laser


10/21

Generatoarele electrice au fost folosite in mod curent in construcia laserilor

inca de la inceput; chiar si cnd a fost realizat pompajul optic al mediului activ laser cu

radiaie necoerenta, producerea razelor laser este realizata folosind tensiuni mari ce se

descarc in gaze cu compoziie controlata. O sursa alternanta este sursa care emite raze

laser cu particule incarcate (electroni sau particule grele).

Al doilea mod important de transmitere a energiei in mediul activ laser estepompajul optic, in care atomii, moleculele sau ionii sunt excitai si inversia de populaie

este realizata prin absorbia radiaiei optice produsa de o lampa cu descrcare sau de un

laser. Avantajul laserului este ca datorita monocromaticitatii energia optica este

concentrata strict in jurul unei lungimi de unda care se intampla sa fie absorbita de un al

doilea mediu activ laser; la limita nici o lungime de unda nefolositore nu este emisa ca in

cazul lmpii cu flash-uri si in acste condiii eficienta pompajului total este mai mare. In

toate cazurile menionate 2 regimuri de lucru pot fi folosite conducnd la excitaiecontinua sau in pulsuri a laserului. In principiu orice sursa de energie poate fi folosita

pentru a produce inversia de populaie in mediul activ laser.

O lista mai completa a surselor de pompaj si a agenilor care au fost folosii cu

succes este urmtoarea:

Surse de electroni

Descrcri in gaze

Raze energetice de electroni Surse optice

Surse necoerente

Surse coerente

Surse de cldura

Uniti de reacii chimice

Uniti cu ardere chimica

Uniti cu ardere rapida

Uniti de particule grele

Surse de raze ionice

Sisteme de radiaii ionizate

Surse de raze X

10


11/21

3. APLICAREA LASERULUI ASUPRA ESUTULUI

3.1. Procese fizice la penetraia fascicolului laser in esut

Daca se considera un fascicol incident laser pe esut, atunci mai multe procese

se pot descrie despre cuplarea fascicolului laser cu esutul si interactia cu esutul. In

Fig.4.1 se prezint un fascicol incident colimat laser de intensitate I0 pe pielea

pacientului; procesul ce va fi descris este acelai daca fascicolul ce este focalizat, in

afara contribuiei sale la balana energiei intre fascicolulu ce vine pe esut si cel ce

pleac poate fi diferit. La contactul cu pielea, o parte a fascicolului este reflectata ( IR) in

acord cu legile optice de geonetrie si altul este mprtiat inapoi (Ib.s). Aceasta inseamna

ca o parte a fascicolului laser este trimisa inapoi mediului laser, fascicol laser (in celemai multe cazuri) ce vine fr interaciunea cu pilea esutului. Pentru un mai bun cuplaj

intre radiaia laser si esut aceste pierderi pot fi minimizate prin curirea pielei pentru a

scdea coieficientul de reflecxie la utilizarea lungimilor de unda.

Aceste pierderi sunt, in total, uzale nu mai mult de 5% de la puterea fascicolului ce vine

si depinde de altfel si de calitatea pielii, a pigmentului, etc.

nuntrul pielei, fasciculul este absorbit (Ia.s) si sufer de asemeni alte procese

(reflexie, imprastiere, etc.) care pot fi neglijate din punct de vedere al balantului

energetic. In esut fasciculul este refractat (If) in funcie de proprietile optice ale

esutului, isi schimba direcia de propagare respectnd fascicolul incident. O parte a

fasciculului este imprastiat in continuare (If.s) rspndind lumina pana la punctul de

11

Fig. 4.1.


12/21

incidena in interiorul esutului in toate direciile, in funcie de neomogenitatile esutului.

In alta parte (Ia) este absorvit de componentele atomice sau moleculare de aa numita

interaciune rezonanta intre fasciculul laser si esut. In final rmne o intensitate a

fasciculului Irem care este in funcie de adncimea la care intensitataea luminii este

msurata in esut. Energetic balana este data de:

remasfrsbR IIIIIII +++++= ..0

Trebuie menionat ca Ir inseamna aici ca intensitatea fasciculului sufer doar

reflexie mai jos de planul de observare; aceeai este adevrata si pentru If.s, Ia si Irem deci

de aceea fiecare termen din termenul din dreapta al ecuaiei este completarea celorlalte.

Absortia radiaiei laser in esut este fcuta de cele mai multe ori de ctre

hemoglobina si apa cum se arata in Fig. 4.2 , dar o contribuie relativa importanta o are

de asemenea melanin si oxihemoglobina32.

Fig. 4.2 Caracteristicele de absortie ale principalelor constituente de esut

12


13/21

Rezulta ca pentru a avea o penetraie adnca a fasciculului in esut trebuie

folosite "ferestre" de aproximativ 600nm si l,5 m unde doua componente majore ale

esutului (hemoglobina si apa) absorb mai puin de 5% din radiaia ce vine.

La lungimi de unda mai mari dect 600nm hemoglobina devine cel mai

important absorbant cat timp mai mult de 1.5 m de apa domina absortia. In acord cu

aceste date, LLLT (Low Level Laser Therapy terapie laser de mica putere)

trebuie sa utilizeze lungimi de unda de 600nm - 1.5 m linie spectrala.

O data cu dependenta coeficientului de absortie al esutului pe lungime de unda,

adncimea penetraiei a fasciculului laser variaz intre 3-6cm pentru fascicule de diode

laser, HeNe sau Nd:YAG la aproximativ l .5mm pentru Ar+ si l mm pentru CO2.

Urmrind radiaia laser de absorbtie, in funcie de nivelul de putere al

fasciculului si de lungimea de unda, exista doua feluri de procese:

1. procese reversibile ce sunt de interes pentru LLLT2. procese ireversibile ce sunt de interes pentru chirurgie.

In general, nivelele de putere recomandate pentru aplicaiile medicale sunt

urmtoarele:

W, pentru diagnosticele propuse in ordinea de nu perturba esutul

mW - sute de mW pentru LLLT

W - zeci de W pentru scopuri chirurgicale.

Dup absortia radiaiei laser putem face una din cele mai importanteconsecine, incalzirea esutului. In TABELUL 4.1 sunt prezentate modificrile

structurale si fiziologice in esuturile vii, urmrind absortia laser, in funcie de

temperatura corpului.

Temperatura esutului (C) Efect termic pe esut

45 Retractie - Hipertermie

50 Reducia activitii enzimelor

60 Paguba de proteine; cuagulatie

80Paguba de colagen; afeciune produsa la

permeabilitatea membranei

>100Distrugerea moleculara a strii solide;

carbonizatii

TABELUL 4.1 Modificri structurale si fiziologice ale funciilor esutului viu si

temperatura esutului

13


14/21

Pentru scopul propus de LLLT interaciunea fasciculului cu esutul va fi permisa

doar daca esutul nu depete 45 C.

In aceste condiii efectul produs prin esut este artat in Fig. 4.3. Este sarcina

fiecrei categorii utilizate de a msura si, mult mai important de o observa efectele

directe si efectele terapeutice. Efectele produse de radiaia laser pe esut pot fi controlate

de altfel si de focalizarea fasciculului laser pe piele. In Fig. 4.4 sunt artate teri posibile pozitii ale focalizrii fasciculului respectnd suprafaa pielei (esutului); regiunea

focalizata, in care densitatea de energie maxima este produsa, nu este un punct; niciuna

nu are formele si dimensiunile unei figuri geometrice ideale. Daca fasciculul este centrat

pe suprafaa pielei putem avea o mare transmisie de energie la corp pe o arie restrns

(uzual nu mai mult de civa cm ptrai). Daca densitatea de energie este de ordinul a

ctorva W/mm2 putem obine efect chirurgical, dar daca densitatea de putere este de

ordinul a catorva W/mm

2

putem produce efecte fr modificri ireversibile in esut.Cnd fasciculul laser cade divergent sau convergent pe esut, efectul asupra lui

poate fi controlat in funcie de numrul mare de parametri de iaradiere cum ar fi:

densitatea (energia) de putere, timpul de iradiere, lungimea de unda a fasciculului,

polarizarea, etc.

14

Fig. 3.3 Efectele fasciculului laser prin esut

Fig. 3.4. Poziii ale fasciculului laser respectnd suprafaa esutului


15/21

3.2.Aplicatiile laserului cu excimeri in oftalmologie

Ochiul este un organ de aproximativ 24mm in diametru . El are o distanta focala deaproximativ 16,7mm in aer sau de aproximativ 60 de dioptri. Oftalmologii prefera safoloseasca termenul de dioptru (1dioptru=1/metru) cand masoara eroarea de refractie aochiului sau puterea elementelor optice ale ochiului. Puterea dioptrului a unei suprafetecurbe este definita:

D=(n-n)/r,unde am notat cu n-indicele de refractie , r-unghiul de refractie si cu n-indicele de

refractie al mediului unde se propaga unda.Elementele care realizeaza refractia la ochisunt :corneea, lentilele, lungimea axiala.Dintre aceste 3 elemente doar corneea esteaccesibila atat pentru masurare cat si pentru modificare. 80% din puterea optica aochiului adica cam 48 de dioptri este rezultata de la cornee.Partea anterioara a corneeieste elementul principal pentru ochi.O mica schimbare in curbura sa poate cauza omodificare majora in modul de percepere al ochiului. Relatia dintre corectia de refractiesi schimbarea curburii corneei este urmatoarea: D=-D*( r/r),

unde r reprezinta unghiul in radiani a curburii corneei inainte de corectie, r unghiul in rad al curburii dupa corectie,D puterea dioptrului corneei inainte de corectie.

1)MIOPIAMiopia este boala in care o persoana vede foarte clar in apropierea sa iar la distanta

vede totul in ceata. Aceasta problema poate fi corectata prin purtarea de ochelari saulentile de contact fie prin ablatiunea laser in centrul corneei pentru a se mari punctul incare sunt focalizate razele soarelui. Deci ablatiunea din centrul corneei este direct legatade tratamentul de marire a acestei zone, tratament care se face pe o zona cat se poate de

mica. Cu toate acestea zona trebuie sa fie destul de mare in asa fel incat suprafatacorneei care nu este tratata, cea de la exterior sa nu protejeze o a doua imaginenefocalizata pe retina. Pacientii care sufera de aceasta anomalie , percep mai alesnoaptea anumite luminite care se misca permanent, cauzate de catre zona mica detratare de aroximativ 4mm precum si de dilatarea pupilei care are loc noaptea. Marindzona de tratament la mai mult de 6mm in diametru aceasta problema se diminueaza.

2)HIPERMETROPIAEste boala de ochi opusa miopiei care poate de asemenea sa fie corectata.In practica,

hipermetropia este mult mai usor de tratat decat miopia pentru ca regresia esteconsiderabil mai mare.Motivele de sporire ale acestei regresii nu au fost inca

stabilite.Un factor important pare a fi schimbarea severa a suprafetei de curbura.Oriceprocedura de ablatiune a corneei va duce la formarea unei zone de discontinuitate inurma tratamentului.Aceasta trasatura este pronuntata in tratamentul de hipermetropie.

La inceputul anilor 90 au fost facute primele incercari chirurgicale cu laser iarastazi acest tip de operatie este aproape o procedura de rutina care se imparte in 3metode diferite numite: PRK ,PTK si LASIK.

Metoda PRK (Photo Refractive Keratectomy)Pentru persoanele care sufera de miopie ,unde puterea de refractie a corneei si

lentilele sunt prea puternice in comparatie cu lungimea globului ocular, suprafatacorneei va fi aplatizat, turtit prin ablatiunea din centrul tesutului corneei , pentru areduce puterea sa de refractie.Pe de alta parte , pentru un ochi care sufera de

15


16/21

hipermetropie adica vede bine la distanta iar de aproape vede in ceata, acolo undeputerea de refractie este prea mica , suprafata corneei va fi corectata prin mutareamajoritatii tesutului la coada corneei . Prin aceasta profilare a suprafetei corneei cu unanumit numar de grade pe axe diferite, erorile de refractie cum ar astigmatismul pot ficorectate.

Principiul metodei se observa in figura alaturata:

Conform cu marimea erorii de refractie , o suprafata intre10-100 m din cornee poate fi mutata.La un laser cu o fluenta variind intre 120 si 180

mJ/cm aproximativ 0,5 m din tesutul corneei poate fi mutat, indepartat la fiecare pulsal laserului. Inainte de inceperea tratamentului cu laser , o suprafata de 70 m dinepiteliul corneei este indepartata mecanic.

Epiteliul este un strat fin de celule cu o agitatie foarte mare. Celulele incep sa sevindece intr-un timp de minim 24 de ore de la indepartare .

Metoda PTK (Photo Therapeutic Keratectomy)In afara de modificarea refractiei , mai pot aparea probleme cum ar fi leziunile sau

o varietate de infectii ale corneei care pot fi rezolvate prin netezirea suprafetei cornei.Acest lucru se face prin aplicarea unei solutii de metilceluloza pe suprafata corneei in

locul unde exista rana ,leziunea iar apoi suprafata este expusa iradierii laserului cuexcimeri si astfel se realizeaza ablatiunea.Primul pas in realizarea acestui tip deablatiune este indepartarea epiteliului.Apoi, solutia de metilceluloza este aplicata silaserul cu excimeri este folosit pentru a realiza ablatiunea tesutului corneei expusiradierii.In mod normal cu ajutorul acestei proceduri sunt corectate anumite defecte devedere si in special hipermetropia deoarece in acest proces mai mult tesut este indepartatdin centru decat de la periferia corneei.

In figura alaturata se prezinta principiul metodei:

16


17/21

Metoda LASIK (Laser in Situ Keratomileusis)Aceasta metoda se aplica in cazul miopiei mici si medii cand apar complicatii ca

formarea gresita a cicatricei si in acest caz pot aparea regrese.Acestea sunt in primul rand cauzate de o puternica instalare a durerii ranii care sevindeca, produsa de mutarea unei marimi destul de mari de tesut. Aceste dificultati pot fievitate printr-o procedura care a fost propusa de catre Pallikaris la inceputul anilor 90.Cu ajutorul acestei metode partea interioara a corneei va fi parcursa si indepartata decatre laserul cu excimeri.

17


18/21

Pentru aceasta o suprafata de grosime de aproximativ 160 m este separata si astfelse intra in interiorul corneei unde tesuturile cornei vor suferi ablatiunea cu ajutorullaserului ,atata timp cat este necesar pentru a corecta eroarea de refractie.Prin aceastametoda se pot face corectari ale miopiei de pana la 6 dioptri precum si ale celorlalte 2

probleme care apar la ochi:astigmatismul si hiperopia de pana la 4 dioptri.

Operatia de glaucomPartea din fata (cea vizibila) a ochiului contine umoarea apoasa .Acest fluid

comunica cu restul structurii prin niste canale care formeaza o retea puternicvascularizata. Daca aceasta retea devine impermeabila din diferite motive , fluidul nupoate circula si presiunea va creste in interiorul ochiului presand astfel pe nervul optic.Ca rezultat ,ochiul isi pierde permanent vederea.Aceasta boala este numita glaucom.

O cale de indepartare a acestei presiuni periculoase dintr-un ochi care sufera deglaucom este sa deschizi reteaua prin metoda fotoablatiunii. Pentru aceasta o radiatie cu =308nm a laserului cu excimeri cu XeCl este cea mai buna pentru ablatiunea tesutuluideoarece pagubele sunt nesemnificative.Pentru a realiza aceasta depresurizare dininteriorul ochiului este nevoie de doar 6-8 incizii .Taisurile acestor incizii,deschiderisunt foarte netede,fara asperitati iar aceste incizii nu se vor mai inchide.

Angioplastia laserAngioplastia este o metoda folosita sa deschida arterele care sunt blocate de anumite

plagi.Aceste plagi sunt niste formatiuni de colesterol si alte molecule grase inauntruarterei.In timp aceasta plaga poate incetini si chiar opri circulatia sangelui. Astfel

18


19/21

curgerea normala a sangelui poate fi restabilita prin curatarea sau indepartareablocajului. Pentru a se interveni in astfel de cazuri trebuie sa se stie cu exactitate locul simarimea blocajului.

Angioplastia folosind laserul cu excimeri s-a dezvoltat la inceputul anilor 80 printr-unefort de a rezolva 2 probleme : reirigarea si blocajele.Aceasta metoda ofera posibilitateade a muta un tub subtire de a lungul arterei pentru a vaporiza toate aceste plagi.Laserulcu excimeri cu XeCl cu lungimea de unda de 308nm este astazi tehnica cea maievoluata pentru aplicatiile medicale. Cand artera a fost blocata total ,laserul poate sapa ogaura in plaga si astfel sangele poate trece.In zilele noastre aceasta metoda a devenit unasimpla si ieftina fiind o alternativa pentru operatii mai dificile cum ar fi cea pe corddeschis.

Directii viitoare

Laserul cu excimeri reprezinta cea mai puternica sursa de radiatie UV.Acest laser a cunoscut in ultimii 15 ani o dezvoltare atat a numarului cat si a tipurilor deaplicatii in care este folosit.Initial mai mult un instrument stiintific , laserul cu excimeri

a devenit in ziua de azi la fel de important atat in industrie cat si in medicina.Aplicatiilebazate pe acest laser ne domina viata.Cu ajutorul lor se construiescmicrocipuri,imprimante cu jet de cerneala, cabluri pentru industria aeronautica, serealizeaza anumite operatii ca cea de corectare a problemelor de vedere,etc.

Prin introducerea acestor laseri in medicina s-a observat ca precizia si timpul scurtpentru punerea unui diagnostic nu a mai ridicat nici un fel de probleme. Cu toate acesteas-a observat ca desi tehnologiile care folosesc acest laser capata noi dimensiuni inchirurgie in special,totusi acest laser este inca in stadiul de inceput.Noile tehnologii laserintriga si in acelasi timp ridica multe semne de intrebare inginerilor si cercetatorilorimplicati in acest domeniu.Desi secolul 20 a fost dominat de electron , expertii atat din stiinta cat si din industrie

sunt de acord ca secolul 21 va fi al fotonului.Laserul cu excimeri va deveni probabil ounealta indispensabila pentru o gama larga de domenii sau tehnologii cum arfi:telecomunicatiile,medicina,stiinta ,industriile prelucratoare .

In prezent se depun eforturi considerabile pentru dezvoltarea surselor de fotoni culungimi de unda si mai mici.Aceste dezvoltari sunt motivate de dorinta aceasta deminiaturizare.In prezent se folosesc laseri cu lungimi de unda de 157nm dar urmatorul

pas va fi ajungerea la lungimi de unda chiar si mai mici adica 10-15nm.Intrebarea care ne macina este :Unde duce acest drum?

Parintele chirurgiei refractate,Jose I.Barraquer spunea odata urmatoarele:Poate, inviitorul apropiat si pentru a evita chirurgia , va fi posibil sa inmuiem corneea , sa-imodificam forma, sa o intarim din nou si sa-i mentinem noua forma si astfel sa-i

corectam erorile de refractie intr-o maniera nechirurgicala.

19


20/21

4.CONCLUZII

Datorita utilizrii laserului, in medicina s-a fcut un important pas inainte,datorita proprietilor remarcabile pe care le are radiaia laser asupra esutului. Astfel

cele mai importante caracteristci sunt cele legate de focalizare, ele conducnd la o

incalzire sau o perforare locala de precizie submicronica si cele legate de interaciunea

fr contact cu esutul (utilizate foarte mult in oftalmologie).

Prin intermediul acestui proiect s-a incercat o accentuare a utilitii laserului in

fizioterapie cat si in medicina in mod general. In prima faza s-a fcut o documentare

asupra efectului radiaiei laser, al terapiei cu laser si a utilitii acesteia in domeniulmedical. Prezentarea terapiei cu laser de mica putere s-a realizat cuprinznd domenii

ca fizica, medicina si electronica.

In final se poate spune ca terapia cu laseri de mica putere are o aplicabilitate

pe scara larga in medicina, muli oameni optnd pentru aceasta si s-a constatat ca

laserul este un instrument cu un cmp bine definit cu aplicaii unice.

20


21/21

BIBLIOGRAFIE

1. DAN C. DUMITRA, Biofotonica. Bazele fizice ale aplicatiilor laserilor in medicina

si biologie, Editura All Educational, Bucuresti 1999, pag 1-174

2. T.KARU, "Molecular mechanism of therapeutic effect of low intensity laser

irradiation" ,Lasers Life Sci.2(l), 1998, pag. 53-74

3. R. A. VACCA, E. MARRA, E.QUAGLIARIELLO, "Increase of both transcription and

translation activities following separate irradiation of the in vitro system components

with HeNe laser ", Biochem. Biophys., 1994, pag. 991-997

4. Cursul de Tehnologii Electrofizice al Prof.dr.ing. FLORIN TEODOR

TNSESCU

5. Excimer laser technology:laser sources,optics,systems and applications

6. Microsoft Encarta 2001 Enciclopedia de Luxe

7. Optical engineering-vol.32 ,nr.2 ,Februarie 1993

8. Optical Engineering-vol.34 ,nr.3 ,Martie 1995.

Echip de Diagnoza Si Tratament

Documents

Transcript of Echip de Diagnoza Si Tratament