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CAMPO ELETTRICO CAMPO MAGNETICO DIREZIONE DI PROPAGAZIONE Onde elettromagnetiche.

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Presentazione sul tema: "CAMPO ELETTRICO CAMPO MAGNETICO DIREZIONE DI PROPAGAZIONE Onde elettromagnetiche."— Transcript della presentazione:

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2 CAMPO ELETTRICO CAMPO MAGNETICO DIREZIONE DI PROPAGAZIONE Onde elettromagnetiche

3 Emissione di onde elettromagnetiche

4 Molte lunghezze d’onda e colori; le onde viaggiano disordinatamente e non sono in fase

5 Emissione stimolata Quando i fotoni raggiungono una certa intensità essi riescono ad uscire dallo specchio semiriflettente in un unico raggio monocromatico ed in fase (emissione stimolata di atomi tutti eguali e perfettamente in direzione rettilinea ) Emissione spontanea Avviene quando l’elettrone eccitato ha eccessiva energia e un fotone o quanto di energia viene rilasciato.L’atomo ritorna nel suo stato stabile con gli elettorni circolanti attorno al suo nucleo

6 EMISSIONE SPONTANEA e¯ + P1 + + P1 + P1 + + P2 P2 EMISSIONE STIMOLATA

7 I lampi luminosi di luce policromatica ed incoerente prodotti dalla lampada flash che circonda il rubino eccitano gli atomi di cromo che spostano i loro elettroni dell’ultima orbita in una posizione più esterna,cui corrisponde una maggiore energia.Normalmente questi elettroni restituiscono l’energia ricevuta sotto forma di fotoni tutti con la stessa energia luminosa (stesso colore),ma diretti in ogni direzione. QUESTA E’ L’EMISSIONE FOTONICA DI TIPO NATURALE.

8 EMISSIONE STIMOLATA Quando i fotoni di luce monocromatica vengono generati si vengono a trovare intrappolati in una struttura risonante costituta dai due specchi paralleli di cui uno è riflettente ed uno semiriflettente,che li costringono ad andare avanti ed indietro molte volte in linea retta.Questi fotoni passando vicino agli atomi eccitati producono l’emissione di altri fotoni che sono della stessa frequenza e fase,costretti ad oscillare fra i due specchi,che costituisce una cavità risonante ottica.

9 ENERGIA Si misura in Joules (J) Il flusso di energia e’ la quantità di energia prodotta sulla superficie per cm 2 (J/cm 2 ) POTENZA Rappresenta l’intensità alla quale l’energia viene prodotta Si misura in Watt (W) La densità è la potenza applicata sulla superficie (W/cm 2 )

10 DENSITA’ DI POTENZA Potenza (Watt) Area ( cm 2 ) = T(Sec.) DENSITA’ DI ENERGIA = X Potenza ( Watt ) Area ( cm 2 )

11 VENTRE CRESTA AMPIEZZA LUNGHEZZA D’ONDA

12 Lunghezza Ampiezza Frequenza Lunghezza d’onda Corta *Alta Frequenza Lunghezza d’onda lunga *Bassa Frequenza LUNGHEZZA D’ONDA E FREQUENZA DI ONDE A CONFRONTO

13 PRIMO LASER REALIZZATO NEL 1960 DA UN RICERCATORE AMERICANO T. N. MAIMAN E’ la continuazione nel campo ottico del MASER, amplificatore a microonde funzionante all’elio liquido.

14 COMPONENTI DEL LASER mezzo attivo Specchio riflettente Specchio semiriflettente Cavita’ ottica Risonante Sorgente di energia esterna

15 I primi laser sperimentali utilizzavano come materia prima un rubino posto fra due specchi paralleli e circondato da un tubo di vetro contenente gas che veniva sottoposto a scariche luminose di tipo impulsivo.

16 La luce bianca come quella solare è costituita da tutti i colori dell’iride

17 Il raggio laser è monocromatico,ha un solo colore cioè una sola frequenza

18 LUCE BIANCA LASER COERENTE AMPIO SPETTRO NON-COLLIMATA NON COERENTE MONOCROMATICA COLLIMATA

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20 Il raggio laser può essere emesso in modo continuo senza alcuna interruzione CONTINUO TEMPO POTENZA

21 il raggio laser è costituito da impulsi che si ripetono nel tempo con una determinata frequenza. PULSATO TEMPO POTENZA

22 I LASER possono essere differenziati in base alle modalità di emissione della radiazione. CONTINUO PULSATO TEMPO POTENZA TEMPO

23 ArF193 nm ns XeCl308 nm ns XeF351 nm ns Dye Laser nmcontinuo o pulsato Argon nmcontinuo Krypton nmcontinuo Free electron laser800 – 6000 nm ps He-Ne633 nmcontinuo Diodo laser670 – 900 nmcontinuo o pulsato Rubino694 nm μs Alexandrite720 – 800 nm50 ns μs Nd:YFL1053 nm ps Nd:YAG1064 nm ps Nd:YAP1364 nm μs Ho:YAG2110 nm μs Er:YSGG2780 nm μs Er:YAG2940 nm μs CO nmcontinuo o pulsato Principio attivo Lunghezza d’onda Modalità emissione

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25 RAGGI X MICRONDE ONDE RADIO Excimer Argon KTP Diodo Ruby Alexandrite Nd:YAG Er:YAG CO UV VISIBILE INFRARROSSI SPETTRO ELETTROMAGNETICO

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27 1 W 3 W 5 W 100  s 150  s

28 Seconda parte del corso : INTERAZIONE LASER CON I TESSUTI

29 INTERAZIONE LASER-TESSUTI  i parametri fisici utilizzati con la materia vivente non sono dissimili da quelli in uso nelle ricerche riguardanti l’interazione delle onde elettromagnetiche con la materia anche non vivente;  non é possibile individuare per ciascun laser e per ciascun tessuto un effetto singolo ma si determina sempre un effetto prevalente ed effetti secondari;  le varie interazioni possono avere sui tessuti effetti positivi o negativi, favorevoli o dannosi, in relazione al tipo di tessuto ed alla situazione obbiettiva in cui quel tessuto si trova in un determinato momento.  nella bocca, le distanze fra vari tipi di tessuto (dente, legamento, osso, gengiva) sono minime;

30  LUCE LASER  LUCE LASER Riflessa  LUCE LASER  LUCE LASER Assorbita  LUCE LASER  LUCE LASER Trasmessa  LUCE LASER  LUCE LASER Diffusa INTERAZIONE DELLA LUCE LASER SUL TESSUTO UMANO

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32 superficie Punto Focale Lente A FuocoDefocalizzato DENSITA’ DI POTENZA  Punto  Punto focale  Superficie  Potenza  Manipolo

33 MANIPOLI COLLIMATI MANIPOLI FOCALIZZATI

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35 Radiazioni Laser

36 I cosidetti "soft laser" in campo odontostomatologico hanno proprietà biostimolanti, antinfiammatori e soprattutto antalgiche. I laser definiti “power laser” hanno un elevato effetto di taglio e trovano una ampia applicazione sia in campo conservativo che chirurgico. ALCUNE INDICAZIONI SULL’USO DEL LASER

37 Quali possibili effetti terapeutici : - vasodilatazione sia capillare che arteriolare - azione antiflogistica, antiedemigena, antalgica - aumento dei leucociti e delle loro attività fagocitarie -stimolazione del metabolismo cellulare e proliferazione fibroblastica nelle lesioni - modificazione della pressione idrostatica intracapillare - maggiore assorbimento dei liquidi interstiziali - aumento della soglia di percezione dei nocicettori -- stimolazione del ricambio elettrolitico del protoplasma cellulare - stimolazione del sistema immunitario - aumento della temperatura locale - azione antibatterica.

38 Proprietà ottiche dei tessuti Modalità di reazione del tessuto allo stimolo dell’energia luminosa La conduzione tessutale del calore La dispersione del calore L’eventuale risposta infiammatoria del tessuto La vascolarizzazione del tessuto I meccanismi di riparazione tessutale

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40 Generatore flash Calore S1S2 10% Profilo del raggio Cavità ottica

41 COERENZA Le onde luminose sono sempre in fase tra di loro con stessa frequenza. MONOCROMATICITA’ La luce laser e’ composta da onde elettromagnetiche di una sola lunghezza d’onda caratteristica della particolare sostanza o GAS stimolato. UNIDIREZIONALITA’ A differenza di una comune sorgente luminosa (ad es. il sole), la luce laser si espande in una sola direzione. BRILLANZA A differenza di una comune lampadina, la concentrazione della luce laser in un solo punto, permette di raggiungere energie enormi.

42 Può essere realizzata partendo da due fenomeni fisici distinti: la riflessione totale l’effetto di curvatura della traiettoria del raggio che si propaga in un mezzo disomogeneo

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46  i interagire con il tessuto da trattare senza danneggiare iltessuto sano vicino;  u utilizzare la minima quantità di energia necessaria per ottenere l’effetto clinico desiderato.

47  Iniziale penetrazione della luce con conseguente deposizione di energia a livello del tessuto assorbente;  Diffusione dell’energia termica;  Evaporazione superficiale dell’acqua;  Disidratazione del tessuto;  Innalzamento della temperatura;  Vaporizzazione esplosiva.  Carbonizzazione (in seguito alla disidratazione)

48 FATTORI INERENTI ALLA LUCE LASER La P.D. del raggio Le caratteristiche temporali del raggio (pulsato) e la durata della pulsazione La velocità della pulsazione FATTORI ATTRIBUIBILI ALLA STRUMENTAZIONE Contatto o non contatto della fibra Raggio focalizzato o defocalizzato

49  Specifica lunghezza d’onda dell’emissione laser  Caratteristiche ottiche del tessuto bersaglio

50 VARIABILI LASER SOTTO IL CONTROLLO DELL’OPERATORE Potenza applicata (power density) Dimensione dello spot Fluenza Modalità di lavoro in rapporto al tessuto target (pulsato, contatto, non contatto)

51 PROPRIETA’ OTTICHE DEI TESSUTI E SPECIFICITA’ DELLA LUNGHEZZA D’ONDA INTERAZIONE RIFLESSIONE ASSORBIMENTODISPERSIONE TRASMISSIONE

52 A causa dei fenomeni di assorbimento e dispersione che si determinano in concomitanza con i fenomeni di rifrazione, non é facile determinare l’indice di rifrazione stessa per i vari tipi di tessuto.

53 Durante l’assorbimento si verificano: diminuzione della intensità del raggio laser generazione di fenomeni vibrazionali a carico delle molecole conseguente conversione dell’onda elettromagnetica in calore

54 Caratteristica dell’assorbimento é la SELETTIVITA’  acqua (Er:YAG)  pigmenti (melanina, emoglobina - Nd:YAG)  idrossiapatite (CO 2 )

55 Capacità del tessuto di assorbire energia elettromagnetica costituzione elettronica dei suoi atomi e molecole lo spessore della superficie assorbente la temperatura del tessuto la presenza di fattori favorenti l’assorbimento il grado di idratazione del tessuto

56 DISPERSIONE (Scattering) tipo di tessuto situazione obbiettiva in cui quel tessuto si trova in quel momento Non é un fenomeno assoluto ma dipende da

57 Jaywant S, Wilson B e coll. Temperature dependent changes in the optical absorption and scattering spectra of tissues: correlation with ultrastructure. Laser-Tissue Interaction IV, Spie vol. 1882, 1993, pp Gli autori hanno dimostrato come il coefficiente di scattering del tessuto può variare al variare della temperatura, a causa dei mutamenti ultrastrutturali che avvengono all’interno del tessuto

58 EFFETTI SUI TESSUTI DELLA RADIAZIONE LASER Interazione FotochimicaFototermica FotoelettricaFotomeccanica

59 INTERAZIONE FOTOCHIMICA BIOSTIMOLAZIONE TERAPIA FOTODINAMICA FLUORESCENZA Un raggio di una specifica lunghezza d’onda viene assorbito dai cromofori con conseguente reazione biochimica a livello cellulare

60 INTERAZIONE FOTOCHIMICA Fotosintesi clorofilliana Abbronzatura ESEMPI DI INTERAZIONE FOTOCHIMICA

61 INTERAZIONE FOTOCHIMICA BIOSTIMOLAZIONE Cicatrizzazione Riparazione Effetti antalgici Disturbi articolari - ATM Effetto miorilassante

62 Campi di utilizzo dei Soft Laser in Odontoiatria Trattamento della sensibilità dentinale 4-8 J Guarigione di ferite dopo estrazioni, chirurgia parodontale6-10 J Lesioni erpetiche o afte6-10 J Riduzione della risposta infiammatoria dopo preparazione profonda di cavità 4 J Pulp tester per pulpiti irreversibili 2 J Iper-analgesie per otturazione di classe I o II in pazienti adulti e bambini (non ago, non labbro intorpidito) 6-8 J Analgesia per cementazione di corone8-10 J Diminuzione della risposta infiammatoria dopo chirurgia maxillofacciale, artrocentesi8-10 J Trattamento del Trigger point nelle lesione dell’ATM8-20 J Scaling profondo e curettage sub gengivale 2 J Riduzione della risposta infiammatoria post endodonzia8-20 J Riduzione dell’edema post operatorio in implantologia e favorire la rigenerazione ossea perimplantare8-20 J

63 Utilizzazione di un Fotosensibilizzatore (HpD) che viene iniettato in vena TERAPIA FOTODINAMICA

64 FLUORESCENZA Si determina quando l’energia della luce viene assorbita da specifiche molecole o componenti tessutali che successivamente rilasciano l’energia sotto forma di luce.

65 KaVo DIAGNOdent (635 nm)

66 EFFETTI DEL LASER SULLA DENTINA 1 VOLATILIZZAZIONE (200 micron) 1100 C° 2 AFFEZIONE TERMICA NECROSI CELLULARE (200 micron) 1200 C° 3 TESSUTO SANO

67 COMPOSIZIONE DEL DENTE

68 DIODONDCO2AR Circa 6 cm Circa 3 cm Circa 1 mm Circa 1.5 mm

69 Si determina per trasformazione dell’onda laser in calore. Rimozione tissutale per vaporizzazione del tessuto e super riscaldamento dei fluidi tissutali. FATTORI CHE INFLUENZANO L’ASSORBIMENTO DI ENERGIA lunghezza d’onda parametri e tipologia dello spot densità di potenza durata della pulsazione frequenza della pulsazione proprietà ottiche del tessuto composizione del tessuto INTERAZIONE FOTOTERMICA

70 ACQUA HA

71 Si determina per trasformazione dell’onda laser in calore. Rimozione tissutale per vaporizzazione del tessuto e super riscaldamento dei fluidi tissutali Trasformazione dell’energia fotonica in eccitazione molecolare (elettroni) Diffusione della energia ai tessuti circostanti In rapporto alla conducibilità termica, possibili danni ai tessuti adiacenti Trasformazione in energia

72 Rapporto TRT – Lunghezza d’onda

73 Il massimo picco di assorbimento dell’acqua corrisponde al minimo TRT(tempo di rilassamento termico)

74  Disidratazione tissutale  Carbonizzazione  Coagulazione del sangue  Denaturazione delle proteine POSSIBILI FATTORI DI DANNO

75 INTERAZIONE FOTOTERMICA VARIABILI DI DANNO TERMICO Dimensione dello spot (attenzione al raggio focalizzato) Durata di esposizione Velocità di ripetizione dell’impulso Durata dell’impulso

76 INTERAZIONE FOTOTERMICA 45 °CVasodilatazione, danno epiteliale e morte delle cellule 50 °CScomparsa della attività enzimatica 60 °CDisorganizzazione delle membrane cellulari, denaturazione delle proteine 70 °CDenaturazione del collagene e permeabilizzazione delle membrane 80 °CContrazione delle fibre collagene, necrosi 100 °CVaporizzazione dell’acqua, disidratazione totale >100 °CVolatilizzazione dei costituenti organici °CFrammentazione molecolare, carbonizzazione °CGenerazione di fumi, combustione

77 Profondità di penetrazione del raggio proprietà fisiche del tessuto bersaglio lunghezza d’onda densità di potenza del raggio d’emissione degradamento (coefficiente d’attenuazione)

78 Degradamento o attenuazione Il raggio perde gradatamente la sua intensità a mano a mano che penetra all’interno del tessuto La legge di Lambert e Beer stabilisce che: l’assorbimento dell’intensità del raggio é direttamente proporzionale alla concentrazione degli elementi assorbenti. Esiste una distanza specifica alla quale la densità di potenza del raggio si riduce ad un livello tale da non riuscire più a dare alcun tipo d’interazione. Tale distanza é definita: PROFONDITA’ D’ESTINZIONE

79 INTERAZIONE FOTOACUSTICA Azione di tipo fotomeccanico Determinata da impulsi molto brevi che provocano nei tessuti un aumento di pressione e formazione di vere e proprie onde acustiche

80 Uno spot grande, anche a bassa fluenza, può determinare un danno grave a livello del tessuto In presenza di onde acustiche

81 Formazione di forze tensili o compressive che determinano lesione tissutale indipendentemente dalla produzione di calore

82 FRATTURA OTTICA Azione di tipo fotomeccanico Fenomeni di ionizzazione multi fotonica che avvengono all’interno di un campo elettrico. Se gli elettroni assorbono dei fotoni tendono ad accelerare. Gli elettroni accelerati urtano contro altri atomi con conseguente formazione di energia cinetica. Plasma

83 INCISIONE ABLAZIONE COAGULAZIONE STERILIZZAZIONE SALDATURA DEI TESSUTI

84 Divisione in classi dei Laser Classe 1 2 3A 3B 4 Innocui, intrinsecamente sicuri, anche in caso di errori di manipolazione; possono essere esclusi tutti gli effetti dannosi, ovvero la radiazione è inaccessibile.

85 Divisione in classi dei Laser Classe 1 2 3A 3B 4 L’esposizione oculare diretta alla radiazione non deve causare alcun effetto dannoso. Laser solo nel campo del visibile con potenza, a regime continuo, non superiore a 1.0 mW.

86 Divisione in classi dei Laser Classe 1 2 3A 3B 4 Laser a fascio allargato di forma circolare o lineare. Le radiazioni che possono penetrare nell’occhio sono tipo classe 1, se la radiazione è nell’invisibile, tipo classe 2 se visibile.

87 Divisione in classi dei Laser Classe 1 2 3A 3B 4 Laser che in regime a emissione continua non devono superare 0.50 W di potenza. La visione di riflessi diffusi non deve causare alcun effetto dannoso (ad esempio per alcun effetto dannoso (ad esempio per proiezione su una parete bianca).

88 Divisione in classi dei Laser Classe 1 2 3A 3B 4 Laser che non appartengono alle classi precedenti. Sono laser senza limite superiore di potenza. Raggio e riflessioni sono pericolose per gli occhi e la pelle. Possono agire sui materiali determinando liberazione di sostanze nocive o causare incendi.

89 RISCHIO DA RADIAZIONI LASER la classificazione delle apparecchiature laser secondo il grado di pericolosità della radiazione accessibilela classificazione delle apparecchiature laser secondo il grado di pericolosità della radiazione accessibile i valori massimi ammissibili della Esposizione Massima Permessa (EMP) per la visione diretta del raggio laseri valori massimi ammissibili della Esposizione Massima Permessa (EMP) per la visione diretta del raggio laser La norma internazionale IEC-825 definisce:

90 Provvedimenti amministrativi di protezione e controllo  Certificazione rilasciata da Esperto Qualificato (Normativa 626)  Nomina di un addetto alla sicurezza laser  Formazione del personale

91 Norme di protezione e sicurezza Locale predisposto e segnalato Locale predisposto e segnalato Utilizzo limitato alle persone autorizzate Utilizzo limitato alle persone autorizzate Operatore responsabile della sicurezza Operatore responsabile della sicurezza Protezione oculare adeguata Protezione oculare adeguata Controllo sempre possibile del fascio Controllo sempre possibile del fascio Laser spento e chiave rimossa se incustodito Controllo immediato specialistico in caso di Controllo immediato specialistico in caso di esposizione oculare accidentale esposizione oculare accidentale

92 SolidiLiquidi Gassosi Teleria Prodotti di carta Plastica Cere e resine Etanolo Acetone Metilmetacrilati Solventi Ossigeno Protossido d’azoto Anestetici generali Vapori aromatici

93 FINE NON E’ FINITA QUI. CI VEDIAMO AL PROSSIMO CORSO AVANZATO

94 Tempo sul Tessuto Tempo 20ms100ms80ms60ms40ms


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