Amplificazione della luce per “emissione stimolata” di radiazioni DEFINIZIONE Amplificazione della luce per “emissione stimolata” di radiazioni L - Light A - Amplificated S - Stimulated E - Emission R - Radiation 1960 T.H. Maiman (rubino) Strumento che genera ed amplifica una luce non esistente in natura: una sola lunghezza d’onda, monocromatica (un solo colore puro) coerente (onde sempre nella stessa fase, nel tempo e nello spazio)

CENNI STORICI: LUCE - CHIRURGIA Lanterna con lente per concentrare la luce Leonardo Da Vinci In che modo si faccia un lume bello e grande Codice Atlantico (1480) F. 34 Thomas Vicary (XVI sec) CARATTERISTICHE NECESSARIE AL CHIRURGO “Per prima cosa, deve essere ISTRUITO come seconda, dev’essere ESPERTO come terza, dev’essere intelligente come quarta, deve avere buone maniere”

SPETTRO ELETTROMAGNETICO Luce policromatica Visibile: 400 - 700nm Invisibile: VC 100 - 250nm UVB 250 - 300nm UVA 300 - 400nm IR V 700 - 1.000nm IR L 100.000nm Luce Visibile 6 colori: Viola - Blu - Verde - Giallo - Arancio - Rosso La seconda foto piu le scritte in ordine secondo.

500 Colori Puri = 500 Lunghezze d’onda Vis. = 500 Laser (Teorici) LUCI SEMPLICI - LUCI COMPOSTE Colori PURI Violetto 400 - 420nm Azzurro 440 - 470nm Verde 500 - 530nm Giallo 530 - 580nm Arancio 590 - 600nm Rosso 610 - 780nm Colori COMPLEMENTARI Verde Giallo Giallo Porpora Azzurro Azzurro -Verdastro Azzurro - Verde Luce Monocromatica = Colore Puro Luce Bianca = 2 Colori Complementari Percezione minima occhio umano: 380nm Percezione massima occhio umano: 880nm Visibilità Massima occhio umano: 550nm Chiaro saturo = vivo Chiaro smorzato = pallido (bianco) Scuro saturo = profondo Scuro smorzato = abbattuto (nero) 500 Colori Puri = 500 Lunghezze d’onda Vis. = 500 Laser (Teorici)

SCHEMA LASER CONVENZIONALE 1 - Materiale attivo 2 - Risonatore 3 - Sorgente energetica Il “materiale attivo” contenuto nel “risonatore” laser, viene eccitato (pompato) da una sorgente esterna (energia elettrica, luminosa, laser o termica) fino ad ottenere un numero di molecole eccitate superiore a quelle in riposo, “Inversione di popolazione” con Emissione Stimolata (produzione di fotoni tutti in fase fra loro) e amplificazione energetica dell’onda che li trasporta. L’amplificazione può essere moltiplicata ulteriormente facendo rimbalzare i fotoni, alla velocità della luce, attraverso il risonatore ottico, composto da due specchi paralleli uno dei quali, essendo parzialmente riflettente, consente l’emissione di luce: Amplificata - Monocromatica - Coerente - Unidirezionale

PHYSICAL CHARACTERISTICS MONOCROMATICITÀ : una sola lunghezza d’onda COERENZA : onde nella stessa fase SCARSA DIVERGENZA : fascio stretto 100W=100Wmmq Secondo paragrafo Luce policromatica Incoerente Diverge 360° (spazio) Fascio largo 100W=0, 000001Wmmq

LASER MATERIALI ATTIVI SOLIDI: Rubino, Nd-YAG, Alessandrite, Erbio LIQUIDI: Dye (Rodamina) GAS: He-Ne, CO2, Argon, Kripton, Eccimeri. SEMICONDUTTORI: Diodo = Due elettrodi Anodo - Emittente (Ar), Catodo - Ricevente (Ga) (+ materiali waferizzati) Il “materiale attivo” da il nome allo strumento Laser: molti materiali (Argon, Kripton, Dye, Diodi ecc.) possono erogare numerose lunghezze d’onda. Oggi i Laser si dovrebbero identificare con il numero corrispondente alla lunghezza d’onda emessa.

RENDIMENTI DI CONVERSIONE Potenza elettrica - Potenza ottica ARGON, KRIPTON 1 % NEODIMIO -YAG 1 – 3 % CO2 10 – 16 % Bassa resa Impianto elettrico potenziato Raccordo idrico di raffreddamento Obbligatorio piano di manutenzione Consumo “materiali attivi” e alimentatori DIODI 34 - 60 % Compattezza Semplicità di esercizio Ogni Laser consente una sua gamma di usi ottimali. Il laser ottimale per tutti gli usi non esiste ancora!!!

LEGGI FISICHE RADIAZIONE LASER - Lunghezza d’onda - Densità di potenza - Tempo esposizione - Tipo impulso - Frequenza impulso TESSUTO - Densità - Capacità termica - Conduttività termica - Coefficiente assorbimento - Coefficiente diffusione

MODALITÀ EMISSIONE LASER 1,2,3...W sec 8 CONTINUA Riscaldamento sotto controllo dell’operatore PULSATA Riscaldamento controllato a supporto dell’operatore SUPERPULSATA Preserva il tessuto circostante ULTRAPULSATA Onde d’urto senza calore ablazione cellulare ……………………………. 10W msec ………………..…. 100W µ sec I grafici seconda …………... 1000W nano sec ………………………...….…

INTERAZIONE LASER TESSUTALE EFFETTI BIOLOGICI BASSA ENERGIA: - Fotofisici - Fotochimici - Fotodinamici MEDIA ENERGIA: - Fototermici - Focalizzati - taglio - Focalizzati Scanner - abrasione - Defocalizzati - coagulazione ALTA ENERGIA: - Fotoablativi SE ce posrto

LASER BASSA ENERGIA EFFETTI FOTOBIOLOGICI FOTOCHIMICI: Fotoinduzione Fotoattivazione FOTOFISICI: Fluorescenza Fosforescenza FOTODINAMICI: (+ Cromofori)

LASER MEDIA ENERGIA EFFETTI FOTOTERMICI 40° - 42° C : IPERTERMIA reversibile 45° - 60° C : EDEMA denaturazione enzimi 70° - 80° C : COAGULAZIONE coagulazione irreversibile 90° - 100° C : VAPORIZZAZIONE ebollizione necrosi - 300° C : CARBONIZZAZIONE essiccamento carbonizzazione - 500° C : INCANDESCENZA vaporizzazione solidi

INTERAZIONE LASER TESSUTALE EUFOTON Il danno periferico al cratere, diminuisce esponenzialmente con l’aumento della distanza dal bordo (Beer) - Ablazione / Vaporizzazione - Coagulazione irreversibile - Coagulazione reversibile - Ipertermia

Per 20 anni i Laser medicali sono stati utilizzati in: Chirurgia, Oculistica, Dermatologia Raggio focalizzato per coagulare vasi, tagliare tessuti, con minimo danno termico (0.2mm) sulle aree residue Medicina Raggio defocalizzato, a bassa potenza per ridurre edemi, flogosi, algie e per stimolare vascolarizzazioni e cicatrizzazioni