Εφαρμογές Οπτικών Ινών στην καθημερινότητα Βιομηχανία Ιατρική Αισθητική Πυρηνική Φυσική Αστρονομία Βιοχημεία Φυσικοθεραπεία Στρατός και Οπλικά Συστήματα Οπτικά Εφέ Φωτογραφία

L.A.S.E.R. Ακρωνύμιο του «Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation». Στα ελληνικά «Ενίσχυση Φωτός από Εξαναγκασμένη Εκπομπή Ακτινοβολίας» Πρώτη αναφορά το 1917 από τον A. Einstein Πρώτη λειτουργία από τον T.H.Maiman το 1960, με Laser Ρουμπινίου. Πρώτη επίσημη λειτουργία laser αποτρίχωσης το 1995 στην Αμερική Ένα χρόνο μετά, το 1996 επωλήθησαν περίπου συσκευές laser παγκοσμίως.

O T.H.Maiman με το πρώτο Ruby Laser

Διαφοροποίηση του LASER από το συμβατικό φως Ένταση (Intensity) Κατευθυντικότητα (Collimation) Φασματική Καθαρότητα ή Μονοχρωματικότητα (Monochromaticity) Συμφωνία (Coherence). Διακρίνεται σε δύο τύπους, τη Χωρική Συμφωνία (Spatial Coherence) και τη Χρονική Συμφωνία (Temporal Coherence).

Βασικές Αρχές Λειτουργίας των Laser Τα παρακάτω είναι κοινά σε όλα τα Laser, ανεξαρτήτως τύπου: Ενεργό υλικό (απ’όπου παίρνει το Laser το όνομά του) Οπτικό Αντηχείο ή Κοιλότητα Συντονισμού. Μέσα σε αυτό βρίσκονται και τα ειδικά κάτοπτρα που βοηθούν στη δημιουργία και τελική έξοδο της ακτίνας του Laser. Τμήμα της διαδικασίας Άντλησης. Η άντληση ενέργειας γίνται με τη χρήση φωτεινής ενέργειας (με ένα flash), αλλά μπορεί να επιτευχθεί και με ηλεκτρική εκφόρτιση, με βομβαρδισμό ηλεκτρονίων, με απελευθέρωση χημικής ενέργειας, με διαβίβαση ηλεκτρικού ρεύματος κλπ. Οπτική Ίνα. Μεταφέρει την ακτίνα αναλλοίωση έως την τελική έξοδό της από τη συσκευή.

Σχηματική διάταξη βασικού τμήματος Laser

Παράμετροι λειτουργίας και ακτινοβόλησης των Laser Μήκος κύματος (Wavelength) Μέγιστη ισχύς εξόδου Παλμός (συχνότητα) Διάρκεια ή Εύρος παλμού (Pulse Duration ή Pulse Width) Ενέργεια Γωνία πρόσπτωσης της δέσμης στην υπό θεραπεία περιοχή Γωνία απόκλισης της δέσμης Απόσταση μεταξύ της εξόδου εκπομπής και της ακτινοβολούμενης περιοχής Διαστάσεις της εξόδου εκπομπής (Spot Size) Δόση της ακτινοβολίας (Fluence)

Μήκος Κύματος Laser και διεισδυτικότητα στους ιστούς Στα 500 nm η ακτίνα διεισδύει σε βάθος περίπου 0,5 mm Στα 600 nm η ακτίνα διεισδύει σε βάθος περίπου 1,0 mm Στα 700 nm η ακτίνα διεισδύει σε βάθος περίπου 1,5 mm Στα 800 nm η ακτίνα διεισδύει σε βάθος περίπου 2,0 mm Στα 900 nm η ακτίνα διεισδύει σε βάθος περίπου 2,5 mm Στα 1000 nm η ακτίνα διεισδύει σε βάθος περίπου 3,0-3,5 mm Στα 1100 nm η ακτίνα διεισδύει σε βάθος περίπου 4,0 mm

Μήκος Κύματος Laser και διεισδυτικότητα στους ιστούς

Μήκος κύματος και Χρωμοφόρα Το νερό, που απαντάται σε όλους τους ιστούς, απορροφά ισχυρά ενέργεια σε μήκη κύματος άνω των 1100 nm. Η μελανίνη, που είναι πιο επιλεκτική χρωστική, απορροφά μέσα στο λεγόμενο «οπτικό παράθυρο» του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος μεταξύ των 600 nm και των 1100 nm. Η αιμοσφαιρίνη, συστατικό του αίματος, απορροφά στα nm.

Μήκος κύματος και Χρωμοφόρα

Μέγιστη ισχύς εξόδου Ανάλογα με τη δυνατότητα της ενεργειακής πηγής, τη συνοχή των ατόμων του ενεργού υλικού και τη δυνατότητα ενίσχυσης της ακτινοβολίας από τον οπτικό ανακλαστήρα, καθορίζεται και η μέγιστη ισχύς εξόδου της ακτινοβολίας των laser. Μετριέται σε W ή σε mW. Παλμός Ο παλμός καθορίζεται από τον τρόπο άντλησης, το είδος του ενεργού υλικού ή και το ίδιο το μηχάνημα, με ειδικές διατάξεις που καθορίζουν τον παλμό της ακτινοβολίας, ακόμα και αν το laser είναι από τη φύση του συνεχές. Μετριέται σε Hz

Διάρκεια (εύρος) παλμού (Pulse duration ή pulse width) Ορίζεται σαν τη χρονική διάρκεια κάθε παλμού και για πολλές συσκευές laser είναι της τάξης των λίγων msec. Στις συσκευές laser αποτρίχωσης και φωτοανάπλασης κυρίως συναντάμε ωστόσο πλέον παλμούς των msec. Ενέργεια Εξαρτάται από τη μέση ισχύ εξόδου και από το χρόνο εφαρμογής και μετριέται σε Joules. Το ποσό της ενέργειας βέβαια που προσπίπτει στην υπό θεραπεία περιοχή εξαρτάται κατά πολύ από τη γωνία πρόσπτωσης της ακτινοβολίας στον υπό θεραπεία ιστό. Γωνία πρόσπτωσης της δέσμης στην περιοχή Σύμφωνα με την τριγωνομετρία, όσο μικραίνει η γωνία αυτή, τόσο λιγότερη ακτινοβολία φτάνει στην περιοχή. Μετριέται σε μοίρες.

Γωνία απόκλισης της δέσμης και Απόσταση μεταξύ εξόδου ακτινοβολίας και ιστού Οι δύο αυτές παράμετροι αναφέρονται μαζί γιατί επηρεάζονται άμεσα η μία από την άλλη. Η γωνία απόκλισης της δέσμης μετριέται σε RAD και, παρ’ όλο που σε πολλά laser είναι πολύ μικρή έως αμελητέα, παίζει σημαντικό ρόλο στην πυκνότητα της δέσμης. Διαστάσεις εξόδου εκπομπής (Spot size) Όσο μεγαλύτερες είναι οι διαστάσεις της εξόδου εκπομπής της ακτινοβολίας, τόσο μικρότερη είναι η συνοχή της δέσμης και τόσο μεγαλύτερη η μέγιστη ισχύς εξόδου και όλες οι παράμετροι που εξαρτώνται από αυτή. Μετριούνται συνήθως σε mm. Τα spot size που χρησιμοποιούνται συνήθως σε συσκευές laser κυμαίνονται μεταξύ 5-15 mm.

Spot Size

Δόση της ακτινοβολίας( fluence) Η δόση της ακτινοβολίας είναι ένας παράγοντας σημαντικός για την επιτυχία της όλης θεραπείας με laser και μετριέται σε J/cm 2. Γνωρίζοντας τις παραμέτρους μιας συσκευής laser μπορούμε εύκολα να υπολογίσουμε τη δόση της εκπεμπόμενης ακτινοβολίας στη μονάδα του χρόνου. Η δόση της ακτινοβολίας όμως που απορροφάται από τους ιστούς είναι δύσκολο να υπολογιστεί, διότι εφ’ ενός η ακτινοβολία ανακλάται ή διαθλάται στην επιφάνεια της ακτινοβολούμενης περιοχής, αφ’ ετέρου απορροφάται από τους επιφανειακούς ιστούς, ανάλογα φυσικά με την περιεκτικότητά τους σε αιμοσφαιρίνη και νερό και πάντα σε αντιστοιχία με το φάσμα των μηκών κύματος της ακτινοβολίας.

Επιδράσεις των Laser στους ιστούς Οπτικές : Ανάκλαση (Reflection) Απορρόφηση (Absorption) Σκέδαση ή Διάχυση (Scattering) Μετάδοση (Transmission Θερμικές

Αλληλεπίδραση Ιστού - Ακτίνας

Κατηγοριοποίηση Laser σύμφωνα με το ενεργό υλικό Laser Στερεών ή Προσμείξεων (Ruby, Alexandrite, Nd:YaG) Laser υγρών βαφής ή Dye Laser Laser Αερίων (CO2 Laser, He-Ne, Laser ιόντων όπως το Argon Laser) Laser Διηγερμένων Διμερών ή Excimer Laser (ArF, KrF, XeF, XeCl) Laser Ημιαγωγών ή Διοδικά Laser (Diode Laser)

Κατηγοριοποίηση Laser ανάλογα με την ισχύ Power Laser ή Laser Υψηλής Ισχύος  Ονομάζονται και Θερμικά ή Ablative, με δράση Θερμική, Επιλεκτικής Φωτοθερμόλυσης ή Μηχανικής Βλάβης. Εδώ ανήκουν τα Laser Ρουμπινίου, Αλεξανδρίτη, Αργού, CO 2, Nd:YAG και κάποια Διοδικά. Soft Laser ή Laser Χαμηλής Ισχύος  Ονομάζονται και Aθερμικά ή Non Ablative. Επιτυγχάνουν βιοχημική, βιοηλεκτρική και βιοενεργητική διέγερση των κυττάρων του δέρματος. Σε αυτή την κατηγορία ανήκουν τα laser He-Ne, Ga-As Diode, καθώς και κάποια άλλα πιο πρόσφατα Διοδικά laser.

Ενδείξεις Power Laser Αφαίρεση δερματικών νεοπλασμάτων, όπως σπίλων ή κονδυλωμάτων. Θεραπεία επιφανειακών αγγειακών βλαβών, όπως αιμαγγειωμάτων, ευρυαγγειών ή τηλαγγειεκτασιών. Θεραπεία μελαγχρωματικών βλαβών, όπως κηλίδων ηλικίας ή υπερμελαγχρώσεων (πανάδων). Αφαίρεση tattoo. Resurfacing ή Θερμική Αποφολίδωση. Χρησιμοποιείται για ολική αναγέννηση δέρματος στην περίπτωση γήρανσης, ακτινικής ελάστωσης, ρυτίδων.

Ενδείξεις Soft Laser Χρησιμοποιούνται ευρέως σε Θεραπείες Ιατρικής Αισθητικής, στο Βελονισμό και γενικά σε Αισθητικές θεραπείες φωτοανάπλασης. Πιο συγκεκριμένα ενδείκνυνται για: Χαλάρωση δέρματος, ρυτίδες, φωτογήρανση. Ακμή, λόγω αντι-φλεγμονώδους δράσης. Μετατραυματικές ή μετεγχειρητικές ουλές Κυτταρίτιδα Αλωπεκία Δερματικές ραβδώσεις

I.P.L. Ακρωνύμιο της έκφρασης Intense Pulsed Light (Έντονο Παλμικό Φως) Αναφέρονται από πολλούς κατασκευαστές και ως συσκευές Intense light source (ILS), ή Intense continuous light system (ICL system) και ως συστήματα βασιζόμενα στο φως (Light based system) ή στη θερμότητα (Heat based system). Άρχισαν να χρησιμοποιούνται από τις αρχές της δεκαετίας του 1990.

I.P.L. Διαφορετική τεχνολογία από αυτή των Laser Εκπομπή σε περιορισμένο εύρος φάσματος, αλλά χωρίς τα χαρακτηριστικά των ακτίνων Laser Εύρος φάσματος μεταξύ nm, δηλαδή μέσα και στο ορατό του φάσματος. Πάντα παλμικό φως, το οποίο δημιουργείται από λάμπα αερίου Xenon ή Krypton. Παλμοί ακόμα και μεγάλης έντασης, αλλά ποτέ στα επίπεδα ενός Power Laser Κεφαλή μεγαλύτερων διαστάσεων από αυτή ενός Laser, συνήθως ορθογώνια

Ανάλογα με το σκοπό της εφαρμογής, χρησιμοποιείται και διαφορετικό φίλτρο, το οποίο περιορίζει τη εκπομπή σε μικρότερο εύρος φάσματος, ανάλογο με την ανάγκη της θεραπείας.

Ενδείξεις IPL Η χρήση των IPL δεν είναι τόσο ευρεία όσο των Laser και περιορίζεται σε εφαρμογές Αισθητικής, Φυσικοθεραπείας και Δερματολογίας. Έτσι χρησιμοποιείται συνήθως για: Θεραπείες φωτοανάπλασης για γηρασμένα και άτονα δέρματα. Θεραπείες μείωσης τριχοφυίας. Θεραπείες μείωσης υπερμελαγχρωματικών βλαβών. Θεραπείες ευρυαγγειών. Θεραπείες φλεγμονώδους ακμής Θεραπείες μείωσης τριχόπτωσης Σε οξείς ή χρόνιους μυοσκελετικούς πόνους

Ασφάλεια οφθαλμών και δέρματος Ασθενή - Χειριστή Χρήση των συσκευών οπτικών ινών από εξειδικευμένο και κατάλληλα εκπαιδευμένο προσωπικό. Σωστή παραμετροποίηση ρυθμίσεων εφαρμογής. Προστασία ματιών θεραπευτή και θεραπευόμενου με τα κατάλληλα γυαλιά. Ο χειριστής της συσκευής πρέπει να χρησιμοποιεί πάντα ειδικά γυαλιά με πολωμένους φακούς, οι οποίοι φιλτράρουν το μήκος κύματος της κατά περίπτωση χρησιμοποιούμενης ακτίνας φωτός. Χρήση του Laser ή IPL σε απομονωμένο χώρο, με κατάλληλη σηματοδότηση προειδοποίησης για τη λειτουργία τέτοιας συσκευής, έξω από την πόρτα.

Ασφάλεια οφθαλμών και δέρματος Ασθενή - Χειριστή

Αντενδείξεις χρήσης εφαρμογών οπτικών Ινών Καρκίνος Ανοσοκαταστολή Ιστορικό κακής επούλωσης τραυμάτων Φωτοδερματίτιδα Φωτοαλλεργία Λήψη φωτο-ευαίσθητων φαρμάκων Λήψη άλλων συγκεκριμένων φαρμάκων (στεροειδή, αντιισταμινικά, αντιβιοτικά, αντιφλεγμονώδη, αντιμετώπισης της ακμής κπλ. ) Σακχαρώδη Διαβήτη (κίνδυνος σχηματισμού ελκών) Επιληψία Έρπη Φλεγμονώδη ακμή (όχι πάντα)

Αντενδείξεις χρήσης εφαρμογών οπτικών Ινών Φορείς βηματοδότη Εμφυτεύματα με χρυσά νήματα Μόνιμο μακιγιάζ Οξεία Βακτηριακή μόλυνση Κύηση Εδώ πρέπει να αναφέρουμε ότι οι τελευταίες μελέτες έχουν δείξει πως η ακτινοβόληση με laser αποτρίχωσης δεν έχει καμία βιολογική επίπτωση στο έμβρυο, καθώς η ακτίνα δε μπορεί να φτάσει ποτέ στο βάθος στο οποίο βρίσκεται ο αμνιακός σάκος. Το μόνο που μπορεί να ενοχλήσει ένα έμβρυο κατά τη διάρκεια της συνεδρίας αποτρίχωσης με laser είναι ο θόρυβος του μηχανήματος και η ένταση του φωτός της ακτίνας. Παρ’όλα αυτά,κυρίως για ψυχολογικούς λόγους, καλό είναι να μην ξεκινάμε θεραπεία αποτρίχωσης με laser σε εγκύους, παρά μόνο με τη συγκατάθεση του γυναικολόγου που τις παρακολουθεί.

Αντενδείξεις χρήσης εφαρμογών οπτικών Ινών Κοντά στα μάτια (εκτός αν προστατεύονται κατάλληλα ) Δέρμα με ασυνέχεια ή ερύθημα ή έγκαυμα Δέρμα που έχει εκτεθεί πρόσφατα σε ηλιακή ακτινοβολία Δέρμα με φωτότυπο V-VI ( με προσοχή και υπό προϋποθέσεις). Οι αντενδείξεις μπορεί να ποικίλλουν από συσκευή σε συσκευή και ανάλογα με την εφαρμογή.