Βιολογική επίδραση της ακτινοβολίας των Laser

24/9/20162 Είδη αλληλεπιδράσεων φωτονίων - ύλης

Επίδραση της ακτινοβολίας των Laser Βασικά κριτήρια: η πυκνότητα ισχύος η διάρκεια έκθεσης και το μήκος κύματος

Επίδραση της ακτινοβολίας των Laser α) J ≥ 10 6 W cm -2 : συμβαίνουν φωτομηχανικά ή θερμομηχανικά φαινόμενα β) J ≤ 10 W cm -2 : κυριαρχούν τα φωτοχημικά φαινόμενα γ) ενδιάμεσα : 10 6 W cm -2 > J > 10 W cm -2 θερμικά φαινόμενα Πυκνότητα ισχύος

Οπτικά φαινόμενα από την αλληλεπίδραση ακτίνας Laser με τον βιολογικό ιστό Ανάκλαση Διαπερατότητα Απορρόφηση σκέδαση

Μηχανισμοί αλληλεπίδρασης φωτός Laser-ιστού α) J ≥ 10 6 W cm -2, συμβαίνουν φωτομηχανικά ή θερμομηχανικά φαινόμενα β) J ≤ 10 W cm -2, κυριαρχούν τα φωτοχημικά φαινόμενα

Οπτικά φαινόμενα από την αλληλεπίδραση ακτίνας Laser με τον βιολογικό ιστό

Απορρόφηση φωτός από την ύλη Ι(x) = Io exp (-α x) Ο νόμος Lambert - Beer παραδοχή απόδειξη

Οπτικά φαινόμενα Αλληλεπίδρασης φωτός Laser εξασθένηση δέσμης

η θερμική επίδραση

Φάσμα απορρόφησης μελανίνης και νερού

Φάσμα απορρόφησης μελανίνης, αιμοσφαιρίνης και νερού

O συντελεστής απορρόφησης α ζώντος ιστού

Οπτικά φαινόμενα Αλληλεπίδρασης φωτός Laser εξασθένηση δέσμης

Τρόποι ακτινοβόλησης της δέσμης Laser H ακτινοβόληση της δέσμης Laser στο επιθυμιτό σημείο γίνεται με τρις τρόπους: α) με συνεχή ακτινοβόληση, με β) παλμκή ακτινοβόληση και γ) με διακοπτόμενη εκμπομπή. Στην πρώτη η ένταση της δέσμης παραμένη σχεδόν αμετάβλητη στον χρόνο, όπως αυτή εξέρχεται από την συσκευή Laser. Στην δεύτερη περίπτωση η δέσμη υφίσταται μια διαμόρφωση κατά πλάτος με την χρήση διαφόρων τεχνικών (Q-switch, Mode Loched κλπ), οι οποίες επιτρέπουν την εκπομπή παλμών ελάχιστα μικρής διάρκειας. Οι παλμοί αυτοί περικλείουν το σύνολο της ενέργειας ακτινοβολίας στο μικρό αυτό χρονικό διάστημα, με αποτέλεσμα να επιτυγχάνεται μ’ αυτόν τον τρόπο δισανάλογα μια σημαντική μεγέθυνση της έντασης I της δέσμης, αφού είναι: Ι = Ε / Δt S (E=ενέργεια, S=εμβαδόν διατομής) Ο τρίτος τρόπος της διακοπτόμενης δέσμης βρίσκεται ανάμεσα στους άλλου δύο: πρακτικά ανοιγοκλείνεται η παροχή ρεύματος ή μέσω μηχανικών διακοπτών (chopper) ακτινοβολείται μια περιοχή με συνεχή δέσμη, η οποία διακόπτεται για σχετικά μεγάλους χρόνους. Χαρακτηριστικοί παράμετροι αυτού του είδους της διακοπτόμενης χρήσης της δέσμης είναι: ο χρόνος διάρκειας Δt της συνεχούς εκπομπής και ο χρόνος παύσης Τ, ανάμεσα σε δύο διαδιχικές εκπομπές ακτινοβολίας

Σχηματική παρουσίαση των ειδών αλληλεπιδράσεων

Τρόποι εστίασης της δέσμης στον ιστό

Τύπος ΛέιζερΤρόπος Λειτουργίας Μήκος Κύματος (nm) Ενέργεια(J)/Ισχύς( W) Ιατρικές Εφαρμογές Excimer Συνεχής/Παλμική nm 1 Διαθλαστική Χειρουργική Ιόντα Αr + Συνεχής488/ Γενική χειρουργική, δερματολογία, ουρολογία, οφθαλμολογία Argon-DyeΣυνεχής488/ Πλαστική χειρουργική, δερματολογία, ογκολογία, οφθαλμολογία Nd: YAGΣυνεχής Γενική χειρουργική, δερματολογία, ουρολογία, γαστρεντερολογία, νευροχειρουργική Nd: YAGΠαλμική10641 MW/παλμόΟφθαλμολογία Εφαρμογές συγκεκριμένων τύπων λέιζερ στην ιατρική

Tissue & Cellular Response Red light affects all cell types –Absorbed by the mitochondrial present in all cells –Cytochromes (respiratory chain enzymes) within the mitochondria have been identified as the primary biostimulation chromophores (primary light-absorbing molecules). –Since enzymes are catalysts with the capability of processing thousands of substrate molecules, they provide amplification of initiation of a biological response with light. Infrared light is more selective absorbed by specific proteins in the cell membrane & affects permeability directly Tο Κόκκινο φως επηρεάζει όλους τους τύπους κυττάρων Απορροφάται από τα μιτοχονδρια που υπάρχουν σε όλα τα κύτταρα Cytochromes (ένζυμα της αναπνευστικής αλυσίδας) στο εσωτερικό των μιτοχονδρίων έχουν αναγνωριστεί ως τα κύρια χρωμοφόρα που υφίστανται biostimulation (πρωτογενή μόρια που απορροφά το φως). Δεδομένου ότι τα ένζυμα είναι καταλύτες με την ικανότητα της επεξεργασίας χιλιάδων μορίων υποστρώματος, παρέχουν ενίσχυση για την έναρξη μιας βιολογικής απόκρισης με το φως. Υπέρυθρο φως είναι περισσότερο επιλεκτικό απορροφάται από συγκεκριμένες πρωτεΐνες στην κυτταρική μεμβράνη & επηρεάζει διαπερατότητα άμεσα

Διάφορες ονομασίες των Laser Therapeutic Laser Low Level Laser Therapy Low Power Laser Therapy Low Level Laser Low Power Laser Low-energy Laser Soft Laser Low-reactive-level Laser Low-intensity-level Laser Photobiostimulation Laser Photobiomodulation Laser Mid-Laser Medical Laser Biostimulating Laser Bioregulating Laser

Τι κάνει το φως laser; Laser light waves penetrate the skin with no heating effect, no damage to skin & no side effects. **Laser light directs biostimulative light energy to the body’s cells which convert into chemical energy to promote natural healing & pain relief. Optimizes the immune responses of blood & has anti- inflammatory & immunosuppressive effects.

Φυσιολογική επίδραση των laser Biostimulation – improved metabolism, increase of cell metabolism –Increases speed, quality & tensile strength of tissue repair Improved blood circulation & vasodilation –Increases blood supply Increases ATP production Analgesic effect –Relieves acute/chronic pain Anti-inflammatory & anti-edematous effects –Reduces inflammation –Biostimulation - βελτιωμένο μεταβολισμό, αύξηση του μεταβολισμού των κυττάρων Αυξάνει την ταχύτητα, την ποιότητα και την αντοχή σε εφελκυσμό επιδιόρθωση των ιστών Η βελτιωμένη κυκλοφορία του αίματος και την αγγειοδιαστολή Αυξάνει την παροχή αίματος Αυξάνει την παραγωγή ATP αναλγητική δράση Ανακουφίζει από οξύ / χρόνιο πόνο Αντι-φλεγμονώδη και αντι-οιδηματώδη αποτελέσματα μειώνει τη φλεγμονή

Stimulation of wound healing –Promotes faster wound healing/clot formation –Helps generate new & healthy cells & tissue Increase collagen production –Develops collagen & muscle tissue Increase macrophage activity –Stimulates immune system Alter nerve conduction velocity –Stimulates nerve function –Διέγερση της επούλωσης τραύματος Προωθεί ταχύτερη επούλωση των πληγών σχηματισμό / θρόμβου Βοηθά να δημιουργήσει νέα και υγιή κύτταρα και ιστούς Αύξηση της παραγωγής κολλαγόνου Αναπτύσσει το κολλαγόνο και μυϊκό ιστό Αύξηση της δραστηριότητας των μακροφάγων Διεγείρει το ανοσοποιητικό σύστημα Alter αγωγιμότητας των νεύρων Διεγείρει τη λειτουργία των νεύρων Φυσιολογική επίδραση των laser

Απόκριση ιστών και κυττάρων Red light affects all cell types –Absorbed by the mitochondrial present in all cells –Cytochromes (respiratory chain enzymes) within the mitochondria have been identified as the primary biostimulation chromophores (primary light-absorbing molecules). –Since enzymes are catalysts with the capability of processing thousands of substrate molecules, they provide amplification of initiation of a biological response with light. Infrared light is more selective absorbed by specific proteins in the cell membrane & affects permeability directly

Κίνδυνοι από τη χρήση των Laser

Κατηγορίες συστημάτων Laser, ως προς την επικινδυνότητά τους Κατηγορίες ως προς την επικινδυνότητα των Laser

Εφαρμογές

Παραδείγματα συνηθισμένων σημάνσεων και ετικετών για Laser

Βιβλιογραφία Χρησιμοποιήθηκε υλικό από παρουσίαση της κυρίας Μαρίας Κατσικίνης, Επίκ. Καθηγήτρια στο ΑΠΘ Εικόνες και σχήματα από το διαδίκτυο και την Wikipedia Αποσπάσματα (Εικόνες και σχήματα) από σημειώσεις του διδάσκοντα ….