Temat: Laseroterapia.

Laser (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation)

Światło laserowe jest:

- koherentne, czyli spójne - tzn. cała wiązka ma jedną długość fali, ten sam kierunek oraz znajduje się w tej samej fazie

- skolimowane - emitowane wiązki są prawie równoległe, wiązka laserowa ulega bardzo małemu rozproszeniu, dlatego zyskujemy duże natężenie napromieniowania (na jednostkę powierzchni), nawet po przebyciu przez nią dużej odległości

- monochromatyczne, czyli jednobarwne - wszystkie fotony opuszczające rezonator optyczny mają prawie te samą częstotliwość

Wiązkę laserową opisuje się wielkościami fizycznymi:

- długość fali określa się w nanometrach (1nm=1∙10^-9m)

- częstotliwość fali (Hz)

- moc (P) określa ilość energii dostarczonej w jednostce czasu. Jednostką mocy jest wat (1W=1J/s), w przypadku laserów małej mocy stosuje się jednostkę mW (1mW=1∙10^-3W)

P = E/t

P - moc [W]

E - energia [J]

t - czas emisji [s]

Moc średnia dla pracy impulsowej lasera:

P_śr = E_i ∙ f

E_i - energia pojedynczego impulsu

f - częstotliwość powtarzania impulsów na sekundę [Hz]

D (dawka terapeutyczna) - uznaje się za nią całkowitą ilość energii dostarczoną do organizmu człowieka podczas zabiegu

Jednostką jest dżul [J]

D = P_śr ∙ t

P_śr - moc średnia [W]

t - czas ekspozycji [s]

*Nie powinna być przekraczana dawka 200J

Ekspozycja Exp lub napromienienie - dawka terapeutyczna przypadająca na jednostkę powierzchni skóry [J/cm²]

Exp = D/S

D - dawka terapeutyczna

S - powierzchnia [cm²]

Powierzchniowa gęstość energii (G_E) - określa, ile energii przechodzi przez jednostkową powierzchnię przekroju [J/cm²]

G_E = E/S

E - energia całkowita [J]

S - powierzchnia [cm²]

Powierzchniowa gęstość mocy (G_P) - określa, ile energii przepływa przez daną powierzchnię w jednostce czasu [W/cm²]

G_P = P_śr/S

P_śr - moc średnia

S - powierzchnia

Lasery można klasyfikować ze względu na:

1) rodzaj ośrodka aktywnego

2) emitowaną długość fali

3) sposób modulacji pracy

4) moc

Ad.1) Rodzaj ośrodka czynnego

• Ośrodek aktywny lasera może być ciałem stałym, ciekłym lub gazowym. Do najczęściej stosowanych laserów z ośrodkiem gazowym należą lasery z mieszaniną helu i neonu (He- Ne), lasery CO₂, lasery zbudowane na bazie gazów szlachetnych (argon, krypton) oraz pary metali w gazach szlachetnych. Do laserów cieczowych zalicza się lasery chelatowe (metaloorganiczne) oraz bardzo popularne lasery barwnikowe, gdzie ośrodkiem aktywnym są substancje organiczne rozpuszczone w rozpuszczalniku. Do laserów z ośrodkiem aktywnym w postaci ciała stałego zaliczamy lasery zbudowane z kryształów, szkła i ceramiki. Do tej grupy laserów zaliczamy również lasery półprzewodnikowe, w których ośrodkiem czynnym jest półprzewodnik, czyli ciało stałe o przewodnictwie elektrycznym znacznie mniejszym niż metale. Jest to rodzaj diody luminescencyjnej w małych rozmiarach, a dużej trwałości i elektryczności. Wadą jest mniejsza koherentność wiązki laserowej.

Ad.3) Sposób modulacji pracy

• Lasery mogą emitować promieniowanie w sposób ciągły oznaczany jako CW (continuous wave) lub pulsacyjny. Mogą się również różnić długością wytwarzanego impulsu. Lasery emitujące impulsy o bardzo krótkim czasie trwania, rzędu kilku nanosekund, określane są jako lasery typu Q-Switch.

Ad.4) Lasery ze względu na moc emitowanej energii dzielimy na:

- lasery niskoenergetyczne (lasery miękkie, soft lasers) 1- 6 mW

- lasery średnioenergetyczne (mid lasers) 7 - 500 mW

- lasery wysokoenergetyczne (hard lasers) - powyżej 500 mW

Lasery biostymulujące

Lasery biostymulujące stosowane w fizykoterapii i kosmetologii zaliczane są do laserów nisko- i średnioenergetycznych. Lasery średnioenergetyczne stosowane są również w diagnostyce oraz terapii nowotworów (terapia fotodynamiczna z zastosowaniem fotosensybilizatorów i światła laserowego). Lasery wysokoenergetyczne służą do koagulacji: usunięcia (odparowania) oraz cięcia struktur tkankowych, głównie w wyniku ich gwałtownego miejscowego podgrzania.

Zjawiska biofizyczne zachodzące pod wpływem promieniowania laserowego

Promieniowanie laserowe, padając na tkankę, ulega częściowemu odbiciu i ugięciu, a pozostała energia wnika w tkankę, gdzie podlega rozproszeniu, jest absorbowana oraz transmitowana w głębsze warstwy tkanki. Na granicy ośrodków o różnym współczynniku załamania (powietrze i tkanki) następuje częściowe odbicie promieni laserowych. Światło odbite ulega rozproszeniu na nierównościach skóry i przestaje być koherentne. Rozproszenie światła osłabia wiązkę laserową wnikającą w głąb tkanek. Zjawisku temu towarzyszy chaotyczna zmiana kierunku rozchodzenia się światła. Rozproszenie zachodzi w ośrodkach niejednorodnych, czyli takich, w których współczynnik załamania zmienia się w poszczególnych jego punktach.

Tkanka ludzka może charakteryzować się dużą transmisją dla koherentnej długości fali w wyniku małej absorpcji i rozproszenia. Zjawisko transmisji ma wpływ na głębokość penetracji wiązki laserowej o określonej długości.

Z punktu widzenia zabiegów biostymulacyjnych najważniejsze jest dobranie takich parametrów wiązki laserowej, aby energia dotarła na pożądaną głębokość i wywołała określony efekt terapeutyczny. Dlatego należy wybrać taką długość fali i moc promieniowania, żeby w czasie jej oddziaływania na tkankę dominowały procesy transmisji energii na określoną głębokość. Tam z kolei, żeby nastąpiła optymalna absorpcja energii przez poszczególne struktury tkankowe, tzw. chromatofory (fotoakceptory), takie jak cząsteczka wody, hemoglobiny, melaniny czy białka, mające specyficzny dla siebie zakres widma promieniowania o określonej długości fali, w stosunku do którego mają zdolność transmisji lub pochłaniania.

Okienko optyczne (terapeutyczne) skóry

Jest to obszar promieniowania laserowego, w którym jego transmisja w komórkach jest największa (550-1200 nm). Fale promieniowania o tym zakresie długości są najbardziej przenikliwe dla skóry. W zakresie tym absorpcja tkanek jest najmniejsza, a straty gęstości energii wynikają głównie z rozproszenia. Szczególnie głęboką penetrację, a tym samym niską absorpcję przez tkanki ma promieniowanie o długości fali 820-840 nm.

Istnieją obszary widma światła laserowego silnie pochłaniane przez określone chromofory:

- woda i tkanki bogate w wodę najlepiej pochłaniają promieniowanie o długości fali poniżej 500 nm oraz powyżej 1200 nm

- hemoglobina 500-590 nm (obszar widma zielonego i bliski zieleni)

- melanina 350- 1200 nm

- najmniej przenikliwe są fale w dalekim nadfiolecie oraz dalekiej podczerwieni (pochłaniane przez powierzchowne warstwy skóry)

• Gdy rośnie długość fali, zwiększa się jej penetracja w skórze np.: laser CO₂ o długości fali 10600 nm wnika na głębokość 20 μm, niszcząc struktury białkowe (cięcie tkanek - skalpel laserowy). Laser ekscymerowy (193 nm) wnika jedynie do warstwy rogowej naskórka.

Zakres penetracji promieni laserowych w tkance zależy od:

- właściwości tkanki

- właściwości promieniowania laserowego (długości fali, użytej mocy, czasu naświetlania)

Klasyfikacja laserów:

a) klasa 1 - systemy laserowe o bardzo małej mocy. Całkowicie bezpieczne. Nie stwarzają zagrożenia dla narządu wzroku.

b) klasa 1M - lasery emitujące promieniowanie w zakresie długości fal od 302,5 nm do 400 nm, które są bezpieczne w racjonalnie przewidywalnych warunkach pracy, ale mogą być niebezpieczne podczas patrzenia w wiązkę przez przyrządy optyczne. Odruch mrugania zazwyczaj wystarcza do ochrony oczu.

c) klasa 2 - lasery emitujące promieniowanie widzialne w przedziale długości fal od 400 nm do 700 nm. Nie stanowią zagrożenia dla nieosłoniętego oka. Odruch mrugania zapewnia dostateczną ochronę w zakresie widzialnym.

d) klasa 2M - lasery emitujące promieniowanie widzialne w przedziale długości fal od 400 nm do 700 nm. Ochrona oka zapewniana jest w sposób naturalny przez instynktowne reakcje obronne, w tym odruch mrugania, ale mogą być niebezpieczne podczas patrzenia w wiązkę przez przyrządy optyczne(osoba wykonująca zabieg nie musi mieć okularów)

e) klasa 3R - lasery emitujące promieniowanie w zakresie fal od 302,5 nm do 10⁶ nm, dla których bezpośrednie patrzenie w wiązkę jest potencjalnie niebezpieczne

f) klasa 3B - lasery, które są niebezpieczne podczas bezpośredniej ekspozycji promieniowania, patrzenie na odbicia rozproszone jest zwykle bezpieczne

g) klasa 4 - lasery, które wytwarzają niebezpieczne odbicia rozproszone, mogące powodować uszkodzenie skóry oraz stwarzają zagrożenie pożarem. Podczas obsługi laserów klasy 4 wymagane jest zachowanie szczególnej ostrożności.

Temat: Lasery biostymulujące.

Ze względu na moc promieniowania, jej gęstość oraz długość fali emitowanej wiązki, lasery biostymulujące mieszczą się w klasach od 1 do 3B.

Klasa 3B określa promieniowanie niebezpieczne dla oczu, stąd też należy zachować następujące środki bezpieczeństwa:

• Osoby znajdujące się w bezpośrednim zasięgu promieniowania laserowego powinny posiadać specjalne okulary lub gogle, chroniące przed promieniowaniem określonej długości fali.

• Podczas naświetlania twarzy pacjent musi mieć założone okulary lub gogle całkowicie odcinające dostęp światła do oka.

• Pomieszczenie, w którym odbywają się zabiegi laserowe powinno być odpowiednio oznakowane (zgodnie z obowiązującą normą).

• Pomieszczenie, w którym stosuje się laser, nie może być wyposażone w lustra lub inne przedmioty dobrze odbijające światło.

• Dostęp do urządzenia powinny mieć tylko osoby przeszkolone, znające zasady bezpiecznego jego używania.

• Niedopuszczalne jest kierowanie wiązki światła laserowego w stronę twarzy osoby niezaopatrzonej w okulary ochronne lub w kierunku przedmiotów zdolnych odbić światło.

Biostymulacja laserowa (niskoenergetyczna)

Biostymulacja laserowa polega na inicjowaniu bądź pobudzaniu (stymulacji) odpowiedzi fizjologicznej organizmu. Stosuje się w tym celu małe dawki energii, które nie powoduj a miejscowego wzrostu temperatury tkanek o więcej niż 1˚C.

W wyniku absorpcji promieniowania laserowego, przez struktury skóry, następuje przeniesienie elektronów danego atomu lub danej molekuły na wyższy poziom energetyczny (zjawisko absorpcji promieniowania).

Stan wzbudzenia należy do nietrwałych, gdyż atom lub molekuła dążą do powrotu do poprzedniej postaci i muszą utracić przyjęty nadmiar energii. Jest ona oddawana w postaci energii elektromagnetycznej - najczęściej ciepła - i wywołuje w organizmie przemiany fotochemiczne, które z kolei inicjują reakcje biologiczne.

Oddziaływanie promieniowania laserowego na poziomie komórki:

• W wyniku absorpcji energii laserowej przez fotoakceptory łańcucha oddechowego następuje zwiększona produkcja ATP, będąca nośnikiem energii dla komórek.

• Zwiększenie liczby mitochondriów w komórce, co prowadzi do zdynamizowania procesów metabolicznych oraz proliferacji komórek.

• Znaczna aktywacja procesów odpornościowych: wzrasta aktywność fagocytarna makrofagów i granulocytów obojętnochłonnych, wzrasta liczba białkowych mediatorów reakcji odpornościowych m.in. lizozymu (muramidazy), cytokin i interferonu.

• Obserwuje się zmiany w składzie i właściwościach błon biologicznych, prowadzące do przyspieszenia wymiany elektrolitów między komórką a otoczeniem.

• Poprawa zdolności przenoszenia tlenu przez krwinki czerwone.

• Regeneracja włókien nerwowych oraz zwiększenie podziałów komórek Schwanna.

• Mniejsza skłonność do agregacji płytek krwi.

• Wzrost syntezy RNA i DNA w komórkach, czego konsekwencją jest wzrost syntezy niektórych białek (np.: kolegenu).

• Usprawniana jest miejscowa bariera immunologiczna, poprzez wzrost liczebności i aktywacji limfocytów T.

• Przyspieszone uwalnianie substancji biologicznie czynnych takich jak:

- serotonina uwalniana z płytek krwi powoduje obkurczenie naczyń krwionośnych

- histamina i heparyna - poprawiają mikrokrążenie oraz zmniejszają obrzęk pourazowy

- prostaglandyny - działają przeciwzapalnie

- endorfiny- zmniejszają odczucie bólu

• W fibroblastach poszerzeniu ulega siateczka endoplazmatyczna, co przyspiesza syntezę kolagenu.

• Pobudzane jest przekształcanie fibroblastów w miofibroblasty (fibroblasty z elementami kurczliwymi).

• Zwiększona proliferacja komórek warstwy podstawnej naskórka.

• Wzrost ruchliwości keratynocytów.

*Keloidy - blizny przerosłe, występują u osób, które mają indywidualną skłonność do nadmiernej syntezy GAG i tworzenia blizn przerosłych.

Oddziaływanie promieniowania laserowego na poziomie tkanki (reakcje wtórne):

• Zwiększa się przepływ krwi w tkankach, powodując lepszą wymianę elektrolitów pomiędzy komórkami. Laser powoduje zwiększenie angiogenezy.

• Rozszerza naczynia limfatyczne oraz nasila przepływ limfy.

• Zmniejsza przepuszczalność naczyń krwionośnych.

• Hamuje narastanie obrzęku w ostrej fazie procesu zapalnego.

• Działanie przeciwbólowe - zwiększone stężenie endorfin.

• Przyspiesza formowanie się ziarniny.

• Pobudza proliferację fibroblastów oraz przekształcanie ich w miofibroblasty, co zabezpiecza przed tworzeniem się wybujałych blizn i bliznowców.

• W obrębie urazu obserwuje się przyspieszoną regenerację uszkodzonych włókien nerwowych i ich mielinizację.

• Podwyższenie potencjału czynnościowego nieuszkodzonych nerwów obwodowych.

Wskazania do stosowania światła laserowego w kosmetologii:

- świeże blizny

- bliznowce

- blizny przerosłe

- oparzenia

- zapalenia skóry

- trądzik pospolity

- łysienie

- stany zapalne towarzyszące wrastaniu paznokci

- stany zapalne wału paznokcia

- starzenie wewnątrz- i zewnątrzpochodne

- rozstępy

- cellulit

Przeciwwskazania do stosowania światła laserowego w kosmetologii:

- ciąża

- stany nowotworowe, zagrożenia nowotworowe oraz nowotwory do 5 lat od wyleczenia

- czynna gruźlica płuc

- młodzieńcza cukrzyca

- krwawienie z przewodu pokarmowego

- nadczynność tarczycy

- osoby przyjmujące leki fotouczulające

Metodyka zabiegów z laserem biostymulującym:

• Stosuje się sondy punktowe, prysznicowe oraz lasery wyposażone dodatkowo w skaner.

• Wyróżnia się dwie techniki naświetlania promieniowaniem laserowym - kontaktową i bezkontaktową. Przy zastosowaniu techniki kontaktowej można dodatkowo wykonywać rytmiczne uciski końcówką aplikatora (zwłaszcza w przypadku obrzęków).

• W zależności od sposobu prowadzenia sondy wyróżniamy metodę stabilną i labilną.

• Ogólnie nie powinno się przekraczać dawki terapeutycznej 200J na zabieg. Zgodnie z prawem Arndta-Schultza aplikowanie dawki energii przekraczającej 12J/cm² w terapii biostymulującej mija się z celem, ponieważ może powodować ogrzanie tkanki powyżej 1˚C.

• Czas zabiegu: od kilku do 20 minut, w zależności od wielkości naświetlanej powierzchni.

• Zabiegi powinno się stosować 3-5 razy w tygodniu.

• Seria zabiegów 6-15 zabiegów, można zwiększyć serię do 30 zabiegów.

• Serie zabiegów można powtarzać 2-3 razy w roku.