Ćw-3 Fizykoterapia 29.02.2008

Laseroterapia

Podstawy fizyczne powstawania światła laserowego

Elektron przeskakując z jednego poziomu na inny wypromieniowuje lub pochłania kwant energii . Przeskok na orbitę dalszą wymaga dostarczenia energii (absorbcji) powstaje tzw. Atom wzbudzony - atom z nadmiarem energii

Zjawisko emisji spontanicznej - przejście elektrony z dalszej na bliższą orbitę z oddaniem nadmiaru energii w postaci kwantu promieniowania.

Długość emitowanego promieniowana jest odwrotnie proporcjonalna do różnicy energii poziomów, między którymi odbyło się przejście elektronu - im mniejsza jest różnica energii (poziomy energetyczne blisko siebie) tym dłuższa jest fala.

Proces wzmocnienia światła - jeden foton powoduje emisję wielu fotonów

Fotoablacja - rozbicie związków chemicznych oraz uwolnienie elektronów i jąder atomowych co daje efekt mikrowybuchu z wypromieniowaniem energii i powstaniem procesów termicznych

Terapia fotodynamiczna - z użyciem fotosensybilatorów, laserów średniej mocy i trwałej ekspozycji. W tej metodzie niszczenie tkanki (np. nowotworowej) która zaobsorbowała fotosensybilator.

Bioptron - posiada światło nie kocherętne

Budowa lasera

Składa się z 3 elementów

1. ośrodka laserowego (gaz, ciecz, ciało stałe, półprzewodnik)

2. układu pompującego - źródło energii wzbudzenia (termiczne, elektryczne, radioaktywne, chemiczne

3. komory rezonatora optycznego - 2 równoległe zwierciadła( nieprzepuszczalne i półprzepuszczalne 95%) odpowiadają za kierunkowość emisji.

Działanie lasera przebiega w 3 etapach:

1. wzbydzanie atomów pod wpływem dostarczonej energii (przewaga atomów wzbudzonych jest warunkiem akcji laserowej) za pomocą energii świetlnej lub elektrycznej.

2. stymulowanie emisji dalszych fotonów - przebiega prostopadle do zwierciadła i narazsta zgodnie z procesem wzmocnienia światła.

3. emisja promieniowania laserowego - gdy wiązka drgających w jednym kierunku promieni jest na tyle intensywna by przebić się przez półprzepuszczale zwierciadło

Cechy charakterystyczne światła laserowego

1. Monochromatyczność (monoenergetyczność)- jednobarwnośc, jednakowa długość fali, o małej szerokości linii widmowej, nie rozszczepialne w pryzmacie

2. Spójność (kocherentna) - fala ma taką samą fazę zarówno przestrzenną jak i czasową, jednakowa absorbcja w równych warunkach

3. Równoległość (kolimacja) wiązki - mała rozbierzność kątowa ( rozszrżenie 5 mm na 1 km odleglości)

4. Intensywność - cała moc promieniowania zawarta jest w małej wiązce

Oddziałtwanie promieniowania laserowego na tkanki

Część promieniowania padającego na powierdzchnię zabiegową ulega odbiciu a pozostała część wnika w tkankę ulegając rozproszeniu, absorbcji i dalszej transmisji (wnikania).

Głębokoś wnikania promieniowania wynosi od kilku do kilkudziesięciu mm zaleznie od długości fali i mocy urządzenia .

Dla UV, śwaitła widzialnegi i IR można przyjąć, że im ↑ długość fali tym ↑ penetracja tkanki.

Energia dostarczana do kolejnych warstw tkanek maleje wykładniczo

Połówkowa głębokość wnikania - głębokość do której dociera 50% energii

Proces absorbcji fal świetlnych w ktankach zależy od:

• Budowy tkanki

• Zawartości fotoakceptorów (woda hemoglonima, pigmenty)

Okienko optyczne (550 - 950nm) - maksymalne przenikanie promieniowania w głąb tkanki.(Hb - 600 nm, melanina 700 nm)

Efekt biologiczny zależy od użytej mocy

Pod wpływem naświetlania laserem o małej i średniej mocy dochodzi do zmian na poziomie komórkowym.

Efekt termiczny w

• laserach małej mocy nie prowadzi do destrukcji tkanek

• laserach o większej mocy znaczny efekt termiczny - koagulacja i odparowywanie tkanek (chirurgia)

• krótkotrwałe impulsy o dłużej gęstości - efekt fotojonizacyjny (rozerwanie tkanek bez jej termicznej destrukcji)

Efekty biologiczne wywołane promieniowaniem laserowym małej mocy

Hipteza mówi że na skutek absorbcji dochodzi do zmian metabolizmu komórki.

Ostateczny efekt uzalezniony jest od pochłoniętej energii.

Stwierdzono (efekty pierwotne)

• ↑ uwalniania cAMP

• ↑ syntezy ATP

• ↑ ilości DNA i RNA

• ↑ wytwarzania białek

• ↑ przepuszczalności błon dla jonów Ca

• ↑ syntezy kolagenu

• wpływ na procesy enzymatyczne

• Hb lepiej przyswaja tlen

wywołuje efekt (efekty wtórne)

• Przeciwbólowy (endorfiny)

• przeciwzapalny

• przeciwobrzękowy

• ↑ mikrokrążenia i odpływu limfy

• działa angiogenetycznie

• wpływa na procesy immunologiczne, hormonalne (endorfiny)

• ułatwia regenerację nerwów

• ↑ zrostu kostnego

• pobudza do syntezy miocyty

Sugeruje się, że energia promieniowania laserowego przekazywana jest do odległych struktur bezpromieniscie.

Odziaływanie światła na tkanki zależy od:

• długości fali

• użytej mocy

• dawki energii promieniowania

• długości czasu naświetlania

• liczby zabiegów w serii

• częstotliwości impulsów promieniowania

• stanu tkanek (efekty biologiczne)

W zależności od rodzaju i dawki promieniowania laser wywiera na tkanki różne działanie:

• fotochemiczne

• fototermiczne (od przegrzania, przez denarurację, do odparowania)

• fotojonizacyjne

Lasery stosowane w medycynie

Podział ze względu na:

1. moc promieniowania

1. dłużej (pow 500mW)

2. średniej (7 - 500 mW)

3. małej (1-6 mW)

2. rodzaj ośrodka

1. gazowe (He-Ne, CO₂, , kadmowo helowe)

2. cieczowe (organiczne, nieorganiczne)

3. na ciałach stałych (z domieszkami netalu - granit, nitrowo kobaltowe)

4. półprzewodnikowe (dioa LED, arsen, gal)

3. długość fali

1. nadfioletowe (poniżej 400 nm)

2. pasmo widzialne (400 - 780 nm)

3. podczerwione (pow. 780 nm)

4. sposób modulacji (emisji)

1. ciągłe - jednakowa moc od włączeia do wyłączenia

2. impulsowe - wyzwala pojedyńcze impulsy lub serie, częśtotliwość stała lub regulowana

5. wykorzystanie

1. chirurgiczne

2. biostymulacyjne

3. do niszczenia termicznego

Biostymulacja - laseroterapia zachowawcz, działanie swoiste lub beztermiczne (bez ciepła)

w biostymulacji wykorzystuje się lasery:

1. He-Ne ciągłe, długości fali 632,8 nm - czerwone

2. półprzewodnikowe (złącze półprzewodnikowe arsenku galu) ciągłe lub impulsowe o długości fali od 630 nm (czerwone) do 980 nm (podczerwień)

Na charakterystykę lasera o pracy ciągłej składa się:

• długość fali emotowanego promieniowania

• moc promieniowania

• rodzaj pracy

Na charakterystykę lasera o pracy impulsowej składa się:

• długość fali promieniowania

• moc w impulsie

• rodzaj pracy

• czas trwania impulsu

• częstotliwość impulsów i zakres regulacji (podstawowa i nośna)

• geometria emitowanej wiązki

• powierzchnię emitującą

• kąt rozbieżności i zależną od niego wielkość plamki

Dawkowanie

Zgodne z prawem Arnoldta-Schultza - słabe bodźce pobudzają aktywność fizjologiczną, umiarkowane jej sprzyjają a silne opóźniają bądź hamują.

Najkorzystniej jest działa biostymulująco laserem którego energia gia powierzchniowa wynosi od 0,1 J/cm² - 12 J/cm²

Energia powierzchniowa jest iloczynem mocy promieniowania lasera i czasu zabiegu przypadającego na określoną powierzchnię.

E_p = P x ^t/_S p- moc (W) , t - czas (s) , S - powierzchnia (cm²)

Dla laserów impulsowych należy najpierw wyliczyć moc średnią

P_śr = P_imp x t_imp x f f - liczba impulsów na sekundę (częstotliwość)

Energia lasera dla pracy impulsowej wynosi

E_p = P_śr x ^t/_S

Moc średnia zależy od częstotliwości lasera

Dawkowanie zabiegów w ostrym stanie stosuje się ( w przewlekłym odwrotnie)

• mniejszą częstotliwośc

• krótszy czas naświetlania

Dawka energii przypadającej na pojedynczy zabieg:

• lasery o pracy ciągłej E_z = P x t_z (J= W x s)

• lasery o pracy impulsowej E_z = P_śr x t_z

im ↑ jest moc lasera tym ↓ powinien być czas zabiegu by uzyskać wymaganą dawkę energii.

Dawka energii przypadająca na zabieg zależy od okresu choroby :

w stanach ostrych 0,1 -1 J

w stanach przewlekłych 1 - 5 J

Zabiegi są wykonywane w serii kilkunastu lub kilkudziesięciu (dawka energii 60 - 70 J/serię)

2-krotne ↑ promienia powoduje 4- krotne ↓ mocy oraz

ze ↓ średnicy plami ↑ moc promieniowania

Zabiegi laseroterapii niskoenergetycznej wykonywane są za pomocą 2 technik

1. bezkontaktowej - gdzie nie jest wskazany kontakt sondy ze zmianą chorobową (owrzodzenia, pułpasiec) nie wymaga przygotowania pola zabiegowego, straty energii rzędu15 - 50 % w wyniku odbicia i rozproszenia, może być stosowany punktowo lub na określoną powierzchnię. Wykorzystuje się pojedyńczą wiązkę światła (rozogniskowaną na pole), wiele pojedyńczych punktów (sonda prysznicowa) lub przemiatanie (skaming)

2. techniki kontaktowej - wymaga użycia każdorazowo sterylizowanej sondy ręcznej, przygotowania powierzchni zabiegowej (umycie i odtłuszczenie skóry), stosowana punktowo. W celu ↑ głębokości penetracji stosuje się technikę z uciskiem. Technika z uciskiem pulsującym (dziobanie) powoduje dodatkowy masaż naświetlanego miejsca (w schorzeniach z obrzękiem)

1. labilny

2. stabilny

3. wiązka skupiona

4. wiązka rozproszona

W każdej technice należy przestrzegać żeby wiązka padała pod kątem prostym

Wskazania (mika)

• rany pooperacyjne

• owrzodzenia

• przeszczepy skóry

• choroby narządu ruchu

• reumatoidalne choroby narządu ruchu

• choroby skóry

• choroby przyzębia

Przeciwwskazania

• ciąża

• miesiączka

• wszczepiony rozrusznik serca

• uogólnione choroby bakteryjne

• gorączka

• padaczka

• uczulenie na światło

• nowotwory

• nadczynność gruczołów dokrewnych

• mastopatia włóknista sutka

• niewyrównana cukrzyca

• uszkodzenia skóry przez UV, RTG, jonizujące

• terapia lekami cytostatycznymi, immunosupresyjnymi, zawierającymi arsem

• i wszystko to co do światła widzialnego i IR

2

---