LASEROTERAPIA             

Światło wzmaga procesy fizjologiczne w organizmie. Powoduje wzrost dobrego samopoczucia, wzmożenie pobudliwości psycho-fizycznej.

Ogromne zasługi w badaniach nad naturą fizyczną światła położył angielski fizyk i matematyk Izaak Newton.

Programem badań objął analizę mechanizmu powstawania barw w pryzmatach. W 1665 roku zbudował pierwszy monochromator – urządzenie służące do wyodrębniania promieni jednobarwnych ze światła białego. Otrzymał widmo światła białego, po czym rozszczepił je na kolory:

-          czerwony,

-          pomarańczowy,

-          żółty,

-          zielony,

-          niebieski

-          fioletowy.

To Newton był twórcą teorii korpuskularnej światła.

Promieniowanie monochromatyczne – promieniowanie o bardzo wąskim zakresie częstotliwości lub długości fali, które można określić podaniem jednej wartości częstotliwości lub długości fali.

W 1900 roku Maks Planck na kongresie fizyków niemieckich przedstawił hipotezę o elementarnych aktach emisji i absorpcji światła w formie kwantów. Określił kwanty jako najmniejszą porcję o jaką może ulec zmiana energii lub promieniowania. W przypadku światła kwant energii określa się fotonem. Fotony zaliczane są do cząsteczek elementarnych, mają zerową masę spoczynkową.

Usankcjonowania naukowego pojęcia kwantu światła – fotonu dokonał Albert Einstein. W ogłoszonej w 1905 roku Teorii Względności przewidział i obliczył wymuszone promieniowanie, czyli podstawę działania laserów, co znalazło uznanie ponad 50 lat późnej, kiedy skonstruowano pierwsze lasery.

Pierwsze lasery zostały skonstruowane niemal jednocześnie w 1961 roku na warszawskim WAT-cie i na Uniwersytecie Kalifornijskim.

Światło z jakim mamy do czynienia na codzień powstaje na skutek spontani-cznej emisji fotonów i charakteryzuje się :

-          brakiem jakiegokolwiek uporządkowania

-          wzbudzane atomy emitują fotony w sposób niezależny, każdy w innym punkcie i czasie.

-          powróciwszy do stanu podstawowego atom nie świeci, dopiero po ponownym pobudzeniu może emitować energię.

Tak więc konwencjonalna wiązka świetlna stanowi coś w rodzaju szumu

świetlnego tzn. przypomina bezładne zbiorowisko pojedynczych i skończonych ciągów falowych. Powoduje to, że w polu zabiegowym uzyskujemy małe moce.  

     Aby uzyskać dawki progowe czynne biologicznie, naświetlano dotychczas duże powierzchnie skóry, w długich odcinkach czasowych ( 15-20 min.). Powodowało to powstawanie dużych odczynów i zgodnie z prawem Dastre-Morata obciążało szczególnie układ krążenia.

Fale świetlne ze źródeł tradycyjnych sztucznych otrzymujemy poprzez:

-          podgrzewanie ciał stałych do temperatury czerwonego lub białego żaru

-          pobudzanie gazów i par do świecenia lub żarzenia ( np. lampy błyskowe przy małych ciśnieniach; łuki wysokociśnieniowe przy wysokich cisnieniach)

Tak uzyskane światło charakteryzuje się długościami fal w pewnych prze-działach od 4000 do 15000 nm. i emisja we wszystkich kierunkach, czyli nie-spójnością.

Postęp w odkrywaniu praw rządzących zjawiskami emisji fotonów doprowa-dził do uzyskania emisji stymulowanej. Punktem wyjścia była teoria emisji promieniowania przez atomy i model atomu wodoru opracowane przez Niels’a Bohra ( fizyk duński – nagroda Nobla)

Bohra teoria atomu – teoria, według której elektrony mogą krążyć wokół jądra atomu jedynie po niektórych ( tzw dozwolonych) orbitach, mając na każdej z nich ustaloną energię; przeskokowi elektronu z dalszej ( od jądra ) orbity na bliższą towarzyszy emisja, z bliższej na dalszą -  absorpcja kwantu energii promieniownia elektromagnetycznego.

Emisja stymulowana polega na wzbudzeniu atomu tzn. przemieszczeniu elektronów  na wyższy niż podstawowy poziom energetyczny. Można tego dokonać poprzez dostarczenie układowi z zewnątrz energii ( pompowanie optyczne ) do wartości odpowiadającej różnicy poziomów energetycznych.

Otrzymujemy wówczas emisje promieniowania o takiej samej energii. Wysyłane fotony stymulują otrzymywanie dalszych, bliźniaczych fotonów o tej samej częstotliwości , fazie oraz kierunku ( wektorze ruchu ).

Mała energia na wejściu do układu wymusza emisję fali, która na wyjściu z układu ma wielokrotnie większą moc. Nosi to nazwę wzmocnienia. Tak więc laser to wzmocnienie światła za pomocą wymuszonej emisji.

Cechy charakterystyczne promieniowania laserowego to:

-          monochromatyczność – każdy laser wysyła jedną, konkretną długość fali

-          koherencja – równoległość rozchodzenia się fotonów, będących w tej samej fazie i mających ten sam kierunek

Te elementy zapewniają spójność światła laserowego.

Podział laserów determinują różnorakie kryteria:

I - OŚRODEK

Istotna role odgrywa ośrodek, w którym rozwija się akcja laserowa.

Ze względu na materiał aktywny wyróżnia się lasery:

-          gazowe,

Do najczęściej stosowanych w medycynie laserów gazowych należą: lasery na dwutlenku węgla CO2, helowo-neonowe He-Ne, lasery  argono-we i kryptonowe; oparte na parach kadmu.

W takich ośrodkach pompowanie optyczne to energia wyładowań elektrycznych w gazie.

-          cieczowe,

Pompowamie chemiczme  - energia z reakcji chemicznych.

-          na ciele stałym 

Z laserów na ciele stałym najbardziej znane są lasery na krysztale granatu z donieszką Al, rubinu z domieszką Al

Pompowanie optyczne to lampy błyskowe, czyli światło o bardzo dużym natężeniu.

-          półprzewodnikowe – określane terminem midle -laser

Wykorzystywanych jest bardzo wiele ich typów emitujących promienio-

wanie od czerwieni do podczerwieni.

Ośrodkiem czynnym jest złącze półprzewodnikowe diody galu i arsenu. Pompowanie optyczne zachodzi przez przepływ prądu przez pólprzewodnik.

II – MODULACJA PRACY

Innym kryterium podziału jest modulacja pracy, pozwalający wyróżnić lasery:

-          ciągłego działania - moc szczytowa 1,5 – 32 mW

# są to najczęściej lasery gazowe

-          impulsowe – moc szczytowa 2 – 50 W

# są to najczęściej lasery stałe lub pólprzewodnikowe

III - MOC PROMIENIOWANIA

Z punktu widzenia wartości mocy promieniowania lasery dzielimy na:

-          małej mocy (4-5 mW),

-          średniej mocy (6-500 mW)

-          dużej mocy (ponad 500 mW).

IV - ENERGIA – zastosowanie w leczeniu

-          wysokoenergetyczne  - czyli chirurgiczne - są wykorzystywane w zestawach przeznaczonych do destrukcji lub usuwania tkanki (cięcie, odparowanie, koagulacja). Moc wyjściowa od 10 do 100 mW. Moc zabiegowa może dochodzić do kilku MW.

-          niskoenergetyczne – biostymulacyjne - zachowawcze – moc wyjściowa 0,1 – 50 W.

              Nie wykorzystuje się  tu termicznego oddziaływania (podgrzewania), temperatura w tkankach podwyższa się nie więcej  niż o 0,5 *C, a moc średnia waha się od 0,5 do 5 mW nazywane są laserami zimnymi;

              Są one używane w terapii bólu, medycynie sportowej, dermatologii, reumatologii i stomatologii, a także w diagnostyce i terapii nowotworów metodą fotodynamiczną.

              W piśmiennictwie fachowym lasery biostymulujące określane są terminem soft – laser, czyli laser miękki.

V – DŁUGOŚC EMITOWANEJ FALI

-          lasery IR

-          lasery emitujące światło widzialne

-          lasery UV – nie występują w leczeniu zachowawczym

VI – SPOSOBY APLIKACJI

-          światłowodowe – operacyjne

-          sondy laserowe skupiające lub rozpraszające

-          scaner – to układ luster powodujący, że promieniowanie laserowe rozchodzi się w dwóch płaszczyznach co gwarantuje, że na każdy cm2 powierzchni zabiegowej przypada taka sama wartość mocy.

Gęstość mocy w polu zabiegowym uzależniona jest od wielu czynników:

-          stopnia zaawansowania procesu chorobowego i czasu trwania choroby

-          ogólnego stanu pacjenta – na który składają się wiek, szczególnie wiek rozwojowy

-          występowania chorób towarzyszących – mogą one być przeciwwskazaniem do terapii laserowej

-          topografia miejsca zabiegowego – grubość skóry, podkład tłuszczowy i mięśniowy, unerwienie

-          stopień uwodnienia i obecność barwników ( hemoglobiny, bilirubiny, melaniny - szarej, białej, brunatnej i bezbarwnej )

-          element indywidualnej odczynowości ustroju – stan ostry choroby, wiek podeszły, brak podkładki tłuszczowej.

W zależności od mocy promieniowania laserowego i jego czasu działania na tkankę wyróżnia się następujące mechanizmy oddzia-ływania:

·         fotochemiczne,

·         termiczne,

·         fotoablacyjne

·         elektromechaniczne.
 

Reakcje fotochemiczne powodują wzrost wymiany energii między komórkami, hiperpolaryzację błony komórkowej, przyspieszenie mitozy (pośredni podział jądra, przyczyniający się do procesu wzrostu i odnowy komórek).

Ten mechanizm oddziaływania promieniowania laserowego wykorzystuje się do biostymulacji i w metodzie fotodynamicznej.

Metoda terapii fotodynamicznej (PDT) polega na selektywnym utlenianiu materiału biologicznego tkanki nowotworowej, czyli na wybiórczym niszczeniu tkanek nowotworowych, chroniąc jednocześnie tkanki zdrowe. Metoda ta jest stosowana w leczeniu nowotworów skóry, dróg moczowo - płciowych, płuc, przełyku, języka, gardła, jelit, pęcherza moczowego.

Jest wykorzystywana również w diagnostyce nowotworów. Specjaliści oceniają, że jest bardziej selektywna od tradycyjnych metod (chirurgia, naświetlanie promieniowaniem jonizującym, chemioterapia) i ogólnie dobrze tolerowana przez pacjentów.

Ostatnio wykorzystuje się ją śródoperacyjnie jako technikę wspomaga-jącą zabiegi chirurgiczne.

Stosuje się również tę metodę w leczeniu zmian nienowotworowych, w dermatologii, w inaktywacji wirusów we krwi, w usuwaniu blaszek miażdży-cowych.

Biostymulacja laserowa

·         Do biostymulacji laserowej najczęściej wykorzystywane są lasery, które dają promieniowanie z zakresu podczerwieni bliskiej od 905 do 770 nm. Źródłem podczerwieni są lasery półprzewodnikowe

·         Stosuje się również lasery , dające promieniowanie z czerwonego widma widzialnego o długości fali 630 – 620 nm. Źródłem tego promieniowania są lasery helowo-neonowe.

·         Stosowane mogą być również lasery dające promieniowanie z zakresu UV o długości fali 380 – 310 nm.. Są to również lasery gazowe, których akcja odbywa się w mieszaninie CO2. Absorpcja promieniowania UV zależy od długości fali.

Lasery biostymulujące są używane w leczeniu:

-          uszkodzeń skóry,

-          przy zabiegach chirurgii plastycznej - w przypadku ran pooperacyjnych, owrzodzeń, przy przeszczepach skóry

-          reumatoidalnego zapalenia stawów,

-          zesztywniającego zapalenia stawów kręgosłupa,

-          zespołu bolesnego łokcia,

-          kręczu szyi,

-          tzw. zespołu bólów krzyża.

-          w akupunkturze.

Działanie promieniowania laserowego na tkankę ludzką (biologiczną)

Zależy od:

-          parametrów promieniowania laserowego,

-          czasu ekspozycji

-          właściwości tkanki biologicznej - dokładniej

# od pigmentacji skóry,

# wieku,

# płci osoby poddawanej naświetlaniu

Promienie lasera działające na tkankę ulegają odbiciu od niej, rozpraszaniu i pochłanianiu (absorpcji).

W sumie ok. 5% promieniowania odbija się od powierzchni tkanki, reszta dociera do niej i podlega tam procesom wielokrotnego odbicia i rozpraszania. 

Pochłonięta przez tkankę energia świetlna zostaje przekształcona w ciepło podnoszące temperaturę tkanki.

Głębokość wnikania jest uzależniona od długości fali promieniowania laserowego.

Penetracja wiązki laserowej:

·         860 nm – 50-70 mm

·         904-902 nm – 50 mm

·         632 nm (helowo-neonowy) – 10-15 mm

·         320 nm (gazowe) – 3-5 mm

DZIAŁANIE BIOLOGICZNE LASERÓW:

...