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Ideia do LASER (princípios gerais e física) laser

O que é LASER?

LASER = Light Amplification por Stimulated Emissão de Radiation.

Um dispositivo LASER-equipado pode gerar uma luz de alta intensidade que é monocromático, unidirecionale paralelo.

Laser physics Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation



História do uso do LASER na área médica!

-O LASER de ruby foi o primeiro LASER médico quando foi usado em 1963 para coagular as lesões da retina. Outras substâncias foram encontradas que poderiam servir como meio ativo um dispositivo LASER. Muitos substratos, especialmente os elementos de terras raras como o érbio (Er), gadolínio (Gd), hólmio (Ho), praseodímio (Pr), Túlio (Tm), urânio (o seu), e itérbio (Yb), têm sido utilizados com sucesso.
-O primeiro gás LASER, que também foi desenvolvido em 1961, usado uma mistura de hélio e néon. Sua cor vermelha permitiu ser usado como um LASER invisível. Atualmente, ele é usado para aliviar a dor e promover a cicatrização de feridas.
-Em 1962, foi desenvolvido o LASER de argônio. Este LASER emite uma energia na parte azul e verde do espectro eletromagnético. Energia com comprimentos de onda nesta parte do espectro é mais facilmente absorvida pelo 2 cromóforos naturais (absorção de pigmentos) no corpo humano-melanina e hemoglobina-do que pelo tecido circundante


A física do LASER médico!

Physics of Medical LASER


Componentes básicos do LASER médico!

O dispositivo LASER básico consiste de 3 componentes:

(1) um ativo médio ou médio lasing; pode ser um sólido, líquido ou gás. Diferentes meios ativos emitem energias diferentes ou comprimentos de onda da luz.
(2) uma cavidade óptica, ou ressonador; contém um ativo médio. Em cada extremidade do ressonador, refletores paralelos ou espelhos são colocados frente a frente. A frente do espelho de saída é projetada para ser parcialmente reflexivo. Reflete apenas uma parte da luz que incidem sobre ele, permitindo que uma parte do total de energia ou luz para escapar. O retrovisor é um refletor total que reflete 100% da energia incidem sobre ele.
(3) uma fonte de energização, ou bomba de, fornece a energia (térmica, elétrica, ou óptica [por exemplo, uma lâmpada de flash]) para a absorção pelo meio ativo.

Basic Components of Medical LASER



Mecanismo: bomba de energia activa à emissão espontânea de fótons, o condutor ativo médio. Alguns destes fótons são refletidos e para trás entre os 2 espelhos. Para o espelho de saída frontal, uma parte da energia é permitida escapar. Esta energia é sob a forma de um feixe intenso de monocromático (mesmo comprimento de onda), colimado (paralela, nondiverging) e coerente (mesma direção) = LASER.


Propriedades de feixe LASER (medidas):

-A energia é proporcional ao número de fótons e é medida em joules (J).
-Taxa de entrega da energia de poder, é medida em watts (W), onde: 1 W = 1 J/seg.
-Irradiância = consumo de energia por unidade de área e é medida em W/cm2.
-Fluence = a energia entregada por unidade de área e é medido em J/cm2.


Tipos de LASER(Wavelength):

-O efeito da luz na pele varia de acordo com o comprimento de onda da luz.
-Luz na região UV (100-400 nm), invisível, causar efeitos deletérios como eritema, hiperpigmentação e tumores de pele.
-Energia luz no espectro visível (380-700 nm) na maior parte é inócua, mas pode ser absorvido e causar dano térmico, quando é entregue para a pele em uma alta intensidade.
-Luz na região de IR perto do espectro (780-3000 nm), também invisível, faz com que os defeitos da pele e da retina.

Types of LASER

-Porque o LASER é monocromático e porque tem uma largura de banda muito estreita, que permite a seleção de alvos de cromóforos no tecido para tratamento. Esta propriedade é um dos princípios subjacentes da fototermólise seletiva (SP).

- Cromóforo: é uma substância química da molécula que devolva sua cor. ou seja, hemoglobina e melanina são cromóforos endógenos naturais enquanto tinta de tatuagem é o cromóforo exógeno.

-O grau de absorção e seu efeito térmico sobre a pele variam de acordo com o tipo e quantidade de cromóforos que estão presentes no receptor.

-Diferentes cromóforos têm coeficientes de absorção diferentes = "uma medida do grau de absorção pelos cromóforos em um determinado comprimento de onda".


Cores complementares e mistura de cores subtrativas:

Círculo de Newton matiz completamente requer que cada matiz espectral terá um único espectral em frente (ou mistura de dois tons espectrais opostos) que pode combinar com ele para criar luz branca.


 

Complementary Colors and subtractive color mixing


-Newton afirmou que a definição de cores complementares que ainda é usada hoje: quaisquer dois tons que, misturado na proporção certa, produzir um "desmaio anônimo" cor neutra (branco puro, cinza ou preto). (ou seja, amarelo azul e vermelho + verde).

-Mistura da cor luz é diferente da cor de mistura de substâncias: três luzes monocromáticas (460nm azul, verde 530nm e vermelho 650nm)

-Como podemos determinar a exata cor complementar para qualquer cor que escolhemos? A maneira mais simples é determinar as quantidades dos dois processos adversários que determinam a cor escolhida (redC1 + yellowC2)=(orange), então, identificar a cor que é produzida se aplicamos as mesmas quantidades para os tons opostos de processo (greenC1 + blueC2) = (esverdeada azul).

- mistura de cores subtrativas: Uma mistura subtrativa absorve luz todos os comprimentos de onda que cada corante absorvida por si só. Há uma regra geral que podemos confiar, no entanto, "Quando nós materialmente misturar tintas, corantes ou filtros, não aumentamos sua luz refletindo o comportamento (transmissão), mas sua luz absorvendo o comportamento".


Teoria da fototermólise seletiva:

-Em 1983, Anderson e Parrish descreveram a teoria da fototermólise seletiva (SP) é um método para localização de dano tecidual a alvos específicos cromóforo a nível celular; Portanto, ele pode ser usado para minimizar o dano térmico indesejado para o tecido circundante causado por difusão térmica.

-Os parâmetros LASER mencionados [densidade de potência, fluência e comprimento de onda] são os princípios fundamentais na operação de Lasers médicos no conceito conhecido como SP.

Tempo de relaxamento térmico (R): o tempo necessário para um determinado tecido aquecido a perder 50% do seu calor através da difusão.

-Portanto, se a duração do pulso do LASER é menor do que TR do tecido alvo difusão térmica é menor e também térmica eficaz não danificar os tecidos circundantes.

-Ele é medido em termos de área (r = raio da área-alvo) afetado e a difusividade térmica (D) do tecido-alvo, como segue:
                                                         TR = r24 D

proper SP


MODOS de LASER: ONDA CONTÍNUA (CW), PULSADO e Q de COMUTAÇÃO:

-Assemelhace LASER (CW): continuamente bombeando energia para o meio ativo para alcançar um equilíbrio entre o número de átomos registrados e o número de fótons emitidos. A duração de um pulso de LASER de CW é aproximadamente 0,25 segundo.

-Pulso de LASER: entrega feixes de alta energia em pulsos muito curtos na faixa de milissegundos sem o uso de um obturador.

-Q-Switch LASER: ambos os tipos de podem ser mais modificados para produzir pulsos ainda mais curtos, geralmente na faixa de 250-10 nanossegundos.


Ótica de pele:

Luz que direcionado para a pele pode ser refletida, transmitida, espalhado ou absorvido em cada camada. Só absorveu a luz produz efeitos de tecido.

-A epiderme reflete aproximadamente 4% a 7% da luz visível que encontra a pele.
-A derme predominantemente dispersa a luz por causa do conteúdo de colágeno denso.
-Dentro da pele, há cromóforos endógenos e exógenos.

-Absorção de energia luminosa, pode produzir mudanças térmicas, mecânicas e químicas na pele:

-Efeitos térmicos: variam de desnaturação de proteínas para formação de vaporização e carbono.
-Reações químicas: produtos quimicamente reativos animado moléculas de estado, como a terapia fotodinâmica.
-Física ou mecânica "mudanças fotoacústico": é causada pela expansão rápida de tecido térmico, criando ondas de pressão que fragmentam as partículas de pigmento na derme.


Aplicações do LASER no campo da cirurgia plástica!

 Para quem está considerando qualquer tratamento a Laser, eles devem considerar:
-Quem irá realizar o tratamento?
-Qual dispositivo exato será usado?
-A configuração em que pretendem se submeter ao procedimento.
- E, especialmente, qual é o nível de formação da equipe que vai fazer o procedimento?


Tipo de laser

Comprimento de onda (nm)

Cor

Cromóforo

Aplicação

Árgon

488/514

Azul

Melanina e hemoglobina

Lesões vasculares

Tempo pulsado de corante

510

Verde

Melanina

Lesões pigmentadas
Remoção de tatuagem

KTP/duplo Ferq Nd: YAG

532

Verde

Melanina e hemoglobina

Lesões pigmentadas
Lesões vasculares

SmartLipo

Vapor de cobre

578

Amarelo-esverdeado

Melanina e hemoglobina

Lesões pigmentadas
Lesões vasculares

FLPPD

585

Amarelo-esverdeado

Melanina e hemoglobina

Lesões vasculares

Pulso longo

595-600

Amarelo-esverdeado

Melanina e hemoglobina

Vasinhos de perna

Ruby, o Q-switched pulso longo

694

Vermelho

Melanina

Lesões pigmentadas
Remoção do cabelo

O Q-switched Alexandrite

755

Vermelho

Melanina e hemoglobina

Lesões pigmentadas
Remoção de tatuagem

Nd: YAG

1064

Meados-Infra vermelho

Melanina e hemoglobina

Lesões pigmentadas
Profundamente vascular

SmartLipo

O Q-switched YAG

1064

Meados-Infra vermelho

Melanina e hemoglobina

Lesões pigmentadas
Remoção de tatuagem

Er: YAG

2940

Infra vermelho

Proteína (dispersa)

Pele resurfacing

CO 2  

10600

Infra vermelho

água

Cirurgia de corte/coag
Pele resurfacing