Laserterapia

Come afferma Bohr (1913), ogni atomo è composto da un nucleo centrale

dotato di carica positiva, attorno al quale ruotano elettroni in specifiche

orbite in natura ogni atomo possiede una specifica struttura per il suo livello

d’energia. Più alto è il livello energetico, maggiore è la distanza tra l’orbita e

il nucleo. Il livello energetico più basso corrisponde allo stato di riposo ed è

lo stato energetico preferito in natura; infatti, se non viene addizionata

alcuna energia all’atomo, gli elettroni rimangono in uno stato di riposo. Se

invece l’elettrone assorbe energia da sorgenti esterne, viene sbalzato in un

livello energetico più alto rispetto a quello d’origine, portando l’atomo in

uno stato eccitato. Ogni struttura molecolare tende a esistere nel più basso

livello di energia possibile, per cui un atomo eccitato cerca subito di

deeccitarsi per tornare al suo stato fondamentale; per farlo libera energia ,

in parte sotto forma di calore e in parte con l’emissione spontanea di un

fotone. L’emissione spontanea di un fotone avviene in tutte le direzioni e

senza interazioni con fotoni emessi da altri atomi. L’emissione di un secondo

fotone con la stessa frequenza, la stessa direzione e la stessa fase del

fotone incidente si può verificare soltanto se l’energia del fotone incidente è

uguale alla differenza di energia tra i due livelli energetici. Ciascuno dei due

fotoni, da cui se ne producono altru due e cosi via, fino ad aumentare

esponenzialmente il numero totale dei fotoni e produrre in questo modo

un’amplificazione del fascio di luce. Per ottenere un’emissione stimolata di

fotoni identici al primo, coerenti per energia e frequenza, è pertanto

necessario che il fenomeno venga moltiplicato da un’adeguata stimolazione

energetica nell’ambito di un sistema atomico omogeneo. Il processo di

emissione stimolata non produce una radiazione quantitativamente

apprezzabile se non si riesce ad ottenere la cosidetta inversione di

popolazione, perché questa avvenga è necessario che i fotoni continuino a

incontrare elettroni negli stati eccitati e che gli elettroni in uno stato

eccitato siano numericamente superiori rispetto a quelli presenti nello stato

fondamentale. Questo processo si chiama inversione di popolazione e

necessita di un rifornimento energetico costante definito ‘’pompaggio’’ che

può essere di tipo elettrico, chimico o elettronico.

Bohr afferma che:

Più alto il livello di energia > distanza dal nucleo delle particelle elettriche

 Al livello più basso corrisponde lo stato di riposo



se qualcuno va a “rompere” l’equilibrio!!! alterare, andare a

sicuramente

bombardare, o somministrare l’energia a questo circuito, con questa energia le

particelle schizzeranno.

Bohr afferma che :

Maggiore e la distanza dal nucleo e più alto sarà il livello di energia

 Al livello più basso corrisponde lo stato di riposo



Se si fornisce energia esterna all’atomo, i suoi elettroni balzano a livelli di energia più

alti. 3

Per tornare a livello di riposo, liberano energia sotto forma di calore e luce che va in

tutte le direzioni e va ad eccitare elettroni di altri atomi, si innesta una reazione a

catena.

Quindi se somministro energia costante, quindi reazione a catena costante,

amplifico luce stimolata da radiazioni.

Gli atomi cui somministro energia sono il “mezzo attivo” (gas o solidi), che sono CO2

,rubino neodimio, oppure laser a diodi.

Quindi per quanto riguarda il funzione del laser si basa sull’emissione

stimolata di radiazioni da parte degli atomi di una determinata sostanza,

definita mezzo attivo. Un generico tipo di emettitore di luce laser lavora

schematicamente per mezzo di una cavità ottica di risonanza delimitata da

due specchi paralleli tra di loro, uno totalmente e uno parzialmente

riflettente. All’interno della cavità ottica vi è il materiale che produrrà

radiazione laser, cioè il mezzo attivo. Quest’ultimo è costituito da sostanza

che, opportunamente eccitate, realizzano l’inversione della popolazione

elettronica e generano il fascio fotonico. A secondo del tipo di materiale

attivo, il laser potrà essere a gas (CO2, HeNe), a liquido (dye laser), a stato

solido (rubino, neodimio, alessandrite) e a semiconduttore (laser a diodi,

GaAs, GaAIAs).

Modalità di emissione può essere continua o pulsata. In modalità continua la

radiazione viene emessa a potenza costante per tutto il periodo di

erogazione; l’emissione può essere interrotta manualmente o

elettronicamente a intermittenza producendo un’emissione detta

frequenzata. In modalità pulsata invece la luce viene emessa con impulsi

brevissimi, la cui durata viene misurata in nanosecondi.

Il laser è una radiazione elettromagnetica visibile ad occhio nudo perché compresa nel

parametro d’onde visibili.

PRINCIPALI CARATTERISTICHE

Potenza: energia espressa nell’unità di tempo e si misura in Watt.

 Frequenza: continua o pulsata

 Intensità: è la potenza per unità di superficie, ci presenta il dosaggio, e si

 misura in Joile o W/cm2 (W/cm2 o Joule)

1W= 1Joule/secondo 1J=1W x sec. 4

Monocromaticità: le onde emesse possiedono tutte la stessa

 lunghezza, caratteristica del mezzo attivo che lo ha prodotto. È

specifica di ogni apparecchio

Coerenza: tutti i fotoni escono in fase tra loro, interferendo

 costruttivamente per determinare un aumento dell’intensità di

radiazione

Direzionalità: la luce laser è emessa in una sola direzione

 Potenza media: indica la potenza media durante il funzionamento

 Potenza di picco: rappresenta la potenza massima raggiungibile da un

 singolo impulso laser

Durata dell’impulso: p il tempo di emissione del laser

 Energia: è la potenza erogata nel tempo. E= P x t

 Energia totale : quantità di luce che viene somministrata nel tempo

 totale di ogni esposizione

Densità di energia: è l’energia per unità di superficie



Quindi l’effetto di un laser sui tessuti dipende dalla lunghezza d’onda e dalla

potenza. Le interazioni tra laser e tessuto biologico sono determinate sia

dalle proprietà fisiche del laser sia dalle proprietà fisiologiche del

tessuto. Lo spessore del materiale influisce determinando una riduzione

dell’intensità della radiazione. È importante sapere:

- Luce riflessa: i raggi tornano al mezzo dal quale provengono con un

angolo pari a quello di incidenza

- Luce rifratta: i raggi possono penetrare, subendo una variazione della

traiettoria di incidenza dovuta alla differente densità del mezzo e al

diverso indice di rifrazione

- Luce trasmessa: i raggi sono trasmessi, se sono in grado di

attraversare il mezzo senza subire alterazioni

- Luce diffusa: i raggi possono collidere con gli atomi o le molecole del

mezzo e quindi deviare il proprio cammino ottico, oppure possono

essere assorbiti

La lunghezza d’onda, la potenza e il tempo di esposizione alla luce laser

influenzano l’assorbimento della radiazione luminosa, determinando una

diversa energia termica.

Esempi

Con un vecchio macchinario:



Apparecchio laser da 250mW = 0,250W

x sec.

0,250W=1J/ sec.)=1J

(0,250mW)(x

sec.=1J/0,250W

X Sec

X=4

Immaginiamo che la potenza massima sia di 0,25 W/cm2, e immaginiamo che il

voltaggio, il dosaggio, che devo somministrare io sia 1 J/cm2. Dato che

l’apparecchio eroga 0,25 al secondo, io ho bisogno di 4 secondi per veicolare il mio

dosaggio che ho deciso essere in J. In pratica sarebbe 0,25x4, perché ho una

potenza di 0,25 W al secondo, quindi mi servono 4 secondi per arrivare a 1J;

oppure posso calcolarlo 1/4, dipende da come si vede.

Con un nuovo macchinario:



Ho una macchina che eroga 1 J/cm2, 1W. Se io devo mettere questo dosaggio,

quanto impiegherò in secondi? 1 secondo

Se io avessi una macchina che eroga 2W e ho lo stesso dosaggio per la stessa

 superficie, perché stiamo parlando solo di un cm, quanto tempo ci metto a dare

1J? Mezzo secondo 5

Con una macchina che eroga 4W, sempre 1J devo somministrare, sempre 1cm2

 l’area che devo trattare, quanto tempo impiegherò? Un quarto di secondo, 0,25.

Con i nuovi macchinari a 12W le terapie durano circa 2 minuti, quindi vuol dire che la

laserterapia viene usata spesso come coterapia.

CLASSIFICAZIONE

• Classe 1 (Laser Esente):

Non pongono problemi anche per osservazione diretta prolungata del fascio in quanto

o intrinsecamente sicuri o sicuri per il loro progetto tecnico.

Esempio: lettore laser codice a barre del supermercato

• Classe II:

Sono i così detti laser a bassa potenza che emettono nel visibile e che possono

funzionare in continuo (con potenza non superiore a 1 mW) o ad impulsi;

l'osservazione diretta del fascio non è pericolosa purché sia conservato il riflesso

palpebrale che, consente un'interruzione dell'irraggiamento della cornea in un tempo

inferiore a 0.25 secondi.

Esempio: puntatori laser non sono pericolosi nella misura in cui hai il riflesso e



chiudi quando ti ferisce perché da fastidio, superiore a 0,25 secondi potrebbe causare

ferite alla cornea

• Classe III A (medium power laser)

Medium Power Laser Sono compresi in questa classe i laser con emissione nel visibile

e una potenza in uscita fino a 5mW. Possono emettere radiazioni sia nel campo del

visibile che in quello del non visibile e i loro fasci non sono pericolosi se osserva:

direttamente in maniera non continua, mentre lo possono diventare se si utilizzano

strumenti che amplificano e concentrano il fascio ottico (quali microscopi, binocoli,

ecc.).

Il prof dice che da questo livello in poi sono pericolosi

• Classe III B:

Appartengono a questa classe i laser e i sistemi l che non superano i limi: di potenza

massima in continuo di 500mW.

L'esposizione diretta al raggio ad occhio nudo è pericolosa; non è invece pericolosa la

luce diffusa.

• Classe IV:

A questa classe appartengono tutti i laser e sistemi laser che superano i limi: della

classe III B, che hanno quindi in genere una potenza superiore a 500mW.

Sono in grado di provocare danni agli occhi ed alla pelle anche per esposizione a fascio

diffuso oltre che diretto. Possono costituire anche un pericolo d'incendio.

Esempio: Laser industriali e chirurgici tra 30 e 100W. Terapeutici da 1 a 15W

I DOSAGGI TERAPEUTICI CONSIGLIATI

2

Patologia acuta (entro 24 ore) 2J/cm

2

Subacuta (da 24 a 72 ore) 3