Multidiode endolaser:nuovo approccio per la risoluzione dell’ insufficienza venosa cronica superficiale tecnica e vantaggi

IL LASER

Laser vuol dire: Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation,

cioè amplificazione della luce attraverso un’emissione stimolata di radiazioni

(fig. 12).

4.1 Caratteristiche della luce laser

La luce naturale è:

1) non coerente: le radiazioni sono emesse disordinatamente nello spazio;

2) multifrequenza: la luce è un insieme di lunghezze d’onda;

3) divergente: le onde emesse dalla sorgente luminosa si diffondono a 360°;

4) estesa: focalizza con grossa dispersione di energia;

La luce Laser è:

1) coerente: il modo di trasmissione è perfettamente ordinato;

2) monocromatica: è formata da una sola lunghezza d’onda, quindi è di un

solo colore; 63

3) collimata: i fasci di luce emessi dalla sorgente Laser sono paralleli

all’infinito;

4) brillante: focalizza in un punto infinitesimale, con elevata energia;

I parametri da considerare del raggio Laser sono:

1) Lunghezza d’onda (nm): dipende dal mezzo attivo del Laser;

2

2) Fluenza (J/cm ): dipende dall’energia erogata e dal diametro dello spot;

3) Potenza (W=JxT): dipende dall’energia erogata dalla macchina e dalla durata

dell’impulso; 2 ): dipende dall’energia erogata dalla macchina, dalla durata

4) Irradianza (W/cm

dell’impulso e dal diametro dello spot;

5) Tipo di impulso: continuo, pulsato o pseudo continuo; 64

Gli effetti del raggio Laser sul tessuto bersaglio sono:

1) Velocità di assorbimento dell’energia: si misura in nanosecondi e dipende

dalle caratteristiche fisico chimiche del bersaglio e dalla lunghezza

d’onda. L’energia assorbita viene trasformata per la maggior parte in

energia termica (calore), ma anche meccanica (vaporizzazione del

bersaglio) e chimica (l’energia assorbita dal DNA determina la

formazione di dimeri di timidina). Il 95% del fascio di fotoni viene

assorbito dalle varie strutture dei tessuti organici in funzione della

lunghezza d’onda. Nel momento in cui il fotone viene assorbito si arresta

e libera istantaneamente la sua energia sotto forma di calore. La

liberazione di questa enorme quantità di energia termica in uno spazio

così piccolo esercita gli effetti biologici ben caratterizzati e prevedibili

che rendono il laser adatto ad un impiego medico di precisione.

2) Effetti termici: dipende dalla temperatura raggiunta dal

bersaglio(coagulazione, carbonizzazione, evaporazione); 65

3) Picchi di assorbimento dei componenti tessutali: dipendono dalle

caratteristiche fisico chimiche del bersaglio, (acqua>infrarossi,

ossiemoglobina>intorno a 490 e 590 nm, melanina>l’energia assorbita

decresce con l’aumentare della lunghezza d’onda, rapporto ottimale

intorno a 800nm.

4) Fenomeni di dispersione dell’energia: non tutta l’energia irradiata viene

assorbita dal bersaglio; una parte viene dispersa per trasmissione,

riflessione o rifrazione del raggio incidente, oppure per conduzione del

calore derivante dall’energia assorbita, o per assorbimento dell’energia da

parte degli strati sovrastanti al bersaglio; per esempio il fototipo cutaneo

(da 0 a 5: albini, rossi, biondi, castani, mori, negri). La melanina presente

nello strato corneo assorbe una parte dell’energia indirizzata al bersaglio

costituito ad esempio dai capillari di un angioma piano. Nella dispersione

il fascio laser penetra nei tessuti e alcuni fotoni vengono deviati e si

disperdono tra le varie strutture senza produrre effetti biologici. Nella

trasmissione la luce incidente attraversa il tessuto come un vetro, senza

produrre effetti biologici. Nella riflessione la luce viene riflessa dalla

superfice del tessuto su cui incide senza produrre effetti biologici. 66

5) Tempo di rilassamento termico: il tempo che il bersaglio (emoglobina,

melanina, acqua), raffreddandosi, impiega per dimezzare il calore

sviluppato. Dipende soprattutto dal volume del bersaglio, aumentando in

modo direttamente proporzionale al quadrato del diametro, per cui

bersagli molto piccoli hanno un TRT piccolissimo (melanosomi 50-100

nsec; capillari di 20-60 µ 0,15-3 msec). Un impulso molto breve ha lo

scopo di evitare che il calore si accumuli piu’ del necessario e si diffonda

ai tessuti sani circostanti danneggiandoli.

I principali cromofori della pelle sono: la melanina, l’ossiemoglobina e

l’acqua. Le lunghezze d’onda al di sotto dei 300 nm hanno un forte

assorbimento per le proteine, melanina e DNA. Le lunghezze d’onda

maggiori dei 1200 nm hanno una penetrazione superficiale dovuto al forte

assorbimento dell’acqua, che è il principale cromoforo su tutto lo spettro

finale. La finestra ottica della pelle è tra 600 – 1200 nm. Le lunghezze d’onda

comprese entro queste due bande attraversano con facilità la pelle e potranno

colpire il cromoforo desiderato. 67

Il fine è la fototermolisi del tessuto bersaglio e il rispetto dei tessuti sani

circostanti. Bisogna sempre considerare gli effetti infiammatori reattivi e

riparativi dei tessuti circostanti (pigmentazioni post infiammatorie, in parte

prevedibili con l’uso di creme cortisoniche per una decina di giorni dopo

l’intervento), che seguono alla lisi del tessuto bersaglio.

Fig. 11

Apparecchio Doppler ed esempio di esame 68

4.2 Componenti fondamentali del laser

Il capostipite è il laser a cristalli di rubino. Un laser è composto da:

1) il mezzo attivo otticamente, cioè il tipo di sorgente di fotoni che viene

utilizzato (cristalli, gas, liquidi, semiconduttori ecc.). Questo determina le

caratteristiche proprie della radiazione come la lunghezza d’onda e ne

indica i campi di utilizzo che vanno dalla meccanica alla medicina, dai

sistemi di controllo alla produzione di energia.

2) il sistema di pompaggio o di eccitazione è costituito da una lampada flash

allo xeno e da un riflettore ellittico. La lampada e il mezzo ottico

occupano i fuochi dell’ellisse.

3) la cavità, delimitata da due specchi piani paralleli, serve sia a disperdere i

fotoni che non viaggiavano su piani assolutamente paralleli sia ad

amplificare ed indirizzare l’emissione stimolata. 69

Per quanto riguarda il funzionamento del laser la luce flash viene fatta irradiare

sul mezzo attivo provocando il passaggio degli atomi di cromo dallo stato

fondamentale a quello eccitato. Nella cavità ottica chiusa si sviluppa

un’emissione stimolata di fotoni in fase sincrona a quella della radiazione

incidente. I fotoni che non viaggiano esattamente paralleli vengono dispersi

dagli specchi piani contrapposti mentre gli altri vengono amplificati e

convogliati in un raggio luminoso monocromatico, coerente e polarizzato con

carattere impulsivo. L’emissione avviene solo durante il flash della lampada con

una durata di 1 millisecondo e con un’energia radiante di 1 joule.

Importante caratteristica della luce laser è la radianza o fluenza, cioè il flusso

luminoso totale irradiato da ogni cm quadrato di superfice di sorgente luminosa.

A causa della coerenza spaziale e della polarizzazione una sorgente laser puo’

produrre un’elevata radianza anche se la potenza è modesta. Per esempio: un

laser ad elio con un mmwatt di potenza radiante produce una radianza di

2

1.000.000 W/cm . Le principali caratteristiche della luce laser sono le seguenti e

dipendono:

- dal mezzo attivo

- 1) coerenza temporale: cioè nella stessa fase della radiazione incidente 70

quindi prevedibile e determinabile;

- 2) monocromaticità: cioè sono di una stessa lunghezza d’onda ben definita

- dalla cavità ottica:

- 3) coerenza spaziale: cioè hanno la stessa direzione;

- 4) collimazione o polarizzazione: cioè i fotoni viaggiano su piani paralleli.

A differenza di quelli emessi da sorgenti convenzionali che sono divergenti, i

raggi laser hanno una divergenza angolare prossima allo zero essendo soggetti

solo alle leggi della diffrazione. Per esempio un laser ad elio emette un fascio di

2 con una divergenza angolare di 0,3 mmradianti.

fotoni su un’area di 0,1 cm

Queste caratteristiche consentono di ottenere un fascio di energia luminosa e,

quindi, termica di grande potenza concentrato su una superfice molto piccola

con una precisione submillimetrica. 71

4.4 Laser impiegati in chirurgia estetica:

Laser a CO 10,6 µm: per la riduzione o cancellazione di cicatrici; è stato

2

utilizzato per l’eliminazione delle venule e dei vasi teleangectasici. Tale laser

produce una vaporizzazione anche dei tessuti circostanti al beam laser oltre alla

cute e al derma sovrastanti i vasi sanguigni. Il dolore durante il trattamento varia

da moderato a grave. I risultati riportati da tutti gli autori sono insoddisfacenti

sul piano estetico per la presenza di cicatrici ipopigmentate con risoluzione

minima dei vasi trattati o con neovascolarizzazione circostante al punto di

trattamento.

Laser KTP (532 nm): con questi laser modulati sono stati riportati alcuni

successi nel trattamento delle teleangectasie degli arti inferiori con impulsi di

durata compresa tra 1 e 50 msec. I risultati migliori si sono ottenuti seguendo il

tracciato dei vasi con uno spot di 1 mm. In genere il laser viene fatto muovere

tra punti adiacenti di 1 mm con velocità di percorrenza del tracciato dei vasi di

5 mm/sec. 72

Laser FlashLamp-Pumped Dye (585 nm): questo laser è molto efficace nel

trattamento delle lesioni vascolari cutanee (angiomi piani) ed è sembrato

altrettanto promettente a livello degli arti inferiori in quanto puo’ penetrare fino

a raggiungere la profondità tipica delle teleangectasie. I risultati ottenuti, pero’,

non si sono dimostrati particolarmente efficaci sia per gli scarsi schiarimenti che

per le maggiori iperpigmentazioni notati dopo il trattamento rispetto ad altri

laser. Questo potrebbe essere imputato al diametro maggiore delle teleangectasie

rispetto ai vasi dermici degli angiomi piani, nonché all’impossibilità di

riconoscere l’importanza del flusso vascolare ad alta pressione proveniente dalle

vene varicose e reticolari di alimentazione.

Laser ad Erbium: per le macchie cutanee;

Laser a diodi semiconduttori (LED): per le teleangectasie, capillari, cellulite;

Laser ad Alexandrite: per l’epilazione;

Laser a diodo superpulsato ad infrarosso: per dolori reumatici, determina un

aumento dei fibroblasti (colore bersaglio il verde);

Laser a diodi 808 nm: lesioni benigne vascolari e pigmentarie del volto;

Laser ND JAG 1,06 µm: lesioni vascolari arti inferiori, ringiovanimento del

volto, varici reticolari degli arti inferiori; 73

E’ necessario distinguere tra:

1) laser a caldo (ablativo e non ablativo): vaporizza e disgrega il tessuto

bersaglio, penetrando in profondità e scaldando la parte;

2) laser a freddo (no