HPV e a Física do Laser

O Espectro eletromagnético

O espectro eletromagnético abrange ondas de alta energia ( como radiação gama), ondas de baixa energia ( como as ondas de rádio), e ondas de energias intermediárias (como o RX, microondas, luz visível, ultravioleta e radiação infravermelha).



Uma onda eletromagnética é descrita por suas propriedades características:

  1. comprimento de onda
  2. frequência
  3. amplitude
  4. velocidade

Fundamentos da Física do Laser

Todos os profissionais da área de saúde tem alguma noção sobre física, e para entendermos melhor o fucionamento de cada equipamento e podermos selecionar o laser adequado para cada procedimento, é importante que relembremos algumas destas noções básicas da física.

Princípios básicos

Absorção e Emissão espontânea

Os átomos e as moléculas são encontrados em seu estado energético fundamental, dessa maneira são estáveis. Podem absorver energia luminosa e podem ficar em estado de maior energia, denominado estado excitado , que é uma situação instável. Quando retornam para o estado inicial podem emitir energia luminosa.    

Emissão estimulada de Radiação

Os átomos ou moléculas dentro de uma cavidade são excitados através de uma energia. Quando a maioria destes átomos ou moléculas está em estado excitado podem começar a emitir fótons que irão viajar no interior da cavidade, uns estimulando os outros. A emissão estimulada irá produzir mais fótons de mesma freqüência que irão se propagar em todas as direções.
Espelhos refletores são colocados nas extremidades desta cavidade permitindo a reflexão, aumentando ainda mais a emissão e, portanto promovendo uma amplificação da radiação.
Um dos espelhos é parcialmente transmissor em determinada região. Dessa maneira a luz que caminha no interior da cavidade pode ser exteriorizada como RADIAÇÃO LASER.
Os átomos ou moléculas utilizados são denominados de meio ativo, e a cavidade onde ocorre a excitação é denominada de cavidade óptica, ou cavidade ressonante.
O meio ativo pode ser um gás (Argônio, Dióxido de Carbono, uma mistura de gases como o Hélio- Neônio), um líquido (corante) ou um sólido (cristais de neodímio, érbio, em matrizes de óxidos ou fluoretos, como o YAG ítrio-alumínio-grananda, ou ainda diodos semincondutores).

Propriedades da radiação laser

A radiação laser se diferencia da luz comum por apresentar as seguintes propriedades:

  1. ser monocromatica
  2. ter coerência
  3. ter direcionalidade ( colimação)

Portanto a luz laser é monocromática (fótons de mesmo comprimento de onda), se propaga na mesma direção, é coerente. A grande vantagem da radiação laser ser coerente é a possibilidade de ser focalizada em regiões diminutas.

Transmissão da radiação laser ( sistemas de entrega de feixes)

A transmissão do feixe laser pode ser direta ou indireta através de:

  1. braço articulado;
  2. fibra óptica;
  3. Endoscópio com micromanipulador
  4. Lentes;
  5. Microscópio com micromanipulador

Regime de operação

Um sistema laser pode funcionar em regime contínuo(CW) ou pulsado. A vantagem do regime pulsado é permitir que o tecido resfrie entre um pulso e outro.

Laser e interação tecidual:

Interação térmica (é o efeito terapêutico mais utilizado);
Interação fotoquímica.
Interação fotoacustica
Efeitos não lineares

Mecanismos térmicos de dano tecidual:

Quando a energia luminosa penetra no tecido ela pode ser refletida transmitida, absorvida ou espalhada pelo tecido.

Absorção

O local de absorção depende do comprimento de onda, do cromóforo absorvedor e do diâmetro do foco do laser, enquanto que a taxa de calor depende da potência e do tempo de exposição.
Substância cromófora corresponde à substância que irá absorver a radiação laser. Cada tipo de laser vai produzir fótons com determinada frequência, e cada frequência irá ter um cromóforo alvo. A frequência do feixe depende do meio ativo que irá ser estimulado ( ex: CO2, rubi, diodo, érbio, argônio, etc., e o cromóforo corresponde à substância que mais absorve esse tipo de laser ( por exemplo:  melanina, hemoglobina, pigmentos, água, etc.). Podemos observar na tabela abaixo os vários tipos de equipamentos, o meio a ser estimulado, o orgão alvo, as indicações clínicas, em que especialidades são utilizados, efeitos colaterais etc.

Desnaturação e coagulação

Em temperaturas abaixo de 50ºC o dano térmico pode ser reversível, e entre 50ºC e 100ºC, ocorre desnaturação e coagulação de proteínas citoplasmáticas de modo irreversível. A localização e extensão do dano vão depender da intensidade, duração da exposição e do comprimento de onda do feixe laser.
A cicatrização e a pigmentação vão depender do local e da extensão da área acometida.

Vaporização

Ocorre em temperaturas acima de 100ºC. A água entra em ebulição e promove explosão tecidual. O tecido vaporizado é de fácil remoção.

Lesão tecidual

Vai depender do tipo de laser utilizado, da potência e do tempo de exposição. Sendo assim, diminuindo a potência e compensando com o aumento do tempo de exposição teremos a mesma quantidade de energia, porém o efeito tecidual é diferente.

Por exemplo, usando alta potência e curta duração vamos obter mais vaporização e menos necrose por coagulação, enquanto que, ao usarmos menor potência com exposição maior teremos menos vaporização e mais coagulação.

O efeito tecidual dependerá da quantidade de energia que é absorvida e conduzida.

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