Dipartimento di Fisica a.a. 2004/2005 Fisica Medica 2 Laser in medicina 28/2/2004

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Giulietta Corti
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1 Dipartimento di Fisica a.a. 2004/2005 Fisica Medica 2 Laser in medicina 28/2/2004

2 Laser Sviluppo moderne tecniche di comunicazione fasci molto intensi di onde radio coerenti in bande di frequenza molto collimate MASER: Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation LASER: Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation Perché possano funzionare occorre: - inversione di popolazione tra livelli energetici - emissione stimolata di fotoni coerenti

Radiation LASER: Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation Perché possano

3 Due livelli energetici Emissione stimolata E 2 ν ν ν E 1 ν = (E 2 E 1 ) / h due fotoni coerenti fenomeno statistico in condizioni normali Necessità sovrappopolare il livello più alto (E 2 ) Un solo fotone incidente più dare inizio ad una reazione a catena producendo tutti fotoni della stessa frequenza ν ν

sovrappopolare il livello più alto (E 2 ) Un solo fotone incidente più dare

4 Stato E 1 Effetto pulsato parete Stato E parete 2 completamente riflettente al riflettente 99% pompa di energia inizio emissione accumulo fotoni coerenti riflessione fotoni accumulati emissione (1%)

pompa di energia inizio emissione accumulo fotoni

5 Radiazione continua Laser ad elio - neon (632.8 nm) Passaggio dell He dallo stato 1s allo stato metastabile 2s Quando l He urta il Ne - decadimento dell He nello stato fondamentale E (ev) - salto del Ne allo stato 4s emissione laser 4s 3p Elio emiss. laser Neon

Quando l He urta il Ne - decadimento dell He nello stato

6 Apparato laser Laser a rubino (cristallo Al 2 O 3 ) con Cr diffuso emissione mono cromatica! (stessa λ) Lampada flash con inneschi sucessivi continua ad eccitare gli atomi di Cr stimolando l emissione di fotoni

7 Banda UVC UVB UVA ottica IRA IRB IRC Spettro ottico Lunghezza d onda 100 nm < λ < 280 nm 280 nm < λ < 315 nm 315 nm < λ < 400 nm 400 nm < λ < 780 nm 780 nm < λ < 1400 nm 1.4 µm < λ < 3 µm 3 µm < λ < 1 mm Nome comune ultravioletto lontano ultravioletto medio ultravioletto vicino visibile infrarosso vicino infrarosso medio infrarosso lontano UVA vengono assorbiti dal cristallino UVB e UVC sono assorbiti in cornea e congiuntiva Rischi retinici nel visibile e nel vicino infrarosso

4 µm < λ < 3 µm 3 µm < λ < 1 mm Nome comune ultravioletto lontano ultravioletto medio ultravioletto vicino visibile

8 trasmettitore impulsi nervosi al cervello Occhio n =1.33 lente biconvessa 10mm, r p = 6 mm n = 1.44 n =1.33 pupilla r = 8 mm tessuto nervoso fotosensibile focalizzazione dei raggi luminosi

9 Effetti della luce laser Tempo di applicazione Potenza Lunghezza d onda Modo di emissione (pulsato o continuo) Assorbimento, riflessione e trasmissione tessuti CO 2 fortemente assorbito dall acqua (incisione per vaporizzazione) Ar fortemente assorbito dal pigmento ematico (autocoagulazione per rottura globuli rossi e piastrine)

2 fortemente assorbito dall acqua (incisione per vaporizzazione) Ar fortemente

10 Oftalmologia Cura distacco della retina impulsi brevi concentrati in un fascio di 50 µm Fotocoagulazione su aree Correzione della miopia microscopiche ablazione molto precisa della superficie della cornea modificandone il raggio di curvatura

Correzione della miopia microscopiche ablazione molto

11 Chirurgia e dermatologia Interventi precisi di resezione ginecologia gastroenterologia urologia Come con il bisturi elettrico taglio/coagulazione mediante azione del calore Terapia in profondità effetti termici, chimici, elettromeccanici non vi sono solo effetti diretti sull occhio protezione del paziente e degli operatori!

mediante azione del calore Terapia in profondità effetti termici, chimici,

12 Utilizzo in medicina Tipo di laser λ (nm) Potenza media Diametro medio (µm) Applicazione CO W 750 ginecologia Ar W 100 oftalmologia gastroenterologia Kr W 100 oftalmologia Nd-YAG W 300 gastroenterologia Rubino (Al 2 O 3 ) He-Ne visibile 3 J (in 30 s) 1 mw infrarosso dermatologia oftalmologia allineamento laser

1 1 W 100 oftalmologia Nd-YAG 1064.0 70 W 300 gastroenterologia Rubino (Al 2 O 3 ) He-Ne 694.

13 Definizioni di classe Classe 1 Classe 2 Classe 3A Classe 3B Classe 4 Laser sicuri in condizioni di funzionamento usuali Radiazioni nel visibile a bassa potenza (<1 mw) Radiazioni nel visibile con potenza tra 1 e 5 mw Radiazioni nel visibile con potenza fino a 500 mw (emissione continua: pericolo riflessione diretta) Laser pericolosi anche per riflessioni diffuse (danni alla pelle e pericolo d incendio) Rischi per la classe 3B e la classe 4 prescrizioni della costruzione norme di sicurezza per l utilizzatore

potenza fino a 500 mw (emissione continua: pericolo riflessione diretta) Laser pericolosi anche per riflessioni diffuse (danni

14 Normativa Precauzioni di base A 3 B 4 Non osservare direttamente il fascio Non utilizzare ottiche di osservazione Evitare esposizione diretta dell occhio Evitare esposizione dell occhio e della pelle Usare precauzioni per laser non visibile Indossare occhiali e maschere specifiche Evitare riflessioni (non indossare orologi)

Evitare esposizione dell occhio e della pelle Usare precauzioni per laser non

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