Servizio di Terapia Strumentale Cinesiologia - Riabilitazione

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Demetrio Aureliano Zamboni
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1 Servizio di Terapia Strumentale Cinesiologia - Riabilitazione Istituto di Medicina dello Sport CONI - F.M.S.I Centro Interuniversitario di Studi e Ricerche in Medicina dello Sport Sede di Bologna PULSED POWER LASER NUOVE TECNOLOGIE E POSSIBILITA TERAPEUTICHE Paolo Mondardini

2 STATO DELL ARTE NUOVE TECNOLOGIE ACQUISIZIONI SPERIMENTALI ESPERIENZE CLINICHE

3 SISTEMA TISSUTALE OGNI SINGOLA CELLULA PARTECIPA ALLA FUNZIONE DEL TESSUTO ATTRAVERSO INTERAZIONI DI TIPO MORFOLOGICO E CHIMICO - ELETTRICO

4 INTERAZIONE QUANDO UN ONDA ( O UN CAMPO ) ENERGETICO INTERAGISCE CON UN SISTEMA CELLULARE ED E DOTATA DELLE OPPORTUNE CARATTERISTICHE DI POTENZA, FREQUENZA E LUNGHEZZA D ONDA DETERMINA MODIFICAZIONI DELLA ATTIVITA DEL SISTEMA

OPPORTUNE CARATTERISTICHE DI POTENZA, FREQUENZA E

5 FORME DI ENERGIA TERMICA Modificazioni indotte dalla variazione di temperatura MECCANICA Dal massaggio manuale, all ultrasuonoterapia fino all onda d urto ELETTRICA Stimolazione neuro-muscolare con diverse forme d onda ELETTROMAGNETICA Interazione fra campi od onde a genesi extracorporea e sistemi tissutali

onda d urto ELETTRICA Stimolazione neuro-muscolare con diverse forme d onda

6 PREMESSA (un po di fisica)

7 PROPAGAZIONE DEL LASER TRASMISSIONE ASSORBIMENTO DIFFUSIONE L onda elettromagnetica attraversa immodificata il tessuto che non interagisce con il raggio L onda elettromagnetica viene assorbita dal tessuto che subisce delle modificazioni L onda elettromagnetica interagisce con il tessuto che la diffonde alle strutture circostanti

raggio L onda elettromagnetica viene assorbita dal tessuto che subisce delle

8 EMETTITORE LASER Apparecchiatura per l emissione di un onda elettromagnetica: raggio laser prodotto attraverso l attivazione del mezzo attivo in un risonatore ottico ELEMENTI DELL EMETTITORE: SORGENTE DI ATTIVAZIONE RISONATORE OTTICO MEZZO ATTIVO

attivazione del mezzo attivo in un risonatore ottico ELEMENTI

9 LASER in commercio LASER LUNGHEZZA D ONDA (nm) ELEMENTO ASSORBENTE POTENZA MODALITA DI EMISSIONE SOFT -LASER ELIO-NEON 632,8 ASPECIFICO 1-50 mwatt CONTINUA DYE (Colorante variabile) 400,9 DIPENDENTE DALLA LUNGHEZZA D ONDA 0,1-0,2 Watt CONTINUA DIODO SEMICONDUTTORE (Arseniuro di Gallio) DIPENDENTE DALLA LUNGHEZZA D ONDA 1-50 mwatt PULSATA MID-LASER ECCIMERI (Dimeri eccitati) MELANINE, PROTEINE 1 Watt PULSATA ARGON 476,5-514,5 MELANINE EMOGLOBINA 1-10 Watt CONTINUA RUBINO 694,3 MELANINA CITOCROMO POWER-LASER >5mJ (elevata pot.) PULSATA NEODIMIO (Yttrio,Alluminio,Granato) 1064 ASPECIFICO <100mJ (elevata pot.) <100 Watt Q - SWITCHED CONTINUA PULSATA CO ACQUA Watt CONTINUA GRIGLIA SUPER PULSATA

ECCIMERI (Dimeri eccitati) 193-248 MELANINE, PROTEINE 1 Watt PULSATA ARGON 476,5-514,5 MELANINE EMOGLOBINA 1-10 Watt CONTINUA RUBINO 694,3 MELANINA CITOCROMO POWER-LASER >5mJ

10 Penetrazione tissutale lunghezza d onda Tra i fattori che permettono la penetrazione nei tessuti umani di una luce laser la lunghezza d onda e la potenza di picco sono fondamentali. Tra 600 e 1200 nm l assorbimento specifico è basso e aumenta il potere di penetrazione dell onda luminosa nm Yag

11 POTENZA CAPACITA DI SVOLGERE UN LAVORO NELLA UNITA DI TEMPO ENERGIA TRASFERITA NELLA UNITA DI TEMPO

12 ENERGIA DI PICCO Massima energia erogata nel minor tempo possibile POTENZA MEDIA energia erogata in un secondo = Ep x Hz x durata picco DENSITA POTENZA potenza erogata divisa per la superficie di applicazione

secondo = Ep x Hz x durata picco DENSITA POTENZA

13 TIPI DI EMISSIONE CONTINUA: la sorgente laser emette un onda in modo continuo. TEMPORIZZATA o FREQUENZATA: la sorgente laser emette un onda continua che viene frequenzata o con interruzione della sorgente o con diaframma ottico (ogni impulso dura almeno millisecondi) PULSATA SUPERPULSATA: la sorgente emette in modo pulsato (impulsi fino al nanosecondo)

frequenzata o con interruzione della sorgente o con diaframma ottico (ogni impulso dura

14 Laser continuo 100 W TEMPERATURA SOGLIA DEL DANNO - 2 W LA POTENZA DI PICCO E EQUIVALENTE ALLA POTENZA MEDIA.

15 Laser pulsato T = 100nSec SOGLIA DEL DANNO TERMICO Ppicco 100 W RAFFREDDAMENTO T=1/Frequenza Pmedia=Ppicco x T x Frequenza

16 A PARITA DI LUNGHEZZA D ONDA LA PENETRAZIONE DIPENDE DALLA ENERGIA DI PICCO O FLUENZA P=Wp X K / Z P= penetrazione Wp= potenza di picco K= costante che dipende dalle caratteristiche del raggio Z= costante che dipende da caratteristiche del tessuto 1 joule di energia erogato in continuo con 1 watt di potenza di picco 1 joule di energia erogato in pulsato con 5 watt di potenza di picco per impulso

costante che dipende da caratteristiche del tessuto 1 joule di energia erogato in continuo con 1

17 Penetrazione tissutale A parità di lunghezza d onda la potenza di picco è il fattore determinante la capacità di penetrazione della luce laser MAX 100W MAX 800W

18 Sovrapposizione diodica con collimazione ottica 40W 40W 40W 40W 40W 40W Area irradiata STESSA POTENZA PICCO MAGGIORE DENSITA DI POTENZA DIODI LASER MAGGIORE POTENZA DI PICCO 120W Area irradiata SOVRAPPOSIZIONE DEGLI EFFETTI DOVUTO ALLA SOVRAPPOSIZIONE DELLE AREE DI OGNI SINGOLO DIODO

DIODI LASER MAGGIORE POTENZA DI PICCO 120W Area irradiata

19 SISTEMA DI ATTIVAZIONE A CASCATA Frequenza Dipendente Effetto TENS tipico dei laser a bassa penetrazione (lambda o pot. di picco inadeguate) Non c è effetto diretto sull area danneggiata ma neuroriflesso: le cellule modificano l attività di quelle vicine attraverso messaggeri chimico-elettrici o segnali dalla MATRICE EFFETTO TENS DOSE INDIPENDENTE Recettore cutaneo 1 mediatore 2 mediatore M A T R I C E

di picco inadeguate) Non c è effetto diretto sull area danneggiata ma neuroriflesso: le cellule

20 SISTEMA DI ATTIVAZIONE DIRETTA Tipico dei laser alta penetrazione ed alta potenza (PW - SPW). Effetto diretto sull area danneggiata: effetto -FOTOCHIMICO -FOTOTERMICO -FOTOMECCANICO Dose dipendente attività cellulare Attività metabolica CUTE

Effetto diretto sull area danneggiata: effetto -FOTOCHIMICO

21 Legge di Kirkoff Una sostanza può assorbire solo le lunghezze d onda che è in grado di emettere Non tutte le radiazioni elettromagnetiche hanno effetti metabolici Diverse strutture biochimiche sono stimolate da diverse radiazioni

23 Specificità del campo La radiazione esterna viene assorbita da un sistema soltanto quando essa entra in risonanza con una delle potenziali frequenze prevista dal sistema stesso per cui un effetto biologico si verifica: Solo per specifiche frequenze, tipiche del materiale biologico trattato (freq. di risonanza) Solo al di sopra di una certa soglia di intensità propria del campo elettromagnetico

24 RELAZIONE emissione PULSATA-EFFETTO BASSE FREQUENZE LAVORI DI COCHE 1985 E SEG EFFETTO ANTALGICO CON SCARSO EFFETTO ANTIFLOGISCTICO ALTE FREQUENZE GOLDMAN 1989 E SEG. SUPERPULSAZIONE EFFETTO ANTALGICO MINORE MA OTTIMO EFFETTO METABOLICO (ANTIFLOGISTICO, ANTIEDEMIGENO), E ANABOLICO (BIOSTIMOLANTE, RIGENERATIVO) SI UNISCE EFFETTO ANTALGICO E EFFETTO METABOLICO (ATTENZIONE REAZIONE TERMICA)

25 SUPERPULSATO (oltre 30 KHz) High Power (oltre 750 W di picco) Basi teoriche Con elevate potenze di picco e\o ad alte frequenze si cedono elevate quantità di energia, si ha notevole stimolo metabolico con grande coinvolgimento volumetrico tissutale Si innescherebbe una reazione molecolare di tipo FOTOMECCANICO (rottura del dielettrico) con accentuazione del effetto sul tessuto di conduzione BIOSTIMOLO + ANTALGIA

26 INTERAZIONI LASER-TESSUTO REAZIONE FOTOFISICA ECCITAZIONE E DECADIMENTO ATOMICO FENOMENO UTILIZZATO PER USI DIAGNOSTICI REAZIONE FOTOTERMICA RISCALDAMENTO DEL SUBSTRATO PER TRASFORMAZIONE DELL ENERGIA REAZIONE FOTOCHIMICA RESPONSABILE DEI PRINCIPALI EFFETTI REAZIONE FOTOMECCANICA

27 Interazione elettromagnetica debole Cambiamenti di fase chimico-fisica Precipitati, opalescenza, modifica orientamento molecolare Forze di Lorentz su cariche in movimento Aumento del flusso salino, aumento velocità del circolo Effetti elettrici indotti Macroscopici: correnti su superfici ossee Microscopici: variazione potenziale di membrana Effetti micromeccanici magnetoindotti Modificazione della forma a livello molecolare e cellulare

28 Effetti biologici documentati Stimolo funzionalità mitocondriale Modulazione sistemi enzimatici, azione sul metabolismo Modificazione stato fisico intra ed extracellulare, aumento elasticità tissutale Alterazioni permeabilità di membrana Incremento migrazione macrofagica Incremento sviluppo e attività linfociti N.K. ENTITA? EFFETTO STIMOLO BIOLOGICO EFFETTO ANTIINFIAMMATORIO EFFETTO SUL TESSUTO DI CONDUZIONE

29 Legge di Kirkoff

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