přeskočit na navigaci

LASER V MEDICÍNĚ

FYZIKÁLNÍ PARAMETRY PAPRSKU LASERU

Tvar paprsku

Je popisován velikostí plochy S stopy paprsku na výstupu laseru. Udává se v cm2 nebo  mm2 . Změna velikosti této plochy se změnou vzdálenosti L je charakterizována rozbíhavostí paprsku α . Udává se ve stupních, nebo radiánech. Přičemž 1° = 17,45 mrad (miliradián) (360° = π radiánů)

Příklad: pro rozbíhavý paprsek při kruhové stopě přibližně platí

otevřít obrázek v novém okně: Plocha paprsku
SL/α = (tg α . L)2 + S

paprsek S = 10 mm2 , rozbíhavost paprsku α = 10 mrad, vzdálenst L = 100 mm

S100 mm/10 mrad = (tg 10 mrad . 100)2 + 10 = 13 mm2
plocha paprsku se zvětší asi o 30 %

pro stejný paprsek s rozbíhavostí α 100 mrad (5,7°)

S100mm/100 mrad = (tg 100 mrad . 100)2 + 10 = 326 mm2

plocha paprsku se zvětší asi 32 x (výkonová hustota - terapeutická účinnost se 32x zmenší)

Vlnová délka paprsku
Určuje základní parametr laserového záření. Udává se většinou v  nm (nanometr) 1 nm = 10-9  m . Jako doplňkové parametry se uvádějí mód laserového zářiče, šířka spektra a stabilita záření.
Výkon laseru se rozděluje na jednotlivé spektrální čáry

otevřít obrázek v novém okně: Vlnová délka

Výkon paprsku
udává se většinou ve W (watt) nebo mW (miliwatt) 1 W = 1 000 mW Udává se špičková a střední hodnota optického výkonu.
Výkonová hustota paprsku
výkon působící na jednotku plochy paprsku (S), udává se ve W/m2 nebo mW/mm2 1 W/m2 = 0,001 mW/mm2
Modulační frekvence paprsku
počet kmitů (zhasnutí) za sekundu Hz (hertz). O modulaci hovoříme, pokud je doba "rozsvícení" srovnatelná s dobou "zhasnutí"
Modulační střída
doba aktivního stavu (svítí) vyjádřená v  % . Součásně udává procentuálně hodnotu středního výkonu ve vztahu k maximální hodnotě výkonu.
Pulzní frekvence paprsku
počet kmitů (zhasnutí) za sekundu Hz (hertz). O pulzním provozu hovoříme, pokud je doba "rozsvícení" (šířka pulzu) mnohonásobně kratší než doba "zhasnutí"
Šířka pulzu
doba aktivního stavu (svítí) v  ns (nanosekunda), udává se u pulzních laserů
Energie vyzářená paprskem
výkon působící po určitou dobu, udává se v JOULE 1 J = 1 W × 1 sec = 10 mW × 100 sec
Energetická hustota paprsku
otevřít obrázek v novém okně: Plocha
energie působící na jednotku plochy paprsku (S), udává se v  J/cm2
Energetická hustota (terapeutická)
energie působící na jednotku ošetřované plochy (P), udává se v  J/cm2

Při aplikaci laserového záření je nutná dokonalá znalost těchto fyzikálních parametrů. Jejich optimální volba zaručí vysokou úspěšnost a opakovatelnost aplikace.

Druh provozu laseru

otevřít obrázek v novém okně: Druh provozu

Tvar paprsku laseru

Tvar paprsku laseru je určen tvarem zrcadel rezonátoru, případně optickou soustavou na výstupu laseru

otevřít obrázek v novém okně: Tvar paprsku

ROZDĚLENÍ TERAPEUTICKÝCH LASERŮ

Podle výkonu :
  • do 1mW třída 2
  • do 5mW a výkonové hustoty 25 W/m2 třída 3A
  • do 500mW třída 3B
Podle vlnové délky záření :
  • modrá cca 450 - 500 nm
  • zelená cca 500 - 550 nm
  • červená cca 600 - 700 nm
  • infračervená cca 700 - 950 nm
Podle druhu provozu zářiče laseru:
  • s kontinuálním provozem
  • s pulzním provozem
Podle tvaru paprsku :
  • paralelní, kolimovaný
  • rozbíhavý bez ohniska
  • rozbíhavý s ohniskem
Podle počtu paprsků:
  • jednopaprskové
  • vícepaprskové
Podle ovládání paprsku :
  • ruční
  • strojní, rastrování řádkové
  • bodové
otevřít obrázek v novém okně: Skanovací lasery

Podle určení a užití:
  • kapesní (POCKET), ruční (HAND), tužkové (PEN)
  • klinické STACIONÁRNÍ, PŘENOSNÉ
  • plošné RUČNÍ VÍCEPAPRSKOVÉ, RASTROVACÍ (SCANOVACÍ), řádkové, bodové

Přístroje jednotlivých kategorií se mohou lišit vlnovou délkou, výkonem, tvarem paprsku, způsobem napájení, komfortem obsluhy, možností nastavení parametrů aplikace, výpočtem aplikačních dávek, automatickým odměřováním velikosti ošetřované plochy a pod.

INTERAKCE LASEROVÉHO ZÁŘENÍ S BIOLOGICKÝMI OBJEKTY

otevřít obrázek v novém okně: Absorbce záření ve tkáni

Laserové záření různých vlnových délek je v lidské tkáni různě absorbováno.

Pro názornost je absorpce laserového záření ve tkáni rozdělena na absorpci v jednotlivých tkáňových složkách. Současně jsou zakresleny vlnové délky jednotlivých typů laserů používaných v lékařské praxi.


Podle hloubky uložení tkání, které hodláme stimulovat, volíme vlnovou délku použitého laseru. Úbytek výkonové hustoty (energetické hustoty) ve tkáni způsobený absorpcí se řídí Lambert - Bérovým zákonem

otevřít obrázek v novém okně: Absorbce záření ve tkáni

P - výkonová hustota (energetická hustota) laserového záření v hloubce L
P0 - výkonová hustota (energetická hustota) laserového záření před vstupem do tkáně
µ - koeficient absorpce (je určen vlnovou délkou)
L - hloubka ve tkáni

P = P0 . e . L

Pro používané vlnové délky byly stanoveny koeficienty absorpce µ experimentálně. Na základě těchto hodnot byl stanoven průnik laserového záření pro nejčastěji používané vlnové délky.

Podle množství absorbované energie ve tkáni dochází k různým efektům, které jsou využívány u dvou základních skupin medicinálních laserů.

otevřít obrázek v novém okně: Rozdělení laserů otevřít obrázek v novém okně: Oshirovo jablko

- operační lasery (laser surgery) HLLT High-reactive Level Laser Treatment
využívající IRREVERSIBILNÍ FOTODESTRUKCE (karbonizace, vaporizace, koagulace)

- terapeutické lasery (laser therapy) LLLT Low-reactive Level Laser Therapy využívající FOTOAKTIVACE

Zařazení laserů do těchto skupin není podle výkonu, jak se mnoho lékařů domnívá, ale podle výkonové hustoty.

Prof  Oshiro

Pro terapeutické lasery je zpracován velmi podrobně profesorem OSHIRO z Tokijské univerzity mechanismus aktivace měkkých tkání. Při „svícení“ energetické dávky laseru na jedno místo (laserem nepohybujeme) dochází k aktivaci tkáně v objemu, který se podobá jablku a postupně se v průběhu aplikace zvětšuje. Takto aktivované tkáni se říká „ Oshirovo jablko “.

Velikost Oshirova jablka (aktivované tkáně) je závislá na výkonové hustotě paprsku laseru, době aplikace a vlnové délce.

Velikost aktivované tkáně závisí na energetické hustotě paprsku laseru (výkonová hustota působící po určitou dobu)

Pozor ! Nejedná se o terapeutickou energetickou dávku na jednotku ošetřované plochy.

Pro názornost uvádíme srovnání aplikačních možností různých laserů.

otevřít obrázek v novém okně: Laser otevřít obrázek v novém okně: Laser
otevřít obrázek v novém okně: Laser otevřít obrázek v novém okně: Laser

Pro terapeutické lasery LLLT Low-reactive Level Laser Therapy využívající FOTOAKTIVACE je velikost Oshirova jablka (aktivovaná tkáň) v měkkých tkáních závislá na vlnové délce laserového záření, výkonové hustotě paprsku a době aplikace. Doba aplikace je někdy spojována s výkonovou hustotou paprsku a udávána jako energetická hustota paprsku. Pozor ! Nejedná se o terapeutickou energetickou hustotu udávanou pro různé medicinální indikace.

otevřít obrázek v novém okně: Laser

Pro srovnání uvádíme terapeutickou účinnost různých typů laserů. Zajímavé je srovnání laserů 4.(40 mW) a 5.(300 mW)

  1. 830nm 100mW paprsek ø4 mm ≈ 0,12 cm2, 30 sec 25 J/cm2 C ≈ 35 mm
  2. 830nm 100mW paprsek ø8 mm ≈ 0,50 cm2, 30 sec 6 J/cm2 B ≈ 20 mm
  3. 830nm 100mW paprsek ø8 mm ≈ 0,50 cm2, 120 sec 24 J/cm2 C ≈ 35 mm
  4. 830nm 40mW paprsek ø4 mm ≈ 0,12 cm2, 75 sec 25 J/cm2 C ≈ 35 mm
  5. 830nm 300mW paprsek ø15 mm ≈ 1,76 cm2, 30 sec 5 J/cm2 A ≈ 15 mm
  6. 830nm 300mW paprsek ø10 mm ≈ 0,78 cm2, 30 sec 12 J/cm2 C ≈ 30 mm

Ošetření větší plochy (objemu) se provádí postupně.

otevřít obrázek v novém okně: Plošná aplikace

Ošetřovanou plochu rozdělíme sítí s roztečí 15 – 25 mm. Každý bod sítě ošetříme požadovanou dávkou energie.


Závislost tkáňové odpovědi (v poměrných jednotkách) na velikost dodané energetické dávky jak byla publikována v práci : Oshiro, Arndt, Schultz " Progress in Laser Therapy " 1991 John Wiley Tato práce se zabývala problematikou kloubních a tkáňových aplikací.

Tkáňová odpověď

Navigace

Akce a aktuality

  • Změna adresy firmy ! (1.1.2016)
    Nová adresa celá zpráva ]
  • KNIHOVNA 2013 (21.2.2014)
    pro uživatele TAO 80 celá zpráva ]

Vyhledávání