Conocimientos previos sobre equipos de terapia con láser.

Con el desarrollo de la tecnología láser, gradualmente ha ido tomando forma una nueva disciplina aplicada: la medicina láser. Las ventajas únicas del láser han resuelto muchos problemas que la medicina tradicional no puede resolver en la investigación básica y las aplicaciones clínicas, y han atraído la atención de la comunidad médica nacional y extranjera.

Después de que Maiman desarrollara el primer láser de rubí en 1919, Zare, Campbell y Zion lo utilizaron para el desprendimiento de retina en 1965, seguidos por Goodman en 1964. En oftalmología, el láser es la disciplina más antigua y madura. En algunas enfermedades oculares, el tratamiento con láser figura como la primera opción. Como roturas de retina, retinopatía serosa central, retinopatía diabética, retinosquisis, hemangioma de retina y glaucoma primario entre las enfermedades del fondo de ojo, la queratoplastia láser es una nueva tecnología aplicada por la tecnología informática a la medicina refractiva. Se han realizado queratomileusis con láser (PRK), queratomileusis con láser in situ (LASIK) y queratomileusis subepitelial con láser (LASIK), siendo este último el último método quirúrgico.

El láser también se está desarrollando rápidamente en otros departamentos, como la prostatectomía y electrocoagulación transuretral con láser, la reconstrucción vascular miocárdica con láser, la litotricia con láser, etc.

El láser se puede utilizar para realizar cirugías a través de diversos endoscopios, como meniscectomía artroscópica con láser de holmio, colecistectomía laparoscópica, endometriosis, enfermedades gastrointestinales como hemorragias, pólipos, tumores benignos y malignos, estenosis de cicatrices respiratorias, granulaciones inflamatorias y pólipos. , tumores benignos y malignos, etc. y la colonoscopia también puede tratar hemorragias, pólipos y tumores malignos en el recto, el colon sigmoide y el colon.

La faringoplastia láser se ha convertido en un tratamiento de rutina para el síndrome de apnea obstructiva del sueño.

Las herramientas de transmisión láser, como los brazos articulados con guías de luz giratorias y las fibras ópticas, se están desarrollando rápidamente. Por ejemplo, después de que Nath en Alemania Occidental fabricara una única fibra óptica sensible al tiempo capaz de transmitir un láser Ar+ de alta energía en 1971, el primer endoscopio láser transmitido por fibra óptica apareció en 1973, y ahora se ha desarrollado en varias formas de dispositivos ópticos. cabezales de fibra (esféricos, granulares, de forma, etc.), abriendo un canal para que el láser ingrese a la cavidad interior. En 1977, Estados Unidos desarrolló una nueva fibra de infrarrojo lejano con un núcleo policristalino como el bromuro de talio. En 1981, Japón también desarrolló una fibra láser de CO2 que se utilizó con éxito en la clínica.

Especialmente para la terapia fotodinámica, que combina fármacos fotosensibles con irradiación láser, la fuente de luz láser también se ha desarrollado desde un único láser He-Ne (no comúnmente utilizado) hasta láseres de tinte, láseres de vapor de oro, láseres Kr+, y láseres semiconductores.

Los fotosensibilizadores se han desarrollado desde derivados de la hematoporfirina (HPD) hasta diversos fotosensibilizadores láser con mejores efectos, como la hematoporfirina pero monometoxioxima (HMME), que se sintetiza en el combustible ftalocianina ftalocianina de zinc sulfonada (ZR-PeS4). Entre los derivados de la clorina destacan las sulfocianinas (SPs), la L-monaspartil clorina (Npe6) y el derivado de clorofila 4 (CPD4) y ​​el ácido 5-aminolevulínico (ALA).

La terapia fotodinámica abarca desde tumores malignos, como cáncer de piel, cáncer de pulmón, tumores del tracto digestivo, cáncer de vejiga, etc. , también se ha extendido al tratamiento de lesiones benignas, como las manchas en vino de Oporto, la degeneración macular asociada a la edad, etc.

La belleza con láser solía limitarse a los nevos pigmentados de la piel y las lesiones vasculares, pero ahora se ha convertido en la medicina láser cosmética. Esto se debe principalmente a la teoría del "efecto fototérmico selectivo" propuesta por Anderson en la década de 1980. que se basa en De acuerdo con las características biológicas de diferentes tejidos, se seleccionan la longitud de onda, la energía y la duración del pulso adecuadas para garantizar un tratamiento eficaz de los tejidos enfermos y evitar daños a los tejidos normales circundantes en la medida de lo posible.

A principios de la década de 1980, se utilizaron iones de argón para tratar lesiones vasculares y, a finales de la década de 1980, se desarrolló el láser de combustible pulsado (PDL) amarillo. A mediados de la década de 1990, se utilizó luz verde de 532 nm generada por la duplicación de frecuencia YAG para tratar las manchas de vino de Oporto y la dilatación de los vasos sanguíneos pequeños mejoró significativamente. En la década de 1980, se utilizó el láser de rubí Q-switched para tratar el nevo de Ota. En la década de 1990, se desarrolló el láser Nd:YAG de doble frecuencia Q-switched para tratar enfermedades pigmentarias, logrando resultados casi perfectos. En términos de eliminación de arrugas, también se ha desarrollado desde el láser de CO2 pulsado hasta el láser de CO2 súper pulsado (los caucásicos tienen mejores resultados). En 1996, se desarrolló el láser señuelo de 2940 nm para tratar la piel amarilla, lo que hizo posible eliminar las arrugas de la piel amarilla mediante láser. La depilación comenzó con láser de rubí y Nd:YAG a principios de la década de 1990. A finales de la década de 1990, se había desarrollado la depilación con láser semiconductor, que logró buenos resultados.

Lo mencionado anteriormente pertenece al desarrollo del láser de alta intensidad, que vaporiza, corta, solidifica y cauteriza las lesiones del paciente, de modo que pueda destruir selectivamente las lesiones sin dañar el tejido normal para lograr el finalidad del tratamiento.

En cuanto a máquinas de tratamiento con láser, también producimos diversos catéteres, como fibras ópticas especiales, endoscopios láser y tratamientos intervencionistas. Lámpara de hendidura láser, microscopio quirúrgico láser, etc. , fabricantes profesionales suministran todo tipo de equipos de soporte necesarios para los equipos médicos láser.

Además, los equipos láser utilizados para la investigación biomédica básica y el diagnóstico clínico también son un área de desarrollo clave en el país y en el extranjero, como la tecnología de fluorescencia láser, la tecnología láser Raman, la tecnología de análisis de células láser y el microrayo láser. tecnología, etc , y su correspondiente equipo láser, algunos se han convertido en productos y otros se han utilizado en laboratorios.

Parámetros de rendimiento del láser

1. Energía del láser y potencia de salida. Los efectos biológicos del láser deben involucrar dos aspectos, las características del láser y las características de los tejidos biológicos. Hay muchos parámetros que describen las características del láser, pero para la biomedicina, los parámetros más directamente relevantes son: longitud de onda del láser, energía de salida o potencia de salida, densidad de energía de irradiación o densidad de potencia de irradiación, tamaño del punto de irradiación, duración de la irradiación o ancho de pulso. Entre ellos, el parámetro más utilizado es la densidad de potencia de irradiación o densidad de energía de irradiación, es decir, la potencia de irradiación (energía) dividida por el área del punto. El primero se denomina "irradiancia" [W/cm2 (w/cm2)], y el primero se denomina "irradiancia" [W/cm2 (w/cm2)]. Este último se denomina "dosis de irradiación" [J/cm2 (focal/cm2)] y es el principal parámetro para evaluar cualquier efecto biológico y efecto del tratamiento clínico. La fórmula de cálculo es:

Densidad de potencia=potencia de irradiación/área del punto=P/πr2

Densidad de energía=energía de irradiación/área del punto=E/πr2

Entre ellos, p es la potencia de irradiación, en vatios (W); π es el pi (aproximadamente 3,14); e es la energía de irradiación, es decir, potencia de irradiación × ancho de pulso, en julios (J). .

Generalmente, el láser continuo se expresa mediante densidad de potencia y el láser pulsado se expresa mediante densidad de energía.

Las diferentes dosis de irradiación láser provocan diferentes efectos biológicos en el cuerpo humano. En términos generales, lo llamamos láser fuerte o láser de alta potencia para destruir tejido y lograr el propósito de tratar enfermedades, como cauterización, coagulación, corte, vaporización, etc. El tratamiento no invasivo significa que cuando el láser actúa sobre el tejido biológico, no causa un daño irreversible al tejido biológico, sino que estimula al cuerpo a producir una serie de respuestas para regular, mejorar o inhibir, logrando así el propósito de tratar la enfermedad. Este tipo de láser se denomina láser de baja intensidad, o láser de baja potencia, láser de baja intensidad y láser de baja energía. Los láseres de baja intensidad se dividen en dosis grandes, medianas y pequeñas. Pequeñas dosis pueden estimular, grandes dosis pueden inhibir.

2. Modo de oscilación del láser. Estos incluyen continuo, pulsado y Q-switched. El principal efecto del láser continuo en el cuerpo es el calor, mientras que el efecto del láser pulsado en el cuerpo tiene un efecto de presión que no se puede ignorar. Si se utiliza un láser con conmutación Q, se puede aumentar la potencia máxima del pulso.

3. Longitud de onda del láser. Diferentes longitudes de onda tienen diferentes efectos en el cuerpo. Por ejemplo, el efecto del láser infrarrojo en el cuerpo es un efecto térmico; la luz roja y la luz infrarroja cercana pueden penetrar más profundamente en el tejido, mientras que la banda ultravioleta tiene un efecto fotoquímico en el cuerpo. Los efectos de las distintas longitudes de onda del láser en el cuerpo son claramente diferentes.

Modo láser: El láser se puede dividir en multimodo y monomodo, y su perfil de densidad de potencia es gaussiano, es decir, la densidad de potencia en el centro del punto es mucho mayor que en el borde. . Este modo tiene la mejor coherencia y direccionalidad, por lo que puede usarse como bisturí láser y holografía. Los láseres multimodo son fáciles de fabricar en términos de tecnología, por lo que las máquinas fabricadas son potentes y solo se utilizan para irradiación local en tratamientos médicos.

4. Polarización láser. Debido a que las ondas de luz son ondas electromagnéticas, el fenómeno de que el vector de vibración de la luz se desvía en ciertas direcciones se llama polarización, y la luz polarizada se llama luz polarizada. Debido a la particularidad de su mecanismo emisor de luz, la luz láser emitida por el láser puede ser luz polarizada. Generalmente, el láser emitido por un láser con ventana de Brewster es luz completamente polarizada y puede usarse para diagnosticar tumores médicamente. Debido a que los ángulos de polarización de las células cancerosas y las células normales son diferentes, se pueden distinguir las células cancerosas y las células normales. Además, Meister demostró que mientras sea luz polarizada, ya sea coherente o no, puede estimular a los organismos vivos porque la intensidad del campo eléctrico polarizado cambia la conformación de la bicapa lipídica de la membrana celular. Esto afecta los cambios en las propiedades de la superficie de la membrana, como la distribución de carga, que a su vez pueden afectar todos los procesos relacionados con la membrana celular, como los cambios en la energía celular, la inmunidad y las enzimas.

5. Tiempo de acción.

En términos generales, cuanto más tiempo se irradia el láser sobre el cuerpo, más fuerte es la reacción del cuerpo, cuanto más corto es el tiempo de irradiación, menos posibilidades de transferencia de calor al entorno, menor es el volumen calentado y menor el impacto en los tejidos circundantes. .

Efectos biológicos del láser

(1) Propiedades mecánicas (densidad, elasticidad, etc.) de los tejidos biológicos: cuanto mayor es la densidad del tejido, menor es la intensidad del láser que actúa en ello.

(2) Propiedades térmicas (calor específico, conductividad térmica, difusividad térmica): Cuanto mayor sea la conductividad térmica del tejido, mayor será el efecto del láser sobre él; mayor será la difusividad térmica del tejido; , cuanto mayor sea el efecto del láser sobre él, menor será el daño. Cuanto mayor es la capacitancia, más lentamente aumenta la temperatura de la piel.

(3) Propiedades eléctricas: impedancia y polarizabilidad.

(4) Propiedades ópticas (reflectividad, absortividad, transmitancia, tasa de dispersión): cuanto mayor sea la tasa de absorción del láser en el tejido, mayor será la reacción, mayor será la reflectividad y la transmitancia; impacto en el tejido, menor será el impacto.

(5) Prestaciones acústicas: resistencia acústica y tasa de absorción acústica.

(6) Características biológicas: pigmento tisular, contenido de agua, flujo sanguíneo, heterogeneidad, estructura jerárquica, etc. Cuanto más pigmento tenga el tejido, más fuerte actuará el láser sobre él.

Se puede observar que el efecto del láser sobre el tejido biológico está determinado por muchos factores complejos, especialmente la estructura jerárquica del tejido biológico, lo que complica los factores. Sin embargo, cuando el láser irradia tejido biológico, los principales factores que afectan el grado de respuesta biológica son: la longitud de onda del láser; la intensidad de la luz incidente y el ángulo de divergencia del láser; características del tejido objetivo; contenido de agua y contenido de pigmento.

Debido a su alta energía fotónica, la luz ultravioleta no puede ser absorbida ni almacenada por las moléculas, pero puede destruir enzimas e inducir mutaciones genéticas. Para la luz infrarroja, debido a que la energía del fotón es demasiado pequeña, solo puede vibrar y rotar moléculas y calentar tejidos biológicos. Al igual que con la luz ultravioleta cercana, la luz visible en el infrarrojo cercano puede causar la mayoría de los procesos fotoquímicos que son críticos en la vida. El papel más importante del láser en los procesos bioquímicos intracelulares es aclarar el valor práctico de la absorción de vibraciones. Cuando la absorción máxima de los metabolitos intracelulares es consistente con la longitud de onda del láser utilizado, se producirá un daño selectivo que no se describirá aquí.

Cuando el láser irradia la superficie corporal y los tejidos blandos, cuanto más larga es la longitud de onda, más profunda es la penetración, alcanzando la máxima profundidad de penetración en luz roja e infrarrojo cercano. Teniendo en cuenta los efectos biológicos del láser, hay dos parámetros que deben considerarse: el sistema de absorción del tejido biológico y la profundidad de penetración real del láser. Según algunos experimentos, se pueden sacar las siguientes conclusiones: ① La absorción del tejido coloreado es mayor que la del tejido incoloro; ② La absorción del tejido coloreado es selectiva (3) El láser puede penetrar fácilmente la piel a través del tejido blando;