{"id":17568,"date":"2010-10-22T22:04:06","date_gmt":"2010-10-23T02:34:06","guid":{"rendered":"http:\/\/piel-l.org\/blog\/?p=17568"},"modified":"2017-03-31T12:52:38","modified_gmt":"2017-03-31T17:22:38","slug":"fundamentos-fisicos-del-laser-interaccion-laser-tejidos-y-efectos-biologicos","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/piel-l.org\/blog\/17568","title":{"rendered":"Fundamentos f\u00edsicos del laser, interacci\u00f3n laser-tejidos y efectos biol\u00f3gicos"},"content":{"rendered":"

Bienvenida al nuevo modulo sobre Laser y fuentes de luz que estara dirigido por el\u00a0 Dr. Ruben del Rio de Barcelona. Ruben es un especialista reconocido a nivel internacional en esta subespecialidad de la medicina que poco a poco esta teniendo adeptos
\n Los editores<\/strong><\/em> <\/strong><\/p>\n


\n <\/strong>Presentacion del m\u00f3dulo por el Dr. Ruben del Rio<\/strong><\/p>\n

Inauguramos este nuevo m\u00f3dulo dedicado a la aplicaci\u00f3n del l\u00e1ser y dem\u00e1s fuentes lum\u00ednicas en Dermatolog\u00eda. En \u00e9l trataremos todos los temas que un dermat\u00f3logo tanto el puramente cl\u00ednico como el subespecialista dedicado a esta interesante y apasionante disciplina de la terap\u00e9utica f\u00edsica debe conocer. De inicio, creo imprescindible una formaci\u00f3n en las bases f\u00edsicas, el conocimiento de c\u00f3mo los fotones interactuan con el tejido y adquirir unos cimientos sobre los par\u00e1metros dosim\u00e9tricos de los diferentes equipos. Posteriormente se tratar\u00e1n en profundidad las diferentes patolog\u00edas susceptibles de terap\u00e9utica l\u00e1ser, los equipos existentes en el mercado en este siglo XXI, la versatilidad de los mismos, sus posibilidades reales, sus mejoras respecto a \u00e9pocas anteriores y la curva de formaci\u00f3n que requieren en cada caso. Tampoco nos olvidaremos de detallar las complicaciones del l\u00e1ser, un apartado que muchas veces no se comenta y cuyo conocimiento es imprescindible.<\/p>\n

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Esta excelencia nos servir\u00e1 tanto para el tratamiento de patolog\u00edas cut\u00e1neas importantes en el campo de la dermato-oncolog\u00eda y de las lesiones vasculares y pigmentadas y otras patolog\u00edas como el vit\u00edligo o la psoriasis, como para dominar las m\u00faltiples t\u00e9cnicas de rejuvenecimiento y de la fotodepilaci\u00f3n, m\u00e1s propias de la pr\u00e1ctica privada o de la Dermocosm\u00e9tica.<\/p>\n

Esta base fundamental nos permitir\u00e1 \u201cmovernos\u201d con facilidad en el entendimiento de \u201cqu\u00e9\u201d estamos hablando cuando los facultativos nos reunamos en los diversos cursos, congresos y meetings. Tambi\u00e9n, m\u00e1s particularmente, por motivos de negocio y gesti\u00f3n en la pr\u00e1ctica privada, podremos discernir entre las caracter\u00edsticas t\u00e9cnicas de los diferentes equipos de las compa\u00f1\u00edas fabricantes y las posibilidades \u201creales\u201d que ofrece cada m\u00e1quina.<\/p>\n

Asimismo, para los colegas que no se dedican espec\u00edficamente al tratamiento con l\u00e1ser pero nos remiten los pacientes, este m\u00f3dulo les puede servir como conocimiento y gu\u00eda orientativa sobre las posibilidades de la terap\u00e9utica l\u00e1ser.<\/p>\n

Quiero agradecer a los editores de Piel latinoamericana la confianza que han depositado\u00a0 en mi experiencia en este apartado de la Dermatolog\u00eda, espero ofreceros un aprendizaje pr\u00e1ctico y ameno y una puesta al d\u00eda que nos haga mejores dermatol\u00f3gos en la ayuda a los enfermos.<\/p>\n

\n


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El primer dispositivo fabricado para aplicar la teor\u00eda de la amplificaci\u00f3n de la emisi\u00f3n estimulada data de 1952, construido por Towner. Se denomin\u00f3 MASER (Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation). En 1958 se publicaron los primeros trabajos con luz monocrom\u00e1tica y coherente acu\u00f1\u00e1ndose definitivamente el acr\u00f3nimo LASER (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) y en 1960 se construy\u00f3 el primer l\u00e1ser de rub\u00ed de longitud de onda (?) 694.3 nm. Tanto en los EEUU como en paralelo en la antigua URSS se investigaba en la tecnolog\u00eda l\u00e1ser y por ello Basov y Prokhorov junto con Townes recibieron el premio Nobel en 1964. A partir de entonces se desarrollaron los l\u00e1seres de baja potencia para tratamiento de \u00falceras cr\u00f3nicas y los de alta potencia para cirug\u00eda por sus ventajas en corte, coagulaci\u00f3n y vaporizaci\u00f3n.<\/p>\n

La luz es una radiaci\u00f3n electromagn\u00e9tica cuya energ\u00eda se transmite a trav\u00e9s de part\u00edculas denominadas fotones que ocupan el espectro de emisi\u00f3n del ultravioleta (UV, 200-400 nm), visible (400-700 nm) e infrarrojo (IF, 700-106<\/sup> nm).<\/p>\n

Los \u00e1tomos o mol\u00e9culas (rodeados de electrones en diferentes niveles de energ\u00eda en estado de reposo) son susceptibles de absorber o perder energ\u00eda a trav\u00e9s de fotones por cambio de nivel de energ\u00eda de un electr\u00f3n.<\/p>\n

Se deben conocer unos onceptos b\u00e1sicos para entender la luz l\u00e1ser:<\/p>\n

Absorci\u00f3n: Un electr\u00f3n absorbe un fot\u00f3n y pasa a un estado excitado.<\/p>\n

Emisi\u00f3n espont\u00e1nea: El electr\u00f3n en estado excitado o inestable pasa a estado de reposo y libera un fot\u00f3n.<\/p>\n

Emisi\u00f3n estimulada: Un electr\u00f3n en estado excitado es estimulado por otro electr\u00f3n de energ\u00eda similar recuperando el estado de reposo liberando dos fotones de igual energ\u00eda, direcci\u00f3n y acoplamiento de fase. Estos fotones pueden estimular otros \u00e1tomos excitados del mismo tipo. Para conseguir esta emisi\u00f3n estimulada se precisan m\u00e1s electrones excitados que en reposo (inversi\u00f3n de la poblaci\u00f3n). Para ello se precisa de una fuente externa de energ\u00eda que es la que nos crear\u00e1 la emisi\u00f3n l\u00e1ser.<\/p>\n

Existen sistemas de emisi\u00f3n de luz no coherente a diferencia del l\u00e1ser que tambi\u00e9n se pueden usar en Medicina como son la propia radiaci\u00f3n solar, la luz convencional, los LEDs (Light Emitting Diode) o la IPL (Intense Pulsed Light)<\/p>\n

El l\u00e1ser es una fuente de luz con unas propiedades especiales, monocromaticidad (solo emite en una ?, coherencia (tanto temporal como espacial, todas las ondas est\u00e1n en fase) y direccionalidad (las ondas son paralelas entre s\u00ed con muy baja divergencia). Gracias a estas caracter\u00edsticas, el l\u00e1ser da una alta brillantez con gran poder de focalizaci\u00f3n en un punto o \u201cspot\u201d a una alta concentraci\u00f3n de energ\u00eda. Este fen\u00f3meno crea temperaturas muy altas en ese punto (alta densidad de potencia o intensidad). En la emisi\u00f3n l\u00e1ser normalmente los pulsos son ultracortos. Todo ello hacen a la emisi\u00f3n l\u00e1ser caracter\u00edstica y diferente de otras formas de energia lum\u00ednica. Por ejemplo la IPL es una forma de\u00a0 emisi\u00f3n de luz muy utilizada en Dermatolog\u00eda que a diferencia del l\u00e1ser es policrom\u00e1tica, no coherente y desenfocada.<\/p>\n

Para obtener una emisi\u00f3n l\u00e1ser se precisa una fuente de alimentaci\u00f3n externa o bomba de energ\u00eda que excite los \u00e1tomos de un gas, s\u00f3lido o l\u00edquido que ser\u00e1 el sistema emisor. La emisi\u00f3n puede ser pulsada si se suprime muy brevemente uno de los espejos para que escape la luz o cont\u00ednua si se utiliza un espejo semitransparente para que una porci\u00f3n de luz escape de la cavidad resonante. Por tanto tenemos una fuente de energ\u00eda, un medio l\u00e1ser y una cavidad de resonancia o tubo. Como sistema de bombeo o fuente de energ\u00eda tenemos la el\u00e9ctrica y la fotolum\u00ednica. Como medio activo gas se utilizan el argon, el CO2<\/sub>, el He-Ne, Como s\u00f3lido el ER:YAG, Nd:YAG y como l\u00edquido los colorantes y semiconductores los diodos Para el sistema de amplificaci\u00f3n de la se\u00f1al estimulada se usan espejos o sistemas reflectantes como las superficies de los diodos.<\/p>\n

Los l\u00e1seres emiten en diferentes frecuencias en el UV, visible e IF y existen equipos capaces de seleccionar distintas ? (diodo, colorantes).<\/p>\n

Los l\u00e1seres se pueden clasificar seg\u00fan el tipo de medio generante, el espectro de emisi\u00f3n, la potencia de emisi\u00f3n y densidad de potencia (irradiancia) o la forma de emitir (continuos o pulsados)<\/p>\n

La interacci\u00f3n de la luz l\u00e1ser con el tejido esta condicionada a las propiedades \u00f3pticas del mismo en funci\u00f3n de los fen\u00f3menos de reflexi\u00f3n, dispersi\u00f3n (scattering), transmisi\u00f3n y absorci\u00f3n. Este \u00faltimo es el realmente responsable de los efectos moleculares y finalmente cl\u00ednico-terap\u00e9uticos a los que conducir\u00e1 una determinada fuente de luz. Tan importantes son las caracter\u00edsticas f\u00edsico-qu\u00edmicas del material como las propiedades de la radiaci\u00f3n, es decir la longitud de onda, el tiempo de exposici\u00f3n, la energ\u00eda, grado de focalizaci\u00f3n, etc.<\/p>\n

Caracter\u00edsticas t\u00e9cnicas de los equipos l\u00e1ser<\/strong><\/p>\n

Tipo de l\u00e1ser o fuente de luz: nombre del medio generador de la emision laser<\/p>\n

? : banda del espectro electromagn\u00e9tico donde emite el l\u00e1ser<\/p>\n

Las ? de la zona visible del espectro electromagn\u00e9tico entre 400 y 700 nm interaccionan con la melanina, carotenos, hemoglobina y mioglobina segun \u00a0las diversas curvas de absorci\u00f3n de estas dianas o crom\u00f3foros.\u00a0 Las ? del infrarrojo (IF) corto entre 700 y 1600 nm presentan una absorci\u00f3n por prote\u00ednas con escasa afinidad por el pigmento. De esta manera muestran una gran dispersi\u00f3n en el tejido y un patr\u00f3n de absorci\u00f3n amplio. Las ? del IF largo se absorben por el agua , en especial por las c\u00e9lulas que presentan gran cantidad de la misma con lo que su penetraci\u00f3n es baja o limitada a las capas superficiales cut\u00e1neas. Esta alta absorci\u00f3n da lugar a elevadas temperaturas (del orden de 100 \u00ba C) con vaporizaci\u00f3n\u00a0 del tejido.<\/p>\n


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En general se considera que en la piel existe una ventana \u00f3ptica entre 600 y 1300 nm, es decir la emisi\u00f3n incidente presenta menor absorci\u00f3n a nivel alto epid\u00e9rmico y mayor transmisi\u00f3n hacia la profundidad del tejido. La capa c\u00f3rnea y la epidermis en general act\u00faan de barrera \u00f3ptica. La melanina absorbe entre 350 a 1200 nm. La hemoglobina presenta un espectro de absorci\u00f3n con distintos picos. Aun as\u00ed para alcanzar los vasos profundos en dermis se precisan ? mayores para penetrar m\u00e1s.<\/p>\n

Factores a considerar en la emisi\u00f3n l\u00e1ser:<\/strong><\/p>\n

    \n
  • Tipo de emisi\u00f3n: como aporta la energ\u00eda, duraci\u00f3n del pulso<\/li>\n
  • Duraci\u00f3n del pulso: tiempo de emisi\u00f3n del haz de luz<\/li>\n
  • Frecuencia del pulso: n\u00ba de pulsos por segundo. Afecta a la potencia de emisi\u00f3n y\u00a0 al ritmo de aplicaci\u00f3n<\/li>\n
  • Intervalo entre pulsos o delay time: tiempo de duraci\u00f3n entre los pulsos<\/li>\n
  • Tama\u00f1o del haz: muy importante ya que afecta directamente a la penetraci\u00f3n de la luz<\/li>\n<\/ul>\n

    Siempre debemos considerar un correcto dise\u00f1o de la ?, el tiempo de exposici\u00f3n y la fluencia o densidad de energ\u00eda como veremos en la Teor\u00eda de la Fototerm\u00f3lisis Selectiva para conseguir un perfecto resultado para eliminar la diana objeto del tratamiento l\u00e1ser<\/p>\n

    Los laseres de alta potencia y pulsados (emiten la luz en espacios de tiempo ultracortos y con densidad de potencia alta) son conocidos como Q-Switched y producen el efecto de fotodisrupci\u00f3n o fotoac\u00fastico, es decir, una concentraci\u00f3n brusca de energ\u00eda con efecto plasma, expansi\u00f3n termoel\u00e1stica y ondas de presi\u00f3n o ac\u00fasticas o de choque con ruptura y fragmentacion del pigmento.<\/p>\n

    Teor\u00eda de la Fototerm\u00f3lisis Selectiva:<\/strong><\/p>\n

    Cada cromoforo o estructura o diana puede ser eliminado por la luz sin da\u00f1ar las estructuras adyacentes al mismo. Este fen\u00f3meno se debe a que cada diana presenta un tiempo de relajaci\u00f3n termica o TRT diferente. Este concepto (TRT) se define como el tiempo necesario para que el crom\u00f3foro o diana reduzca la temperatura a la mitad de la necesaria para destruirla. Por ello desde la formulaci\u00f3n de esta teor\u00eda por Anderson y Parish en1983 se conoce que el tiempo de emisi\u00f3n del pulso del laser no debe superar el TRT de la diana. El TRT es directamente proporcional al tama\u00f1o de la diana. Parte de efectos del l\u00e1ser sobre los tejidos se explican mediante el mecanismo de acci\u00f3n de la Fototerm\u00f3lisis Selectiva: efectos fotoac\u00fastico, fotoablativo y fotocoagulativo.<\/p>\n

    Teor\u00eda extendida de la fototerm\u00f3lisis selectiva:<\/strong><\/p>\n

    En 2001 Altshuler y cols. Ampliaron esta teor\u00eda definiendo el concepto de Tiempo de Da\u00f1o T\u00e9rmico o TDT como el tiempo necesario para producir el calentamiento del crom\u00f3foro y el calentamiento de la estructura adyacente a una distancia determinada. De este modo el TDT es superior al TRT, hay una difusi\u00f3n de calor y se aplica por ejemplo en la fotodepilaci\u00f3n donde la diana del l\u00e1ser es la melanina pero para destruir toda la estructura folicular se precisa da\u00f1ar la papila d\u00e9rmica y las c\u00e9lulas de la protuberancia.<\/p>\n

    Interacci\u00f3n del l\u00e1ser con los tejidos:<\/strong><\/p>\n

    Una vez conocidas las caracter\u00edsticas de cada l\u00e1ser y sus variantes podemos clasificar los efectos del l\u00e1ser en :efectos inmunomoduladores o fotobioquimicos (citot\u00f3xicos como en la terapia fotodin\u00e1mica y bioestimulador),\u00a0 efectos fotot\u00e9rmicos (vaporizaci\u00f3n y coagulaci\u00f3n), efectos fotoablativos y efectos electromec\u00e1nicos o fotoac\u00fasticos o de ruptura. Algunos l\u00e1seres pueden producir varios de estos efectos a la vez como por ejemplo, un CO2<\/sub> seg\u00fan los par\u00e1metros dosim\u00e9tricos que dise\u00f1emos. Tambi\u00e9n otras fuentes de luz no l\u00e1ser pueden dar lugar a parte de estos efectos como son la IPL, los LEDs y la radiaci\u00f3n UV.<\/p>\n

    Efecto electromec\u00e1nico:<\/strong><\/p>\n

    Tambi\u00e9n conocido como fotoac\u00fastico o fotodisrupci\u00f3n, es t\u00edpico de los l\u00e1seres en modo Q-Switched que emiten en el rango de los nanosegundos (ns). El l\u00e1ser presenta una densidad de potencia alta (>108<\/sup> W\/cm2<\/sup>) en tiempo muy corto (ns o incluso ps). Estos par\u00e1metros producen ondas de presi\u00f3n o ac\u00fasticas por una expansi\u00f3n termoel\u00e1stica de los tejidos y ruptura final de la diana. Es el m\u00e1s utilizado en el tratamiento de lesiones pigmentarias y tatuajes.<\/p>\n

    Efecto fotoablativo:<\/strong><\/p>\n

    Este efecto se produce cuando la energ\u00eda del l\u00e1ser se absorbe por mol\u00e9culas como prote\u00ednas, amidas y p\u00e9ptidos de la superficie del tejido. La densidad de potencia es superior a 106<\/sup> W\/cm2<\/sup> y el pulso de ?s. Las ? se encuentran entre 200-300 nm y el el efecto de corte o ablaci\u00f3n es superficial sin necrosis vecina. Los l\u00e1ser exc\u00edmeros son los integrantes de este grupo.<\/p>\n

    Efecto fotot\u00e9rmico:<\/strong><\/p>\n

    Se precisan densidades de potencia de 200 a 104<\/sup> W\/cm2<\/sup> con l\u00e1seres de 1 a 100 W que focalizan el haz en di\u00e1metros de ?m o mm como el l\u00e1ser de CO2<\/sup> de 10.600 nm. Seg\u00fan aumente la densidad de potencia aumentar\u00e1 la temperatura en el tejido y obtendremos los diferentes efectos de corte, vaporizaci\u00f3n y coagulaci\u00f3n\/desnaturalizaci\u00f3n proteica.<\/p>\n

    Dependiendo del tipo de l\u00e1ser, estos efectos ser\u00e1n m\u00e1s superficiales o profundos. Tambi\u00e9n es muy importante el tiempo de emisi\u00f3n del pulso (cont\u00ednuo, pulsado, ultrapulsado) seg\u00fan la diana a tratar como se dicta en la teor\u00eda de la FS. En el caso del \u201cresurfacing\u201d se deben usar tiempos de emisi\u00f3n menores al TRT de la piel (1 ms).<\/p>\n

    Efecto fotobioqu\u00edmico:<\/strong><\/p>\n

    Son los producidos por l\u00e1seres de baja densidad de potencia (0.01 W\/cm2<\/sup> a 1-2 W\/cm2<\/sup>) y tiempos de emisi\u00f3n >1 s. y se dividen en fotocitot\u00f3xico y fotobiomodulador.<\/p>\n

    El efecto fotocitot\u00f3xico es propio de la Terapia Fotodin\u00e1mica (TFD) donde se precisa de una mol\u00e9cula fotosensibilizante ex\u00f3gena que se acumula en las c\u00e9lulas diana que al ser irradiadas por la ? adecuada son destruidas. La energ\u00eda lum\u00ednica se transforma en qu\u00edmica (efecto fotoqu\u00edmico). Las sustancias fotosensibilizantes m\u00e1s usadas en Dermatolog\u00eda son los precursores de las porfirinas, el 5-Aminolevulinato (ALA) y el Metilaminolevulinato (MAL). Las porfirinas absorben la luz en el pico de 415 y en 630 nm en menor medida pero al conseguirse mayor profundidad se utilizan fuentes de luz que emitan sobre esta \u00faltima ? o lo m\u00e1s cerca posible como el l\u00e1ser de colorante pulsado o luces no coherentes como la luz roja por diodos LEDs o IPL con los filtros adecuados y con densidades de potencia de 100 a 300 mW\/cm2<\/sup> y dosis de 30 a 150 J\/cm2<\/sup>.<\/p>\n

    Efecto fotobiomodulador: La energ\u00eda lum\u00ednica se convierte en energ\u00eda fotoqu\u00edmica, inhibiendo o estimulando procesos de regeneraci\u00f3n o tr\u00f3ficos, transmisi\u00f3n del dolor o analg\u00e9sicos y flog\u00f3ticos o antiinflamatorios. La absorci\u00f3n de los fotones por las mol\u00e9culas intracelulares estimulan o inhiben reacciones fotobioqu\u00edmicas. Por ejemplo en el efecto fotoel\u00e9ctrico, el l\u00e1ser var\u00eda el intercambio i\u00f3nico de la bomba Na\/K, la concentraci\u00f3n de Ca2+<\/sup> intracelular y acelera el proceso de s\u00edntesis de ATP mitocondrial y la producci\u00f3n de especies reactivas de ox\u00edgeno (ROS).<\/p>\n


    <\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

    Bienvenida al nuevo modulo sobre Laser y fuentes de luz que estara dirigido por el\u00a0 Dr. Ruben del Rio de Barcelona. Ruben es un especialista reconocido a nivel internacional en esta subespecialidad de la medicina que poco a poco esta teniendo adeptos Los editores Presentacion del m\u00f3dulo por el Dr. Ruben del Rio Inauguramos este …<\/p>\n","protected":false},"author":61,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[510],"tags":[544],"class_list":["post-17568","post","type-post","status-publish","format-standard","","category-fotobiologia","tag-laser"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/piel-l.org\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/17568","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/piel-l.org\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/piel-l.org\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/piel-l.org\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/users\/61"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/piel-l.org\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=17568"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/piel-l.org\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/17568\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/piel-l.org\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=17568"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/piel-l.org\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=17568"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/piel-l.org\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=17568"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}