Aplicaci

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Aplicación de láser en la medicinaNeurocirugía

• Iván Hernández Romano
• Dr. Carlos Treviño

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Historia del Láser

• Albert Einstein ideo los conceptos de emisión
  espontánea, emisión estimula, en 1916.
• Charles H. Townes James P. Gordon and Herbert J.
  Zeiger, en 1953, produjeron el primer MASER.
• Townes, Basov and Prokhorov compartieron el
  Premio Novel en Física por su trabajo en
  electrónica cuantiíta, en 1964.

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Absorción, Emisión Espontánea y Estimulada
Absorción
Emisión espontánea
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Cavidades Láser

• La cavidad láser realiza varias funciones el
  almacenamiento de energía, la retroalimentación,
  la selección de frecuencia.

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Bombeo
Tipos de Bombeos Óptico Electrones Un horno térmico. Una reacción química Partículas pesadas Radiación Ionizante
Una lámpara de descarga (incoherente) Una descarga de gas (dc, RF, pulsado). Una quemadura química (una flama) Rayos iónicos Una bomba nuclear
Otro láser (coherente). Un rayo de electrones energético (gt500kV). Una rápida quemadura (una explosión) Productos de fisión de un ambiente de reactor nuclear Una fuente de rayos X.
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Medios de Ganancia

• Cristales dopados con iones de tierras raras
  (e.g. neodimio, iterbio, o erbio) o iones de
  metal de transición (e.g. titanio o cromo), más a
  menudo YAG (yttrium aluminium garnet ), YVO4
  (yttrium orthovanadate) , zafiro, o niobato de
  litio.
• Vidrios silicato o fosfato de vidrio, también
  dopados con alguno ion activo.
• Gases mezcla helio y neón, nitrógeno, argón,
  monóxido de carbono , dióxido de carbono , o
  metal vapor
• Semiconductor arseniuro de galio (gaAs),
  arseniuro indio galio (InGaAs), o nitruro de
  galio (GaN)
• Líquido soluciones con tinte

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Usos del láser en Medicina.

• En la neurocirugía, el láser se utiliza para
  operar estructuras delicadas del cerebro, como el
  nervio óptico. También se pueden quemar papilomas
  (tumores benignos de la laringe) y extirpar
  lesiones precancerosas en la boca sin que se
  pierda mucha sangre o sin dejar cicatrices.
• Para ablación con daño térmico despreciable se
  usa ErYag de alta potencia con pulsos muy
  pequeños.

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Neurocirugía
Enfermedades que trata la neurocirugía Desórdenes
del cerebro, de meninges, de la base del cráneo,
de la médula espinal, de los nervios craneales.
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Historia del láser de CO2 en la Neurocirugía.

• Rosomoff y Carroll fueron los primeros en enfocar
  un rayo láser de rubí pulsado sobre tumores en el
  cerebro, aun que no removieron ninguno, en 1966.
• En 1967 se introduce el láser de CO2 de onda
  continua.
• Stellar y su equipo mostró que se pueden hacer
  incisiones precisas con el láser de CO2. Fueron
  los primeros en vaporizar un glioblastoma.
• Asher y Heppner realizaron 250 intervenciones
  usando un láser de CO2, incluyendo 200 tumores
  cerebrales y 13 spinal cord tumors, de 1976 a
  1979.
• Primer Congreso de Neurocirugía Láser se hizo en
  Chicago en 1981.

Cooper model 500Z CO2 The spot size can be varied
from 0.8 to 3.5 mm. The laser power from 1 to 50
W at the treatment site in increments of 1 W.
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Láser de CO2

• El láser de CO2 tiene una penetración de 10µm en
  agua.
• Realiza cortes de tejido suave como la piel,
  aorta, tejido intestinal.
• Realiza operaciones tales como pelar, cortar y
  vaporizar tejidos finos suaves.
• Su radiación no puede ser transmitida por una
  guía de onda, por lo cual sólo se aplica
  superficialmente.

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Características de otros laseres

• Laser Ion Argón
• Glasscock y su equipo fueron los primeros en usar
  un láser de argon para remover vestibular
  schwannomas.
• Se usa para micro-cirugía ya que el tamaño del
  spot es de 0.15 to 1.5 mm.

• Láser NdYAG.
• Tiene una absorción selectiva para la sangre y
  las venas.
• El láser de NdYAG penetra más y tiene efectos
  más notables en los tejidos vasculares. Produce
  una mejor coagulación.
• En 1985 se trataron 32 pacientes con tumores en
  el cerebro, se presentaron cinco complicaciones.

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Diferentes índices de refracción en los tejidos
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Fenómenos que aparecen en la interacción láser y
los tejidos.
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Reflexión y Absorción

• La ventana terapéutica (therapeutic window) se
  extiende desde los 600 a los 1300nm. Desde la
  región naranja del espectro visible hasta el NIR

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Absorción
Absorption cross section sa ? is the number
density of absorbers. Pabs is the amount of
power absorbed. e?is the molar extension
coefficient cm2 mol1 at wavelength. a mol
cm3 is the molar concentration of the
absorption species. z is the thickness cm.
Absorption coefficient
Absorption length,
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Coeficientes de absorción para varios tejidos del
cerebro
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Esparcimiento
Regimen de Mie ? es aproximadamente del tamaño
del objeto.

• Los elementos de esparcimiento más importantes
  son la mitocondria y los organelos.

Regimen de Rayleight ? es mucho mayor que el
tamaño del objeto.
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Calentamiento del tejido.
Otro tipo de interacción es la generación de
plasma y ondas eléctricas. Esto sucede cuando un
área de tejido se expone a pulsos láser de alta
potencia. Las ondas eléctricas remueven el tejido
duro
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Ventajas de usar el láser

• Tamaño pequeño que facilita su manejo.
• Evita el contacto físico que puede dañar a los
  tejidos.
• Los laseres quirúrgicos se diseñan para reducir
  el dolor, el sangrado, la posibilidad de una
  infección, la inflamación. Y ayudan en la
  recuperación post-operatoria.

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REFERENCIAS

• Mobley Joel, Vo-Dinh Tuan, Biomedical Photonics
  HAND BOOK, Editor en jefe Tuan Vo-Dinh, Editorial
  CRC PRESS.
• http//www.rp-photonics.com/encyclopedia.html
• http//www.tambcd.edu/cedental/lasetiss.htm