Upload
trofin-codrin
View
229
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
8/20/2019 unionized radiation
1/68
Dr. Sonia Herman
Radiaţii neionizanteMasterat
Inginerie medicală şiclinică
8/20/2019 unionized radiation
2/68
2015/2016 Radiaţii neionizante 2
Definiţie
Radiaţii electromagnetice (EM).Ionizare.
eionizare= 11 – 14 eV.
e < 12,4 eV;l > 100 nm.Clasificare.
Atomul eionizare(eV)
H 13,54O 13,57 N 14,24C 11,24
8/20/2019 unionized radiation
3/68
2015/2016 Radiaţii neionizante 3
Radia
ţ
ii electromagnetice
Domenii
10 10 10 10 10 10 10 – – – – –18 14 10 6 2 2 4
(m)l
10 10 10 10 10 10 (Hz) 2 6 22 18 14 610
10 10 10 10 10 10 1011 5 99 –3 –7 – (eV)e
VizibilIR UVX & Micro
undeUnde radio
RMNRESRotaţii& vibraţiimoleculare
Tranziţiielectronice& nucleare
12,4 eV
8/20/2019 unionized radiation
4/68
2015/2016 Radiaţii neionizante 4
Radia
ţ
ii electromagnetice
e(eV) l (nm) Denumirea12,4 100 – 190 UV extrem
6,5 – 4,1 190 – 300 UV îndepărtat
4,1 – 3,1 300 – 400 UV apropiat3,1 – 1,65 400 – 750 Vizibil1,65 – 0,3 750 – 4000 IR apropiat0,3 – 0,04 4000 – 30.000 IR mediu
0,04 – 1,210 – 3
30.000 – 1.000.000 IR îndepărtat
8/20/2019 unionized radiation
5/68
2015/2016 Radiaţii neionizante 5
Interacţiunea primară cu
substanţaExcitarea electronilor de pe nivelele periferice
Vizibilşi UV – eV.Reacţii fotochimice.
h = De.Spectru de absorbţie discret.Benzide absorbţie.
• Subnivele.
h = De
l (nm)250 300 350 400
U n
i t ă ţ i r e
l a t i v e
l (nm)250 300 350 400
U n
i t ă ţ i r e
l a t i v e
8/20/2019 unionized radiation
6/68
2015/2016 Radiaţii neionizante 6
Cedarea de energie
Dezexcitarea.Radiativă.Fotoluminiscenţa.
Neradiativă – fotosensibilizare.Stimulată.
Lasere.
eeef
hh
h
h2 h
Radiativã Neradiativã Stimulatã
8/20/2019 unionized radiation
7/68
2015/2016 Radiaţii neionizante 7
Fotoluminiscenţa
Legea lui Stokes.
A F
l(nm)
e(eV)
l0
B0
A0
B1
A1
B2
A2
h hh 1 h
8/20/2019 unionized radiation
8/68
2015/2016 Radiaţii neionizante 8
Excitări moleculare.Wc de rotaţie – sutimi de eV – IR îndepărtat.Wc de rotaţie şi vibraţie – zecimi de eV – IRmediuşi apropiat.Wc de translaţie – IR îndepărtat; efectetermice.
Excitări nucleare; unde radio; RMN.Efectele microundelor.Efectele undelor radio.
Interacţiunea primară cusubstanţa
8/20/2019 unionized radiation
9/68
2015/2016 Radiaţii neionizante 9
Absorbţia energiei
Parametrii.Lungimea de undă – energia.
Legea de atenuare.I = I0e – mx (legea Beer-Lambert).Adâncimea de pătrundere.Procese reparatoare – fragmentarea dozei.
1
x
1/e
I/I 0
1/m
8/20/2019 unionized radiation
10/68
2015/2016 Radiaţii neionizante 10
Spectre de absorbţieApaPigmenţi – cromofori (gr.khroma = culoare;
phorein = a purta)Rodopsina (500 nm).Melanina.Hemoglobina.Clorofila.Bacteriorodopsina.
Proteine – 280 nmAcizi nucleici – 260 nm
200 500 1000 2000 10500 (nm)l
100
80
60
40
20
0
Ab (%)
Apa
Apa
Hb
OHbM
8/20/2019 unionized radiation
11/68
2015/2016 Radiaţii neionizante 11
OxihemoglobinaDomeniul l (nm)
UV 275 Reziduuriaromatice
Vizibil 414540576
Nucleu porfirinic
IR 3100
45006200
Histidină
LeucinăLeucină &histidină
Cromoforul l (nm)
– C C – 175 – 215R 1
C=OR 1
270
R 1 C=OH
290
– OH 186 – N=N – 345Benzen 200, 268Antracen 250, 360
8/20/2019 unionized radiation
12/68
2015/2016 Radiaţii neionizante 12
Spectrul de acţiune
Doză: D =F t (F – fluxul de energie incident).[D] = eV.
Spectrul de acţiune.Dl = doza incidentă, dependentă de lungimea deundă, necesar ă pentru a obţine un efect binedefinit.l
max= eficacitatea maximă.
Compararea cu spectrul deabsorbţie.
llmax
1D
l
8/20/2019 unionized radiation
13/68
2015/2016 Radiaţii neionizante 13
Lasere. PrincipiiLaser =L ight A mplification by S timulatedE mision of R adiation .Principiului de excluziune al lui Pauli.
Benzi energetice.
Principiului de incertitudine al luiHeisenberg.
Emisie stimulată. p x ;D D t .De D h 2 ;=
Banda interzis ăBanda devalen ţă
conduc ie ţBanda de
Dee1
e2h 2 h
Stimulatã
8/20/2019 unionized radiation
14/68
2015/2016 Radiaţii neionizante 14
Inversarea de populaţiiPompaj.Relaţia lui Boltzmann:
ne < nf .
Nivel intermediar (ei).Timpul de viaţă al electronilor (Dt) pe nivelulexcitat (ee) – foarte scurt Dee mare.Timpul mediu de viaţă al electronilor pe nivelulintermediar (i) – mare Dei mic.ei – ef = 1 – 3 eV vizibil ori IR apropiat.Probabilitatea tranziţiei i f mare.
e f
f kT
e
ne ;
n
e e
=ee
e i
ef
Pompaj Emisia
laser
8/20/2019 unionized radiation
15/68
2015/2016 Radiaţii neionizante 15
Construcţia
Mediu activ.Solide cristaline (monocristale) – rubin.Sticlă dopată – Nd:YAG (granat de ytriuşialuminiu dopat cu neodim).
Semiconductoare – GaAs, GaAlAs.Gaze – He-Ne, Ar +, Kr +, CO2.Lichide, pe bază de coloranţi etc.
Pompaj.Cavitateoptică.
Pompaj Oglindă
semitransparentă
Oglindă
Fasciculullaser
Cavitate optică
Mediu activ
8/20/2019 unionized radiation
16/68
2015/2016 Radiaţii neionizante 16
CaracteristicileMonocromacitate.
Nivele energetice.Coerenţă.
Emisie stimulată.Colimare.
Cavitate optică.10 s arc.
Concentrațiemare de putere.
Laser
F
8/20/2019 unionized radiation
17/68
2015/2016 Radiaţii neionizante 17
ParametriLungimea de undă.
Mediul activ.Puterea radiantă (fluxul energetic).
[F ]SI = W.mW – GW.
Densitatea de putere (W/m2, mW/cm2).Puterea
ArieDistribuţia puterii însecţiune.
Profil gaussian.
8/20/2019 unionized radiation
18/68
2015/2016 Radiaţii neionizante 18
Moduri de emisieModul relaxat.
Durata pompajului.Timpul după care se produce emisia (ms).Emisia continuă – lasere cu gaz (He-Ne).Impulsuri eşantionate (chopped ).
Modul declanşat – GW.Impulsuri modulate în frecvenţă.Puterea maximă (PM)/puterea medie (Pm).
Factorul de umplere – t1/T; P
m/P
M= t
1/T.
P
T t1
PPM
Pm
PPMPm
t2
8/20/2019 unionized radiation
19/68
2015/2016 Radiaţii neionizante 19
Lasere solide ee, ei – incomplet ocupate de electroni.
Dee – interacţiunea cu reţeaua cristalină.Elementele de tranziţie.
Grupa fierului sau a pământurilor rare (lantanide).
Pompaj optic.Tuburi cu descărcare în gaz sau alt laser.Vizibil, IR, uneori UV.
Modul declanşat – GW.Coerenţa slabă.Temporală – nivelele intermediare – largi.Spaţială – neomogenităţile suportului.
8/20/2019 unionized radiation
20/68
2015/2016 Radiaţii neionizante 20
Lasere cu gaz
Clasificare.Gaze nobile – Ar +, Kr +, He-Ne.Molecule poliatomice – CO2 – excitărimoleculare vibraţionale.Excimer – amestec, la presiune mare – gaz nobil(He, Ne, Ar) & alt gaz nobil (Xe, Kr) & uncompus halogenat (0,1 %).
Pompaj electric – descărcare în mediul activ.Excimer – descărcare sub o tensiune mareioni negativi de halogenşi ioni pozitivi aigazului nobil molecule excitate (ex. XeCl).
8/20/2019 unionized radiation
21/68
2015/2016 Radiaţii neionizante 21
Lungimea de undă.Vizibilşi IR apropiat – gazele nobile.IR îndepărtat – CO2.UV – excimer;
Caracteristici ajustabilefuncţie de compoziţiaamesteculuişi de presiune.
Coerenţa – foarte bună.
Puterea.mW – gazele nobile.8 kW – CO2.
h 25%.
Lasere cu gaz
8/20/2019 unionized radiation
22/68
2015/2016 Radiaţii neionizante 22
Lasere l ichide
Coloranţi.Derivaţi ai cumarineişi rodaminei.
Pompaj optic – laser.Spectru de fluorescenţă larg.
l ajustabilă – concentraţie şi reţea dedifracţie.
Puterea.Impulsuri – zeci mJ/1 ms;h 40%.
8/20/2019 unionized radiation
23/68
2015/2016 Radiaţii neionizante 23
SemiconductoareStructura (Si).
Benzile energetice.Banda interzisăDe< 3 eV.Generare termică (intrinsecă).
Dopare – generare extrinsecă.Semiconductor.Tip n (exces de electroni).Tip p (exces de goluri).
Joncţiune p-n.Bandainterzis ăDe
Banda de
Banda devalenţă
conduc ţie
CA p n++++ +
BI
Exces deelectroni
n
D
N D
BI
Exces degoluri
p
A
NA
8/20/2019 unionized radiation
24/68
2015/2016 Radiaţii neionizante 24
Laserul semiconductor GaAs/GaAlAs.
Impurităţi acceptoare: Zn; impurităţi donoare: Te.Joncţiune p-n – dopare: 31023 – 2 1024/m3.Pompaj electric; U >De/e.
Strat activ – cca 1mm – inversarea de populaţii.Recombinarea electron-gol foton; h = De.
Cavitate optică.
IR, vizibil.Puterea.
Regim continuu – mW – W; declanşat – MW.
h 100%.
p
n
Strat activ Fascicullaser GaAlAs
GaAlAsGaAs
GaAs
+
–
U
8/20/2019 unionized radiation
25/68
2015/2016 Radiaţii neionizante 25
Caracteristicile pricipalelor tipuri de lasereMediul activ Pompaj l (nm) Coerenţa Puterea h(%)
Nd:YAG opticlaser
900, 1064, 1320 slabă Relaxat: zeci J/sutems – msDeclanşat: sute mJ/20– 30 ms
mic
Ho:YAG optic 2150 ImpulsuriHe-Ne electric 632,8 f. bună Sute mW < 10Ar + electric 302,4, 351,1,
451,9, 488, 501,7,514,5
f. bună Continuu: > 15 kW
Kr + electric 350,7, 568, 647,407, 413, 415 f. bună Mare
Excimer electric 193 (ArF), 222(KrCl), 249 (KrF),308 (XeF)
Zeci mJ – zeci J/20 ns – ms (MW)
N2 electric 337,1 100mJ – mJ/10 ns; f=0,2 – 200 HzCO2 electric 10.600 8 kW ~ 25Coloranţi optic
laser ajustabil Zeci mJ/1ms < 40
GaAsGaAlAs
904; ajustabil Continuu:mW – WDeclanşat: MW
~100
8/20/2019 unionized radiation
26/68
2015/2016 Radiaţii neionizante 26
Interacţiunea cu substanţaLegea lui Grotthus.
O radiaţie este activă din punct de vederefotochimic numai dacă lungimea ei de undă seîncadrează în banda de absorbţie a substanţeiiradiate, deci dacă e absorbită.
Diferenţe fată de alte surse.Monocromacitatea.Coerenţa (pare mai puţin importantă).Colimarea.Densitatea mare de putere.
Mecanisme de interacţiune.
8/20/2019 unionized radiation
27/68
2015/2016 Radiaţii neionizante 27
Efectel e laserelor
Clasificarea.Efecte termice.Efecte datorate câmpului electric.
Efecte neliniare.Efecte netermice subcelulareşi moleculare.
8/20/2019 unionized radiation
28/68
2015/2016 Radiaţii neionizante 28
Efecte termice
Creşterea locală a temperaturiiţesutului.Denaturarea proteinelor (coagularea).Vaporizarea apei intraşi extracelulare.
Carbonizareaţesutului.
8/20/2019 unionized radiation
29/68
2015/2016 Radiaţii neionizante 29
Efecte datorate câmpului electric108 – 1012 V/m – ordinul de mărime alcâmpului intraatomic.Ruperi de legături, ionizări; înlăturarea tuturorelectronilor atomului.
Reorientări ale unor grupări anizotrope, custructur ă de cristal lichid – membranacelular ă, zonele active ale enzimelor etc.Presiunea radiaţiei laser: continuu – 30 atm;declanşat – local 109 atm; undă de şocorientări ale moleculelorşi generarea deultrasunete coerente.
Creşte cu gradul de polarizare a radiaţiei.
8/20/2019 unionized radiation
30/68
2015/2016 Radiaţii neionizante 30
Efecte neliniareGenerarea de unde coerente la o frecvenţă dublăsau triplă faţă de cea a radiaţiei incidente.Excitări electronice la o iradiere cu frecvenţa pe jumătate faţă de cea în cazul iradierii cu lumin produsă de alte surse (necoerente) – ca şi cumdoi (sau mai mulţi)fotoni de aceeaşi energie ar fi absorbiţi simultan. Nivelulexcitat
Nivelulfundamental
350 nm
Excitarea cuun foton
700 nm
700 nm
Excitarea cudoi fotoni
1050 nm
1050 nm
1050 nm
Excitarea cutrei fotoni
8/20/2019 unionized radiation
31/68
2015/2016 Radiaţii neionizante 31
Efecte netermice
subcelulare ş i moleculare
8/20/2019 unionized radiation
32/68
2015/2016 Radiaţii neionizante 32
Clasificarea aplicaţiilor
Chirurgie.Terapie fotodinamică.Biostimulare.Cercetare.
Studierea mecanismelor de interacţiune.Microscopie.Microbiologie.
8/20/2019 unionized radiation
33/68
2015/2016 Radiaţii neionizante 33
Tipuri de a plicaţii chirurgicaleAccesibilitate.
Zone cu acces direct – superficiale (piele,cornee), abdomen deschis.Zone accesibile din exterior (chirurgielaparoscopică) – fibre optice – creşte divergenţa.
Transmiterea prin medii neabsorbante (retină).Efecte termice.Incizie.Coagulare.A blaţie – vaporizare.
Moduri de lucru.În contact.
Fără contact.
8/20/2019 unionized radiation
34/68
2015/2016 Radiaţii neionizante 34
Tipuri de a plicaţii chirurgicaleIncizii.
Fascicol focalizat;2500 – 25000 W/cm2,impulsuri < 0,5 s.
Hemostaza vaselor mici.Fascicol defocalizat divergent; diametrul 0,3 – 2 mm, 500 – 2000 W/cm2; 0,5 s.
Vaporizarea unor formaţiuni.Fascicol defocalizat convergent; 2500 – 25000W/cm2, diametru > 2 mm; emisie continuă >0,5 s.
Incizie VaporizareCoagulare
8/20/2019 unionized radiation
35/68
2015/2016 Radiaţii neionizante 35
Chirurgia toracică şiabdominală
f l l
8/20/2019 unionized radiation
36/68
2015/2016 Radiaţii neionizante 36
OftalmologieLasere de mică putere – 200 – 300 mJ /impulsuri de 1 ms.
Ar + şi Nd:YAG cu l = 1064 nm.Mediile refringente nu absorb în vizibilşi
UV apropiat.Desprinderi de retină.Stoparea evoluţiei – cordon în jurul leziunii.Retina ader ă bine; cicatrizare rapidă.Mecanismul.
Nu se rezumă la efectul termic.Uşor recul al retinei datorită presiunii radiaţiei.
Reorientări moleculare.
f l l
8/20/2019 unionized radiation
37/68
2015/2016 Radiaţii neionizante 37
Retinopatii diabetice.Fotocoagulare în zonele cu microanevrisme, pe neovasele care produc hemoragii, în altearii retiniene cu edem ori microinfarctizăricapilare.Se reduce incidenţa hemoragiilorşi proliferarea glială.
Operaţii de cataractă, glaucom, uneletumori oculare, anevrisme coroidiene.Transplant de cornee.Ametropii.
Oftalmologie
8/20/2019 unionized radiation
38/68
2015/2016 Radiaţii neionizante 38
ORL
Urechea medie.Mobilitatea oscioarelor.
Laringologie.Incizia corzilor vocale.Eliminarea unor polipişi noduli laringieni.
8/20/2019 unionized radiation
39/68
2015/2016 Radiaţii neionizante 39
Chirurgia laparoscopică
Lasere de putere mare – 30 – 100 W. Nd:YAG,l = 1064 nm; 1320 nm.1320 nm/1064nm – coeficientul de absorbţie al apei:10/1; adâncimea de pătrundere: 0,5 mm/4 mm.
Transmiterea prin fibre optice – divergenţă.Modul de lucru.
În contact – secţionarea ductului cisticşi aarterei cistice, simultan cu coagularea.Făr ă contact; scade probabilitatea hemoragiei ladesprindere.
8/20/2019 unionized radiation
40/68
2015/2016 Radiaţii neionizante 40
Comparaţie cu aparatura electrică.Localizare mai precisă – nu intervineconductivitatea electrică a ţesutului.Scade probabilitatea hemoragiei ladesprindere – f ăr ă contact.Se micşorează degajarea de fum în urmacarbonizării ţesutului.
Vizibilitate mai bună.Toxicitate mai redusă.Mai scump.
Chirurgia laparoscopică
8/20/2019 unionized radiation
41/68
2015/2016 Radiaţii neionizante 41
Chirurgia cardio -vasculară
Lasere cu excimer (XeCl – 308 nm), înimpulsuri.Angioplastie.
Eliminarea ateroamelor, f ăr ă a afecta peretele vascular.
Rezistenţă mult diferită – raportul dintre
numărul de impulsuri necesare pentrudistrugerea ateroamelor şi secţionarea peretelui vascular: 5/100.
8/20/2019 unionized radiation
42/68
2015/2016 Radiaţii neionizante 42
Neurochirurgie
Înlăturarea tumorilor fixate ori aflate înimediata vecinătate a unor formaţiuni sensibile.
Precizie mare – 0,1 – 0,25 mm.
Se poate“cur ăţa” un nerv de o tumorăaderentă,f ăr ă a afecta nervul.
8/20/2019 unionized radiation
43/68
2015/2016 Radiaţii neionizante 43
Dermatologie
Lasere de mare putere.Tratarea angioamelorşi a altor leziunivasculare.
Coagularea leziunilor pigmentare – melanoamele.
8/20/2019 unionized radiation
44/68
2015/2016 Radiaţii neionizante 44
Chirurgia plastică
8/20/2019 unionized radiation
45/68
2015/2016 Radiaţii neionizante 45
Oncologie
Distrugerea tumorilor relativ superficiale Neoplazii ale colului uterin, carcinoame cervico-faciale, tumori rectale, tumori cutanateşi pemucoase.
Efectul nu poate fi numai termic.Dispariţia treptată a tumorii după iradiere.Formarea de oxigen singlet, toxic pentru celulelecanceroase; se presupune o reacţie imunologică.
8/20/2019 unionized radiation
46/68
2015/2016 Radiaţii neionizante 46
Oncologie
În asociaţie cu alte mijloace.Carcinomul bronşic şi laringean.
Paleativ.Degajarea căilor digestive sau respiratorii.
Cancerul esofagian, trahealşi bronşic.Coagularea unei tumori hemoragice.
8/20/2019 unionized radiation
47/68
2015/2016 Radiaţii neionizante 47
Terapia fotodinamică
Derivaţi ai hematoporfirinei.Se concentrează în mod specificşi foarteselectiv în celulele canceroase.
Iradierea în lumină albastr ă, celulele devinfluorescente localizarea precisă şi precoce a tumorii.Iradierea înlumină roşieinduce o reacţiefototoxică, prin eliberare de oxigen singletdistrugerea tumorii.
8/20/2019 unionized radiation
48/68
2015/2016 Radiaţii neionizante 48
Biostimularea
Biomodulare.Terapie cu lasere de mică putere (LLLT – Low Lewel Laser Therapy )
Lasere de mică putere.10 – 90 mW, densitate de energie1 – 4 J/cm2.Continuu ori în impulsuri.
Semiconductoare, He-Ne.
8/20/2019 unionized radiation
49/68
2015/2016 Radiaţii neionizante 49
Biostimularea
Mecanismele de interacţiune incompletelucidate.Protocoale precise pentru terapia diverselor
afecţiuni.Efecte netermice.
8/20/2019 unionized radiation
50/68
2015/2016 Radiaţii neionizante 50
Efectele biostimulării
Funcţie de proces şi de parametri.Stimulare/inhibiţie – de regulă, la puteri mai mari.Poate varia critic.
Analgezic.Antiinflamator.Accelerarea vindecării unor plăgi.
Tratarea ulceraţiilor.
8/20/2019 unionized radiation
51/68
2015/2016 Radiaţii neionizante 51
MecanismeStimularea catenei respiratorii.
Accelerarea prolifer ăriicitocromoxidazei – sintezade ATP.Modifică bilanţul energetic al sistemului nervos.
Mecanismele de transmitere intracelular ă şitransmembranar ă a informaţiei.Sistemul nervos.
Nervi periferici, arcuri reflexe monosinaptice,iradierea zonelor reflexeşi a punctelor deacupunctur ă – efecte distale.
Catalizator al diferitelor procese biologice – “vitaminăoptică”.
8/20/2019 unionized radiation
52/68
2015/2016 Radiaţii neionizante 52
MecanismeProcesul Efectul
Sinteza ATP Sinteza de proteine Activitatea enzimatică Creşterea şi diferenţierea celulară
Motilitatea celulară Fagocitoza Hematopoieza Conducerea influxului nervos
Eliberarea neurotransmiţătorului Regenerarea nervilor şi a fibrelor musculare Revascularizarea Pragul dureros
8/20/2019 unionized radiation
53/68
2015/2016 Radiaţii neionizante 53
Vindecarea plăgilor Iradierea marginilor plăgii.
Modul în contact.Baleierea supraf eţei ori matrici de diodelaser care iradiază simultan întreagasuprafaţă.Modul noncontact.Stimulează.
Proliferarea celular ă.Sinteza colagenului, transformareafibroblaştilor în miofibroblaşti.
Accelerarea regener ării fibrelor musculare.
8/20/2019 unionized radiation
54/68
2015/2016 Radiaţii neionizante 54
Atenuarea dureriiModul în contact, chiar cu o uşoarăapăsare pe piele.
Se evită reflectarea radiaţiei.Se combină iradierea cu presopunctura.
Artroză, poliartrita reomatoidă, afecţiunimusculare, accidente sportive, nevralgiiEfectele nu sunt în totalitate pozitive.
Creşterea pragului de sensibilitatedureroasă.Se pare că apar modificări privindneurotransmisia şi generarea potenţialelor de
acţiune.
8/20/2019 unionized radiation
55/68
2015/2016 Radiaţii neionizante 55
Rezultate pozitive
Mialgii, nevralgia de trigemen.Rinite, sinuzite, astm bronşic.Otită.Stomatologie.Post chirurgie plastică, cosmetică – acnee.etc. etc.
8/20/2019 unionized radiation
56/68
2015/2016 Radiaţii neionizante 56
Presiunea radiaţiei laser
p = mc =e/c =en/c0F = p/t =en/tc0 = Pn/c0.
Frl
Frr
Frl + F rr
r n2
n1
R i
R rl
R iR rr
R rrR rl
p mv; p const.= =
8/20/2019 unionized radiation
57/68
2015/2016 Radiaţii neionizante 57
Presiunea radiaţiei laser
For ţa axială (longitudinală).Focalizare – 100x.AN = 1,2 – 1,3.d/2f.
For ţa transversală.Profil gaussian.Rezultanta spre ax.
d
d
F1
F2
F1
Fr
FrF
F
F2d < 2f d > 2f
F
l
(l )
8/20/2019 unionized radiation
58/68
2015/2016 Radiaţii neionizante 58
“Capcan a ” laser (laser trap)Pensetă optică.Micromanipularea celulelor sau aorganitelor celulare.Parametri.
P = 1 mW – 1 W.F = 10 –12 – 10 –9 N.Particule – F = 25 nm – 25 mm.x > 1 mm.y 70 mm 10 nm.
8/20/2019 unionized radiation
59/68
2015/2016 Radiaţii neionizante 59
Instalaţia.Laser.
Nd:YAG – l = 1064 nm.Semiconductor – verde-albastru.Se evită absorbţia.
Microscop.Înregistrare.
Parametriradiaţiei.P. l .Diametrul şi profilul fascicolului.
Obiectiv cuAN mare
Probă
Oglindădicroică
Filtru IR
Filtru IR
Rază laser IR apropiat
Spre camera video
Condensor
“Capcana” laser
“
C
apcana” laser
Aplicaţii
8/20/2019 unionized radiation
60/68
2015/2016 Radiaţii neionizante 60
“Capcana” laser . AplicaţiiManipularea virusurilor sau a bacteriilor.Fuziune celular ă.Studiul mişcării cromozomilor în mitoză.Perforarea locală a membranei celulare.
F 2 mm.Pătrunderea în celulă a unor molecule – material genetic.
Fertilizarein vitro.Manipularea organitelor celulare.Focalizarea fascicolului pe ele.l = mm – P/10 – f ăr ă a perfora membrana.
8/20/2019 unionized radiation
61/68
2015/2016 Radiaţii neionizante 61
For ţa de contracţie actină-miozină.
Capcanalaser
Actină
MMG
“Capcana” laser
d
8/20/2019 unionized radiation
62/68
2015/2016 Radiaţii neionizante 62
Microdisec ţ ia
Difracţia radiaţiei laser.Lentilă cu deschidere mare.Imagine de difracţie în planul focal.
Interfranja – i(l ).Laser.
20 mJ/impulsuri 20 ns (1 kW).Primele 8 – 10 maxime.
Precizie – cca 1 nm.i
Cromozom
P i l l l i di
8/20/2019 unionized radiation
63/68
2015/2016 Radiaţii neionizante 63
Pericolul la iradiereOchi.
Vizibilşi IR apropiat (400 – 1400 nm).Focalizare în mediile refringente – dW/dS100.000 de ori – leziuni retiniene.
UV (295 – 320 nm), IR (1 – 2 mm).Cristalinul – cataractă.IR (1,4 – 2,1mm).Leziuni ale corneei – adâncime de pătrundere maimare.
Piele.UV – eritem.IR – arsuri de până la gradul III.Aprinderea îmbr ăcăminţii.
Cl ifi l l
8/20/2019 unionized radiation
64/68
2015/2016 Radiaţii neionizante 64
Clasificarea laserelor Clasa I.
P < 0,5mW.He-Neşi semiconductoare. Nu prezintă pericole.
Fără aplicaţii medicale.Clasa II.P < 1 mW.Vizibil; He-Ne.Leziuni oculare – limitate de reflexul declipire (cca 0,2 s).Aplicaţii medicale limitate.
Clasificarea laserelor
8/20/2019 unionized radiation
65/68
2015/2016 Radiaţii neionizante 65
Clasa III.P = 1 – 500 mW.Leziuni oculare, chiar sub 0,2 s.Pericolul relativ mic la expunerea pielii.Majoritatea laserelor folosite în medicină.
Clasa IV.Ar +, CO2, Nd:YAG.Aprinderea unor materiale inflamabile.Leziuni importante ale ochiului sau pielii,chiarşi numai datorită reflexiilor.Măsuri speciale de protecţie.Chirurgie.
Clasificarea laserelor
8/20/2019 unionized radiation
66/68
2015/2016 Radiaţii neionizante 66
Măsuri de protecţieAlegerea parametrilor – adecvat scopului.
Biostimulare.Chirurgie.
Difuziatermică; impulsuri sub ns, fs.
Gazele produse prin carbonizareşi evaporare – mediu oxigenat sau apos; ventilare.Ochelari.Evitarea radiaţiilor reflectate.
Instrumente cu suprafaţa înnegrită şi sablată.Radiaţie laser vizibilă – ghidare.Instruirea personalului medical.
C i di ii
8/20/2019 unionized radiation
67/68
2015/2016 Radiaţii neionizante 67
ContraindicaţiiIradierea f ătului ori a uterului femeiiînsărcinate.Iradierea bolnavilor cu formaţiuni neoplazice.
Iradierea leucocitelor mononucleare – secreţia unui
factor de creştere.Iradierea zonelor hemoragice.
Încălzireaţesutului vasodilataţie accentuarea
hemoragiei.Iradierea plăgilor infectate.Iradierea pielii cu o fotosensibilitate ridicată.
Fibre optice
8/20/2019 unionized radiation
68/68
Fibre opticeReflexie totală.
n2 < n1; sin l = n2/n1; q > l.
Probleme.Se pierde coerenţa; creşte divergenţa.
Diafonie – radiaţie şi difuzie.Îmbunătăţir i.n1 variabil, scăzând dinspre ax spre periferie.Fibre optice de formă conică convergenţa
( )1/ 22 21 2max
0
n n
sin i sin i .n =
n2
n1 q
i
q
qqr
n1
n2 n0
Miez
Manta