Princípios do LASER Flashcards
LASER - Significado
- Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation
LASER - Qual é a equação que traduz o principio de emissão de um fotão?
E=hv
h - Constante de Planck
v - Frequência do fotão emitido
LASER - O que é a Fluorescencia?
Fluorescência
- Ocorre em materiais que tem 2 níveis energéticos de excitação próximos
- Leva a que após a absorção de um fotão o electrão passe para 2º nível de excitação, passando primeiro para o 1º nível de excitação (sem emitir energia), e só depois passe para o nível original (com emissão de 1 fotão)
- Isto faz com que o fotão emitido tenha um nível de energia inferior ao fotão absorvido (com frequência mais baixa / comprimento de onda maior)
Constitui a base da AngF e AngIGC
LASER - Funcionamento - O que é a emissão estimulada?
Emissão estimulada
- A passagem de um fotão por um electrão num estadio de excitação leva a que esse electrão desça de nível energético e emita um fotão com igual ao fotão inicial
LASER - Funcionamento - O que é o Meio Activo? O que é a Cavidade Ressoadora?
Conjunto de átomos (que pode ter fase gasosa, líquida ou sólida), que são mantidos num estado de excitação pela introdução de energia
- A energia para manter o meio excitado pode ser introduzida de várias formas. Por exemplo o optical pumping usa uma fonte de luz de radiação incoerente com este propósito.
- Esse Meio Activo está dentro de uma cavidade ressonadora (resonator cavity), que tem geralmente um espelho de reflexão total de um lado e um espelho de reflexão parcial do outro
- O design com ambos os espelhos faz com que a os fotões façam diversas passagens pelo meio, produzindo sucessivamente mais fotões através da emissão estimulada
LASER - Quais são as vantagens dos LASER, face às fontes de luz tradicionais?
Produzem radiação com características específicas
- Têm uma largura espectral muito estreita, ou seja, tem praticamente apenas 1 comprimento de onda
- É praticamente monocromática
- Têm coerência espacial muito alta e o comprimento de coerência é muito longo
São a fonte de radiação monocromática mais intensa que existe
Por outro lado, permitem que a radiação produzida seja incidida numa área muito pequena, e durante períodos muito curtos, levando a uma densidade energética muito alta
LASER - Quais são os Meios Activos Gasosos mais frequentes?
Argon
Krypton
Dioxido de carbono
Fluoride Argon
Hélio
LASER - Quais são os Meios Activos Sólidos mais frequentes?
2 tipos
Elemento activo suportado por cristal
- Nd:YAG
- Nd:Glass
- Ti:Sapphire
Semidondutor
- Diodo
LASER - O que quer dizer Nd:YAG?
Neodymium: yttrium-aluminum-garnet
LASER - Que 2 mecanismos são usados para produzir pulsos de curta duração? Qual é a implicação de pulsos muito rápidos?
Q-Switching - permite produzir pulsos na ordem dos nanossegundos 10-9
Mode-Locking - permite produzir pulsos na ordem dos pico 10-12 ou femto 10-15
A duração dos pulsos está inversamente relacionada com a largura espectral do estímulo
- Os pulsos muito rápidos não são totalmente monocromáticos
LASER - Interação com o tecido - De que depende?
- Características do meio (picos de absorção)
- Energia do fotão
- Tempo de exposição
LASER - Que tipos de interação existem? O que define a interação? Fluencias estão sempre entre que valores?
- Fotoquimico
- Térmico
- Fotoablação
- Ablação induzida por plasma
- Fotodisrupção
As interações são definidas por
- Densidade energética da radiação LASER
- Tempo de interação com o tecido
Fluencias estão sempre entre
1 e 1000 J/cm2
LASER - Interação Fotoquímica - Em que consiste? De que necessita? Em que exemplos é usada?
- Ocorre em tempos de exposição PROLONGADOS
- Desde segundos a vários minutos
- Feitos com irradiâncias muito baixas (geralmente 1 W/cm2)
Baseiam-se no uso de uma substância fotossensitiva que serve de catalisador para a reação
Cross-linking - Riboflavina
TFD - Verteporfina
Exemplos
- Terapia Fotodinâmica
- Crosslinking
- Tratamento de vascularização corneana com Rosa Bengala (raramente usado hoje em dia)
LASER - Interação Fototérmica - Em que consiste? Quais são os principais cromóforos a que o LASER é dirigido na retina? Qual é o comprimento de onda usado? Porque? Em que exemplos é usada?
- Ocorre para tempos de exposição entre microssegundos a vários segundos
- Irradiancias mais altas - geralmente 10-106 W / cm2
- Leva ao aumento da temperatura nos tecidos que absorvem a radiação
LASER mais usado - Diodo Verde - 532 nm
- A absorção da radiação depende do comprimento de onda e das estruturas oculares, pelo que deve ser usado um comprimento de onda adequado ao alvo que queremos fotocoagular
Os principais cromóforos aos quais o LASER é dirigido nos tecidos oculares são a Hemoglobina e a Melanina, que absorvem no 400-580 nm - Os comprimentos de onda usados são geralmente > 500 nm, uma vez que a xantofilina amarela, que está concentrada na mácula/fóvea, absorve mais entre 450-500 nm (e queremos evitar que o efeito ocorra nessa zona)
Exemplos
- Fotocoagulação
- TTT
- Trabeculoplastia
- Iridotomia
LASER - Porque é que se chama erradamente Argon ao LASER do efeito fototérmico?
- Classicamente, os LASER usados para Fotocoagulação eram LASERs de gás Argon 513 nm (daí chamar-se ainda hoje, erradamente, Argon, aos LASERS todos para a fotocoagulação
- Hoje em dia são usados LASERS de estado sólido de díodo para emitirem as mesmas frequências
LASER - Fotoablação - Em que consiste? Ocorre para pulsos em que ordem temporal? Qual é o comprimento de onda usado? Porque?
- O processo de Ablação consiste na separação directa das moléculas por rotura das ligações covalentes
- Os fotões são entregues num pulso curto o suficiente para não haver transferência de calor
- Os LASERS Excimer geram fotões com comprimentos de onda no espectro do UV-C (193 nm)
- Meio usado é geralmente o Fluoreto de Árgon
- Pulsos são na ordem dos nanossegundos e as irradiâncias são 107-108 W/cm2
- Isto pode ser feito na córnea porque a córnea absorve luz UV abaixo dos 315 nm
- O resultado da interação é uma ablação muito bem definida, com destruição do tecido, mas sem dano aos tecidos vizinhos
Exemplo
- Excimer
LASER - Ablação induzida por plasma - Em que consiste? Ocorre para pulsos em que ordem temporal? Qual é o comprimento de onda usado? Porque?
- Exposição na ordem dos picossegundos ou femtossegundos
- O meio utilizado é geralmente ND:Glass (Neodimium - vidro)
- Permite extrair electrões dos próprios átomos (ionização) e acelerá-los, produzindo colisões que os levam a colidir e ionizar outros átomos - ionização em cascata
- O processo de ionização em cascata permite a formação de plasma (estado da matéria altamente ionizada)
- Tudo isto permite a remoção / corte no tecido muitíssimo precisa, sem qualquer evidencia de dano térmico ou mecânico
- Este tipo de interação permite ainda a transferência de energia a meios transparentes sem o uso de LASERs UV, pela criação de plasma que absorve por si só os fotões não-UV
Efeitos secundários do processo
- Criação de onda de choque (os electroes ejectados extendem-se para lá do volume focal do LASER)
- Formação de bolhas de cavitação
- Apesar disso, nenhum dos efeitos prejudica o resultado dos tecidos subjacentes
Exemplo
LASER Femtossegundo
SMILE
FLEx
LASER - Fotodisrupção - Como se compara a energia do pulso e o tempo de exposição à ablação induzida por plasma? Qual é diferença na mecânica do efeito? Quando é que se usa? Porque é que as vezes se chama fotodisrupção à ablação induzida por plasma?
- Quando as energias de pulso são ainda mais altas, para tempos de duração muito baixos (mas não tão baixos como no femto) os efeitos mecânicos tornam-se mais evidentes e passam a ser o maior contribuinte para a interação tecidual
- A onda acústica (shockwave) criada, e não o laser em si (como na plasma-induced) é a responsável pela destruição do tecido
O facto da Fotodisrupção e da Fotoablação induzida por plasma gerarem plasma, e ocorrerem para tempos de exposição e energias semelhantes, faz com que algumas fontes as considerem o mesmo processo (e chamem fotodisrupção aos 2 processos)
A diferença principal é
- Fotoablação induzida por plasma - é o plasma a determinar o efeito tecidual principal
- Fotodisrupção - é a onda de choque a determinar o efeito tecidual principal
Exemplo
- Capsulotomia
- Iridotomia YAG
(No SLT usa-se o LASER da Capsulotomia mas num spot muito maior, o que reduz muito a fluência, e faz com que o tipo de interação mude)
Qual é a diferença do Nd:YAG e o Nd:YAG de frequencia dupla? Qual é a diferença nas indicações?
Nd:YAG tem comprimento de onda de 1064 nm e é usado na capsulotomia e iridotomia
Nd:YAG de frequencia dupla tem metade do comprimento de onda - 532 nm, tornando-o ideal para ser usado no SLT, tendo em conta a frequencia dos pigmentos da malha trabecular
