LASER MEDICAL

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LASER MEDICAL LASER MEDICAL LA LUMIERE LASER LA LUMIERE LASER QU’EST-CE QU’ UN LASER QU’EST-CE QU’ UN LASER CARACTERISTIQUES TECHNIQUES CARACTERISTIQUES TECHNIQUES TYPES DE LASER TYPES DE LASER APPLICATION EN MEDECINE APPLICATION EN MEDECINE
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    03-Jan-2016
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LASER MEDICAL. LA LUMIERE LASER QU’EST-CE QU’ UN LASER CARACTERISTIQUES TECHNIQUES TYPES DE LASER APPLICATION EN MEDECINE. LA LUMIERE LASER Quasi parallélité Monochromaticité Cohérence Luminance intense. Quasi parallélité. Monochromaticité. Cohérence. Luminance intense. - PowerPoint PPT Presentation

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  • LASER MEDICALLA LUMIERE LASERQUEST-CE QU UN LASERCARACTERISTIQUES TECHNIQUESTYPES DE LASERAPPLICATION EN MEDECINE

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    LA LUMIERE LASERQuasi paralllitMonochromaticitCohrenceLuminance intense

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    Quasi paralllit

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    Monochromaticit

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    Cohrence

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    Luminance intense

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    Grossirement, on peut dire que la lumire ordinaire est une lumire dsordonne (anarchique) et que la lumire laser est une lumire ordonne (sociale).

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    QUEST-CE QU UN LASERLe milieu actifLa source dnergie extrieureLe rsonateur optique

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    QUEST-CE QU UN LASERLe milieu actif On appelle milieu actif la substance contenant les atomes ou les molcules qui vont mettre la lumire. Cette substance peut tre gazeuse (Ar+, CO2, Excimres, .. ), liquide (lasers colorant), ou solide (Nd:Yag, diode laser) et impose la couleur de l'mission laser.

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    QUEST-CE QU UN LASERLa source dnergie extrieure (pompage) Les diffrentes sources d'nergie ncessaires l'excitation des molcules du milieu actif sont essentiellement de quatre types: Par une dcharge lectronique, analogue un clair dans le ciel (lasers gaz) Par du courant lectrique (diode laser) Par de la lumire ordinaire, fortement concentre, telle que celle produite par des flash trs puissants (Nd:Yag, certains lasers colorant) Par un autre laser (lasers colorant)

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    QUEST-CE QU UN LASERLe rsonateur optique Le milieu actif est enferm dans un rsonateur optique gnralement compos de deux miroirs, l'un totalement rflchissant, et l'autre semi transparent pour laisser sortir la lumire du laser. Cette cavit optique est parfois complte par d'autres lments tels que des lments dispersifs (prisme, rseau) permettant de choisir la longueur d'onde d'mission, ou des lentilles pour compenser d'ventuelles drives thermiques.

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    CARACTERISTIQUES TECHNIQUES ET UNITESLa longueur dondeLa puissance et lnergie dun laser continuLa puissance et lnergie dun laser pulsModeDensit dnergie et de puissance

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    CARACTERISTIQUES TECHNIQUES ET UNITESLa longueur donde

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    CARACTERISTIQUES TECHNIQUES ET UNITESLa puissance et lnergie dun laser continu

    Puissance P des lasers continus (CW)Ar+ : 5-25 WattsCO2 : 10-100 Watts

    Energie E dpose dans un tissusP=10W pdt 10s => E=100J

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    CARACTERISTIQUES TECHNIQUES ET UNITESLa puissance et lnergie dun laser puls

    Puissance de crte : Pc[W] = E[J] / t[s]Puissance moyenne : = E[J] x N[Hz]

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    CARACTERISTIQUES TECHNIQUES ET UNITESMode

    Rpartition de lnergie lumineuse dans le faisceau (disque ou anneau).

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    CARACTERISTIQUES TECHNIQUES ET UNITESDensit dnergie et de puissance

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    LES DIFFRENTS TYPES DE LASERSCO2HELIUM NEONYAG NEODYMEARGON IONISEA EXCIMERESA DIODESA COLORANTS

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    APPLICATION DES LASERS EN MDECINEEffet lectromcaniqueEffet photoablatifEffet thermiqueEffet photochimique

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    APPLICATION DES LASERS EN MDECINEEffet lectromcaniqueApplications : ophtalmologie, cardiologie, lithotritieLasers utiliss : Nd:YAG

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    APPLICATION DES LASERS EN MDECINEEffet photoablatifApplications : ophtalmologie, cardiologie

    Lasers utiliss : excimres

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    APPLICATION DES LASERS EN MDECINEEffet thermiqueApplications : chirurgie, dermatologie, angioplastie

    Lasers utiliss : CO2, Nd:YAG, Argon, Colorants

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    APPLICATION DES LASERS EN MDECINEEffet photochimiqueApplications : cancer des voies respiratoires, de loesophage

    Lasers utiliss : Colorants

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    CONFIGURATION D UN APPAREIL A LASERLes moyens de transmission du faisceauLes systmes dapplication du faisceauLes accessoires

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    CONFIGURATION D UN APPAREIL A LASERLes moyens de transmission du faisceauLa fibre optiqueLe bras optiqueLe guide creux

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    CONFIGURATION D UN APPAREIL A LASERLes moyens de transmission du faisceauLa fibre optique

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    CONFIGURATION D UN APPAREIL A LASERLes moyens de transmission du faisceauLe bras optique

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    CONFIGURATION D UN APPAREIL A LASERLes moyens de transmission du faisceauLe guide creux

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    CONFIGURATION D UN APPAREIL A LASERLes systmes dapplication du faisceaudirecte partir d'un faisceau non focalis provenant d'un bras optique, d'un guide d'onde ou d'une fibre optique, directe partir d'un faisceau focalis provenant d'un bras optique, d'un guide d'onde, d'une fibre optique ou d'une lampe fente complt(e) par une lentille de focalisation, indirecte partir d'un saphir qui permet de transformer l'nergie optique en chaleur.

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    CONFIGURATION D UN APPAREIL A LASERLes accessoiresle microscopele micromanipulateurles lunettes de protectionl'aspirateur de fumes

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    SECURITELes effets oculaires et cutansClassification des lasersLes lunettes

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    SECURITELes effets oculaires et cutans

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    SECURITEClassification des lasers

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    SECURITELes lunettes

    L'angle dans lequel se propage le faisceau laser (appel divergence) est extrmement faible: son diamtre augmente d'environ la cm tous les kilomtres! On peut comparer ce faisceau quasi-parallle un vritable tube de lumire. Contrairement la lumire "blanche", un laser n'met que sur une seule longueur d'onde, c'est dire une couleur bien dfinie. A titre d'exemple, lorsque la lumire du soleil est dcompose dans un arc-en-ciel, la couleur d'un laser est tellement pure qu'elle serait comprise dans une tranche de 1/30000e de la largeur totale de l'arc-en-ciel ! Les diffrentes ondes dont se compose un laser ont non seulement mme longueur d'onde et mme direction de propagation, mais aussi mme amplitude et mme phase. Ainsi, tous les fronts d'onde appartiennent des plans communs. Cette proprit s'appelle la cohrence. C'est elle par exemple qui permet de raliser des interfrences entre deux parties du mme faisceau laser, et par consquent des hologrammes. Notons galement que ce sont ces mmes interfrences qui, lorsque le faisceau frappe une surface rugueuse, provoquent l'apparition de points scintillants (le speckle) sur la tache du laser. Les lasers sont des sources de lumires brillantes et intenses. On peut mme dire quun modeste laser hlium non de 1 mW est plus brillant que le soleil.

    AR+ Argon ionisNd:Yag = YAG nodyneLe milieu actif est plac dans une cavit rsonnante constitu de deux miroirs dont l'un est partiellement transparent. Il subit une excitation afin d'obtenir le phnomne de pompage. Lorsque le niveau d'nergie suprieur devient plus peupl que le niveau infrieur, il y a inversion de population et mission spontane dans toutes les directions. Lorsqu'un photon rencontre un lectron excit, il y a mission stimule. Le faisceau laser sort de la cavit travers le miroir partiellement transparent.La longueur d'onde de la lumire dtermine sa couleur. La couleur du laser est un paramtre important au niveau de la pntration des tissus: un laser vert ne pntrera que de - 1 mmalors qu'un laser dans le proche infrarouge tel que le YAG pntrera - 6 mmun laser CO2 dans l'infrarouge moyen par contre ne pntrera nouveau plus dans les tissus car il est fortement absorb par l'eau.Le type d'interaction (mcanique par formation d'un plasma, thermique, photochimique,) dpend aussi de la longueur d'onde du laser. La longueur d'onde est exprime soit en nanomtres (mn), soit en microns (m).

    laser Argon: 488 mn 0.488 m 514 nm

    laser CO2 : 10600 mn 10.6 mCW = continuous wave

    N = taux de rptition, N fois/secUn laser puls de X Watts en puissance moyenne n'aura pas du tout les mmes effets sur les tissus qu'un laser continu de la mme puissance, car le laser puls prsentera des crtes trs brutales quelques millions de Watts. un laser excimer met une nergie par pulse de 0,4 Joule dans 20 nS. Sa puissance de crte sera Pc = 0,4 / 20 . 10-9 = 2 . 107 [W] = 20 millions de Watts. Le mme laser un taux de rptition de 80 Hz. Il aura une puissance moyenne de = 80*0,4 = 32 W. La densit spatiale de puissance reprsente la puissance disponible par unit de surface. Si l'on focalise une certaine nergie lumineuse sur une toute petite surface, la densit d'nergie sera trs grande (comme une loupe place sous le soleil permet de mettre le feu du papier).La densit de puissance Dp est dfinie par Dp [W / cm2] = P [W] . 100 /3,14 . r2 [mm] o P est la puissance du laser et r le diamtre du point de focalisation. Avec des pulses laser trs courts et une focalisation extrme, on obtient des densits de puissance tellement leves (~1012 W / cm2) qu'on ralise un vritable claquage optique (semblable un clair dans le ciel, mais trs ponctuel). Ce claquage cre un microplasma (lectrons arrachs aux molcules) et par suite une onde de choc capable de dtruire localement la matire en laissant intacts les tissus adjacents. Une forte densit de puissance de lumire ultraviolette (entre 200 et 360 mn) a la capacit de dissocier les molcules chimiques en plusieurs fragments.L'effet thermique est l'effet le plus simple ralis lors d'une interaction laser-tissu. L'nergie lumineuse est absorbe et convertie en nergie thermique, provoquant une lvation de temprature dans le milieu. Suivant les paramtres laser et la nature des tissus, on obtiendra une coupe trs fine, avec hmostase ou la volatilisation de petites tumeurs. Les coupes les plus fines sont obtenues avec des temps d'interaction courts et des longueurs d'onde peu pntrantes (laser CO2 puls, par exemple). L'effet obtenu dans le tissu dpend bien entendu de la temprature atteinte lors de l'irradiation.Temprature Effet obtenu 43 - 45C Rtraction, Hyperthermie50C Rduction de l'activit enzymatique60C Coagulation80C Dnaturation des collagnes, Carbonisation 100C Vaporisation

    Les tissus adjacents de l'impact laser sont peu touchs. A 2 mm de l'impact laser, la temprature n'atteint que 8C environ, contre l00C pour l'lectrocoagulation, d'o une meilleure cicatrisation. La monochromaticit du laser lui permet d'induire des ractions chimiques dans certaines substances pralablement injectes au patient. Ainsi, des drivs de l'hmatoporphyrine ont la proprit de se fixer slectivement sur les cellules malades et cancreuses. Lorsqu'on expose ensuite le patient de la lumire laser d'une certaine longueur d'onde (630 nm), il se produit une raction photochimique qui cre une substance toxique pour la cellule. Les cellules malades sont par consquent dtruites, et les cellules saines intactes. Ce genre de traitement est particulirement avantageux en endoscopie, permettant des interventions non invasives. La fibre optique est un moyen de transmission quasi idal car elle transmet avec un bon rendement de fortes puissances optiques. Elle est souple et solide. Toutefois, elle a deux limites. Elle ne peut transmettre que de la lumire situe dans le proche ultraviolet, le visible et le proche infrarouge et ceci en continu ou en impulsions longues (micro et millisecondes). En outre, elle modifie la gomtrie du faisceau laser qui, lorsqu'il sort de la fibre, n'est plus parallle mais divergent. Pour les lasers mettant dans l'ultraviolet lointain (lasers excimres) ou dans l'infrarouge lointain (lasers C02) ou en impulsions trs courtes (lasers Nd:Y AG nano seconde) il faut faire appel aux bras optiques articuls multiples miroirs. Ces bras optiques ne modifient pas la gomtrie du faisceau qui reste parallle. La technologie des bras optiques a fait beaucoup de progrs et les bras optiques ne se drglent plus aussi facilement qu'il y a quelques annes. Mais ils restent toujours volumineux et ne sont pas utilisables en endoscopie. Les guides creux sont des tubes en alumine creux le plus souvent rigides qui ont la proprit de "guider" la lumire laser sur plusieurs dizaines de cm avec trs peu de pertes. Leur diamtre extrieur varie de 2 5 mm environ. Ils sont bien adapts l'utilisation des lasers C02 en endoscopie (coelioscopie, arthroscopie ... ). irritation de la conjonctive : conjonctiviteirritation de la corne : Kratiteopacification du cristallin : cataracte