1


` CATEDRA DE BIOFIZICA SI BIOTEHNOLOGIE CELULARA



















LASER-TERAPIA IN CARCINOAMELE CUTANATE






DR. NICOLETA CRETU
             STUDENT MASTER ANUL I






-MAI 2006-



I.Evolutie istorica

     “LASER” reprezinta acronimul pentru “Light Amplification by Stimulated Emision of Radiation”.
      Conceptul de “emisie stimulata” a fost sugerat in 1917 de catre profesorul Albert Einstein, ceea ce a dus la descoperirea in 1960 a ruby-laserului de catre T. Maiman. La 6 luni dupa descoperirea acestuia, A.Javan a produs radiatie laser intr-o mixtura de gaze He-Ne, in timp ce la sfarsitul anului 1962 M. Nathan, R. Hall si T. Quist au produs emisie de radiatie laser prin semiconductori.
      De atunci si pana acum s-au descoperit numeroase alte medii care pot sustine producerea laserilor, printre care enumeram: gazele ionice si moleculare(He-Ne, CO2, argon, excimeri) , cristale sintetice(rubin, Nd:YAG, Er:YAG, alexandrit), solutiile colorate.

II. Fizica laserului

    1.Principiile laserului

Pentru a creea radiatia laser, sunt necesare patru conditii de baza:
i.    mediul activ  care sa poata emite radiatii in campul optic al unui spectru electromagnetic;
ii.    inversia populationala produsa in mediul activ;
iii.    mecanism de excitare care produce inversia populationala;
iv.    rezonatorul optic care suporta frecventa de oscilatie, furnizand reactia pozitiva pentru amplificarea radiatiei de emisie spontana.


i.    Mediul activ si nivelele energetice
 
       Mediul activ poate fi o colectie de atomi, molecule sau ioni.
       Consideram o diagrama de energie simplificata intr-un model de gaz ce reprezinta o colectie de atomi prin care examinam procesele clasice: absobtie stimulata si emisie spontana, precum si noul proces de emisie stimulata.
      Atomii gazului sunt caracterizati de doua stari energetice:stare non- excitata E0 si starea excitataE1, cu E1>E0, separate de o distanta care corespunde unei energii E10=E1-E0 sau unei frecvente 10=E10/h, unde h este constanta lui Planck (fig. 1).Cand o unda electro-magnetica traverseaza prin sistem cu o frecventa 10, atomii din nivelul E0 absorbenergie si se urca intr-o stare superioara E1, proces numit absorbtie stimulata. In paralel cu procesul de absorbtie, are loc si un proces de emisie, prin care atomii din stadiul E1 trec in stadiul E0 printr-un proces rapid, repopuland nivelul E0. Procesul de reantoarcere al atomilor excitati din nivelul E1 in nivelul E0 poate avea loc in doua moduri; fie spontan, fie stimulat( in procesul de emisie stimulata, energia este adaugata in final undei stimulante), aceast implica ca fotonului care determina emisia stimulata I se adauga un al doilea foton care are aceeasi lungime de unda si aceeasi faza.
    Astfel atomii care emit radiatii printr-un proces spontan emit dezordonat in timp, in timp ce atomii care emit radiatii dupa stimulare, emit in faza cu radiatia stimulanta.
    Cele trei procese descrise se desfasoara simultan. Rata cu care atomii din nivelul E1 se misca spontan spre nivelul E0 este caracterizat de constanta A10, numita coeficientul Einstein de emisie spontana. Aceasta inseamna ca emisia spontana este N1A1( N1 reprezinta numarul de atomi din nivelul E1). Emisia stimulata si absorbtia au loc numai cand exista o radiatie externa. Einstein a aratat ca  rata absobtiei stimulate este data de relatia N0B01(unde N0 reprezinta numarul de atomi din nivelul N0;  reprezinta densitatea spectrala a radiatieiin Js/m3 si B01 reprezinta coeficientul de emisie stimulata Einstein).
    Se poate demonstra ca la echilibru coeficientulA10 este egal cu B10:
        A10=8h10B10/c3-relatia Einstein, unde c este viteza luminii in vid.
    Daca consideram un material cu coeficientul de absorbtie “a”, cu diferenta populationala(Ni-Nj) a doua nivele energetice aleatorii Ei si Ej, a unui model atomic mai complicat, cu Ei<Ej si N>Nj avem:

   A=Bij(Ni-Nj)hij/4c>0,
Ceea ce inseamna ca avem absorbtia radiatiei din mediu.

ii.    Inversiunea populationala si mecanismul de excitare

    Pentru Ni-Nj<0 (Nj>Ni), atunci a<0, daca un fascicul de lumina cu frecventa ij trece prin sistem, atunci acest fascicul este amplificat, in loc sa fie absorbit.
    Din pacate conditia Ni-Nj<0 nu este niciodata satisfacuta la echilibru termic, deoarece dupa statistica lui Boltzman Nj poate fi foarte aproape de Ni, dar niciodata Nj>Ni.
    Astfel ca singura posibilitate prin care putem obtine Nj>Ni este de a aduce atomii din mediul activ intr-o stare in care distributia echilibrului termic este invalid, prin ajutorul unei surse de energie externa.Procesul prin care atomii sunt stimulati sau pompati si impinsi spre o stare de distributie termica neechilibrata este numit proces de excitatie, in timp ce starea Nj>Ni este numita inversare populationala. Inversarea populationala are ca rezultat amplificarea luminii cu ajutorul procesului de emisie stimulata.

iii.    Rezonatorul optic
        
         La majoritatea laserilor, fasciculul se retrege de mai multe ori in mediul activ datorita unui cuplu de oglinzi care este plasta perpendicular pe axul optic al laserilor. Cu o astfel de cavitate optica, lungimea efectiva a amplificatorului creste de cateva ori. Acest sistem constand din doua oglinzi, un acu reflectivitate totala, iar cealalta cu reflectivitate partiala, ofera feed-back-ul optic cerut si in multe cazuri furnizeaza selectarea frecventei laserului.

 2.Proprietatile radiatiei laser

   In procesul de emisie spontana, un foton va fi emis spontan dintr-un atom excitat dupa o perioada de timp. Laserul utilizeaza o sursa de energie, un mediu activ si o cavitate pentru stimularea emisiei fotonilor.
   In procesul de emisie stimulata, o sursa externa de energie creeaza excitarea atomilor din mediul activ.Daca atomii instabili isi emit fotonii, acesti fotoni se ciocnesc cu alti atomi excitati din mediul activ si sunt triggerii unei cascade de reactiice are ca rezultat emisia a numerosi fotoni in acelasi timp cu aceleasi lungimi de unda, energie si faza. Atat timp cat inversia populationala catre o stare excitata continua, lumina laser continua sa se amplifice.
   Cele patru mari proprietati ale laserului stau la baza aplicatiilor terapeutice ale energiei laser, respectiv:
         i.monocromaticitatea;
         ii.coerenta;
         iii.directionalitatea;
         iv.stralucirea.
 
i.Monocromaticitatea
     Monocromatismul laserului este determinat de emiterea de catre acesta a unui fascicul luminos de o singura lungime de unda.(fig. 3)
    Aceasta proprietate a laserilor este utila in clinica neoplasmului tegumentar deoarece cromoforii cutanati absorb selectiv anumite lungimi de unda. Lungimea de unda specifica a luminii laserului afecteaza deasemenea profunzimea penetrarii acestuia in tesut.In general, profunzimea penetrarii laserului creste o data cu cresterea lungimii de unda din cadrul spectrului vizibil.
    Astfel incat, atunci cand se alege tipul laserului pentru o anumita afectiune cutanata, se are in vedere atat profunzimea cromoforului, cat si lungimea de unda specifica absorbita de acesta.

ii.Coerenta  
     Coerenta este a doua proprietate unica a laserului, acest fapt aratand ca undele luminoase sunt in faza atat in timp, cat si in spatiu. Natura coerenta a luminii laserului este datorata procesului de emisie stimulata. Cand lumina este emisa de un laser, este emisa in aceeasi directie si in aceeasi faza.

iii.Directionalitatea
    Directionalitatea arata paralelismul undelor emise de un laser.Prin reflectarea luminii intr-o camera speciala situata intre doua oglinzi care permit iesirea doar a undelor paralele, se constituie aceasta proprietate.Deoarece undele luminii sunt paralele intre ele, tendinta spre divergenta este mica.Datorita acestei proprietati, fasciculul laser poate fi propagat pe o lunga distanta prin fibrele optice, fara a se pierde lumina prin imprastiere.
   In practica clinica, fasciculul luminii laser este directionat catre tinta folosind fibre optice sau un brat articulat(manipulator optomecanic).

iv.Stralucirea
        Amplificarea procesului intr-o cavitate laser produce o densitate energetica crescuta. Energia si puterea cuantifica cantitatea de lumina emisa de un laser.Energia masurata in Joule reprezinta lucrul mecanic, in timp ce puterea reprezinta rata la care energia este consumata.
       Fluenta se refera la densitatea de energie a fasciculului laser masurat in J/cm2.
      Iradierea reprezinta densitatea de puterea a fasciculului laser, care este egale cu puterea fasciculului laser raportata la aria fasciculului, ceea ce reprezinta marimea spotului. Prin manipularea fluentei, iradierii si a timpului de expunere, se poate utiliza laserul in diferite patologii.(fig.4)


3.Interactiunea laserului cu tesutul

Lumina poate interactiona cu tesutul in patru moduri diferite:
    i.Transmisie
    ii.Reflectie
    iii.Imprastiere
    iv.Absorbtie

i.Transmisia
   -se refera la trecerea luminii printr-un tesut, fara a avea vreun efect asupra acestuia sau asupra proprietatilor luminii;

ii.Reflectia
   -se refera la respingerea luminii la suprafata tesutului, fara sa intre in tesut;
   -aproximativ 4-7% din lumina este reflectata la suprafata pielii;
   -cantitatea de lumina reflectata creste o data cu cresterea unghiului de incidenta, astfel incat ultima reflectie are loc cand fasciculullaser este directionat perpendicular pe tesut;
   -daca se produce o reflectie suficient de puternica sa creeze un fascicul de mare intensitate, se pot produce leziuni ale unor tinte inconjuratoare
 
iii.Imprastierea
   Imprastierea luminii se produce dupa ce lumina a intrat in tesut, cu variatii in marimea particulei si indexul de refractie intre diferite parti ale tesutului, detreminand cantitatea imprastierii. Imprastierea fasciculului laser in tesut are ca rezultat iradierea unei arii mai mari decat se anticipase. Deasemenea, limiteaza profunzimea penetratiei, deoarece se poate produce anterograd si retrograd.
   La nivelul pielii, cea mai mare parte a luminii imprastiate se datoreaza interactiunii cu colagenul din derm. In general, cantitatea luminii laser imprastiate este invers proportionala cu lungimea de unda a laserului. Cu cat lungimea de unda este mai lunga, cu atat penetreaza tesutul mai profund. Exceptie de la aceasta regula o face lumina laser dincolo de infrarosul mediu. Laserul cu lingime de unda mai mare de 1300mm penetreza doar superficial, datorita coeficientului de absorbtie mare al apeidin tesut.

iv.Absobtia
  Absorbtia laserului de tesuturile tinta specifice reprezinta scopul fundamental al clinicii laser. Potrivit legii Grothus-Draper, lumina trebuie absorbita de tesut pentru a produce un efect in acel tesut.Absobtia fotonilor din lumina laser este responsabila de efectele sale asupra tesutului. Componentele tesutului care absorb fotonii depind de lungimea de unda si se numesc cromofori.Cei mai frecventi cromofori tinta din piele sunt: melanina, hemoglobina, apa, precum si tusul tatuajelor.Absobtia energiei de catre cromofori are ca rezultat conversia energiei in energie termica.

4.Efectele laserului
 
I.Efectele termice ale fasciculului laser
 
     Efectele termice ale laserilor asupra tesuturilor biologice sunt procese complexe rezultand din trei fenomene distincte(fig.5):conversia luminii in caldura, transferul caldurii si reactia tisulara, care sunt legate de temperatura si timpul de incalzire.
    Aceste interactiuni duc la denaturarea sau distrugerea unui volum tisular. Factorii cunoscuti sunt: 1. parametrii laserului( lungime de unda, putere, timp si mod de emisie, profilul spotului si marimea spotului) si 2.tesutul care necesita tratament( coeficientii optici, parametrii termici si coeficientii de reactie ai denaturarii termice).
      
     i.Crearea sursei de caldura
    Sursa de caldura rezulta din conversia luminii laser in caldura. Reflectia optica determina ce proportie din fascicul va penetra efectiv tesutul.Cunoasterea cu precizie a reflectivitatii tisulare este importanta deoarece poate atinge nivele mari(30-50%din fasciculul de argon este reflectat de piele).Pentru lungimi de unda mai lungi decat spectrul vizibil, reflectivitatea tinde sa fie considerabil mai mica.
   Imprastierea optica este determinata de interactia luminii la trecerea prin materie, moment in care  razele incidente isi schimba directia datorita unor molecule sau particule mici prezente in mediu. La lungimi de unda lungi(rosu sau infra-rosu), unde lumina este absorbita mai putin, fasciculul este mai penetrant( ignorand efectele imprastierii).
   Cromoforii sunt componente ale tesutului care absorb lumina. Absobtia este functie de lungimea de unda si functie de cromofor.(fig.6). Multe molecule organice manifesta o absobtie in regiunea UV, astfel ca penetrarea in UV este foarte slaba(cativa m). In spectrul vizibil (albastru, verde si galben), absorbtia este datorata in principal hemoglobinei si melaninei.Spectrele rosu si infra-rosu apropiat(600-1200mm) sunt slab absorbante si penetreaza adanc in tesut(aceasta penetrare este limitata de imprastierea optica). In spectrele infra-rosu apropiat si indepartat, apa absoarbe intens, lumina avand efecte superficiale. Conversia luminii absobite in caldura produce “incalzirea primara”.

   ii.Mecanismele transferului de caldura
     Transferul caldurii spre tesuturi va tinde sa mareasca volumul acestei surse de”caldura primara”.Acest transfer este esential produs de mecanisme de conductie; influenta circuitului sanguin(transport prin convectie) este neglijabil. Conductia poate fi considerat ca fiind ca un transfer de energie prin interactiune cu particulele tisulare. Acest transfer se produce aleatoriu, intre particule mai mult sau mai putin energetice si au ca rezultat “un volum secundar incalzit” care este mai mare decat “sursa primara”, bazata numai pe conversia luminii in caldura. De aceea, cand se studiaza denaturarea tisulara, trebuie luat in calcul “volumul secundar incalzit”.

   iii.Mecanismul denaturarii tisulare
     Denaturarea tisulara este rezultatul final al actiunii termice asupra tesuturilor. Cunostintele de cinetica ale acestei transformari sunt necesare pentru a descrie procesul de denaturare. Aceste cinetici depind de temperatura din tesut, de timpul de incalzire si de susceptibilitatea tesutului la distructie termica.

 
1   iv.Rezultatele efectelor termice ale diferitilor laseri
      Actiunea termica a fasciculului laser poate fi descrisa ca una din cele trei descrise mai jos, depinzand de gradul si durata incalzirii tisulare:
       1.Hipertermia- insemnand o crestere moderata in temperatura(41-44grd.) pentru cateva zeci de minute, avand ca rezultat moartea celulara datorata schimbarilor in procesele enzimatice. Acest proces este greu de controlat, asa ca este putin utilizat in practica.
      2.Coagularea- se refera la o necroza ireversibila cu distructie tisulara imediata. Temperatura ajungand la 50-100grd. Pentru cateva secunde, produce desicatie, distrugere si contractare tisulara prin denaturarea proteinelor si a colagenului.
      3.Volatilizarea- se traduce prin pierdere de material tisular.
      Constituenti tisulari variati dispar in fum la 100grd., in relativ scurt timp(1/10 secunde). La marginea zonei de volatilizare exista o regiune de necroza de coagularecu o tranzitie graduala intre volatilizare si zonele incalzite. Efectul hemostatic se datoreaza zonei de necroza de coagulare. Daca zona de volatilizare are o zona cu diametrul de cativa mm, este posibil sa distruga tumori mai mari decat cele tratate prin simpla coagulare. Daca regiunea de volatilizare este ingusta, este obtinut un efect de taiere.
 
    Fototermoliza selectiva

    Teoria fototermolizei selective se refera la absobtia enrgiei laser de catre un cromofor tinta, fara lezare termica semnificativa a tesutului inconjurator. Pentru a achizitiona fototermoliza selectiva, laserul trebuie sa produca un fascicul de lumina cu lungime de unda de preferinta absorbit de cromoforul din leziune. De importanta egala este si durata pulsului fasciculului laser care trebuie sa fie mai scurt decat timpul de relaxare termica al cromoforului pentru a preveni disiparea energiei termice dincolo de cromoforul tinta.
    Timpul de relaxare termica este definit ca timpul necesar pentru cromofor de a se raci la jumatate din peak-ul temperaturii sale dupa iradierea laser, care este proportionala cu patratul marimii cromoforului.
    In general, obiectele mici se racesc mai repede decat cele mari. De exemplu, melanozomii cu marimi de 0,5-1m au un timp de relaxare termica de 1s, in timp ce capilarele cu marimi de 10-100m au un timp de relaxare termica de 1ms.Daca diametrul pulsului este mai mare decat timpul de relaxare termic, leziuni termice nespecifice se produc datorita difuziei caldurii. In final, energia eliberata catre tinta(fluenta), trebuie sa fie suficient de mare pentru a distruge cromoforul in timpul duratei pulsului.
Bazat pe teoria fototermolizei selective, lungimea de unda, durata pulsului si fluenta laserului, au ca rezultat croirea leziunii selectiv, fara lezare termica nespecifica asupra tesutului inconjurator.
    Laserii care emit in lumina vizibila au fost desemnati pe baza fototermolizei selective. Acesti laseri sunt: laserii in impulsuri cu solutie colorata, Q- switched ruby, Nd:YAG si alexandrite.Lungimea de unda a fiecarui laser este absorbita preferential de anumiti cromofori.Cei mai importanti cromofori nta cutanati pentru lumina vizibila sunt: melanina si oxihemoglobina. Acesta din urma are trei peak-uri principale de absobtie(418nm, 542nm, 577nm), in timp ce melanina are un spectru mult mai larg de absorbtie de-a lungul spectrelor ultraviolet, vizibil si infrarosul apropiat, cu scaderea absorbtiei odata cu cresterea lungimii de unda. Apa absoarbe in principal energia laser din infrarosu.Adancimea penetrarii afecteaza abilitatea de a trata anumiti cromofori la anumite adancimi cu anumite lungimi de unda. De exemplu, peak-ul principal pentru absorbtie al hemoglobinei este de 420nm, dar aeasta lungime de unda va penetra doar jonctiunea dermo- epidermica(100μm), ceea ce va limita utilizarea laserilor cu aceasta lungime de unda pentru leziunile vasculare cutanate. Peak-ul mic de absorstie al oxihemoglobinei la 577nm este mai util clinicdatorita penetrarii mai profunde achizitionate la aceasta lungime de unda.

II.    Efectele mecanice ale fasciculului  laser

          Aceste efecte pot rezulta din crearea plasmei, a vaporizarii explozive sau a fenomenelor de cavitatie, fiecare din ele fiind asociate cu producerea de unde de soc.
        Cu Nd:YAG laser cu impulsuri de nano- sau pico-secunde, un flux luminos de foarte mare intensitate pe suprafata ionizeaza atomii si creeaza 1.plasma . La marginea regiunii ionizate exista un gradient de presiune crescut care determina propagarea undei soc. Efectul distructiv este determinat de expansiunea acestei unde soc. Acesti laseri sunt folositi in oftalmologie pentru a sparge membranele care se dezvolta adesea dupa implanturi de lentile artificiale.
       Cand timpul de expunere al laserului este mai mic decat timpul caracteristic al difuziei termice in tesut, se produce o “incastrare”termica cu acumulare de caldura fara difuzie si 2.vaporizare exploziva a tintei.Acest mecanism este implicat in fototermoliza selectiva obtinuta cu impulsuri cu dye laser emise timp de 500μs la 585nm ai este utilizat pentru a trata angioamele cutanate plane.
     In final, daca incastrarea mecanica este adaugata incastrarii termice, vaporizarea exploziva nu se mai produce , producandu-se doar gaze care determina implozie cand fasciculul laser este intrerupt, creandfenomenul de 3.cavitatie. Acesta este mecanismul de utilizare pentru fragmentarea calculilor urinari prin impulsuri laser care emit in microsecunde.

     III.Efectul fotoablativ al laserilor
    Acest efect este definit prin pura ablatie a materialului, fara leziuni termice ale marginilor, cum este cel determinat de bisturiu. Se produce datorita principiului disociatiei, Cu lungimi de unda foarte scurte(190-300nm), campul electric asociat cu lumina este mai mare decat energia de legare dintre molecule. Legaturile moleculare sunt rupte si componentele tisulare sunt vaporizate, fara generare de caldura la nivelul marginii.Se obtine acest efect cu laseri cu lungimi de unda foarte energice, precun cele emise in ultraviolet( laserii excimeri ce emit:ArF la 193nm, KrF la 248m, XeCl la 308nm). Actiunea este foarte superficiala, de ordinul catorva microni, deoarece lumina la aceste lungimi de unda este foarte puternic absorbita de tesut.
     Desemenea, efectul fotoablativ poate fi obtinut de laseri ce emit in infrarosu, cum ar fi Er:YAG la 2900nm. Mecanismul initial este conversia luminii in caldura, fara ca ceasta caldura sa fie difuzata. 2900Nm este peak-ul de absorbtie pentru apa, fiind atat de intensa pentru apa, incat vaporizarea este imediata si superficiala. Aditional, durata foarte scurta a impulsului( sute de μs), evita fenomenul de difuzie termica.
      Efectul fotoablativ nu ofera avantaje practice pentru incizii sau pentru ablatia tesutului vascular, deoarece tesuturile vor sangera la fel ca si la bisturiu. Poate fi folosit  doar la tesuturi care nu sangereaza. De fapt este dificil de imitat actiunea unui bisturiu, deoarece trebuiesc luate in seama nu numai directia si viteza de taiere, dar si  presiunea aplicata asupra tesutului.                                                                                                     
       Ca si exemplificare pentru acest efect, laserii excimeri  si-au gasit aplicatie in oftalmologie pentru keratoplastia fotorefractiva.Aceasta procedura se foloseste la pacientii cu probleme de refractie. In miopie imaginea este formata in fata retinei, in timp ce in hipermetropie imaginea este formata in spatele retinei.Tehnica laser schimba curbatura corneei pentru a corecta dificultateade focalizare a imaginii pe retina. Similar, patologii corneene variate pot fi tratate, cum ar fi efectele adverse post-keratita, distrofia sau keratinizarea. O analiza preliminara a topografiei corneene, permite specificarea corectiei cerute si permite controlul parametrilor tratamentului laser. Se utilizeaza un laser excimer ArF care emite fascicul la 193nm, fiind stopat imediat de straturile superficiale ale corneei, rezultand fotoablatia suprafetei. Adancimea fotoablatiei poate varia de la zeci pana la 150μm( 1 dioptrie miopie este echivalenta cu 10μm de fotoablatie. Tratamentul se aplica unui pacient dupa anestezie corneana, deoarece este imposibil ca pacientul sa nu-si miste ochiul in timpul tratamentului, care poate dura cateva secunde. Fasciculul laser este ajustat fie printr-un diafragm, fie printr-o masca. Operatia este dureroasa si vederea neclara dureaza cateva saptamani, clarificandu-se progresiv.Complicatiile keratoplastiei fotorefractive sunt: regresia corectiei, orbirea si astigmatismul datorate decentrarii posibile a fasciculului laser. Indicatiile chirurgiei cu laseri excimeri nu a fost precis definita, deoarece experienta acestei forme de tratament este limitata la cativa ani.

     IV.Efectul fotodinamic al laserilor

         Terapia fotodinamica implica conducerea relativ selectiva a unui medicament fotosenzitiv catre tesutul tinta si iradierea ulterioara a acestuia cu lumina de lungime de unda potrivita in prezenta oxigenului, producandu-se oxigen singlet prin inducerea unei actiuni citotoxice. Iluminarea este necesara la o lungime de unda corespunzatoare peak-ului de absorbtie al medicamentului.
         Localizarea efectului in tesutul tinta este realizat cel mai comun prin injectarea intravenoasa a medicamentului fotosenzitiv, dar poate fi obtinut acelasi efect si prin administrarea topica sau orala a medicamentului. Trebuie mentionat ca medicamentele fotosenzitive utilizate nu sunt toxice la dozele folosite.
        Iluminarea laser este aplicata cu ajutorul fibrelor optice in timp de cateva ore pana la cateva zile de la administrarea medicamentuli fotosenzitiv. Lungimea de unda folosita depinde de absorbtia medicamentului si de adancimea dorita a efectului asupra tesutului. Lumina din regiunea verde a spectrului este folosita petru efectele superficiale, in timp ce lumina din regiunea rosie a spectrului este folosita pentru efectele profunde. Se folosesc de obicei dye-laseri pompati in alti laseriin regiunile verde si rosu a spectrului.
       Mecanismul de actiune al medicamentului consta in faptul ca dupa ce a fost excitat de absorbtia unui foton, se intoarce la starea sa de baza si transfera energie oxigenului din mediul ambient, care este transformat in oxigen singlet extrem de reactiv si toxic, care la randul sau oxideaza toti constituentii tisulari cu care vine in contact, raspandindu-se foarte putin, astfel incat efectul sau este foarte localizat.
      Singurul medicament fotosenzitiv folosit in Franta este FOTOFRIN, un derivat d hematoporfirina obtinut in Canada de catre QLT-inc.
       Cele mai importante avantaje ale acestei tehnici comparativ cu laserii termici sunt:
       1.Posibilitatea tratarii cu succes a tumorilor mici sau primare cu eradicare completa;
       2.Posibilitatea tratarii omogene a uni arii largi( cancer esofagian Barrett sau cancere vezicale multifocale);
       3.Procesul de vindecare duce la un risc scazut de perforatie a organelor cavitare comparativ cu laserii termici, ducand la un rezultat cosmetic mai bun( cancerele de piele);
       4.Are o oarecare selectivitate intre regiunile patologice si cele sanatoase.
      Cele mai importante dezavantaje implca:
      1.Fotosenzitivitatea pielii, deoarece unele medicamente raman in piele, evitandu-se astfel expunerea la soare pentru mai mult de patru saptamani;
      2.Costul, valabilitatea si tehnica care se dezvolta greu;
      3.Dificultatea in dezvoltarea sistemului de eliberare a luminii laser destinate ariei tinta pentru a fi tratate.
      Indicatiile acestei tehnici sunt:
1.    Tratamentul paleativ in cancerele obstructive ale cailor aeriene si ale esofagului;
2.    Tratamentul curativ in cancerele mentionate mai sus, precum si in cancerele multicentrice de vezica urinara;
3.    In dermatologie, calitatea rezultatelor cosmetice poate justifica folosirea acestei tehnici in tratamentul cancerelor de piele;
4.    Neurochirurgie
5.    Oftalmologie
6.    Ginecologie
7.    Leziuni precanceroase, cum sunt displazia esofagului inferior;
8.    Tratamentul leziunilor virale, cum ar fi virusul papiloma
9.    Psoriazisul


5.Parametrii laser si interactiile tisulare
I.Caracteristicile razei laser
   O trasatura importanta a luminii produsa de laser este modul de distributie al intensitatii de-a lungul diametrului razei.Majoritatea laserilor cutanati produc o raza cu un profil Gaussian in care maximul de intensitate este in centrul razei si se atenueaza spre periferie. Din punct de vedere clinic, aceasta are ca rezultat necesitatea de a trata tesutul cu o anumita suprapunere a razei laser , pentru a elibera energie catre tesut intr-un mod uniform. Dar exista laseri care au intensitatea cea mai mare la periferia razei sau fluctuand de-a lungul diametrului razei, ceea ce are ca rezultat o supraincalzire a tesutului la suprapunerea razelor, cu limitarea utilizarii acestora in clinica.

II.Marimea spotului
     Marimea spotului laserului este echivalenta cu sectiunea fasciculului laser. Fluenta si iradierea sunt invers proportionale cu patratul razei laserului, astfel incat , injumatatind marimea spotului, creste densitatea de putere cu un factor multiplu de 4.
   Aceasta proprietate subliniaza deasemenea disiparea laserului in piele. Astfel ca o marime a spotului mica permite o disipare mai mare a laserului in tesut.
O marime a spotului mare(7-10mm) este necesara penttru maxima penetrare a luminii laser in derm sau in tintele mai profunde.

III.Durata pulsului
 Lumina laser poate fi furnizata tesutului in doua moduri distincte:
1.    unde continue;
2.    impulsuri laser.
 
1.Laserii cu unde continue emit un fascicul constant de lumina care poate determina lezare tisulara non-selectiva;
2.Emiterea pulsatila a luminii laser permite o leziune tisulara selectiva.

Durata timpului de expunere la o lumina laser determina rata cu care energia laser este furnizata tesutului.Astfel ca durata impulsului poate fi de la foarte scurta(nanosecunde), pana la lunga(milisecunde) cum sunt laserii folositi pentru indepartarea firelor de par. Durata impulsului oricarui laser dat va fi determinat prin timpul de relaxare termica al tesutului tinta de interes.(fig.6). Timpul de relaxare termica este proportional in general cu marima structurii tinta.De exemplu Q-switched laser tinteste structuri foarte mici cu timp de relaxare scurt, cum ar fi melanozomii si tusul din tatuaje.
Crescand durata impulsului laser YAG, creste si selectivitatea sa pentru structuri mai profunde, cun ar fi indepartarea firului de par.

IV.Racirea suprafetei de interes
      Cand cromoforul continut in tesutul tinta pentru ablatie, cum este melanina foliculului pilos este localizat mai profund in piele comparativ cu alte tinte, cum ar fi melanina epidermica, selectivitatea laserilor pentru tesutul tinta poate fi imbunatatitaprin racirea suprafetei. Exista trei metode principale de furnizare a racirii suprafetei:
     1.pre-racirea;
     2.racirea in paralel cu aplicarea laserilor ;
     3.post-racirea.
 
     1.Pre-racirea se definste prin scaderea temperaturii epidermului imediat dupa furnizarea laserului pulsatil, de obicei prin spray cu criogen;
                    2.Racirea in paralel se produce in acelasi timp cu administrarea  
               impulsului laser, de obicei prin utilizarea unui varf cu apa racita, preferata
               pentru laserii cu durata lunga a impulsului;
                    3.Post-racirea cu gheata ajuta la reducerea durerii si a edemului, dar are
              efecte scazute pe micsorarea leziunii tisulare termice induse de laser.


Laserii cu CO2 si Er:YAG
    Ablatia fototermica si remodelareader