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IL LASER


Oggi la moderna chirurgia guarda al Laser come strumento innovativo.

Si tratta, infatti, di un mezzo che offre notevole precisione e che permette di operare, quando sussistono le indicazioni, con notevoli vantaggi rispetto alle tecniche chirurgiche tradizionali.

Anche se il termine "Laser" è ormai entrato a far parte del linguaggio corrente, non ha ancora perso un certo "fascino misterioso".

Lo si utilizza ancora oggi per impressionare, per stupire sia nei film e nei cartoni animati (dove tutte le armi sono “Laser”), che in vari spettacoli e show.

Esso rappresenta, infatti, una tecnologia del futuro a cui vengono associati poteri straordinari. Se questo atteggiamento mentale è evidentemente molto diffuso nei non addetti ai lavori, non è meno vero che il Laser rappresenta una rivoluzione nella fisica ottica e che resta ancora molto da fare per esplorare tutte le sue possibilità.

La scoperta fondamentale che ha permesso l'emissione della luce laser è dovuta ad A.Einstein nel 1917. Quest'ultimo ipotizzò, infatti, che l'emissione di un raggio di luce ad alta energia da un atomo può essere stimolata da un raggio di luce di una certa frequenza incidente a lui stesso. Da questo fenomeno è derivato il laser.

Il termine "L.A.S.E.R." è, infatti, acronimo di: Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation.

Per giungere alla realizzazione pratica dello strumento furono necessari alcuni decenni. Solo nel 1960 fu sperimentato il primo laser (a rubini) da T. H. Mainan (ricercatore laboratori Huyghens-California).

Lo strumento costruito da Mainan fu una evoluzione del "M.A.S.E.R." (acronimo di: Microwaves Amplification by Stimulated Emission of Radiation).

Il maser venne realizzato, sui postulati di Einstein, nel 1954 per la marina degli Stati Uniti, da Charles Townes, ricercatore della Columbia University, per migliorare la portata delle microonde usate nella tecnologia radar.

L'apparecchio Laser e' costituito da:

Una barra di materiale attivo che può essere solido (rubino, Nd-YAG, ecc…), gassoso (CO2, argon ecc...) o liquido (laser a coloranti); tale struttura è limitata alle estremità da una superficie riflettente e da un'altra semitrasparente e semiriflettente; le superfici riflettenti consentono ai fotoni di percorrere più volte la barra;

Una lampada detta di "pompaggio ottico" allo xeno, al tungsteno e cripto o ai vapori di mercurio ad alta pressione, estremamente luminosa che, nel caso del laser a rubino, si "avvolge a spirale" intorno alla barra di materiale attivo (FIG. 1).

(1) Cristallo di rubino
(2) Lampada a spirale
(3) Cristallo
(4) Sciame di fotoni coerenti
(5) Specchio riflettente
(6) Specchio semiriflettente

L'intensa radiazione luminosa, emessa dalla lampada all' interno della struttura riflettente, eccita gli atomi del materiale attivo della barra. I fotoni della radiazione luminosa vengono assorbiti e un certo numero di elettroni atomici cambia il proprio livello energetico raggiungendo un livello superiore (eccitazione-pompaggio ottico).

Gli atomi così "preparati" vengono colpiti da una radiazione di frequenza direttamente correlata con il loro stato di eccitazione. Si realizza una condizione di risonanza ottica per cui i fotoni incidenti non solo non vengono assorbiti, ma sono in grado di generarne dei nuovi (emissione stimolata).

La luce laser così generata non viene irradiata in tutte le direzioni come quella delle sorgenti di tipo tradizionale, ma si propaga a grande distanza e con estrema direzionalità (coerenza spaziale).

Inoltre la radiazione laser è costituita da onde della stessa frequenza e della stessa fase che si sommano l'una all'altra originando un treno di luce che può essere spinto ad elevata intensità e ad elevata potenza (coerenza temporale).

La "potenza" della luce laser può giungere a livelli veramente incredibili. Recentemente al Lawrence Livermore Laboratory (California) è stato messo a punto un'apparecchio da centoventimila miliardi di Watt.

Esistono diversi tipi di laser (CO2, Nd-YAG, ad Argon, fotochemioterapici, a rubino, a coloranti, a diodi, ad eccimeri ecc...).
Si differenziano solamente perché la sostanza che produce la radiazione laser è diversa.

Per approfondire vedi:     Tipi di Laser


Gli effetti generati dal raggio Laser sfruttati in medicina sono:
Effetto termico
Effetto fotochimico

Effetto termico: la maggior parte dell'energia del fascio Laser è assorbita dai tessuti e trasformata in calore, si genera così una coagulazione delle proteine tissutali, che determina una "cicatrizzazione" dei vasi sanguigni ed una vaporizzazione dell'acqua intra ed extra cellulare. Il processo causa una distruzione del tessuto.

Effetto fotochimico: viene sfruttato nel trattamento della patologia tumorale.
Il paziente assume prodotti "fotosensibilizzanti", che rendono le cellule tumorali maligne particolarmente "recettive" alla luce emessa dal laser. In questo modo vengono colpite le cellule del cancro e risparmiate quelle del tessuto sano.

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