Lasers médicaux ATTENTION : Ce diaporama correspond au cours du Professeur TALBOT qui a été enseigné à la faculté de St Antoine jusqu'en 2003. Suite à l'harmonisation des programmes avec la faculté Pitié-Salpêtrière, ce cours n'est plus enseigné en P1 à la faculté St Antoine. Il reste cependant au programme de l'enseignement de P1 à la faculté Louis Pasteur, Ile Maurice.

Excitation d’un atome ou d’une molécule (modèle de Bohr). LASER : Light amplification by stimulated emission of radiation, effet décrit en 1958 par Townes. Principe Excitation d’un atome ou d’une molécule (modèle de Bohr). 27/01/04 Les lasers médicaux

Désexcitation + émission h. hn Désexcitation + émission h. L’émission peut être stimulée par un photon d’énergie h identique. Le photon émis a la même énergie, la même direction, la même phase. Si nombreux atomes excités : avalanche  faisceau cohérent. Si peu d’atomes excités : absorption des photons. 27/01/04 Les lasers médicaux

Durée de vie longue de l’état excité : milieu actif Donc il faut  : Beaucoup d’atomes excités : « inversion » de la population par pompage (apport d’énergie) Durée de vie longue de l’état excité : milieu actif Multiplier les rencontres entre photons et atomes excités : cavité limitée par 2 miroirs Laser Miroir Miroir semi-transparent (seuil énergétique) + direction privilégiée  à surface 27/01/04 Les lasers médicaux

Différents milieux actifs Solides Laser au rubis, rayonnement rouge, l = 694 nm, pompage par flash de xénon YAG : Cristal Yttrium, Aluminium + Nd, l = 1064 et 1320 nm infrarouge, pompage par lampe au tungstène Gazeux : Pompage par décharge électrique Ar : émet dans le bleu et le vert Kr : rouge ou jaune CO2 : infrarouge. l = 10600 nm 27/01/04 Les lasers médicaux

l = volume d’interaction  quand l  Emission continue (gaz), Caractéristiques l = volume d’interaction  quand l  Emission  continue (gaz), unique déclenchée (YAG) obturation ou rotation des miroirs durant pompage Puissance : du W au GW. L’important est la cohérence qui permet d’obtenir une tache focale  10 m Laser L’énergie totale reçue peut rester faible même pour lasers de puissance : W(mJ) = ∫ P(GW) dt(ps). 27/01/04 Les lasers médicaux

Effets biologiques Effet thermique Photons  chaleur (agitation). Son étendue et son intensité dépendent de WP, et l Pour l plus grand (h plus faible), le volume d’interaction est plus réduit Echauffement progressif  : 45°C : hyperthermie tissulaire 50°C : dénaturation protéique 60°C : coagulation (hémostase). 80°C : dessication 27/01/04 Les lasers médicaux

Echauffement brutal (forte puissance et volume d’interaction réduit) T  100°C : vaporisation (coupe) Locale Dépend de la conductivité thermique Diffusion thermique t 0,1s Administration 27/01/04 Les lasers médicaux

Effets mécaniques : (YAG surtout) l entre 400 et 900 nm : pas d’absorption dans les milieux transparents, en particulier ceux de l’œil, importante absorption par la mélanine (et Hb)  chirurgie rétinienne si pas hémorragie du vitré ou opacités cristalliniennes.   Effets mécaniques : (YAG surtout) D’autant plus nets que forte puissance (par temps très bref ns voire ps). Onde de choc de rupture par claquage optique et gaz ionisé. Rompt mais ne brûle pas (∆ ≤ 2 10-3 K). Utilisable dans les milieux transparents (membranes, brides du vitré …). Effets photochimiques Pour très courtes l : destruction de certains acides aminés, du cytochrome C : observable seulement pour faibles puissances sur un temps long. 27/01/04 Les lasers médicaux

Dangers Surtout énergie thermique : brûlures cutanées et lésions oculaires (surtout si non visible). Si l faible, atteinte cornée, porter des lunettes, se méfier de toute surface réfléchissante. 27/01/04 Les lasers médicaux

Indications en médecine Mesure W Fibre optique Laser He-Ne (rouge) visée Laser YAG-Nd 27/01/04 Les lasers médicaux

YAG (hémostase localisée en 1 à 2 s). Ophtalmologie Hémostase : Argon (l = 500 nm  abs. Hb). YAG (hémostase localisée en 1 à 2 s).  Destruction tissulaire : CO2 (vaporisation). Dystrophies vaginales, varices, polypes des cordes vocales … caries ?  Découpe chirurgicale : CO2. Mammectomie, chirurgie hépatique, rénale, neurochirurgie.  Destruction par augmentation thermique diffuse : YAG. Hémorroïdes … Kc ? Effets mécaniques : YAG Destruction des membranes, brides 27/01/04 Les lasers médicaux