Luz, láser y sus principios básicos
La luz puede ser descrita como una emisión electromagnética, y como tal tiene algunas características que la identifican plenamente. Esas emisiones son conocidas, genéricamente, por radiaciones u ondas electromagnéticas, y están contenidas en una gran banda o faja, que esta subdividida de acuerdo con algunas características físicas peculiares. Existen las que no podemos ver, tales como las ondas sonoras emitidas por alguien que canta y las ondas de radio AM y FM (figura 3), y existen aquellas que podemos ver, tales como las lumínicas, compuestas de fotones, por ejemplo la luz emitida por las bombillas de las lámparas de casas. Las emisiones están organizadas según lo que llamamos de Espectro de Radiaciones Electromagnéticas, basado en una característica particular: La longitud de onda (figura 4). Ese espectro es compuesto por radiaciones infrarrojas, radiaciones visibles, radiaciones ultravioletas, radiaciones ionizantes (rayos x y rayos gama), además de otros tipos de radiaciones las cuales no hacemos referencia en este trabajo.
Los láseres utilizados para tratamiento médico, odontológico y veterinario (son los que llamamos de Ciencias de la Vida) emiten radiaciones que están ubicadas en el rango de las radiaciones visibles, infrarrojas y ultravioleta y no son ionizantes. Para que podamos identificar en que parte del espectro está clasificada una determinada radiación, necesitamos conocer la longitud de dicha onda, que es la distancia medida entre dos picos consecutivos de una trayectoria ondulatoria (en forma de onda) (figura 5). La unidad utilizada para expresar esa grandeza es una fracción del metro, normalmente el nanómetro, que es equivalente a 0,000000001 metro (1 nm = 1 nanómetro = 1×10-9m):
Una manera simple de entender el concepto de espectro es observando un arco iris (figura 4). Este fenómeno natural es formado por la descomposición de la luz blanca en siete colores básicos. Estos siete colores, que podemos ver, forman parte del espectro de radiaciones electromagnéticas, son definidas por la longitud de onda y cuando son mezcladas generan color blanco. Cada color emitido tiene una medida de longitud de onda propia, y eso sucede con otros colores que no conseguimos ver, pero cuyos efectos podemos sentir.
Figura 3 – Oscilaciones, radiaciones o ondas electromagnéticas, son expresiones que pueden ser usadas como sinónimo.
Figura 4 – Espectro de radiaciones electromagnéticas.
Figura 5 – Medición de la longitud de una onda lectromagnética.
En la escala de longitud de onda, debajo del rango de emisiones que llamamos «visible», tenemos el «ultravioleta», que es una banda muy amplia. La emisión ultravioleta es responsable del oscurecimiento de nuestra piel cuando nos exponemos al sol. Por encima del rango de emisiones que llamamos «visible», tenemos el «infrarrojo», que es también una franja mucho más amplia que la pista que podemos ver. Este tipo de emisión es la responsable del calentamiento que observamos en la luz generada por los aparatos fotopolimerizadores que utilizan fuente de luz halógena, y que es comúnmente llamada «calor».
El láser no es más que luz, y por lo tanto tiene el comportamiento de luz, o sea, puede ser reflejado, absorbido o transmitido, sufriendo o no esparciéndose en el proceso. (Figura 6) Sin embargo, es una luz con características muy especiales, tales como: unidireccionalidad, coherencia y monocromaticidad.
Figura 6 – El láser tiene el comportamiento de luz.
El láser es un tipo de luz cuyos fotones son idénticos y se propagan sobre trayectorias paralelas, a diferencia de la luz común, donde fotones de longitudes de onda diferentes se emiten y se propagan de forma caótica en todas las direcciones. (Figura 7) Es todavía una luz coherente, donde los picos y valles de todas las trayectorias en forma de onda de los fotones que la componen, coinciden en términos de dirección y sentido, amplitud, longitud y fase. (Figura 8) Como todos los fotones emitidos por un aparato láser estándar son idénticos, se propagan según trayectoria, dirección, sentido, amplitud y fase idénticos. Son dispositivos capaces de emitir luz con una longitud de onda única y definida. Podemos, entonces decir, que esos fotones son de color puro. (Figura 9)
Figura 7 – El láser es una luz pasible de sufrir colimación, o sea, camina de manera «paralela», diferente de la luz común que se pierde en el tiempo y en el espacio.
Figura 8 – El láser es una luz coherente.
Figura 9 – El láser es una luz monocromática.
Para la producción de un láser, son necesarias algunas condiciones especiales. Primero se necesita un «medio activo», compuesto por sustancias (gaseosas, líquidas, sólidas o aún por sus asociaciones) que generan luz cuando excitadas por una fuente de energía externa. Este proceso de excitación es denominado Bomba y su función es transformar el medio activo en medio amplificador de radiación, ya que promueve en éste, el fenómeno denominado Inversión de Población, o sea, los electrones de la capa de valencia del medio absorben la energía bombeada y saltan a un nivel de energía más externo. Como ese segundo nivel está más lejos de la influencia del núcleo, su nivel de energía es mayor. Llamamos esa situación de estado metaestable. Cuando el primer electrón decae, retornando al nivel con menor energía (energía original), ocurre la liberación de un «pacotinho» de energía altamente concentrada, al que llamamos fotón. (Figura 10) Este fotón acaba por excitar el decaimiento de los demás átomos que ya estaban en el estado excitado (metaestable). Esto genera un proceso en cascada y con crecimiento en progresión geométrica, que resulta en la emisión estimulada de radiación (Bagnato, 2001). El medio activo debe estar contenido en depósito denominado Cavidad Resonante. En las extremidades internas de esa cavidad deben existir espejos, siendo uno de ellos de reflexión total y otro de reflexión parcial. Esto asegurará que este sistema compuesto por reacción óptica y medio activo sea la sede de una oscilación láser. Como la cavidad del láser está compuesta por espejos en sus extremos, esta radiación es amplificada, o sea, los fotones emitidos por estimulación entran en fase (todos los fotones asumen una misma dirección) y permiten que ocurra un incremento a cada «viaje» reflexiones múltiples) completada dentro de la cavidad. Hay muchos tipos de láser, pero el principio básico para producir un haz láser es el mismo para todos ellos, ya sea un láser quirúrgico, terapéutico o de diagnóstico. (Figura 11)
Figura 10 – Formación de un fotón.
Figura 11 – Diagrama de la cavidad resonante de un láser genérico.
Para la identificación del láser, necesitamos conocer su fuente generadora (caracterizada por el medio activo que va a generar la luz láser) y su intensidad (caracterizada por la densidad de potencia óptica producida o energía generada del láser). De la misma manera que las lámparas residencias son identificadas por las potencias, normalmente expresadas en Watts, también utilizamos esta unidad (o una fracción de ella), para identificar la potencia de los láser (1mW = miliWatt = 0,001W). La última característica relevante de los láser es referente a su régimen de funcionamiento, es decir, existen aquellos que cuando se accionan, permanecen conectados continuamente hasta que se desconectan (láser continuo, CW) y existen otros tipos que funcionan de forma pulsada o conmutada (Figura 12), es decir, están parte del tiempo conectados y parte del tiempo apagados. La mayoría de los láseres terapéuticos funcionan de forma continua.
Figura 12 – Diferentes tipos de emisión de un diodo láser.
Laser de Semiconductor
Los láseres de semiconductor son los emisores de menores dimensiones existentes y pueden ser producidos en gran escala. Gracias a su eficiencia y pequeño tamaño son especialmente adecuados para utilización en clínicas odontológicas.
El medio activo más sencillo está constituido por un diodo (junción P-N) con elevada concentración de impurezas (dopadas) donadoras en la zona N y receptoras en la zona P y para el cual el material base es el mismo para ambas zonas (por ejemplo GaAs o InP). Ese tipo de orden es conocido como homojuncion. La configuración básica de este tipo de diodo está indicada en la figura 13 A.
Cuando se aplica una tensión eléctrica V, polarizando directamente esa junción, es creada una estrecha región alrededor de ella misma, donde se produce una inversión de población. Ella sucede cuando existe una mayor probabilidad de que los electrones estén en la banda de conducción, de que en la banda de valencia. La polarización directa produce una corriente eléctrica que se traduce en el pasaje de electrones a la zona P y de vacíos a la zona N. La radiación luminosa se produce por una recombinación de electrones y vacíos en la zona de junción.
La longitud de onda de la transición depende del salto energético entre la banda de valencia y la de conducción. La energía potencial necesaria para que un electrón salte de la banda de valencia a la banda de conducción es igual a la energía de fotón que se produce después de su recombinación.
Normalmente los láseres de diodo comerciales son del tipo de heterojuncion (figura 13 B, o sea, formados por la unión de dos materiales distintos (por ejemplo GaAs y AlGaAs). Este tipo de estructura presenta algunas ventajas técnicas con relación a la homojuncion, por eso es mucho más utilizada.
Para obtenerse la acción laser, dos fases del elemento semiconductor son cortadas paralelamente y pulidas (para que funcionen como espejo), siendo que en las otras es necesario que terminaciones sean rugosas, para evitar que se produzca el fenómeno laser entre ellas. Frecuentemente las dos superficies no son recubiertas con productos antireflexivos, ya que el índice de refracción de un semiconductor es grande, y existe suficiente reflexión (cerca de 35%) en la superficie entre el semiconductor y el aire para producir una realimentación óptica aceptable.
La región activa por donde circula la energía laser tiene sección rectangular, con dimensiones típicas de 0,5 microm x 10 microm en los láseres de heterojuncion. El rayo láser de salida tiene sección elíptica, con divergencias diferentes en el plano paralelo a la union y en el plano perpendicular. Con sistemas ópticos adecuados, esta sección puede ser convertida en circular, más conveniente para posterior focalización.
Las aplicaciones de los láseres de diodo son muy variadas, pero se destacan sobre todo aquellas en las áreas medico odontológicas, en el campo de las comunicaciones por fibra óptica, conocimiento dimensional, lectura de código de barras, lectura de discos compactos, presoras de oficinas, punteras entre otras.
Figura 13 A – Configuración básica de un diodo láser.
Figura 13 B – Configuración básica de un diodo láser de doble heterounión.
Aspectos Históricos del Laser
La aplicación de Ia luz como tratamiento fototerapico es bastante antigua. En 1903, Finsen recibió el Premio Nobel por el avance en el tratamiento del Lupus Vulgar utilizando fuente de luz ultravioleta. Específicamente para los láseres, todo comenzó con Einstein, que postulo. Ias bases teóricas sobre Ia manipulación controlada de ondas de luz, y publico sus ideas en 1917. Esta teoría fue verificada por Landberg en 1928, pero solamente entre 1933 y 1934 Townes y Weber hablaron por Ia primera vez en Ia amplificación de microondas. En esa misma época hubo un gran avance en el desarrollo de fibras ópticas y material óptico de una manera general. La teoría de Ia amplificación de Ia emisión estimulada fue patentada en 1951 por Fabrikant (un físico ruso) y su equipo, sin embargo permaneció sin ser publicada hasta 1959.
El primer aparato en que se usó emisión estimulada fue denominado de MASER (otro acrónimo ingles formado a partir de Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation), construido por Townes en 1952. Weber propuso en el mismo ano Ia amplificación del MASER, teoría publicada en 1953.
El primer laser de Ia historia fue construido en 1960, en los Estados Unidos, por un científico estadounidense, Theodore Maiman. Este primer laser fue desarrollado a partir de una barra de rubí sintético, que producía una luz de corta duración y de alta densidad de energía, operando en 694,3 nm cuando una luz común intensa incidía sobre ella. Fue desarrollado en el Hughes Aircraft Research Laboratory en Malibu, y en esa fecha presentada a Ia prensa. En 1961, Gould obtuvo Ia patente de aplicación, hecho que dio lugar a una gran confusión al respecto de quien sería su inventor. El público Ias indicaciones biomédicas de Ia luz láser de alta densidad de energía. La primera aplicación fue realizada en el campo de Ia Oftalmología, y también fue donde se observó Ia primera complicación clínica. En 1962, Dulberger público un trabajo sobre lesiones producidas por Ia focalización de Ia luz sobre Ia retina y Ia consecuente pérdida de visión.
En 1961, fue fundado por Leon Goldman, en Ia Universidad de Cincinnati, el primer laboratorio de láser para aplicaciones médicas, donde Ias primeras experiencias in vivo fueron realizadas.
En 1962, Patel desarrollo el primer laser que, posteriormente, seria usado con finalidad terapéutica, un aparato cuyo medio activo era una mezcla de gases Helio y Neon (He-Ne), generando un haz de luz láser con longitud de onda de 632,8 nm.
En Ia antigua Unión Soviética, diferentes científicos trabajaban simultáneamente en el desarrollo del láser. Basov y Prokhorov hicieron grandes progresos en esa área, y junto con Townes ganaron el Premio Nobel de 1964.
En 1966, Ias primeras aplicaciones clínicas con láser operando en baja potencia fueron relatadas por Endre Mester de Budapest, Hungría, en ocasión de Ia presentación de los primeros relatos de casos clínicos sobre Bioestimulacion con láser de ulceras crónicas de miembros inferiores usando láseres de rubí y de argón (Mester, 1966). El produjo un gran número de trabajos científicos, clínicos y experimentales, teniendo el láser de He-Ne como tema central.
Los láseres terapéuticos más utilizados en Ias décadas de 70 y 80 fueron los de He-Ne con emisión en Ia región del rojo (632,8nm). En esta región del espectro electromagnetico,Ia radiación laser presenta pequeña penetración en los tejidos biológicos, lo que limitaba su utilización. Para la aplicación de ese tipo de laser en lesiones más profundas, sería necesaria una fibra óptica para conducir la luz para el interior del cuerpo del paciente limitando y contraindicando muchas veces ese tipo de terapia, por ser una técnica invasora.
Otra limitación de los láseres de He-Ne era su gran dimensión física y también el hecho de, su medio activo estar contenido por ampollas de vidrio que se rompían fácilmente. El propio gas Helio, formado por átomos muy pequeños, migra rápidamente a través de la pared de la ampolla reduciendo drásticamente el tiempo de vida de estos aparatos.
En 1973, siguiendo la misma línea de Mester, Heinrich Plogg de Fort Coulombe, Canadá, presento un trabajo» sobre. El uso del láser en acupuntura sin agujas, para atenuación de dolores (Baxter, 1994). A partir del final de esa década, comenzaron a ser desarrollados láseres de diodo, dando origen al primer diodo que opero en la región del infrarrojo próximo (=904 nm), constituido por un cristal de arseniato de galio (As-Ga). Las principales ventajas de este sobre el láser de He-Ne son menores dimensiones y mayor penetración en el tejido biológico. Otra ventaja es que este dispositivo puede operar de forma continua o pulsante, mientras que el He-Ne solo opera en modo continuo. El efecto de la fotobioestimulacion utilizando el láser pulsante fue tema de diferentes trabajos, siendo que Morrone et al., en 1998, demostraron que para aplicaciones in vivo la radiación continua presenta mejores resultados que la radiación pulsante, lo que fue confirmado por Almeida-Lopes, en 2003, aunque sea que eso sea verdad exclusivamente para cicatrización de tejidos blandos, pero no para cicatrización ósea y para el tratamiento de dolor.
En 1981, apareció por la primera vez el relato de la aplicación clínica de un láser de diodo de As-Ca-AI, publicado por Glen Calderhead, de Japón, que comparaba la atenuación de dolor promovida por un láser de diodo y un láser de Nd:YAG, (Ytrio y Aluminio, dopado con Neodimio), operando en 1064 nm.
En mismo año fue concedido el Premio Nobel a Schawlow, Bloemberger y Siegmahn, por sus estudios en espectroscopia aplicada a la tecnología láser.
A partir de los años 90, diferentes dopantes (agente dopante = impureza que altera las propiedades de una sustancia pura) fueron introducidos visando obtener láseres de diodo diferentes, capaces de generar longitudes de onda diversos. Con la disponibilidad de esa tecnología, hoy podemos contar con aparatos pequeños, de fácil manoseo y transporte, con alta durabilidad y bajo costo.
Aspectos teóricos: Laseres terapéuticos, Concepto de irradiación, fluencia y energía depositada y Longitud de onda.
Láseres Terapéuticos
Los láseres terapéuticos de baja intensidad, son tal vez los más estudiados mundialmente y, con seguridad, ya son parte de la rutina de una gran cantidad de consultorios en países como España, Rusia, Japón, Alemania y Brasil. Una de las razones de la popularidad de este tipo de laser está relacionada a la eficacia y al bajo costo del equipo, además de la objetividad y simplicidad de los procedimientos clínicos terapéuticos a que se destina.
Los primeros láseres terapéuticos estudiados, como ya dijimos, fueron los láseres en que el medio activo era una mezcla gaseosa de Helio y Neon (He-Ne), con potencia variando entre 5 y 30mW y longitud de onda de 632,8nm, que está situado dentro de la faja visible do espectro de luz, pero precisamente en la región del color rojo.
Consistía de un deposito (tubo) de cristal rellenado con el referido gas, que era accionado por una fuente de alimentación eléctrica generadora de alta tensión. La conducción de la luz hasta el punto de aplicación se daba a través de cables de fibra óptica flexible del tipo haz de fibras (similar a los cables utilizados en los fotopolimerizadores de la primera generación), lo que confería un bajo rendimiento óptico al sistema, o sea, llegaba poca luz al punto de aplicación.
Aliado a la característica de bajo rendimiento óptico, existe aún el hecho de que esta longitud de onda es altamente absorbida por tejido blando, lo que compromete mucho la penetrabilidad de la luz.
Estas limitaciones técnicas impusieron la necesidad de buscar láseres de bajo costo, con niveles de potencia superiores y con longitudes de onda que pudiesen atravesar el tejido blando, pero sin comprometer la integridad de estos tejidos. Eso fue posible con el surgimiento de los láseres de diodo, que de acuerdo con lo anteriormente discutido, son dispositivos electrónicos relativamente simples y de bajo costo.
Los láseres de diodo más utilizados en Odontología tienen como medio activo el compuesto de GaAlAs, con longitud de onda variando entre 760 y 850 nm (los más utilizados actualmente son que emiten entre 808 y 830nm), que está situado fuera del rango visible del espectro de luz, más precisamente en la faja del infrarrojo próximo, con potencias variando entre 20 y 1000 mW.
Otro tipo de medio activo utilizado es el compuesto de InGaAlP, que produce luz con longitud de onda variando entre 635 y 690nm, que está situado dentro del rango visible del espectro de luz, específicamente en la región del color rojo, con potencias variando entre 1 y 250 mW.
La luz generada por este tipo de emisor tiene las mismas características descritas para el emisor de gas He-Ne y, por lo tanto, las mismas limitaciones en término de penetrabilidad.
Concepto de Irradiación, Fluencia y Energía Depositada
Irradiación es el término que los fotobiologos usan como sinónimo para densidad de potencia (DP), que es definida como siendo la potencia óptica útil del láser, expresada en Watts (W), dividida por el área irradiada, expresada en centímetros cuadrados (cm2). Es a través del control de la irradiación que el cirujano puede cortar, vaporizar, coagular o soldar el tejido, cuando se utilizan los láseres quirúrgicos. La densidad de potencia apropiada puede también generar fotoactivacion a partir de un láser de baja intensidad de energía (laser terapéutico).
Fluencia es el término utilizado para describir la tasa de energía que está siendo aplicada en el tejido biológico. Al multiplicar la irradiación (expresada en Watts) por centímetro cuadrado en (W/cm²), por el tiempo de exposición (expresado en segundos) obtendremos la fluencia o densidad de energía, o aun dosis de energía (DE) expresada en joule por centímetro cuadrado (J/cm²).
Energía es una grandeza física que, en el caso de la laserterapia, representa la cantidad de luz láser que está siendo depositada en el tejido, y es definida multiplicándose la potencia óptica til del aparato laser (expresada en Watts) por el tempo de exposición (expresado en segundos). El resultado obtenido tiene como representación la unidad Joule (J).
La discusión sobre aspectos matemáticos será retomada en tópicos posteriores, pues en esta etapa, la cuestión que realmente interesa a los profesionales del área odontológica es lo que significan esas grandezas, y como se relacionan. Creemos que a través de ejemplos podremos tornar claros estos importantes conceptos:
1. Para una dada potencia, las variaciones en la irradiación pueden producir efectos sobre el tejido biológico que son nítidamente diferenciados. Por ejemplo, un láser con potencia de salida de 10 W, irradiando un área de 10 cm2, presentara irradiación igual a 1 W/cm². Si el mismo laser fuese focalizado sobre un área de 1 cm² la irradiación será aumentada 10 veces, probablemente generando daño térmico al tejido biológico, dependiendo del tiempo de exposición.
Conclusión: Para que definamos si un aparato laser puede causar daño térmico, debemos analizar la irradiación generada, y no la potencia óptica útil del aparato laser en cuestión.
2. Para una dada cantidad de energía a ser depositada, variaciones en la fluencia pueden producir efectos sobre el tejido biológico que son nítidamente diferenciados. Por ejemplo, imaginemos que debemos aplicar una dosis total de 30J sobre un punto. En una primera hipótesis, imaginemos que los 30 J sean aplicados en 1 segundo, sobre un área de 1 cm². Tendremos, entonces, irradiación igual a 30W/cm²; que probablemente ocasionara daño térmico al tejido biológico. Imaginemos ahora, que los 30 J) sean aplicados sobre la misma área en 30 segundos. Tendremos, para esa situación, irradiación igual a 1W/cm2, lo que no ocasionara daño térmico al tejido biológico.
Conclusión: La cantidad de energía que será suministrada es importante, pues los tejidos responderán mejor a la dosis adecuada de energía, entre tanto, la forma como esta energía es depositada también es muy importante.
Utilizando como analogía sistemáticas convencionales adoptadas en Odontología o Medicina, al prescribir un antibiótico, la dosis medicamentosa es administrada como en el ejemplo a seguir: Amoxicilina, 500mg, 1 cucharada de sopa, a cada 8 horas, o sea, el nombre del principio activo y su posología (concentración del principio activo, miligramos, cantidad y frecuencia de uso de la referida droga).
Cuando nos referimos a la laserterapia, será indicada la dosis expresa en Joules (energía, que es la cantidad de luz láser depositada en el tejido), la fluencia expresada en J/cm2 (Joules por centímetro cuadrado), que es la tasa de deposición de esa energía (el modo como la energía será depositada) y el número estimado de sesiones, siguiendo el mismo principio adoptado en la prescripción del antibiótico del ejemplo mencionado anteriormente.
La energía (cantidad de luz láser aplicada) y la fluencia, son conceptos fundamentales para la Biomedicina, ya en Medicina y Odontología, el término utilizado para definir el mismo concepto, es dosis. Utilizando aun la analogía de la prescripción del antibiótico, para que se obtenga determinado efecto medicamentoso, la dosis terapéutica administrada es fundamental, es decir, la prescripción de una dosis muy baja por kilogramo/peso del paciente, implica en la no obtención del resultado esperado. Ya la prescripción de una dosis muy alta, puede llevar al paciente a la intoxicación, o aun a un choque anafiláctico. Lo mismo sucede con la prescripción de terapia con láser de baja intensidad, es decir, dosis muy bajas no causan efectos satisfactorios en los tejidos, mientras que dosis muy altas en tejido blando, pueden llevar a una inhibición del proceso cicatricial (esto verdad solamente para tejido blando).
Longitud de Onda
La longitud de onda es una característica extremamente importante, pues es quien define la profundidad de penetración en el tejido a tratar (Figura 14). Diferentes longitudes de onda presentan diferentes coeficientes de absorción para un mismo tejido. Jacques, en 1995 (Figura 15), resumió los diferentes coeficientes de absorción para diferentes cromoforos en función de la longitud de onda (cromoforos son aglomerados moleculares capaces de absorber la luz). Como podemos observar, las radiaciones emitidas en la región del ultravioleta y en la región del infrarrojo mediano presentan alto coeficiente de absorción por la piel, haciendo que la radiación sea absorbida en la superficie, mientras que en la región en el infrarrojo próximo (820 nm y 840 nm) se constata un bajo coeficiente de absorción, implicando en una máxima penetración en el tejido (Karu, 1985, 1987).
Los tejidos son heterogéneos del punto de vista óptico y por lo tanto, absorben y reflejan energía de manera distinta. La importancia de que la absorción suceda de manera diversificada, según el tipo de tejido en el cual la energía del láser es depositada, está en el hecho de que, dependiendo de la longitud de onda, ese tejido absorbe energía más superficialmente o permite que la luz lo atraviese, actuando en un blanco instalado en la intimidad del tejido (generalmente la membrana celular). A eso denominamos selectividad del láser.
Una vez absorbida la energía luminosa por la célula, esta se convertirá en otro tipo de energía. Cuando utilizamos láseres operando en alta intensidad de energía, en la mayoría de las veces, esta se convertirá en calor. Cuando utilizamos láseres operando en baja intensidad de energía, las longitudes de onda bajas son capaces de excitar electrónicamente las moléculas activando la cadena respiratoria celular, mientras que para las longitudes de onda más altas la excitación ocurrirá a través de la membrana celular.
Figura 14 – Diseño didáctico ilustrando la penetración del láser en función de su longitud de onda.
Figura 15 – Coeficiente de absorción para distintos tejidos en función de la longitud de onda, propuesto por Jacques en 1995.
Como podemos observar en la figura 6, parte de la luz que incide sobre una superficie translucida es reflejada de regreso para el medio de donde vino, parte es absorbida por el material sobre el cual está incidiendo, y parte atraviesa el material, y retorna al medio original. La luz reflejada, así como la luz transmitida, no tiene relevancia del punto de vista de aplicación clínica.
Solamente el proceso de absorción será considerado, pues la luz, al penetrar en los tejidos sufre un proceso llamado scattering o esparcimiento, siendo entonces, absorbida por las células, y convertida en efectos biológicos.
Cuando un rayo de luz incide sobre una superficie, el porcentaje de luz que será reflejada dependerá del ángulo de incidencia de este rayo. Mientras menor sea el ángulo formado entre el rayo incidente y la superficie irradiada, mayor será la reflexión de este rayo, y por lo tanto, tendremos menor absorción de energía por parte del tejido (Figura 16). Esta ahí la importancia de que apliquemos el láser con el conductor de luz posicionado siempre de manera perpendicular al tejido, evitando así reflexión y maximizando la absorción del láser (Figura 17).
La reflexión dependerá aun de las características ópticas del tejido, una vez que estos son muy heterogéneos desde este punto de vista, ya que cada tipo de tejido absorbe y refleja la luz de manera distinta. Tejidos con queratina, como la piel, por ejemplo, reflejan más la luz láser que los tejidos sin queratina, como las mucosas. Lo que buscamos en el tratamiento es la absorción del láser por el tejido, pues la luz láser solo actuara si fuera absorbida y consecuentemente convertida en efectos.
Figura 16 – Mientras menor sea el ángulo formado entre el rayo incidente y la superficie irradiada, mayor será la reflexión de este rayo, y por lo tanto, tendremos menor absorción de energía por parte del tejido.
Figura 17 – La pieza de mano del equipo laser debe estar siempre perpendicular al tejido diana, con la finalidad de minimizar la reflexión de la luz.
