LASER E MAGNETOTERAPIA A.S.L. n.5 – LA SPEZIA Dott. Luciano Mondini
• Un’onda che si propaga con una velocità v, percorre una lunghezza d’onda λ (m) in un periodo T (s).
v= λ / T (m/s) • Il periodo T (tempo impiegato a compiere un ciclo completo) è l’inverso della
frequenza f (n° di cicli compiuti in un secondo) quindi possiamo riscrivere: v= λ * f
Per un’onda elettromagnetica che si propaga con la velocità della luce c (3*108 m/s), per frequenze dall’Infrarosso all’Ultravioletto
λ =c/f va da 10.000 nm nel lontano IR a 100 nm nel lontano UV mentre in ELF si parla di onde chilometriche -‐LA FREQUENZA DI UN’ONDA E’ DETERMINATA DALLA SORGENTE EMITTENTE, -‐DI CONSEGUENZA, DATA LA FREQUENZA, LA LUNGHEZZA D’ONDA E’ FUNZIONE DELLA VELOCITA’ DI PROPAGAZIONE -‐ L’EFFETTO BIOLOGICO DIPENDE DA λ ; AD ESEMPIO DATO CHE NELL’INFRAROSSO l E’ CONFRONTABILE CON LE DIMENSIONI MOLECOLARI, L’ENERGIA TRASPORTATA DALL’ONDA SI TRASFERISCE ALLE MOLECOLE, CHE AUMENTANO LA PROPRIA ENERGIA CINETICA MEDIA (TEMPERATURA); ECCO PERCHE’GLI INFRAROSSI TRASPORTANO CALORE.
Radiazioni ottiche e campi magnetici lentamente variabili sono onde elettromagnetiche a lunghezza d’onda diversa
COS’E’ UNA RADIAZIONE LASER? Laser: Light Amplification by Stimulated Emission Radiation
L’atomo decade senza stimoli dal livello eccitato al livello base dopo circa 10-‐8 sec.
• COME SI CREA UNA RADIAZIONE LASER? ANZITUTTO VEDIAMO COME AVVIENE LA SEQUENZA ASSORBIMENTO ED EMISSIONE SPONTANEA
• La transizione elettronica tra due livelli energetici, provocata dalla cessione di energia da parte di una radiazione elettromagnetica normalmente avviene attraverso assorbimento e successiva emissione spontanea.Il salto energetico
E(Joule) tra i due livelli base (giallo) ed eccitato (rosso)
corrisponde, secondo la legge di Planck (h, costante di Planck)
f(Hz)= E/h alla frequenza dell’onda elettromagnetica (verde) che viene prima assorbita e poi emessa
Come avviene invece l’emissione stimolata?
Se, nell’intervallo di tempo che separa l’assorbimento dalla successiva emissione spontanea, faccio attraversare l’atomo da un raggio elettromagnetico (fotone) di frequenza pari a quella corrispondente al salto energetico E
f(hz)=E/h
stimolo in anticipo l’atomo a compiere la transizione dallo stato eccitato allo stato base .
Il risultato è che nell’atomo entra 1 fotone (stimolante) ed emergono 2 fotoni (stimolante + emesso) contemporaneamente con la medesima energia, frequenza, fase e polarizzazione
Per ritardare il tempo tra assorbimento ed emissione spontanea si creano dei livelli energetici metastabili
Come si realizza una radiazione laser attraverso il pompaggio
In un sistema a 3 livelli (vedi figura) ad ogni assorbimento l’elettrone passa dallo stato base 0 allo stato eccitato 2 per poi transitare e rimane al livello energetico intermedio 1. Sarà possibile collocare un numero molto elevato di atomi (es: 1 miliardo di atomi) al livello energetico 1 senza che avvenga l’emissione spontanea.
Questa fase di accumulo di ATOMI nello stato energetico 1 si chiama POMPAGGIO Basterà poi fare attraversare il mezzo da un unico fotone con frequenza corrispondente al salto energetico tra livello 1 e livello 0
F(hz)=E1-‐0/h Per stimolare l’emissione contemporanea di 1 miliardo di fotoni (amplificazione di 1 miliardo) alla medesima frequenza, fase ed energia.
Si ottiene un fascio LASER unidirezionale, monocromatico e di elevata brillanza
B=W/SΩ
Sul paziente in Oculistica quale radiazione laser viene usata?
Il laser impiegato sul paziente è Nd:YAG; è un laser a stato solido che sfrutta come mezzo laser attivo un cristallo di ittrio e alluminio (YAG) drogato al neodimio (Nd:Y3Al5O12). I laser Nd:YAG vengono pompati otticamente con una lampada stroboscopica o con diodi laser. Questi laser emettono normalmente luce con lunghezza d'onda di 1064 nm, nell'infrarosso
Quale effetto terapeutico si ottiene con la sorgente laser Nd-‐Yag?
Nell’interazione fototermica l’energia assorbita nel tessuto viene trasformata in energia termica; la generazione di calore nei tessuti è determinata dall’assorbimento locale di radiazione laser da parte delle molecole presenti nei tessuti.
A parità di flusso di energia erogato, al variare del tempo di esposizione e
di lunghezza d’onda (λ) della radiazione coerente si hanno interazioni di natura diversa.
Quale terapia si vuole realizzare sul paziente?
I laser Nd:YAG sono usati per trattare pazienti colpiti da glaucoma con chiusura ad angolo stretto e ad angolo aperto (se non rispondono più al trattamento farmacologico a base di colliri): in entrambi i trattamenti si riduce la pressione intraoculare praticando col laser fori nell'iride.
Come si garantisce l’efficacia terapeutica della radiazione laser?
Per garantire il corretto funzionamento delle apparecchiature laser, è opportuno predisporre un programma di assicurazione della qualità (vedi misure). Si impiega un Power meter (foto) per verificare se le potenze impostate corrispondono a quelle emesse nel fascio diretto
Misure sul Laser Lasag (Topaz)OculisticaOsp. S.Bartolomeo Sarzana 27/01/2011
Dati macchina Sorgente Nd-YAG nuovaLungh d'onda (nm) 1064 nmModalità CW Q-switchLa Ditta suggerisce la sostituzione dopo 3000 ore di lavoro
Misure di potenza sul fascio direttoCondizioni di misuraPower Meter DittaDist Sorg Strumento 1,5 mEn. max sorg 20 mJToll P. imp.- P. mis. 20 %
P impostata P misurata TolleranzamJ mJ % Esito
2 1,92 4% ok5 5,06 -1% ok
10 10,4 -4% ok
Quali sono le norme di sicurezza che tutelano la salute dell’operatore?
Il Testo Unico sulla sicurezza nei luoghi di lavoro, il D. Lgs.81/2008 impone ai datori di lavoro la valutazione dei rischi a cui sono esposti i lavoratori che impiegano sorgenti di radiazioni ottiche coerenti (i LASER) anche tramite misure e calcoli per la verifica del non superamento dei limiti di esposizione. L’intervallo di lunghezze d’onda da considerare ai fini della sicurezza laser è compreso tra 180 nm e 1 mm. All’interno di tale intervallo, la pericolosità dei laser è definita attraverso delle classi crescenti in funzione dei rischi potenziali a cui espongono.
Il Laser Nd-‐YaG impiegato in Oculistica è di Classe 4
Fino a che livello la radiazione laser non è pericolosa?
Gli effetti delle radiazioni LASER sono classificabili in Acuti e Tardivi. Effetti acuti possono essere: Termici Fotochimici Effetti tardivi solo per UV (non Nd-‐Yag ) sono invecchiamento e degenerazione del tessuto Limite di Esposizione Massima Permessa (EMP) in densità di energia (J/mq) o densità di potenza (W/mq) è il livello di radiazione LASER a cui in condizioni normali possono essere esposte le persone senza subire effetti dannosi(tabella di legge) Organi Critici? Organi critici sono occhio e pelle Si vede come in funzione della lunghezza d’onda cambi la penetrazione del fascio laser nell’organo critico
Quali sono le misure di sicurezza da realizzare?
Gli effetti delle radiazioni LASER Per la DNRO oltre la quale non viene superato il limite di esposizione e la DO dei DPI oculari indossati da quegli operatori che devono rimanere al di sotto della DNRO , laddove tali dati vengano forniti anche dal costruttore, se ne verifica la correttezza. Per il calcolo della DNRO con fascio Nd-‐Yag Focalizzato si usa la relazione
La DNRO risulta di diverse decine di metri quindi tutti gli operatori devono indossare i DPI oculari
DI 1064 L6
Calcolo della Distanza Nominale di Rischio Oculare (DNRO ) e della Densità Ottica (DO) dei DPI oculari non ultima una adeguata formazione di ogni operatore esposto
EMP è quello massimo tra i tre di seguito riportati: • EMP(t<10s) dove t è la durata del singolo impulso; • EMP treno = EMP (t<10s) x (freq. x T)^ (-‐0,25); • EMP per esposizione media = EMP (T/N)) = EMP (T=>10s) / (freq. x T)^-‐0.25
Quali sono le procedure di sicurezza da adottare?
Prima dell’utilizzo del laser: -‐ controlli giornalieri prescritti, conservandone registrazione -‐ coprire con teli di tessuto di cotone pesante eventuali superfici riflettenti -‐gli operatori non devono indossare gioielli né orologi ne oggetti riflettenti -‐coprire con cotone pesante i tubi plastici per il trasporto di gas medicali Durante l’utilizzo del laser: -‐ chiudere tutte le porte di accesso alla sala in cui viene utilizzato il laser -‐ la traiettoria del fascio va indirizzata solo nel punto di applicazione -‐ gli operatori e il paziente devono indossare i D.P.I. oculari prescritti -‐ gli operatori devono indossare indumenti idonei -‐ in cotone pesante o ignifughi -‐ utilizzare strumentazione chirurgica non riflettente -‐ evitare l’uso di anestetici o solventi infiammabili Dopo l’utilizzo del laser: -‐ rimuovere le chiavi di comando dell’apparecchio. -‐ non utilizzare contemporaneamente più laser nella stessa sala operatoria -‐in caso di sospetto guasto sospendere l’utilizzo dell’apparecchiatura e avvisare l’Addetto Sicurezza Laser . -‐ in caso di infortunio, rivolgersi al PRONTO SOCCORSO per una visita oculistica e/o dermatologica, e avvisare l’Addetto Sicurezza Laser.
Come si crea un campo magnetico a bassa frequenza in Magnetoterapia?
Campo magnetico in un solenoide. Un solenoide è costituito da un avvolgimento rettilineo di lunghezza L costituito da N spire di superfice S. Se il solenoide è percorso da una corrente I, al suo interno si instaura un campo magnetico uniforme B. -‐La direzione di B è parallela all’asse del solenoide -‐il verso è sempre quello dato dalla regola della vite destrogira. Il modulo B nel vuoto è dato dalla relazione B (Tesla) = m*N*I/L = m*n*I avendo posto n = N/L = numero di spire per unità di lunghezza m= permeabilità magnetica del mezzo nel solenoide.
Un Tesla corrisponde a 10.000 Gauss.
Quali campi magnetici variabili vengono applicati al paziente?
E’ possibile realizzare un campo magnetico con treni continui di onde pulsanti fino a frequenze massime di 100 hz e con intensita’ massime di B fino a 80 gauss
In generale quali effetti terapeutici si ottengono con la Magnetoterapia?
L'effetto fondamentale consiste nel riportare ordine in un settore malato, presumibilmente in disordine magnetico; ciò avverrebbe per azione diretta o indiretta su alcune componenti dell'organismo che sono specificamente: -‐ Le sostanze dia magnetiche (ossigeno, H +, radicali liberi, enzimi) ritenuti in grado di condizionare quasi tutte le reazioni che si svolgono nell'organismo (effetto regolatore). -‐ Le endorfine e derivati, modulatori della sensibilità dolorifica (effetto analgesico). -‐ La membrana cellulare la cui permeabilità, se alterata, non riesce a controllare la pompa del Na e si ha edema cellulare (effetto antinfiammatorio ed antiedemigeno). -‐ I sistemi orto e parasimpatico che, a seconda della qualità, intensità e durata del campo magnetico possono indurre risposte locali (midollare della surrenale) e generali (catecolamine circolanti) diverse. A seconda di prevalente stimolazione orto o parasimpatica vengono influenzati i ricettori e i metabolismi glucidico, proteico e lipidico.
In particolare quale campo magnetico si applica al paziente?
Il campo magnetico che si forma nel solenoide è diretto secondo l'asse del solenoide stesso ed è perpendicolare al piano della spira. La corrente indotta (E) pertanto in un femore immesso in un solenoide è perpendicolare sia al campo magnetico, sia all'asse dell'osso. Nel caso, invece, che si adoperino due solenoidi, contrapposti, le linee di flusso del campo magnetico saranno sempre perpendicolari all'asse dell'osso. Essendo le correnti indotte perpendicolari al campo magnetico, queste risulteranno parallele all‘osso.
Qual è il conseguente effetto terapeutico?
Un campo magnetico costante (lungo l’asse dell’osso lesionato) ha in linea di massima effetti di ordine, anabolismo, riequilibrio delle varie funzioni, analgesia.
Un campo ritmico interrotto (perpendicolare all’asse dell’osso lesionato) ha effetti catabolici, eccitatori, stimolanti, mantenuti però in un certo ordine.
Alternando i due effetti si accelera l’effetto di
riparazione cellulare
Come si garantisce l’efficacia terapeutica in magnetoterapia
Per garantire il corretto funzionamento delle apparecchiature, è opportuno predisporre un programma di assicurazione della qualità (vedi misure). Si impiega un analizzatore di campo elettromagnetico (foto) dotato di spettrometro per verificare se le frequenze e le intensità impostate nei programmi terapeutici corrispondono a quelle effettivamente erogate all’asse del solenoide; si considera accettabile una tolleranza del +/-‐20%
Le frequenze impostate sono doppie perché riferite alla singola semionda
ASA MAGNETIC FIELD DX Tolleranza frequenza Esito Tolleranza Intensità EsitoN.PRG SCHEMA TERAPEUTICO HZ GAUSS MINUTI HZ mis % 2*f mis/f imp frequenza microT mis % microT mis/imp Intensità
13 FRATTURA 20 50 20 11,3 13% OK 3959 -21% OK15 PSEUDO ARTROSI 45 70 20 25 11% OK 2068 -70% NO24 STIRAMENTI MUSCOLARI 12 60 15 7,21 20% OK 2750 -54% NO
Quali sono le norme di sicurezza che tutelano la salute dell’operatore?
Il Testo Unico sulla sicurezza nei luoghi di lavoro, il D. Lgs.81/2008, titolo VIII capo IV rimanda alla recente direttiva n.35/UE/2013. Permane l’obbligo dei datori di lavoro di valutare i rischi a cui sono esposti i lavoratori che impiegano sorgenti di radiazioni elettromagnetiche, anche tramite misure e calcoli per la verifica del non superamento dei limiti di esposizione. L’intervallo di frequenze arriva ad un massimo di 300 Ghz. All’interno di tale intervallo, la pericolosità delle apparecchiature è definita attraverso una tabella che indica quali sorgenti sono ritenute non giustificate (es:magnetoterapia)
DIRETTIVA 2013/35/UE DEL PARLAMENTO EUROPEO E DEL CONSIGLIO del 26 giugno 2013 sulle disposizioni minime di sicurezza e di salute relative all’esposizione dei lavoratori ai rischi derivanti dagli agenti fisici (campi elettromagnetici) (ventesima direttiva particolare ai sensi dell’articolo 16, paragrafo 1, della direttiva 89/391/CEE) e che abroga la direttiva 2004/40/CE (recepimento 1/7/2016)
¡ IMPIANTI E SITUAZIONI CHE RICHIEDONO ULTERIORI VALITAZIONI
l Elettrolisi industriale (sia in cc che in ca)
l Saldature elettriche l Forni fusori elettrici e a induzione l Riscaldamento a induzione l Riscaldamento dielettrico a RF e
MW l Saldatura dielettrica l Magnetizzatori/smagnetizzatori
industriali l Lampade attivate a RF l Dispositivi a RF per plasma l Marconi terapia e Radar Terapia l Sistemi elettrici per ricerca difetti
materiali l Radar l Treni e Tram l Apparecchi elettromedicali quali:
¡ Elettrobisturi,Stimolatori magnetici transcranici, magnetoterapia, Tomografi RM
l Essicatoi e forni industriali a MW l Antenne stazioni radio base
Final draft -‐EN 50499
Fino a che livello un campo elettromagnetico a bassa frequenza non è pericoloso per l’operatore?
D.L.81/08 art.207 lett.b) valori limite di esposizione: limiti all’esposizione a campi elettromagnetici che sono basati direttamente sugli effetti sulla salute accertati e su considerazioni biologiche. Il rispetto di questi limiti garantisce che i lavoratori esposti ai campi elettromagnetici sono protetti contro tutti gli effetti nocivi a breve termine per la salute conosciuti;
Gli effetti biologici a breve termine sono:
Basse frequenze <100Khz
induzione di correnti elettriche
Alte frequenze < 300 Ghz
Assorbimento di energia (effetto termico)
In che modo possiamo monitorare il livello di pericolosità di un campo elettromagnetico?
D.L.81/08 art. 207 lett c) valori di azione: l’entità dei parametri direttamente misurabili, espressi in termini di intensità di campo elettrico (E), intensità di campo magnetico (H), induzione magnetica (B), corrente indotta attraverso gli arti (IL) e densità di potenza (S), che determina l’obbligo di adottare una o più delle misure specificate nel presente capo. Il rispetto di questi valori assicura il rispetto dei pertinenti valori limite di esposizione.
Quali sono le misure di sicurezza da realizzare in E.L.F.
D.L.81/08 art. 207 lett c) valori di azioneLe lunghezze d’onda chilometriche delle ELF costringono a misure in campo vicino e reattivo Campo elettrico e campo magnetico vanno misurati separatamente Il campo elettrico E (D = e E) e l’induzione magnetica B = m H si debbono considerare separatamente poiché: E si annulla nei conduttori e si attenua negli isolanti proporz. ad e (sino a 100 volte); B = m H, al contrario, conserva inalterato il suo modulo e anzi si intensifica nei materiali ferromagnetici (sino a oltre 1 milione di volte).
In magnetoterapia come si esegue la misura dei campi E ed H a larga banda ?
Misura di B
Misura di E
Misure ( norme CEI – 211-‐6 e CEI – 211-‐7)
Come si delimitano le zone a rischio?
Indagine limitata al contesto sorgente e operatore, mutuata dall’approccio tipico delle radiazioni ionizzanti Misure ( norme CEI – 211-‐6 e CEI – 211-‐7) Normalizzazione misure alle condizioni di utilizzo della macchina più sfavorevoli tra quelle operative (col massimo carico di lavoro) Fitting B, E, misurati, secondo andamento teorico e R2 > 0,94 Confronto delle misure: valori di attenzione (1999/519/CE)(limiti popolazione valori di azione (D.Lgs. 81/08) (limiti lavoratori) Individuazione zona 1 e zona 2 per ogni sorgente non giustificata (norma CENELEC EN 50499)
Nella magnetoterapia impiegata sul paziente come si normalizzano le misure?
Legge di attenuazione esponenziale decrescente . Fattore di riduzione - 4 a 1 mt, - 3 a 0.5 mt- 2 a 0.25m (80 microT)
La relazione tra il gauss ed il tesla (T), la corrispondente unità di misura nel sistema SI è:
10000 GAUSS = 1 TESLA 1 GAUSS = 0.0001 TESLA 80 GAUSS = 8mT
Come si individuano le zone? ( Programma single n. 3 emissione con campi continui a 50 hz – 40 Gauss all’asse – Tempo di trattamento 30 min.) Si considera il rapporto % tra i valori massimi misurati ed i corrispondenti limiti in funzione della frequenza dominante di emissione ; E trascurabile (Emax/Lim. Att.ne)<10%
microT (Lvl.Azione) (cm da asse) Zona 2 (B = B azione)500,00 34,34
microT (Lvl.Att.ne) (cm da asse) Zona 1 (B = B att.ne)100,00 65,00
Magnetoterapia 80 GPRIMA Magneto Therapy (50Hz)
MISURE ESEGUITE A DISTANZE CRESCENTI
MISURE NORMALIZZATE AL MASSIMO B ALL’ASSE
ZONING MAGNETOTERAPIA
Quali sono le procedure di sicurezza da adottare?
MODALITÀ OPERATIVE -‐ NORME GENERALI Le apparecchiature possono essere utilizzate solo da personale qualificato, FORMATO e autorizzato. Per il mantenimento delle caratteristiche di sicurezza, le apparecchiature devono essere sottoposte a manutenzioni periodiche effettuate secondo quanto previsto dalle norme CEI in vigore. Al personale di reparto, utilizzatori delle apparecchiature, viene demandata la verifica preventiva del corretto funzionamento dei dispositivi e degli indicatori dei parametri impostati. Agli utilizzatori devono essere resi disponibili i manuali operativi con la descrizione delle caratteristiche tecniche delle apparecchiature e delle modalità d’impiego.
Come si identificano le zone 1 e 2 ?
CARATTERISTICHE DELL’AREA DI IMPIEGO I cartelli affissi sulla porta d’accesso all’area di trattamento, indicante il pericolo di campo magnetico ed il divieto d’accesso ai portatori di dispositivi medici di ausilio alle funzioni vitali, devono rimanere ben visibili nel tempo. Durante il trattamento l’accesso e la sosta nell’area d’impiego sono permessi solo al personale autorizzato e formato . Alle lavoratrici in stato di gravidanza ed ai lavoratori particolarmente sensibili , è vietato l’accesso alla zona 1 microT (Lvl.Azione) (cm da asse) Zona 2 (B = B azione)
500,00 34,34microT (Lvl.Att.ne) (cm da asse) Zona 1 (B = B att.ne)
100,00 65,00
Magnetoterapia 80 GPRIMA Magneto Therapy (50Hz)