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Luminoterapia

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Luminoterapia
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Concepto:Luz con fines terapéuticos, que incluye la luz visible, tanto en su forma natural como artificial y otras formas de emisión como el láser.
Luminoterapia o fototerapia. Se define como el uso de la luz con fines terapéuticos, que incluye la luz visible, tanto en su forma natural como artificial y otras formas de emisión como el láser. La fototerapia, desde un punto de vista físico tiene 3 componentes: uno térmico (radiación infrarroja), uno visible responsable de la luminosidad y otro ultravioleta, más enérgico, responsable de reacciones denominadas fotoquímicas.

Concepto y naturaleza de la luz

La naturaleza está constituida por numerosos corpúsculos o partículas, que emitidos por los cuerpos incandescentes, se propagan linealmente a través de los medios transparentes, estimulando la visión al penetrar en el ojo. La luz está constituida, por pequeñísimos paquetes de onda diseminados y se propagan en todas direcciones del espacio, transportando una cantidad de energía determinada, proporcional a la frecuencia de su onda.

Propiedades de la radiación electromagnética

Para las aplicaciones médicas de las radiaciones empleadas en fototerapia, hay que tener en cuenta varias leyes y propiedades.

  • Ley del inverso del cuadrado de la distancia: establece que la intensidad de una radiación electromagnética que incide sobre una superficie determinada está en relación inversa con el cuadrado de la distancia entre el foco emisor y la superficie.
  • Ley del coseno: establece que la máxima intensidad de la radiación sobre una superficie se obtiene cuando el haz incide perpendicularmente sobre esta, si la incidencia no es perpendicular la intensidad disminuye.
  • Ley de Brunce-Roscoe: el producto de la intensidad de la radiación por el tiempo de la aplicación elevado a una potencia n es constante. Por efecto fotobiológico se considera n igual a 1, por lo que para conseguir los mismos efectos puede manejarse el tiempo y la intensidad de forma que si la intensidad es el doble del tiempo, debe reducirse a la mitad y viceversa.
  • Ley de Grotthus-Draper: Desde el punto de vista de los efectos biológicos, solo es eficaz la “radiación absorbida” por eso hay que tener en cuenta que, en la aplicación de radiaciones, hay una cantidad que se refleja en la piel o se dispersa. De este modo, en la metodología del tratamiento, cuando se calcula una dosis se hace pensando en la energía que se va a absorber, por lo que se evita a toda costa la reflexión, la dispersión en otros tejidos, se tiene en cuenta la capacidad de transmisión o penetración, la longitud de onda utilizada. Todo esto para llegar con la dosis requerida al tejido que se quiere estimular.

Propiedades físicas de la luz en su interacción con los tejidos

  • Reflexión: al interactuar con el tejido biológico, parte de los fotones pueden ser reflejados en todas las interfases, en el caso de la piel, en la interfase aireepidermis, en la interfase epidermis-dermis, en la interfase dermis-hipodermis y así sucesivamente, en dependencia de la capacidad de penetración del haz incidente. La menor reflexión se consigue cuando el ángulo de incidencia del haz sobre la superficie es de 90 º, situación que debe buscarse para evitar la pérdida de energía. Debido a las características de los tejidos biológicos, la reflexión que se produce es de tipo difuso.
  • Refracción: la refracción tiene lugar siempre que un haz de luz pasa de un medio a otro con diferente índice de refracción n. La consecuencia inmediata es la desviación de la trayectoria de dicho haz al atravesar la interfase entre ambos medios.
  • Transmisión: se refiere al recorrido del haz incidente dentro del tejido, es la proporción de flujo radiante que atraviesa el medio. Depende fundamentalmente del fenómeno de absorción, y de la reflexión, siendo inversamente proporcional para ambos casos. Se relaciona con el término de profundidad de penetración. Cuando un haz de luz incide sobre un medio de espesor determinado, la luz transmitida que emerge de él dependerá de los fenómenos de absorción y dispersión, así como de la reflexión de las interfases del medio. La radiación transmitida es inversa a la atenuación realizada por el medio.
  • Dispersión: se refiere a una proporción del flujo radiante que “se entretiene” dentro del tejido, puede ser la suma de la energía que se refleja, que se refracta, aunque atenúa la transmisión y que puede constituir un paso previo a la absorción. De modo que la dispersión de la luz en los tejidos tiene 3 importantes repercusiones: aumento de la reflexión, incremento de la absorción y distribución de la luz más isotópica en la región distal a la superficie.
  • Absorción: es el proceso que constituye el objetivo de la fototerapia, significa la cantidad de energía que se dona al tejido. Son múltiples las posibilidades de niveles de absorción, podrá ser una macromolécula contenida en la membrana celular, o una molécula, o dentro del material genético del núcleo celular, incluso una molécula libre en el intersticio o un átomo determinado. Es la única porción de energía que va a desencadenar un efecto biológico y por ende, un efecto terapéutico. Depende, en primer lugar, de la longitud de onda utilizada, una gran reflexión atenta contra ella.

Efectos generales de la luz

  • Fotoquímicas: es la propiedad de la luz de acelerar reacciones químicas, constituye una subdisciplina de la química, es el estudio de las interacciones entre átomos, moléculas pequeñas, y la luz (o radiación electromagnética)
  • Fototérmico: se basa en el incremento de la energía vibracional de las moléculas al absorber la radiación, especialmente IR con lo que se produce el calentamiento de los cuerpos.
  • Luminoso: incluye la fotoluminiscencia, el efecto fotográfico y el mecanismo de la visión. Existe una relación entre luminosidad y estado de ánimo.

Aplicación médica de la luz visible

  • Diagnóstica: sirve como fuente luminosa.
  • Endoscopía: visualización de órganos internos por fibras ópticas.
  • Diafanoscopia: estudio de la transmisión de luz a través de masa de tejidos del organismo. Con él se trata de apreciar si hay transmisión a través de una zona o no.
  • Terapéutica: hiperbilirrubinemia del recién nacido. Consiste en la exposición a luz blanca intensa 460 nm (azul) que hace que en la piel y tejidos subcutáneos se produzcan isómeros de bilirrubina y estos son hidrosolubles, por lo que se eliminan por el hígado y el riñón sin necesidad de conjugación.

Radiación ultravioleta

Pertenece a la franja del espectro electromagnético, con longitudes de onda entre 400 y 200 nm aproximadamente. Se extiende desde la parte violeta del espectro visible hasta la zona de los rayos X blandos; aunque ambos límites son arbitrarios. El límite de la radiación visible depende de la sensibilidad del ojo humano y viene determinado por los diferentes medios transparentes que ha de atravesar para alcanzar la retina, en especial el cristalino. La diferencia con los rayos X reside en el mecanismo de emisión: la radiación UV se origina a partir de transiciones electrónicas de las capas exteriores de los átomos, en cambio en los rayos X, las transiciones corresponden a electrones de la capa exterior. Se detectan fácilmente, debido a que posee gran actividad fotoeléctrica y fotoquímica. Sin embargo, la materia la absorbe con gran facilidad, lo que plantea problemas de transmisión en diferentes medios.

Características físicas

  • La principal característica física de la radiación UV es la posibilidad de producir excitaciones en los átomos, que provocan reacciones químicas. En esta se basan sus diferentes efectos que son pendientes de la energía, es decir, la longitud de onda.
  • Para la correcta aplicación de UV con fuentes artificiales, hay que tener en cuenta aspectos físicos generales de la fototerapia, como la ley del coseno de Lambert y la ley del inverso cuadrado de la distancia.
  • Desde el punto de vista médico-biológico, solo interesan las radiaciones con una longitud de onda de 200-400 nm.

Clasificación de la radiación UV

Longitud de onda (nm) Energía Fotón (ev) UVA 320 - 400 3,9 - 3,1, UVB 290 - 300 4,3 - 3,9, UVC 200 - 290 6,2 - 4,3. La radiación A (UVA) abarca longitudes de onda entre 320 y 400 nm, es la parte menor energética de la radiación UV. Tiene importancia por su capacidad para producir bronceado con un mínimo de eritema cutáneo. Se emplea para el bronceado de la piel y el tratamiento de psoriasis. La radiación B (UVB) se extiende entre los 320 y 290 nm, no es útil para el bronceado, ya que a igual que los UVA es 200-2000 veces más probable que produzca eritema y quemadura. Se indica en el tratamiento de la psoriasis. La radiación C (UVC) se extiende entre los 200 y 290 nm en la posición más energética del espectro, de forma que posee una importante acción bactericida. Las fuentes artificiales se emplean para la esterilización. Se indica en el tratamiento de micosis y úlceras de decúbito. La radiación UVA puede producir pigmentación inmediata por fotoxidación de la melanina, sin estimular la melanogénesis. Este efecto se observa en la primera hora, tras la exposición, y desaparece a las 3 h. Los UVA producen también una transferencia inmediata de melanina, desde los melanosomas, hasta los queratinocitos. Los primeros días de exposición al sol, el número de melanosomas y la concentración de gránulos de melanina son escasos, por lo que este efecto tiene un resultado pasajero y desaparece tras varias horas. Este mecanismo es el causante de la impresión de bronceado tras el baño solar de primer día y se produce hasta que se implanta la verdadera melanogénesis. La radiación UVB es la causante del verdadero bronceado, pigmentación verdadera o melanogénesis, aunque produce también una pigmentación directa por fotoxidación no enzimática, denominada pigmentación retardada, con inicio a las 24 h (máximo a las 100 h) y desaparición a los 160 h. La pigmentación verdadera es un proceso enzimático, en el que, a partir de la tiroxina y su transformación en dopa, se continúa el proceso metabólico hasta la síntesis de melanina. Este proceso se establece en un plazo de 48 h tras la exposición y tiene su máximo a los 14 días; desaparece a las 4-6 semanas de abandonar la exposición. La verdadera melanogénesis por UVB se acompaña de hiperemia y cambios en el potencial redox, producidos por la presencia de vitamina C y está influida por hormonas relacionadas con la tiroxinaza, como andrógenos, estrógenos y la hormona estimulante de los melanocitos (MSH).

Fuentes de producción

  • Lámpara de cuarzo caliente.
  • Lámpara de cuarzo frío.
  • Lámpara solar.
  • Lámpara de luz negra.
  • Lámpara fluorescente.

Técnicas de aplicación

  • En primer lugar, hay que familiarizarse con el aparato de UV y conocer bien su funcionamiento. La suciedad de lámparas y reflectores produce alteraciones de la calidad de emisión, por lo que estos se deben mantener limpios. Antes de la terapia, se debe comprobar el correcto funcionamiento del equipo.
  • Deben protegerse los ojos del paciente, tanto de la radiación directa como de la radiación dispersa; para ello pueden utilizarse gasas empapadas en agua o protectores especialmente diseñados. En ocasiones, los equipos disponen de pantallas que actúan a la vez como protector y reflector.
  • Debe conocerse con certeza la dosis mínima eritema (MED) de la fuente; de lo contrario, se debe calcular. Es recomendable que se calcule para cada paciente.
  • Los dispositivos para medir el tiempo deben ser exactos y apropiados.
  • Debe medirse la distancia a la piel, nunca estimarla aproximadamente.
  • Las cicatrices y áreas de piel atrófica se deben proteger, así como el área genital y otras zonas poco habituadas a la exposición a UV.
  • Lámparas de cuarzo caliente: llevan una presión de mercurio elevada, emiten a 265, 297, 302, 313 y 366 nm. Las MED suelen ser del orden de 15 s a 75 cm. Algunas llevan acoplados dispositivos de enfriamiento.
  • Lámparas de cuarzo fría: se utilizan como germicidas, funcionan a una presión de mercurio relativamente baja y operan a 60 °C. Casi la totalidad de la radiación es de 254 nm.
  • Lámparas solares: poseen un filamento de tungsteno que vaporiza el mercurio hasta formar un arco. Presentan una cubierta de vidrio, que transmite la luz UV. Las MED se miden en minutos. Suelen disponerse junto a emisores IR para emular el espectro de radiación solar.
  • Lámparas de luz negra: poseen filtros que absorben la luz visible. Pueden ser de cristal de fosfato oscurecido o de cristal de óxido de níquel. Permiten la observación de fluorescencia inducida por UV. Se emplean en el diagnóstico de determinados trastornos de la piel y el ojo.
  • Lámparas fluorescentes: actualmente, está en pleno auge la producción de UV mediante tubos o lámparas fluorescentes. Estos tubos están rellenos de argón, con una pequeña cantidad de vapor de mercurio a baja presión, de forma que emiten radiación ultravioleta al paso de la corriente. La pared interna del tubo está recubierta con una capa de fósforo, en el vapor de mercurio hay una línea espectral predominante de 253,3 nm, que es eficientemente absorbida por el fósforo. Esto conduce a una reemisión de radiaciones de mayor longitud de onda, por un fenómeno de fluorescencia, dependiente de la naturaleza química del material de fósforo. Los compuestos fosfóricos tienen capacidad para producir la fluorescencia en la región visible (tubos fluorescentes para iluminación), en la UVA o en la UVB. Estas lámparas pueden ser para tratamiento local y pueden ser en forma de cámara para tratamiento de todo el cuerpo.

Láser

La amplificación de luz mediante emisión estimulada de radiación. Realmente representa el nombre de un dispositivo cuántico, que sirve para generar ondas electromagnéticas de la gama óptica, se define como laserterapia la acción sobre el organismo de una terapia energética, siendo la energía lumínica aportada la mayor responsable del resultado terapéutico. El láser proporciona una forma de emisión de radiación luminosa de características especiales. La radiación láser es monocromática, posee una gran direccionalidad, y puede concentrar un elevado número de fotones en fase de áreas muy pequeñas. La irradiación láser de bajo nivel energético, podía tener una acción estimulante sobre ciertos procesos biológicos, como la cicatrización o la resolución del edema y la inflamación.

Características físicas de la emisión de láser

Para la emisión de luz visible a partir de un foco, debe comunicarse a él una energía (térmica, eléctrica, química, etc.) que excite sus átomos. Generalmente se producirá una desexcitación inmediata con emisión continua de radiaciones, que: a)son heterocromáticas, b) no son coherentes y c) se propagan en todas las direcciones del espacio. La radiación láser posee todas las propiedades de la luz; sin embargo, se caracteriza por ser:

  • Monocromaticidad: la buena definición de la frecuencia de la luz emitida, es una de las principales características de la radiación láser. Permite aprovechar las características físicas y biológicas que posee la radiación de una longitud de onda determinada. Actualmente, existen láseres que emiten en el visible, infrarrojo, ultravioleta e incluso, en la banda espectral de los rayos X. Algunos láseres, como los de colorantes, permiten sintonizar la emisión dentro de una gama de frecuencias.
  • Coherencia: en contraposición a la radiación luminosa convencional de componentes desorganizados o incoherentes, la radiación coherente es aquella en la que todos sus fotones están en fase. Al coincidir en una misma dirección de propagación, los estados vibracionales se suman. El resultado es un efecto de amplificación en la intensidad luminosa emitida, característica de la radiación láser.
  • Direccionalidad: la disposición de una cavidad resonante, uno de los más importantes requisitos técnicos en la construcción de los sistemas láser, proporciona otra de las características de esta radiación, su escasa divergencia. Dado que solo se amplifican los fotones emitidos en el sentido de un eje del material emisor, la radiación resultante posee una marcada direccionalidad de emisión, lo cual la hace idónea para diversas aplicaciones prácticas, en las que se requiere precisión en la iluminación.

Aplicaciones del láser

El empleo de la radiación láser con fines quirúrgicos aprovecha una elevada concentración de energía en una pequeña superficie, para destruir o volatilizar los tejidos. El efecto térmico de la radiación láser de elevada potencia, la coherencia, precisión en diámetro y tiempos de impacto del haz emitido, así como la posibilidad de transmisión por fibras ópticas y sistemas microscópicos, son los fundamentos técnicos de gran parte de las aplicaciones del láser en medicina. Actualmente existen láseres que cubren desde el infrarrojo al ultravioleta, con una gran variedad en potencia de salida y grado de monocromaticidad. Algunos tienen la posibilidad de generar impulsos de duración inferior al picosegundo. Otros, como los de colorantes y los de centros de color, permiten obtener una luz cuya longitud de onda puede variarse a voluntad del experimentador. Esta diversidad de prestaciones ofrece la posibilidad de seleccionar el equipo adecuado a cada uso, quirúrgico y no quirúrgico.

  • Láseres de alta potencia: el efecto térmico de la radiación láser de elevada potencia, del orden de watios, sobre los tejidos es la base del denominado láser quirúrgico. Los requerimientos básicos de un láser quirúrgico son: potencia elevada, emisión continua o alta tasa de impulsos y una longitud de onda que facilite una buena absorción tisular. Las ventajas del láser quirúrgico sobre otras técnicas quirúrgicas convencionales consisten en la obtención de un mayor grado de hemostasia y asepsia, así como la tendencia a la curación y cicatrización de las heridas de forma más rápida y estética, con reducción por lo tanto del riesgo de trombosis vasculares. A su vez, el láser acelera la resolución de los edemas y cataliza reacciones químicas, que intervienen en la transmisión de calor y en la liberación de determinadas sustancias. Los principales tipos de láser empleados en cirugía son: el láser de rubí, el de dióxido de carbono, el de argón y el de neodimio-YAG.
  • Láser de rubí: su longitud de onda es de 694 nm, lo que le confiere el color rojo característico a su radiación. En los primeros estudios sobre el láser como fotocoagulador oftalmológico, se utilizaron láseres de rubí, con resultados muy satisfactorios en el tratamiento del desprendimiento de retina. Más tarde fue sustituido por el láser de argón, en la actualidad su uso es muy reducido.
  • Laser de dióxido de carbono (CO2): es uno de los láseres quirúrgicos “por excelencia”, ya que posee una alta precisión y consigue que las pérdidas sanguíneas sean mínimas, en comparación con otros instrumentos de corte. Emite una radiación infrarroja con una longitud de onda de 10 600 nm. Una característica fundamental de este tipo de láser es el mínimo daño residual que produce sobre el tejido en que actúa, por lo que reduce considerablemente la formación de tejido cicatricial. Sus aplicaciones más importantes se desarrollan en el campo de la cirugía general, cirugía plástica, ginecología y neurocirugía, donde se emplean potencias que van desde los 4 a los 35 W.
  • Láser de argón: este láser ha desplazado, el láser de rubí en el área oftalmológica, pues su radiación de color verde (414 nm de longitud de onda) presenta mayor absorción intravascular. Los láseres de argón utilizados actualmente en oftalmología permiten impactos de 10 a 100 μm de diámetro, en tiempos de exposición de 1/10 a 1/100 s. Sus aplicaciones más importantes se desarrollan, además de en oftalmología, en dermatología, gastroenterología, neurocirugía y otorrinolaringología.

Tanto la irradiación del láser de argón (414 nm) como la del láser de CO2 (10 600 nm), interaccionan con los tejidos en condiciones óptimas. Aunque el láser de CO2 (5-50 W) tiene, por lo general, mayor potencia de salida que el de argón (1-15 W), ambos se emplean como se ha citado anteriormente- en diversas aplicaciones quirúrgicas.

  • Laser de neodimio-YAG: el láser de neodimio-YAG (Ytrio-Aluminio-Granate), si bien presenta una menor absorción tisular que los anteriores, posee una potencia de salida mucho mayor (20-120 W). Emite en el infrarrojo proximal, con una longitud de onda, de 1 060 nm. Su radiación puede transmitirse por fibra óptica con escasa pérdida de potencia, lo que lo hace idóneo para cirugía endoscópica. Sus aplicaciones, por tanto, se desarrollan en cirugía endobronquial, gastroenterología, urología y neurocirugía.
  • Láseres de baja potencia: estos láseres trabajan con potencias inferiores a las de los quirúrgicos, del orden de miliwatios, y no elevan la temperatura tisular, sino que su acción se basa, principalmente, en efectos fotoquímicos. Los principales láseres de este tipo son: el láser de helio-neón (He-Ne), el láser de arseniuro de galio (As-Ga) y el láser de CO2 desfocalizado.
  • Láser de He-Ne: se trata del primer láser de funcionamiento continuo y aún sigue siendo uno de los sistemas láser más empleado en la actualidad. De las líneas que es capaz de emitir, la línea roja continúa de 632,8 nm es, probablemente, la que ha sido más utilizada, y tiene gran importancia en laserterapia bioestimulativa. El plasma de He-Ne, que constituye el medio activo, está compuesto de una mezcla de ambos gases nobles, con predominio del helio (85-90 %) sobre el neón (10-15 %), contenida en un tubo de características especiales. La emisión de una descarga eléctrica en el interior del gas provoca que muchos átomos de helio se sitúen en niveles metaestables. Estos niveles pierden la excitación por colisión con otros átomos, principalmente. En la mezcla de gases, tienen lugar colisiones entre los átomos de helio en estado metaestable y los de neón en estado fundamental, por lo que se produce entre ellos una transferencia de energía. Posteriormente, la desexcitación de los átomos de neón puede producir una serie de emisiones; la de 632,8 nm es la más intensa. La tensión de alimentación del tubo en los láseres de He-Ne que se construyen actualmente, es de 1 500-2 000 V y la corriente es de algunas decenas de mA. De todas las radiaciones emitidas, solo una pequeña parte tomará una dirección paralela al capilar central instalado en el tubo, la cual deberá ser amplificada por una cavidad óptica o “resonador óptico”. La cavidad óptica está formada por espejos cóncavos ajustables y la geometría del tubo está dispuesta de manera que pueda eliminar las pérdidas por reflexión. Los espejos deben ser altamente reflectantes, pues el medio posee poca ganancia (2 % por metro de longitud) y se ajustan para el tiempo de vida del tubo, con lo que se consigue una emisión de algunos mW.
  • Láser de arseniuro de galio: Se entiende por semiconductor aquella sustancia que, sin ser aislante, posee una conductividad inferior a la de los metales. Los más empleados son el de silicio y el de germanio. Al combinar el galio con el arsénico, se obtiene un cristal de características eléctricas similares. Para construir un diodo semiconductor, es preciso unir 2 cristales del mismo semiconductor: uno de ellos con exceso de electrones en la banda de valencia (tipo N); el otro con defecto de electrones o, lo que es lo mismo, exceso de huecos (tipo P). Al aplicar una corriente, se producen sucesivas recombinaciones electrón-hueco, acompañadas de emisión de radiación electromagnética. Aunque existen diversos semiconductores de As-Ga, el más común de ellos solo funciona de forma pulsátil, a temperatura ambiente; consigue potencias medias de algunos mw con una emisión de 904,6 nm de longitud de onda. La forma típica de un diodo láser de As-Ga es un paralelípedo rectangular de aproximadamente 0,1 x 0,1 x 1 mm, cuyas caras planas están perfectamente pulidas, por lo que tienden a reflejar hacia el interior la luz coherente que se produce durante la recombinación. La corriente debe aplicarse de forma que incida perpendicularmente sobre la unión de los cristales.
  • Láser de CO2 desfocalizado: anteriormente se ha descrito el láser de CO2 quirúrgico, que trabaja a potencias elevadas (watios). Sin embargo, este tipo de láser también puede actuar a potencias inferiores (miliwatios), si se desfocaliza el haz; de este modo se obtiene su efecto terapéutico y bioestimulante. La principal ventaja que presenta es que consigue dosis superiores que las de los equipos de As-Ga y He-Ne. Sarlak, Seifert y Kim, entre otros, utilizan este láser a potencias medias, que oscilan entre los 80-110.

Enlaces externos

Fuentes

  • Dr. Jorge E. Martín Cordero. Agentes Físicos terapéuticos. Editorial Ciencias médicas. La Habana, 2008.