JUAN C. CARDENAS

Se revisan los principios fundamentales delfuncionamiento del láser, se hace una breve re.visión histórica del mismo y se lo clasifica deacuerdo con la potencia de emisión, los mate.riales de fabricación y la pulsación. Seenumeran los diferentes mecanismos de ac-ción del láser y sus indicaciones ycontraindicaciones haciendo énfasis en lo con-cerniente al láser de baja potencia, tantopulsado como no pulsado; se alude a las expe.rIencias nacionales y de otros países.

En 1958 Townes y Shawlow en EE. UU y Basovy Projorov en la URSS, citados por Co\ls (1), elabo-raron, simultánea pero separadamente, el primermodelo teórico de un láser.

El nacimiento del láser se realizó con intervenciónde Maiman en 1960, citado por Co\ls (1). Desdeentonces la gama de sistemas láser y de sus aplica-ciones se ha ampliado vertiginosamente.

En 1961 (3) se extirpa con éxito un tumor de laretina por medio del láser diseFIado por Maiman; esla primera aplicación médica del láser de rubí. En1962 se crea el primer láser de semiconductores yen 1964 el primero de estado gaseoso (3).

En el avance del láser en medicina cabe destacarlos aportes de Goldman en EE. UU., Mester enHungría e Inyushin en la URSS (3).

PALABRAS CLA VELASERCICATRIZACIONLASERTERAPIA

¿QUE ES y COMO FUNCIONA UN lASER?

E n 1913 Bohr, citado por Colls (1), establecela teoría cuántica en la que propone un nue-

vo modelo atómico, afirmando que los electronesgiran alrededor del núcleo en orbitales energéticosque pueden ser delimitados claramente.

En 1917 Einstein, citado por Boraico (2), mencio-na que bajo ciertas condiciones un átomo puedeabsorber luz o cualquiera otra clase de energía elec-tromagnética y quedar en estado de excitación; pos-teriormente puede desprenderse de esa energíamediante un estímulo; éste es el fundamento delláser.

La palabra láser corrresponde al acrónimo inglésde la frase "ampliación de la luz por emisión estimu-lada de radiación".

La energía electromagnética se propaga en ondasque pueden clasificarse desde la de más alta (rayoscósmicos) hasta la de más baja frecuencia (ondas deaudio). Oej espectro electromagnético sólo una ga-

DR. JUAN C. CARDENAS, Residente, Sección de Cirugfa Plásti.ca, Depto. de Cirugfa, Facultad de Medicina, Universidad de An-tioquia, Medellfn, Colombia.

212 IATREIANOL S/No. 3/NOVIEMBRE/1992

ma muy pequena de ondas es detectable alojohumano y un porcentaje un poco mayor se utiliza enlos láser.

Según la teoría cuántica se puede explicar elfuncionamiento del láser con base en el modeloatómico de Bohr: un átomo de cualquier elementoquímico presenta una serie de niveles de energía devalor prefijado; en éstos se sitúan los electrones quetienen carga negativa mientras el núcleo atómico espositivo. Los niveles electrónicos son más energéti-cos mientras más distantes estén del núcleo; por lotanto, cuando un electrón pasa de un nivel dado aotro más interno libera energía en forma de paqueteso quantums (fotones); a la inversa, para hacer pasarun electrón a un nivel más externo se requiere aplicaral átomo un quantum de energía (1-3).

La forma más estable del átomo se da cuandotiene sus electrones en los niveles de energía másbajos posibles. Por lo tanto, cuando hay un electróncon un nivel de energía dado, en un átomo quepresenta una o más plazas para electrones de menorenergía, el electrón tiende a ir a los niveles más bajOsliberando un fotón.

Se puede conseguir que una sustancia (general-mente una mezcla de sólidos o de gases) que tengaun número grande de átomos excitados (o sea conelectrones ubicados por encima de su nivel habitual),libere un fotón en algunos de ellos; de esa manerase puede inducir en los átomos vecinos la mismaliberación y así aumentar el fenómeno en progresióngeométrica hasta obtener un haz de fotones que vana conformar el láser (emisión estimulada de radia-ción). Al igual que la luz los láser se reflejan, serefractan y viajan a 3 x 108 mis; pero, a diferencia deésta, son coherentes, unidireccionales y monocro-m áticos (2).

La coherencia hace alusión al hecho de que todoslos fotones emitidos están en fase, o sea que suscrestas y valles coinciden; por ello a través del láserse puede conseguir gran potencia de acción.

El monocromatismo se refiere al hecho de quetodos los fotones tienen igual longitud de onda e igualfrecuencia.

TIPOS DE LASER

Los láser se pueden clasificar según los siguientescriterios: potencia, tipo de emisión, frecuencia deemisión y material de fabricación. Según el primer

criterio se dividen en los de alta y los de baja potencia(4): los primeros la tienen mayor de 1 W (el ejemplotípico es el láser quirúrgico de CO2 o de Neodimio) ylos segundos menor de 1 W (ejemplos: el láser deHelio-Neón y el semiconductor).

La emisión de los láser puede ser o no pulsada;en la segunda no hay interrupciones de emisión; enla primera la emisión es discontinua o sea que en launidad de tiempo van varios paquetes de radiaciónláser. La pulsación se realiza por medio de un osci-lador y tiene como objeto ampliar la gama de aplica-ciones y mejorar el control de algunos efectos

biológicos.La frecuencia de emisión de los láser puede ir

desde el infrarrojo hasta el ultravioleta pasando portodos los colores del espectro visible, en forma se-riada o simultánea:

Las potencias enumeradas tienen aplicación mé-dica según el tipo de lesión y de uso que se lesquiera dar.

Según el material de fabricación existen los si-guientes tipos de láser:

a) Semiconductor: los diodos son artefactos queconducen la corriente eléctrica en un solo sentido.Se componen de dos partes, Negativa y Positiva,unidas como un "sánduche"; en su intermedio hayuna zona de transición donde se produce gran exci-tación energética. En el caso particular del Arseniurode Galio, en esta zona de excitación se puede gene-rar un láser ( 1) que*Jeneralmente es de baja potenciaporque tiende al recalentamiento si se trabaja conpotencias medias o altas.

b) de Helio-Neón: es una mezcla de estos dosgases nobles en un cilindro, que tiene colocados ensus extremos dos espejos (resonador óptico). Lamezcla se somete a una descarga eléctrica produ-ciendo excitación electrónica en el Helio, que porvibración contigua se transmite al Neón; una vezexcitado, éste genera el láser al liberar fotones enforma coordinada; éstos se van potenciando al rebo-tar entre los espejos y finalmente salen por un agu-jero en uno de ellos (1 ).

c) de Argón: tiene un principio de funcionamientosimilar al anterior.

d) de CO2: en realidad se trata de una mezclagaseosa de CO2, N2 y Helio; por su gran eficienciay alta potencia tiene mucha utilización en la indus-tria.

e) láser sólidos como los de rubí y Neodimio.

213IATREIA'VOL S/No. 3/NOVIEMBRE/1992

FUNDAMENTOS DE LA APLICACION DEL LA-SER EN MEDICINA (1-3,5)

Potencia: es la capacidad de un rayo láser paraproducir energía por unidad de tiempo (Potencia =Energía I Tiempo); se expresa en Watios (1 Watio =1 Julio/1 Segundo). Para los láser de emisión conti-nua, como el de Helio-Neón, la expresión anterior secumple siempre. En cambio en el láser pulsado haymomentos en que no se está produciendo radiación.Por ello cabe introducir los conceptos de potenciapico (máxima potencia que alcanza la radiación encada paquete de energía) y potencia media o eficaz(potencia promedio en la unidad de tiempo).

Frecuencia y longItud de onda: de ellas depend-en el color del láser y algunas de sus propiedadessobre los tejidos vivos.

Diámetro y divergencia del haz: el diámetrohace referencia a la superficie que es capaz deabarcar un láser en reposo; es también el área desalida del haz. El concepto de divergencia se refiereal grado de colimación (tendencia a mantener agru-pamiento en una determinada dirección) y se midepor el ángulo que forma el eje central del haz con losfotones más dispersos en relación a él.

Densidad de energía: es la cantidad de energíarecibida por unidad de superficie; se puede decir quees la medida más aproximada de la posología correc-ta de aplicación de láser, sobre todo en los de emi-sión continua (Densidad = Energía I Superficie). Conbase en analogías de experimentos en animales (6)y posteriormente en observaciones en humanos (1 )

se han postulado algunas dosis según el efecto quese persiga: en general se utilizan 2 a 8 julios porcentímetro cuadrado, de radiación Helio-Neón, confines analgésicos, antiinflamatorios, eutróficos y cir-culatorios.

Pulsación: se ha demostrado (7) que la influenciade los campos electromagnéticos en los seres vivoses diferente según que sean pulsados o estáticos yque el efecto varía con la frecuencia del pulso.

Aunque no se pudo encontrar un trabajo publicadoen revistas internacionales sí existen en Franciapublicaciones locales sobre los beneficios del lásersemiconductor de baja potencia y pulsado (Gir-Iáser)(5); se trabaja con siete frecuencias básicas y 42derivadas de ellas al modularlas en :t 10' 20 ó 30%;cada frecuencia básica duplica la anterior a partir de146 Hz (16).

Carvajal en nuestro medio ha desarrollado proto-colos propios de aplicación con base en sus obser-vaciones clínicas (9).

Accesorios ( 1 )a) Fibras ópticas: están hechas de cuarzo, vidrio

o plástico, en forma cilíndrica; son flexibles y capacesde conducir la luz; se utilizan para visual izar y tratarlesiones en lugares de difícil acceso.

b) Lentes divergentes: dispersan el rayo láser enforma cónica sobre la superficie de acción; se em-plean para ampliar el campo de cobertura.

c) Escaner: es un aparato basado en espejos envibración; su efecto final es hacer que la radiación sedesplace periódicamente sobre una superficie dadaque puede rnodificarse a voluntad.

LASER COLOR A POTENCIA MEDIA

Helio-Neón Rojo 632 nm 0.05-50 mw

Diodo invisible (iR) 780-950 nm 1.00-10 mw

Neodimio: yag Invisible (iR) .060 nm 0.01-1000 w

invisible (iR) 10.600 nm 0.01-5000 w

verde, azul, violeta 514-496-645 nm 2-20 w

Kryptón rojo, amarillo, violeta 676... 468 nm 1- 5 w

nm: nanómetros; mw: milivatios; w: vatios

214 IA TREIANOL 5/No. 3/NOVIEMBRE/1992

MECANISMOS DE ACCION (2) sangre de ratas blancas sometidas a pequenas dosisde láser de rubí: el hallazgo es diciente porque sesabe que la plaqueta es el elemento más importanteen el fenómeno de cicatrización.

En 1972 Schur ( 11) reporta éxito al tratar con láserúlceras crónicas rebeldes a otras terapias.

Durmanov, citado por Tréllez (3), empleando unláser de Helio-Neón, reportó una disminución de 40 a50% en el tiempo necesario rara la curación de losquemados usando 25 mi / cm durante 1 a 5 minutos,en quemaduras entre 2 y 5 cm en pacientes entre 23 y67 anos.

Benedicenti, citado por Tréllez (3), ha observadoaumento del drenaje linfático en el mesenterio deratas sometidas a radiación de láser semiconductorde baja potencia.

En cuanto a la penetración cabe anotar que elláser de Helio-Neón llega hasta 7 m m de profundidaddesde la capa córnea mientras que el semiconductorpenetra hasta 35 mm; este nivel de penetración sedebe a que la grasa y el músculo son relativamentetransparentes a la radiación infrarroia ya que alaumentar la frecuencia de pulsación aumenta laprofundidad de penetración (3).

Algunos de los cambios que se producen con laacción del láser son los siguientes: a) aumento de laadrenalina. el ACTH y el cortisol; b) activación de lasprostaglandinas; c) aumento de la circulación local,la neovascularización y la mitosis; d) aumento de laproducción de colágeno y elastina; e) potenciaciónde macrófagos y PMN neutrófilos; f) vasodilatacióng) aumento en la producción de serotonina y endor-finas; h) aumento en la producción de plaquetas yeritrocitos (3).

Desde el punto de vista an~omopatólogico en lasbiopsias tomadas en ratones de laboratorio al mo-mento de practicarles una quemadura artificial ydespués del tratamiento con láser se observó acan-tosis del epitelio con marcado aumento de las mitosisen la capa de Malpigio ; el núcleo de las células era ricoen cromatina y el citoplasma se teñía más de 10 normal.Además el área denudada de epitelio disminuyó másrápidamente en las áreas fotorradiadas (6).

CONTRAINDICACIONES DE LA TERAPIA LA-

SER

Pueden ser absolutas o relativas; entre las prime-ras se cuentan el uso directo en los ojos, por la

Fotodlsrupcl6n: se produce estallido de la célula;es talla energía liberada que la temperatura del tejidose incrementa de 37 a 20.000°C. Se utiliza en ladestrucción de lesiones malignas y requiere de granpotencia (láser de Neodimio o de C02).

Fotovaporlzacl6n: se produce evaporación delagua del tejido por donde atraviesa el láser; puedeincrementar la temperatura tisular de 37 a 400 oC(láser de C02).

Fotocoagulacl6n: se produce cambio en las es-tructuras terciaria y cuaternaria de las proteínas;eleva la temperatura del tejido local de 37 a 65 oC.Junto con los mecanismos anteriores (9) representala forma de acción de los láser quirúrgicos (parafotocoagular la sangre es especialmente útil el láserverde o de Argón).

Fotorradlacl6n: se produce una elevación muyleve de la temperatura del tejido (1-2 grados). Elefecto del calor local acelera los procesos fisiológi-cos; puede ser uno de los mecanismos de acción delos láser blandos o de baja potencia.

Fotoestlmulaci6n: es el efecto más fascinante perodesconocido del láser: no hay elevación de la tempera-tura local o es mínima; para explicar1o se han propuestovarias hipótesis, C()n"'K) se describe seguidamente:

Inyushin, citado por Colls (1) y Trelles (3) proponela existencia del bioplasma como un segundo cuerpoen todos los seres vivos; tendría propiedades semi-conductoras y estaría constituido por iones, espe-cialmente negativos, que tienen su génesis en el 02de la respiración. Este bioplasma sería receptor demensajes eutróficos. Si la radiación aplicada al tejidotiene una longitud de onda (A) menor de 350 nm elefecto pasaría a ser distrófico y hasta carcinogéni-co.Una segunda teoría propone que el láser reducela carga negativa en la membrana celular, alterandosu permeabilidad y favoreciendo el intercambio dealgunos iones. La mayoría de las hipótesis respectoa la acción del láser tienden a atribuirle un efectolocal, que depende de la profundidad de penetracióny otro sistémico que no depende de ésta.

En un modelo experimental realizado en ratas porMester (6) se demostró cómo la cicatrización de lasúlceras y quemaduras era más rápida y mejor con laaplicación de láser.

Tomberg en 1961, citado por Tré\lez (3), observóaumento de los eritrocitos y las plaquetas en la

215IATREIANOL S/No. 3/NOVIEMBRE/1992

BIBLIOGRAFIAposibilidad de lesión retinal y ceguera consecuente;el uso en pacientes con cáncer por la posibilidad deincrementar las mitosis en la neoplasia; la irradiacióndirecta de focos sépticos sin cobertura previa conantibióticos sistémicos pues existe la posibilidad deagravar la infección.

Las contraindicaciones relativas son: el embara-zo, pues aunque no se conocen efectos nocivos enel feto, faltan seguimientos a largo plazo; el trata-miento concomitante con fármacos fotosensibilizan-tes; el tratamiento de enfermedades premalignas(como el item anterior, sólo se contraindica para elláser blando }.

Es aconsejable, sobre todo cuando se trabaja conláser invisible y de alta potencia, evitar espejos yobjetos brillantes y usar adecuado recubrimiento delos ojos con lentes especiales (1 }.

SUMMARYLASER IN MEDICINEThe fundamentals of laser functioning and abrlef hlstorlc descrlption on the subject arepresented; laser Is classifled according to emis-slon potency, materials with which it is builtand pulsatlon. Dlfferent mechanlsms of actionof laser as wel! as Its Indications and contraln-dlcatlons are dlscussed. Emphasis Is glven tolow-power laser. Local and forelgn experlenceswlth Its medlcal use are brlefly descrlbed.

1. COLLS J. La terapia láser hoy. 3a. ed. Barcelona: Centro dedocumentaci6n láser, 1986; 179.

2. BORAICOA. A splendid light. NationaIGeographic1984; 165:335-363.

3. TRELLES MA, MAYAYO E, SCHMIDT C, IGLESIAS JM,BARBER JI. Láser para la salud y 1a estética. 2a. ed. Barcelona:Etecnes, 1983; 181.

4. MINTON JP. The laser n surgery. Am J Surg 1986; 151:725-729.

5. Girláser: El láser compacto. lrigny, France: Sedatelec,1984; 79.

6. MESTER E, BACSY E, KORENYI A, KOVACS I, SPIRY T.Effect of laser rays on wound healing. Am J Surg 1971; 122:532-535.

7. ADEY WR. Tissue interactions with nonionizing electromag-netic fields. Physio/ogical R8vi8WS 1981; 61: 435-513.

8. NOGIER R, NOGIER P. Influence of skin illumination onplasma biogenic amines in the rabbit In: AaJpuncture and eledrothe-rapeutics. R8S Int J 1982; 7: 247-253.

9. CARVAJALJ. Memorias del Primer Curso de Nivelaci6n enBi08nergética. Medellín: Ilustrar Publicaciones, 1980: 1-115.

10. WIEMAN TJ. Lasers and the surgeon. AmJSurg8ry 1986;151:493-500.

11. SCHUR W. The use of an Optic Quantum Generator (laser)intrealmentofwounds. V8stnKhirGr8kova 1972; 108:r.,-89. Citadopor TRELLEZ MA, MAYA YO E, SCHMIDT C, IGLESIAS JM, BAR-BER JI. Laser para 1a salud y la estética. 2a. ed. Barcelona: E tecnes,1983; 181.

12. ABERGEL RP, MEEKER CH, LAM TS et a/. Control ofconnective tissue metabolism by lasers: recent developments andfuture prospects. Am Acad D8rmato/1984; 6: 1142-1150.

13. KOVACS I, MESTER E, GORoG P. Stimulation ofwoundhealing with laser beam in the rat. EXp8ri8ntia 1974; 30: 1275-1276.

14. KOVACS I, MESTER E et GOR-G P. Laser-induced stimu-lation of the vascularization of the healing wound. An ear chamberexperiment Experi8ntia 1974; 30: 341-343.

216 IATREIANOL 5/No. 3/NOVIEMBRE/1992