PROPIEDADES FíSICAS PROPIEDADES FíSICAS DE LUZ, LÁSER , ECODE LUZ, LÁSER , ECO

Prof. Angela SantorsolaProf. Angela Santorsola

LUZLUZ

Es una radiación electromagnética cuya Es una radiación electromagnética cuya longitud de onda en el vacío está longitud de onda en el vacío está comprendida entre 400nm – 700nm.comprendida entre 400nm – 700nm.

Es una propagación de la oscilación Es una propagación de la oscilación armónica de un campo eléctrico y uno armónica de un campo eléctrico y uno magnético perpendiculares entre sí . magnético perpendiculares entre sí .

LUZ :ONDAS LUZ :ONDAS ELECTROMAGNÉTICASELECTROMAGNÉTICAS

LUZLUZ

La velocidadLa velocidad de propagación varía con el de propagación varía con el medio ( c ) medio ( c )

La frecuenciaLa frecuencia ( v ) ( v )

La longitud de ondaLa longitud de onda depende del medio de depende del medio de propagación ( propagación ( λλ ) )

C = C = λλ . v . v

ORIGEN DE LA LUZORIGEN DE LA LUZ

Movimientos de las Movimientos de las moléculas.moléculas.

Del salto de un e de Del salto de un e de un nivel energético un nivel energético superior a otro inferiorsuperior a otro inferior

Teoría cuánticaTeoría cuántica

Teoría Planck la luz es emitida y viaja en Teoría Planck la luz es emitida y viaja en forma de pequeños trenes de ondas o forma de pequeños trenes de ondas o paquetes ( cuantos de luz o fotones ) .paquetes ( cuantos de luz o fotones ) .

La E transportada por un fotón viene La E transportada por un fotón viene determinada por :determinada por :

E = h.vE = h.v

h es la contante de Planck (6.6x10h es la contante de Planck (6.6x10-34 -34 j.s ) j.s )

v la fr de la radiación . v la fr de la radiación .

Propiedades de la Luz Propiedades de la Luz Magnitudes radiométricasMagnitudes radiométricas

Flujo energético :Flujo energético : es la E que proviene de es la E que proviene de una superficie dada por unidad de tiempo.una superficie dada por unidad de tiempo.

Se mide en watts ( W )Se mide en watts ( W )

F = E / t F = E / t

LUZLUZ

Intensidad energética :Intensidad energética : El flujo energético emitido por unidad de ángulo sólido en una El flujo energético emitido por unidad de ángulo sólido en una

dirección determinada .dirección determinada .

IIee = F/ W = F/ W

Se mide W / srSe mide W / sr

Propiedades de la luzPropiedades de la luz

Reflexión : Reflexión : cuando los cuando los rayos llegan a un rayos llegan a un cuerpo en el cual no cuerpo en el cual no pueden continuar pueden continuar propagándose , se propagándose , se desvían en otra desvían en otra direccióndirección

Propiedades de la luzPropiedades de la luz

Absorción :Absorción : cuando cuando pasa un haz de rayos pasa un haz de rayos a través de un cuerpo a través de un cuerpo transparente la transparente la intensidad de la luz intensidad de la luz que emerge por su que emerge por su extremo es inferior a extremo es inferior a la intensidad que la intensidad que llega al cuerpo.llega al cuerpo.

Propiedades de la luzPropiedades de la luz

Refracción :Refracción :

el cambio de dirección el cambio de dirección que sufren los rayos que sufren los rayos luminosos al pasar de luminosos al pasar de un medio a otro, con un medio a otro, con velocidad distinta velocidad distinta

Indice de RefracciónIndice de Refracción

Aire.............1.00Aire.............1.00

Agua...........1.33Agua...........1.33

H.acuoso.....1.34H.acuoso.....1.34

Cornea.........1.37Cornea.........1.37

L. Cristalino...1.39L. Cristalino...1.39

Indice Indice

Refractivo :Refractivo :

V luz en el vacioV luz en el vacio

______________________________________

V.de la luz en una V.de la luz en una sustancia específicasustancia específica

INTERFERENCIAINTERFERENCIA

Son el resultado de la Son el resultado de la naturaleza ondulatoria de la luz.naturaleza ondulatoria de la luz.Cuando 2 ondas se superponen Cuando 2 ondas se superponen los vectores resultantes son la los vectores resultantes son la suma de los componentes suma de los componentes ( interferencia constructiva )( interferencia constructiva )Las dos ondas tienen Las dos ondas tienen amplitudes iguales y opuestas. amplitudes iguales y opuestas. El vector resultante , se anulan El vector resultante , se anulan totalmente. Esto efecto de totalmente. Esto efecto de anulación se conoce como anulación se conoce como "interferencia destructiva", ya "interferencia destructiva", ya que las ondas desaparecen que las ondas desaparecen temporalmente cuando se temporalmente cuando se encuentran. encuentran.

ESPECTROSCOPIAESPECTROSCOPIA

Rama de la física que Rama de la física que estudia la constitución estudia la constitución de los espectros de de los espectros de gases , líquidos y gases , líquidos y sólidossólidos

Nos permite Nos permite reconocer un reconocer un elemento o sustancia elemento o sustancia por la longitud de por la longitud de onda de su espectro . onda de su espectro .

ESPECTROFOTOMETRÍAESPECTROFOTOMETRÍA

El funcionamiento de un El funcionamiento de un espectrofotómetro consiste espectrofotómetro consiste básicamente en iluminar la muestra básicamente en iluminar la muestra con luz blanca y calcular la cantidad con luz blanca y calcular la cantidad de luz que refleja dicha muestra en de luz que refleja dicha muestra en una serie de intervalos de longitudes una serie de intervalos de longitudes de onda. Esto se consigue haciendo de onda. Esto se consigue haciendo pasar la luz a través de un dispositivo pasar la luz a través de un dispositivo monocromático que fracciona la luz en monocromático que fracciona la luz en distintos intérvalos de longitudes de distintos intérvalos de longitudes de onda. El instrumento se calibra con onda. El instrumento se calibra con una muestra o loseta blanca cuya una muestra o loseta blanca cuya reflectancia en cada segmento de reflectancia en cada segmento de longitudes de onda se conoce en longitudes de onda se conoce en comparación con una superficie de comparación con una superficie de reflexión difusa perfecta.reflexión difusa perfecta.

Espectro de las diferentes Espectro de las diferentes radiacionesradiaciones

LUZLUZ

Newton creía que la luz era un flujo de partículas. Sus experimentos con prismas de cristal demostraron que la luzse podía fraccionar en varios colores individuales.

LÁSERLÁSER

Amplificación de la luz mediante emisión Amplificación de la luz mediante emisión estimulada de radiación.estimulada de radiación.

Principios.Principios.

LÁSERLÁSER

1916 Albert Einstein sugiere que los e- 1916 Albert Einstein sugiere que los e- son capaces de absorber o emitir luz son capaces de absorber o emitir luz espontáneamenteespontáneamente

1951 Fabrikant propuso la idea de 1951 Fabrikant propuso la idea de amplificación dela luz estimulada . amplificación dela luz estimulada .

1960 H Maiman crea dispositivo que 1960 H Maiman crea dispositivo que emite luz visible. emite luz visible.

LÁSERLÁSER

R

F

E E

Componentes del láserComponentes del láser

Medio Activo : sólido , líquido , gaseoso.Medio Activo : sólido , líquido , gaseoso.

Cavidad óptica . Cavidad óptica .

Fuente externa de energía . Fuente externa de energía .

Proceso emisión LáserProceso emisión Láser

Bombeo : fuente eléctrica o por radiación Bombeo : fuente eléctrica o por radiación

Emisión espontánea de radiación Emisión espontánea de radiación

Emisión estimulada de radiaciónEmisión estimulada de radiación

AbsorciónAbsorción

LÁSERLÁSER_____________________________S

___________________________M

______________________________I

545nm

694nm

Amplificación por estimulaciónAmplificación por estimulación

Los puntos representan los átomos de cromo que van quedando en estado metaestable

PROPIEDADES DE LA PROPIEDADES DE LA ENERGÍA LÁSERENERGÍA LÁSER

Coherencia.Coherencia.

Colimación.Colimación.

Monocromatismo.Monocromatismo.

Alta intensidad.Alta intensidad.

Tipos de láserTipos de láser

Según el medio activo : sólido , líquido , Según el medio activo : sólido , líquido , gas . gas .

Según la longitud de onda : espectro Según la longitud de onda : espectro visible o infrarrojo .visible o infrarrojo .

El método de excitación del medio activo : El método de excitación del medio activo : bombeo óptico , bombeo eléctrico .bombeo óptico , bombeo eléctrico .

El # de niveles de energía que participan El # de niveles de energía que participan en el procesoen el proceso

Láser de GasLáser de Gas

Helio- Neón Helio- Neón

Helio Cadmio Helio Cadmio

ArgónArgón

CO2CO2

N2N2

Láser infrarrojo lejanoLáser infrarrojo lejano

Láser Argón Láser Argón

Onda continua 488 - 514 nmOnda continua 488 - 514 nm

Absorbido por la HbAbsorbido por la Hb

TTO : lesiones vascularesTTO : lesiones vasculares

ARGÓN PLASMA ARGÓN PLASMA

Terapia con Argón Terapia con Argón

CA de Esófago

ANTES DESPÚES

Angiectasias

Láser CO2Láser CO2

Longitud de onda : 10600 nm Longitud de onda : 10600 nm

Cromóforo : Agua intra y extracelular .Cromóforo : Agua intra y extracelular .

Uso : onda contínua o pulsadaUso : onda contínua o pulsada

TTO : lesiones piel , rejuvenecimiento , TTO : lesiones piel , rejuvenecimiento , cosméticacosmética

LÁSER CO2LÁSER CO2

Energía láser Co2 Papilas Dermis Adelgazamiento Piel

Producción continúa de colágeno

Láser SólidosLáser Sólidos

ND YAGND YAG

Láser RubíLáser Rubí

Alexandrita Alexandrita

Titanio ZáfiroTitanio Záfiro

Nd YAGNd YAG

Siglas : Neodimio : Itrio – Aluminio-GarnetSiglas : Neodimio : Itrio – Aluminio-Garnet

Longitud de onda : 1060 – 1320 nmLongitud de onda : 1060 – 1320 nm

Cromóforo : Agua intra y extracelular . Cromóforo : Agua intra y extracelular .

Alto poder de penetración .Alto poder de penetración .

Uso : Lesiones vasculares , Uso : Lesiones vasculares , rejuvenecimiento cutáneorejuvenecimiento cutáneo

ALTERACIONES TISULARES ALTERACIONES TISULARES INDUCIDAS POR LÁSERINDUCIDAS POR LÁSER

Fotocoagulación.Fotocoagulación.

Fotodisrupción.Fotodisrupción.

Fotoevaporización.Fotoevaporización.

Fotodescomposición.Fotodescomposición.

FOTOCOAGULACIÓNFOTOCOAGULACIÓN

La energía láser es absorbida por el tejido La energía láser es absorbida por el tejido pigmentario.pigmentario.

Convertida en energía térmica .Convertida en energía térmica .

Vaporización tisular .Vaporización tisular .

Necrosis celular.Necrosis celular.

Coagulación intravascular.Coagulación intravascular.

Ej : Lasér Argón Ej : Lasér Argón λλ 400-600 nm 400-600 nm

FOTODISRUPCIÓNFOTODISRUPCIÓN

La E. Láser es focalizada en una zona pequeña La E. Láser es focalizada en una zona pequeña Campo eléctrico que fragmenta los eCampo eléctrico que fragmenta los e-- de los átomos. de los átomos. Estado gaseoso - Plasma .Estado gaseoso - Plasma .Emisión de fotones .Emisión de fotones .Daño mecánico celular.Daño mecánico celular.Fx. de estructuras pig. y no pig.Fx. de estructuras pig. y no pig.Ej : Láser YAG : neodimio Ej : Láser YAG : neodimio λλ 1060 nm(infrarrojo ) 1060 nm(infrarrojo )

FOTOEVAPORIZACIÓNFOTOEVAPORIZACIÓN

Tipo de láser : dióxido de carbonoTipo de láser : dióxido de carbono

Produce r . infrarrojo l. de onda largaProduce r . infrarrojo l. de onda larga

El haz es absorbido por el agua.El haz es absorbido por el agua.

No penetra al interior del ojo .No penetra al interior del ojo .

Desaparece por evaporización lesiones Desaparece por evaporización lesiones superficiales.superficiales.

FOTODESCOMPOSICIÓN.FOTODESCOMPOSICIÓN.

Láser : fluoruro de argón .Láser : fluoruro de argón .

Producción de luz ultravioleta de Producción de luz ultravioleta de λλ corta.corta.

Interactúa con los enlaces químicos de Interactúa con los enlaces químicos de materiales biológicos.materiales biológicos.

Rompiéndolos en móleculas que se Rompiéndolos en móleculas que se separan por difusión. Ej: Excimer Láser.separan por difusión. Ej: Excimer Láser.

EXCIMER LÁSER

EXCIMER LÁSER

GRACIASGRACIAS

ULTRASONIDOULTRASONIDO

Método diagnósticoMétodo diagnóstico

Ondas mecánicas, originadas por la Ondas mecánicas, originadas por la vibración de un cuerpo elástico y vibración de un cuerpo elástico y propagadas por un material , cuya propagadas por un material , cuya frecuencia 20.000 ciclos /sfrecuencia 20.000 ciclos /s

ECOECO

Es el fenómeno Es el fenómeno acústico producido acústico producido por la reflexión de por la reflexión de ondas sonoras y que ondas sonoras y que consiste en la consiste en la percepción de un percepción de un segmento análogo . segmento análogo .

FrecuenciaFrecuencia

El Nº de veces que una onda sonora se El Nº de veces que una onda sonora se repite en la unidad de tiemporepite en la unidad de tiempo

Se expresa en ciclos por segSe expresa en ciclos por seg

La unidad hertz ( 1 Hz : un ciclo por La unidad hertz ( 1 Hz : un ciclo por segundo )segundo )

Las F perceptibles 16 – 20.000 HzLas F perceptibles 16 – 20.000 Hz

Sobre 20.000 Hz ultrasonido. Sobre 20.000 Hz ultrasonido.

Interacción del sonido con la Interacción del sonido con la materiamateria

La propagación de la onda tiene como La propagación de la onda tiene como soporte las partículas del medio que soporte las partículas del medio que atraviesa .atraviesa .

El movimiento de las partículas produce El movimiento de las partículas produce cambios en su posición y en la pr del cambios en su posición y en la pr del medio .medio .

Interacción del sonido con la Interacción del sonido con la materiamateria

Durante el paso de la onda la distancia Durante el paso de la onda la distancia entre las partículas cambia , produciendo entre las partículas cambia , produciendo cambios en su posición y en la pr del cambios en su posición y en la pr del medio medio

La pr es directamente proporcional a la La pr es directamente proporcional a la concentración de partículas, produciendo concentración de partículas, produciendo un movimiento ondulatorioun movimiento ondulatorio

Propagación de la onda sonora

Longitud de onda Un ciclo

Amplitud

Desplazamiento de las partículas en el medio

----------------------------------------------------------------------------------------------------------

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------

IntensidadIntensidad

Es la energía sónica que se transmite a Es la energía sónica que se transmite a los tejidos y produce ondas de compresión los tejidos y produce ondas de compresión y descompresión . y descompresión .

Se mide en watts/cmSe mide en watts/cm2 .2 .

El (dB) compara la intensidad relativa de El (dB) compara la intensidad relativa de dos niveles de sonido dos niveles de sonido

Equivale a la décima parte del bell .Equivale a la décima parte del bell .

Impedancia AcústicaImpedancia Acústica

Es la propiedad de los tejidos responsable Es la propiedad de los tejidos responsable de la reflexión del sonido (eco ). ( Z )de la reflexión del sonido (eco ). ( Z )

Z : V . P Z : V . P

Cada tejido tiene un valor Z , por lo tanto Cada tejido tiene un valor Z , por lo tanto diversa capacidad para reflejar las ondas diversa capacidad para reflejar las ondas sónicas . sónicas .

Impedancia Acústica (Z)Impedancia Acústica (Z)

TejidoTejido Z ( g / cm.seg )Z ( g / cm.seg )

AireAire 0.00010.0001

Humor acuoso-lentesHumor acuoso-lentes 0.070.07

Humor vitreo -retinaHumor vitreo -retina 0.010.01

Retina-coroideRetina-coroide 0.0010.001

GrasaGrasa 1.41.4

AguaAgua 1.51.5

HuesoHueso 88

Interfase AcústicaInterfase Acústica

Los límites entre dos medios con Los límites entre dos medios con diferente capacidad de reflexión .diferente capacidad de reflexión .

La proporción reflejada depende de La proporción reflejada depende de ángulo de incidencia y de la diferencia en ángulo de incidencia y de la diferencia en la impedancia de los dos medios . la impedancia de los dos medios .

Comportamiento de una onda de Ultrasonido

VelocidadVelocidad

La velocidad ( v ) a la que se transmite La velocidad ( v ) a la que se transmite la onda depende de la densidad y la onda depende de la densidad y elasticidad del medio en que viaja y es elasticidad del medio en que viaja y es independiente de la Findependiente de la F

v:v:√E ( elasticidad )√E ( elasticidad )

P (densidad del medio )P (densidad del medio )

Velocidad del sonidoVelocidad del sonido

Tejido /materiaTejido /materia Velocidad ( m / seg)Velocidad ( m / seg)

aireaire 331331

GrasaGrasa 14501450

AguaAgua 14981498

Humor acuosoHumor acuoso 15321532

EscleraEsclera 16301630

CorneaCornea 15501550

Lente intraocular Lente intraocular 16291629

MúsculoMúsculo 15851585

HuesoHueso 40804080

Transmisión del sonidoTransmisión del sonido

La V , F , La V , F , λ , son determinantes en la λ , son determinantes en la capacidad de resolución del haz capacidad de resolución del haz ultrasónico ultrasónico V : F. V : F. λλ A mayor F , mayor resolución ,menor A mayor F , mayor resolución ,menor penetración del sonido .penetración del sonido .Explorar estructuras corporales cercanas Explorar estructuras corporales cercanas al transductor se utilizan F altas al transductor se utilizan F altas

Instrumentación Instrumentación Efecto PiezoeléctricoEfecto Piezoeléctrico

Hmnos CurieHmnos Curie

Los materiales actúan como Los materiales actúan como transductores, relacionando la energía transductores, relacionando la energía eléctrica en mecánica . eléctrica en mecánica .

Ej : cristales de cerámica : Zirconato de Ej : cristales de cerámica : Zirconato de plomo , titanio de bario . plomo , titanio de bario .

+ + + + + + + ++ + + +

- - - - - - - - - - - - - - - -

-- - - - - - - - - - - - - - - -

+ + + + + + + + + + + +

+ -

+ -

+ - +

-+

-

+ -+

-+

-

- +- +

- +1 2 3

1. Centro de las cargas coinciden no hay potencial

2. Asimetría de las cargas con deformidad del transductor

3. Si se comprime el cristal , genera carga transductor , deformación mecánica

EFECTO PIEZOELÉCTRICO

Haz UltrasónicoHaz Ultrasónico

______________________________

PULSO ECO

EMISIÓN CONTINUA

Requiere otro receptor

Cristal emisor - receptor

Modalidades de aplicación clínicaModalidades de aplicación clínica

Modo A : Modo A : modulación de amplitud.modulación de amplitud.La sonda se mantiene fija y el equipo La sonda se mantiene fija y el equipo registra la amplitud de los ecos . registra la amplitud de los ecos . La señal aparece como una series de La señal aparece como una series de deflexiones verticales sobre la línea basaldeflexiones verticales sobre la línea basalLa altura de los picos = la amplitud del ecoLa altura de los picos = la amplitud del ecoDistancia entre las deflexiones = distancia Distancia entre las deflexiones = distancia entre las estructuras.entre las estructuras.

ModalidadesModalidades

Modo B : Modo B : Modalidad de brillantez.Modalidad de brillantez.El eco se representa por un punto El eco se representa por un punto brillante cuyo tamaño es proporcional a la brillante cuyo tamaño es proporcional a la amplitud de la señal .amplitud de la señal .Es la base de las modalidades M y Es la base de las modalidades M y rastreo B rastreo B Se obtienen imágenes bidimensionales.Se obtienen imágenes bidimensionales.

Efecto DopplerEfecto Doppler

Cuando un haz ultrasónico incide en una Cuando un haz ultrasónico incide en una sup. Inmóvil, la onda reflejada,tiene la sup. Inmóvil, la onda reflejada,tiene la misma fr que la onda que fue transmitida misma fr que la onda que fue transmitida

Si la sup está en movimiento, la onda Si la sup está en movimiento, la onda reflejada tendrá una fr diferente de la reflejada tendrá una fr diferente de la transmitida . (Cambio de fr Doppler )transmitida . (Cambio de fr Doppler )

Ej : arteria supraorbitaria o la oftálmicaEj : arteria supraorbitaria o la oftálmica

Efecto DopplerEfecto Doppler

Cambio de Frecuencia DopplerCambio de Frecuencia Doppler

>V g.rojos > Fd>V g.rojos > Fd

Al explorar un vaso el Al explorar un vaso el operador deberá operador deberá mantener un haz mantener un haz entre 40º – 60º , para entre 40º – 60º , para obtener una señal obtener una señal adecuada.adecuada.

Aplicabilidad Terapeútica USAplicabilidad Terapeútica US

FACOEMULSIFICACIÓN

Aplicabilidad Terapeútica de USAplicabilidad Terapeútica de US

GRACIAS