Interacção laser-tecido
80 Contracção das fibras de colagénio, necrose de coagulação
100 Vaporização
>150 Carbonização
>300 Fusão
O efeito fotoquímico consiste na administração de uma substância fotossensibilizante (FS) que é captada selectivamente pelo órgão/tecido alvo e activada secundariamente por radiação de modo a produzir substâncias tóxicas e provocar a morte do tecido alvo.
No caso da TerapiaFotoDinâmica (PDT) são necessários três componentes:
Fotossensibilizantes (porfirias, clorinas, ftalocianinas, etc) administrados por via envenosa, tópica ou endocavitária;
Luz. Os efeitos fotoquímicos ocorrem a baixa densidade de potência com tempos de acção prolongados. O comprimento de onda da radiação deve ser escolhido tendo em conta o espectro de absorção do fotossensibilizante e os coeficientes de absorção (probabilidade de o fotão ser absorvido) e dispersão (probabilidade de o fotão ser desviado) do tecido;
Presença de oxigénio leva a substância fotossensibilizante a reagir com substratos (reacção tipo I) ou directamente com o O2 (reacção tipo II).
Na fotodisrupção utilizam-se lasers Nd: YAG para produzir efeitos mecânicos, como por exemplo, partir calcos renais ou calcos da vesícula. A densidade de potência utilizada é muito elevada e é distribuída numa fracção de tempo extremamente curta.
Através da fotoablação podem fazer-se cortes muito precisos sem efeitos secundários no tecido circundante (efeito térmico, mecânico). A energia da radiação utilizada quebra as ligações das moléculas que constituem os tecidos (por ex, proteínas) e faz com que estas se “desintegrem”.
Este efeito da radiação laser é utilizado, por exemplo, em oftalmologia para o tratamento da miopia.
Tanto a fotodisrupção como a fotoablação induzida por plasma têm a origem na disrupção óptica e na formação de plasma. Os acontecimentos que levam a estes dois efeitos podem ser sumarizados:
1. O impulso laser de alta energia vai provocar a ionização de átomos do tecido alvo; 2. O excesso de energia acelera electrões livres;
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3. Estes, por sua vez, vão provocar uma cascata electrónica, levando à ionização de outros átomos;
4. Ao fim de algum tempo, o local irradiado é elevado para um estado da matéria denominado plasma (estado físico da matéria que se consegue a altas temperaturas e altas pressões, onde se perde a individualidade dos elementos químicos que o constituem. Só restam electrões livres, uma amálgama de electrões, núcleos, protões, etc.);
5. Como o plasma não pode existir à temperatura e pressão ambientes, desaparece do local, provocando cortes extremamente precisos - fotoablação. É possível prever qual a profundidade do corte, controlando a intensidade de energia;
Apenas para a fotodisrupção:
6. O plasma provoca uma onda de choque, ou seja, depois do plasma desaparecer, origina-se um ponto de descontinuidade para onde cai a matéria circundante. Neste momento, gera-se uma onda de choque que se propaga, não conseguindo, no entanto, passar pelo local onde existe uma grande quantidade de energia, mas apenas daí para trás. Ao progredir em sentido inverso, se encontrar uma superfície dura, a onda de choque quebra-a - fotodisrupção;
Esta propriedade é aproveitada apontando-se o laser para o lado de lá de uma determinada estrutura e gerando uma onda de choque numa direcção que a parta.
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Ultrasons
As ondas sonoras são ondas mecânicas longitudinais que se propagam num meio elástico. Ondas sonoras de frequência entre 20 Hz e 20 kHz (janela de frequências) têm a capacidade de impressionar a membrana do tímpano, sendo vulgarmente chamadas sons. Ondas de frequência inferior são infra-sons e as de frequência superior são ultra-sons (que vamos focar neste capítulo).
O estudo do som e das suas propriedades tem importância em medicina:
Linguagem;
Audição;
Ruídos fisiológicos e patológicos;
Ultrassonoterapia: utilização de ultra-sons com objectivo terapêutico;
Ultrassonografia: utilização de ultra-sons com objectivo diagnóstico.
A produção de ultra-sons é feita com recurso a geradores piezoeléctricos que utilizam o efeito piezoeléctrico, obtido sobretudo em determinado tipo de cerâmicas (PZT), aproveitam o valor da frequência própria dessas estruturas e o efeito de ressonância.
O efeito piezoeléctrico consiste na deformação elástica de um material pela aplicação de um campo eléctrico. Já o efeito piezoeléctrico inverso é caracterizado pelo aparecimento de cargas eléctricas na superfície de um material quando este é sujeito a forças de pressão (compressões e expansões). De entre os materiais capazes de produzir estes efeitos podemos destacar o quartzo e algumas cerâmicas.
Relativamente à emissão dos ultra-sons, é possível dividir a zona em que se vai sentir a sua acção em duas partes:
Zona de Fresnel: zona próxima da emissão onde a intensidade do som é superior à
esperada teoricamente;
Zona de Fraunhofer: zona mais afastada de intensidade igual à esperada e onde o som sofre um certa dispersão. Depende sobretudo da frequência e da forma da cabeça do emissor do ultra-som.
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Existem outros fenómenos físicos que são importantes quando se utilizam ultra-sons:
Interferência: a ocorrência de interferência pode levar a que, em determinados locais, a intensidade do ultra-som seja superior àquela que se está a introduzir. Pode provocar queimaduras internas;
Cativação: quando um ultra-som se propaga num líquido que contém gases dissolvidos, esses gases podem formar bolhas que podem implodir. É possível utilizar este efeito, por exemplo, para esterilização – as bactérias são destruídas;
Pressão de radiação: a emissão do ultra-som dá origem a uma determinada pressão, que depende da sua intensidade. Pode utilizar-se este fenómeno para medir a intensidade da radiação ou para introduzir substâncias na pele sob a forma de creme ou gel.
A ultrasonoterapia (terapia com ultra-sons) faz uso dos efeitos biofísicos dos ultra-sons:
Efeitos térmicos: a emissão de um ultra-som de forma contínua produz calor por dissipação. A profundidade a que a temperatura sofre maiores alterações depende da frequência da radiação: por exemplo, uma sonda de 3 MHz é menos penetrante e a produção de calor dá-se mais à superfície. Já uma sonda de 1Mhz provoca o aquecimento de estruturas mais profundas;
Efeitos mecânicos: emitem-se ultra-sons de forma pulsátil;
Efeitos biológicos: resultam da combinação dos efeitos térmicos e mecânicos.
A ecografia é a técnica de ultrassonografia (diagnóstico com ultra-sons) mais utilizada e baseia-se na interpretação do som reflectido (eco) nas descontinuidades dos tecidos quando estes são atingidos por uma onda sonora, para produzir imagens.
Esta técnica tem inúmeras vantagens:
Não invasiva;
Inócua;
Baixo custo.
A ecografia tem diversas aplicações:
Visualização de órgãos e massas em várias zonas:
o Pescoço (tiroideia, paratiroideias);
o Abdómen (fígado, vesícula, pâncreas, baço);
o Aparelho urinário (rins, bexiga e próstata);
o Aparelho cardiovascular (coração, artérias, veias); o Partes moles (músculos, tendões);
É muito utilizada em ginecologia e obstetrícia;
Só não pode ser aplicada nos pulmões, devido à quantidade de gás presente nesses
órgãos, e nos ossos, estes reflectem totalmente as ondas e não permitem a visualização em profundidade.
62 Possibilita diferentes métodos de representação:
Modo A: modo de amplitude. Representa a medição da distância a que o ultra-som é emitido e reflectido e permite representar, num sistema de coordenadas (x,y), a profundidade do sinal a que o ultra-som foi reflectido. Possibilita medições com precisão e representação bidimensional. É o modo mais antigo;
Modo B: modo de brilho. Representa também um sistema de coordenadas espaciais e permite medir a distância resultante do varrimento que se faz a uma estrutura. Já permite obter imagens (estáticas) de tipo topográfico e ter uma imagem bidimensional. Por exemplo, relativamente a órgãos, permite ter uma imagem do seu contorno. É mais avançado que o modo A;
Modo M: modo de movimento. Tecnologicamente mais complexo, é obtido por
processos mecânicos ou electrónicos (uma sonda de ultra-sons com vários cristais emite ondas com várias frequências). Permite fazer um varrimento, representando a profundidade em função do tempo, e registar os movimentos de estruturas. Utiliza-se, por exemplo, para visualizar ecograficamente as válvulas do coração a funcionar, tem-se uma ideia do movimento em tempo real (ecografias mais sofisticadas);
Dopller: utiliza feixes contínuos e baseia-se no efeito de doppler (a altura do som depende não só da frequência mas da velocidade relativa entre o emissor e receptor). Permite medir débitos, como a velocidade de circulação do sangue numa artéria.
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