Le point Vétérinaire n° 341 du 01/12/2013
 

LASER THÉRAPEUTIQUE

Dossier

Thierry Poitte

Clinique vétérinaire, 8, rue des Culquoilès, La Croix-Michaud, 17630 La Flotte-en-Ré
Clinique vétérinaire, 9, avenue du Général-de-Gaulle, 17410 Saint-Martin-de-Ré

Les caractéristiques de la lumière laser et les progrès des appareils émetteurs permettent d’envisager de nombreuses applications thérapeutiques.

Résumé

> Les caractéristiques du faisceau laser ainsi que les paramètres techniques à considérer pour choisir un appareil laser sont développés. Celui-ci doit permettre un continuum optimal entre l’absorption et la pénétration du rayonnement laser. Les effets produits par le rayonnement sur les tissus vivants dépendent de la puissance émise par unité de surface et de la durée d’exposition. Il est transformé en d’autres formes d’énergie lors de son absorption. Ces effets peuvent être photoplasmolytiques, photo-ablatifs, photo­thermiques ou photochimiques. Ainsi, le rayon­nement est source de photobiostimulation sur diverses cibles cellulaires, appelées chromophores, qui diffèrent selon les longueurs d’onde utilisées.

Summary

Principles and technological aspects of laser therapy

> The characteristics of the laser beam as well as the technical parameters to consider when choosing a laser apparatus have evolved. They must allow an optimal continuum between absorption and penetration of the laser radiation. The effects of radiation on living tissue depend on the power emitted per unit area and the duration of exposure. The radiation is converted into other forms of energy during absorption. These effects can be photoplasmolytic, photoablatifs, photothermal or photochemical. Thus, radiation is a source of photobiostimulation for various cellular targets, known as chromophores, which differ depending on the wavelength used.

Key words

Laser, photobiostimulation, pain, inflammation, wound healing

Les systèmes laser sont des appareils qui génèrent un faisceau lumineux hautement énergétique et d’une grande pureté spectrale. Le rayonnement électromagnétique produit et amplifié par une émission stimulée présente des caractéristiques de cohérence, de monochromaticité et d’extrême convergence.

Lorsqu’elle est absorbée par un tissu cible, la lumière laser est transformée en une autre forme d’énergie, fonction de la puissance administrée par surface et de la durée d’exposition.

La prise en charge des affections chroniques douloureuses et inflammatoires par la thérapie au laser relève d’un mécanisme appelé “photobiomodulation”, agissant directement sur le métabolisme et l’environnement des cellules.

1 Caractéristiques du faisceau laser

Au début du siècle dernier, Albert Einstein démontre la double nature ondulatoire et corpusculaire de la lumière. Cette vision du monde physique permet de considérer la lumière à la fois comme une onde et un ensemble de particules porteuses d’énergie, les photons (encadré 1).

Le rayonnement produit est monochromatique, associé à une seule longueur d’onde, contrairement à la lumière blanche dite “polychromatique” et dispersable par un prisme.

L’œil humain est sensible aux radiations dont les longueurs d’onde sont comprises entre 380nm (violet) et 780 nm (rouge), avec une sensibilité maximale à 555 nm (vert). La lumière produite par un laser peut être portée par un spectre de longueurs d’onde allant du visible à l’infrarouge et à l’ultraviolet (figure 1).

La plupart des lasers utilisés n’émettent pas de lumière visible. Ils sont alors souvent associés à un second laser, non thérapeutique, qui produit une lumière rouge ou verte, visible et servant de guide.

La lumière émise par un laser présente une triple cohérence :

– chromatique : les photons ont une seule longueur d’onde ;

– spatiale : les photons sont émis dans une seule direction ;

– temporelle : les photons présentent tous la même phase.

Elle a également des propriétés remarquables de convergence. Les ondes électromagnétiques d’un faisceau laser sont focalisées, toutes émises en phase et à la même fréquence, concentrant l’énergie en un seul point et en un temps très court.

Ces propriétés expliquent que le laser délivre une impulsion hautement énergétique.

Ainsi, pour un faisceau laser de puissance 1  W, dont la section est de 1 mm2, la densité surfacique est de 106W/m2, soit 100 W/cm2. Par comparaison, une ampoule électrique de 100 W (consommation électrique) possède une puissance lumineuse de 1 W/m2. Le corollaire est qu’un laser peut être dangereux à partir de quelques mW.

Toutes ces qualités dépendent du type de diode laser utilisée (encadrés 2 et 3). Les véritables diodes laser génèrent une radiation cohérente, monochromatique, focalisée, et susceptible d’atteindre dans les tissus des profondeurs supérieures à 5 cm.

2 Paramètres techniques à considérer pour choisir un appareil

Le choix d’un appareil laser est guidé par la recherche de qualités technologiques permettant l’optimisation d’un continuum absorption-pénétration.

Notion d’absorption

Le faisceau lumineux subit, au contact de la peau, des mécanismes physiques de réflexion, de dispersion, de diffusion et d’absorption qui limitent sa pénétration (figure 2) [1].

La réflexion constitue une perte d’énergie, mais aussi une source potentielle de danger pour le thérapeute.

La dispersion désigne tout ce qui dévie la lumière incidente de sa direction initiale. Elle provient des indices variables de réfraction et de diffraction des tissus traversés. La diffusion, en relation avec l’hétérogénéité des tissus traversés, participe à l’atténuation de la pénétration.

L’absorption est fonction du moyen de transmission utilisé, du type de laser, de la longueur d’onde émise, de la puissance reçue et des constituants biologiques traversés. Les premiers lasers médicaux, proposés dans les années 1980, utilisaient une succession de miroirs pour assurer la transmission de la source au point d’émission, mais le rendement de ces systèmes n’était pas toujours bon. L’apparition des monofibres optiques souples à cœur de silice synthétique, présentant une très faible divergence du faisceau en sortie, a apporté une solution de transmission quasi idéale. Les capacités d’absorption des tissus diffèrent selon leur teneur en eau et la nature de la source laser utilisée (CO2, Nd : YAG, HeNe, etc.). Ainsi, le laser CO2 est préféré pour les sections chirurgicales en raison de sa capacité de volatilisation des tissus.

Entre 500 nm et 800 nm, la pénétration augmente généralement avec la longueur d’onde. Cette propriété n’est plus valable pour les lasers ablatifs et chirurgicaux (erbium à 2 940 nm et CO2 à 10 600 nm) en raison de leur très forte affinité pour l’eau, présente dès les premières couches de la peau.

Plus les tissus traversés sont variés en composition (épiderme, derme, graisse, tissus musculaires, cartilagineux, osseux, etc.), en épaisseur et en impédance optique, plus le phénomène d’absorption est élevé. Cela limite l’énergie finalement délivrée au tissu cible, surtout s’il est profond. Il est donc intéressant de bénéficier d’une réserve de puissance, surtout pour le traitement des zones profondes chez des animaux de fort gabarit.

La puissance résiduelle en fonction de la profondeur dépend ainsi de la longueur d’onde et des caractéristiques du milieu traversé. À 2 cm de profondeur, 50 % de la puissance initiale est perdue et, à 4 cm, il n’en reste que 25 %.

Ce continuum absorption-pénétration est déterminant car l’objectif d’un laser thérapeutique est de conduire l’énergie laser en profondeur dans les tissus pour biostimuler les couches profondes, et d’améliorer le processus de réparation et de régénération.

Notion de puissance

La notion de puissance délivrée est essentielle car elle définit le niveau d’énergie absorbable. L’énergie (exprimée en joules, J) est le produit de la puissance en watts (W) par le temps d’exposition en secondes (1  J = 1  W x 1 s).

Ainsi, un protocole de traitement requérant une dose de 10  J/cm2 appliquée sur une surface de 100 cm2 (soit la surface d’une main) doit délivrer en tout : 10 J x 100 = 1 000 J.

Pour produire cette dose :

– un laser d’une puissance de 100 mW devrait être appliqué pendant plus de 2 heures (1 000 J/0,1 W = 10 000 s) ;

– et un laser d’une puissance de 10 W nécessite moins de 2 minutes d’utilisation (1 000 J/10 W = 100 s).

Certains systèmes proposent des diodes montées en série afin d’obtenir une puissance plus élevée. Ainsi, deux diodes de 4 W montées en série permettent d’afficher, en théorie, une puissance de 8 W. Ce montage, s’il offre des prix plus attractifs, ne peut être comparé aux systèmes à diode unique car la puissance nominale de la diode est un élément déterminant de sa valeur.

Une classification des lasers en fonction de la puissance du rayonnement émis en watts sert de référence réglementaire, et permet d’alerter les utilisateurs sur les risques de lésions cutanées et oculaires(1) (encadré 4).

Elle range dans la classe 4 tous les lasers d’une puissance supérieure à 500 mW. Elle ne permet donc pas la distinction entre un laser chirurgical de 50 W et un laser thérapeutique de 0,5 W, ni, dans les lasers thérapeutiques, entre ceux d’une puissance suffisante pour générer un effet photothermique et les lasers dits “froids”. Se référer à la classe uniquement ou à l’appellation “laser thérapeutique” pour différencier des appareils laser n’est donc pas suffisant et peut prêter à confusion.

Notion de surface de traitement et de densité énergétique

Alors que le laser chirurgical est appliqué directement à partir de fibres optiques de quelques dizaines de µm, le laser thérapeutique de classe 4 diffuse à travers un système optique qui produit un faisceau de 10 à 25 mm de diamètre, avec un angle pouvant diverger d’une dizaine de degrés. La surface couverte par le faisceau varie donc de 0,8 à 5 cm2 et les gammes de puissance par unité de surface sont de l’ordre de 0,4 à 3 W/cm2.

Les systèmes les plus avancés proposent des zooms optiques permettant d’ajuster précisément la surface de radiation sans changer la tête de l’applicateur et d’éloigner cette dernière tout en maintenant la même densité énergétique par unité de surface.

Les travaux de Tuner et de Hode suggèrent d’utiliser des densités d’énergie de 2 à 10 J/cm2 pour obtenir la biostimulation [10]. Des études dosimétriques et cliniques ont permis d’affiner ces recommandations en tenant compte des conditions aiguës et superficielles (2 à 6 J/cm2), ou chroniques et profondes (6 à 10 J/cm2).

Mode d’émission du rayonnement

Le mode d’émission peut être continu ou pulsé (intermittent), à différentes fréquences de pulsation (nombre d’impulsions par seconde). Pour une puissance donnée, il semblerait que certains types de cellules réagissent différemment selon le mode d’émission et que le temps de pause entre deux impulsions soit un paramètre déterminant de la réponse biologique [4, 5].

FRÉQUENCE DE LA PULSATION INTERMITTENTE

Si la plupart des études in vitro sur les effets biologiques du laser rapportent systématiquement les longueurs d’onde et les doses énergétiques délivrées, en revanche, l’auteur n’a pas connaissance d’essai in vivo explorant les impacts des différentes fréquences.

Expérimentalement, les utilisateurs de lasers thérapeutiques observent :

– une meilleure réponse antalgique pour des fréquences basses, de l’ordre de 2 à 100 Hz ;

– une biostimulation entre 500 et 700 Hz ;

– une action anti-inflammatoire entre 2 500 et 5 000 Hz ;

– un effet antibactérien optimal pour des fréquences supérieures à 10 000 Hz [2].

NATURE DES TISSUS TRAVERSÉS

Sans que le phénomène soit clairement expliqué, il est probable que les différents types de cellules répondent plus ou moins bien à la manière dont elles sont exposées au rayonnement. La contenance en eau, variable d’un ostéoblaste (60 %) à une cellule musculaire lisse (90 %), constitue un premier élément de réponse, et explique la meilleure efficacité des fréquences basses sur l’os et des fréquences hautes sur les tissus mous.

Les tissus répondent donc différemment selon la fréquence délivrée, en raison notamment de cette teneur en eau qui conditionne leur aptitude à dissiper la chaleur. La stimulation est maximale en mode continu ou pulsé, avec une fréquence de 2 à 100 Hz pour les os et le cartilage. Les fréquences maximales d’efficacité pour les tissus conjonctifs, les muscles et les plaies ouvertes sont respectivement de 500 à 700 Hz, 2 500 à 5 000 Hz et 10 000 Hz. La combinaison de plusieurs modes et de fréquences d’intensité croissante optimise le ciblage des constituants anatomiques rencontrés [5].

IMPORTANCE DE LA QUALITÉ DU MATÉRIEL UTILISÉ

Les nouvelles diodes de haute technologie, comme les semi-conducteurs arséniure de gallium-aluminium (gallium aluminium arsenide, GaAlAs), permettent de délivrer des impulsions avec un très large spectre de fréquences (1 à 10 kHz), tout en garantissant des puissances moyennes élevées.

Des systèmes de refroidissement à effet Peltier (thermo-électrique) sont préférables aux seuls ventilateurs pour prévenir la détérioration des diodes.

L’Intense Super Pulse(ISP, succession de flashs de haute intensité et de très courte durée) permet de conserver la puissance délivrée en profondeur quand les couches superficielles traversées présentent une impédance optique élevée, donc une forte capacité d’absorption. Ce mode est particulièrement intéressant pour atteindre les zones profondes ou traiter les animaux à pelage sombre sans accumulation de chaleur en surface.

La notion de puissance moyenne est importante car un laser délivrant une puissance “peak” instantanée élevée (50 W), mais sur des temps de pulsation de l’ordre de la nanoseconde, même à des fréquences maximales (20 000 Hz), ne génère finalement que de très faibles quantités d’énergie (de l’ordre du mW).

3 Effets du laser sur les tissus

Les impacts produits par le rayonnement laser sur les tissus vivants dépendent de la puissance émise par unité de surface et de la durée d’exposition au rayonnement (figure 3). Celui-ci est transforme ? en d’autres formes d’énergie quand il est absorbe ? par les tissus cibles.

Dans des ordres décroissant d’irradiance (puissance/cm2) et croissant de durée d’exposition, ces effets peuvent être photoplasmolytiques, photo-ablatifs, photothermiques ou photochimiques : une irradiance faible associée à une durée de traitement de plusieurs minutes convertit l’énergie lumineuse en énergie chimique.

Effets photoplasmolytiques

Un laser de grande puissance (de l’ordre du kW/cm2 délivré par une fibre optique de quelques microns) émettant des impulsions de l’ordre de la picoseconde génère des champs électriques tels que les effets électromécaniques sont capables de porter un matériau à l’état d’un gaz ionisé et désordonné, appelé plasma.

L’onde de choc associée à la formation et à l’expansion de ce plasma engendre des ondes de pression extrêmement importantes et, par conséquent, une rupture mécanique du matériau.

Les applications médicales de ce principe sur une structure tissulaire concernent la lithotritie et l’ophtalmologie.

Effets photo-ablatifs

Des niveaux de puissance plus réduits et des temps d’exposition plus longs produisent des effets photo-ablatifs, utilisés en chirurgie réfractive et en dermatologie. Il s’agit d’une ablation stricto sensu de découpe des berges, sans effet thermique, comme le ferait un scalpel. Les photons appliqués montrent une énergie supérieure à l’énergie de liaison des molécules biologiques, et permettent ainsi de dissocier les ponts peptidiques ou carbone-carbone des chaînes polypeptidiques.

Effets photothermiques

Diminuer encore la fréquence et augmenter le temps d’exposition offrent des effets photothermiques pouvant aller de l’hyperthermie (45 °C) à la coagulation (60 °C), jusqu’à la vaporisation de l’eau cellulaire (100 °C). Ces bénéfices sont à l’origine de l’utilisation du laser chirurgical.

Effets photochimiques

Pour les niveaux les plus bas, de l’ordre du mW, et pour des temps d’exposition mesurés en minute, des effets photochimiques sont obtenus. Ils agissent sur les métabolismes cellulaires : augmentation de la production mitochondriale d’adénosine triphosphate (ATP), prolifération cellulaire, réduction des taux de prostaglandine PGE2 et d’interleukine Il-1, etc.

André Mester, physicien hongrois, en étudiant l’effet du laser sur la destruction de cellules cancéreuses chez le rat, a observé le premier les effets thérapeutiques du rayonnement laser. En testant de faibles niveaux de puissance, il a constaté une accélération de la cicatrisation des plaies chirurgicales. C’est à lui que revient la découverte du principe de la photobiostimulation, à la base des applications du laser thérapeutique [7].

4 Principes de la photo­biostimulation

La lumière laser et ses différentes longueurs d’onde sont susceptibles d’influencer certaines cibles biologiques dans l’organisme grâce à l’absorption des chromophores.

Les chromophores, des cibles cellulaires

Les chromophores sont des molécules pigmentées situées dans les membranes cellulaires et les organites, capables d’absorber l’énergie photonique. Les trois plus importants sont l’hémoglobine, la mélanine et le cytochrome C. Ils présentent chacun des pics d’absorption en fonction de la longueur d’onde utilisée (figure 4).

En captant de manière sélective une longueur d’onde d’un laser, le tissu cible et ses chromophores subissent des réactions localisées, alors que les tissus biologiques environnants sans chromophores ne sont pas ou peu affectés.

Les effets attendus, réunis sous le terme de photobiostimulation, reposent sur l’augmentation de la microcirculation, la libération d’oxygène par les hématies, la production accrue d’ATP et des changements de potentiel membranaire.

Effets attendus sur le cytochrome C

Le mode d’action le plus remarquable se situe en regard de la membrane interne des mitochondries, où se localisent les cytochromes C, photorécepteurs les mieux connus [3, 6]. Les cytochromes C sont les principales protéines de la chaîne respiratoire mitochondriale, sources les plus importantes de la synthèse de l’ATP via la phosphorylation oxydative (90 % de la production d’ATP). Les cytochromes C contiennent du fer et du cuivre qui les rendent hypersensibles aux lumières rouge et proches de l’infrarouge.

Au cours de stress oxydatif (traumatismes, inflammations, etc.), la mitochondrie n’est plus capable de produire de l’ATP, mais libère des radicaux libres délétères et induit la sécrétion de prostaglandines et de cytokines.

Les cytochromes C irradiés par les infrarouges relancent le métabolisme cellulaire, réduisent le vieillissement cellulaire par l’élimination des radicaux libres et stimulent la production de monoxyde d’azote (NO), seul neuromédiateur gazeux activant la synthèse protéique et diminuant l’agrégation plaquettaire.

La longueur d’onde de 800 nm est peu absorbée par la mélanine, l’eau et l’hémoglobine. Elle pénètre donc plus profondément et offre une action optimale sur ce cytochrome C.

Effets attendus sur l’eau et les autres chromophores

L’absorption par les molécules d’eau, maximale à 970 nm, provoque un différentiel de température au niveau cellulaire, à l’origine de différences de pression. Ces dernières, dénommées gradients de pression, fournissent la force propulsive nécessaire à la circulation vers les zones de plus basse tension. La microcirculation sanguine périphérique est ainsi améliorée.

La forte absorption liée à cette longueur d’onde renforce l’activité thermique superficielle (bénéfique lorsqu’elle est modérée), mais limite par conséquent la pénétration et l’action en profondeur.

L’absorption par l’hémoglobine, maximale à 800 et à 905 nm, libère l’oxygène, favorisant la production aérobie d’ATP (cycle de Krebs).

L’absorption par la mélanine, maximale à 660 nm, est responsable d’une action favorable sur la peau en raison d’une élévation de la température, activant la microcirculation et l’expression de protéines de choc thermique : les HSP70 (Heat Shock Protein). Celles-ci entraînent la multiplication des fibroblastes, une augmentation de la synthèse de collagène et une diminution des processus inflammatoires [9].

Cependant, cette élévation de température est à surveiller chez les animaux à peau sombre en raison d’un risque accru de brûlure.

Innocuité sur les tissus sains

Les irradiations de tissus intacts par des densités d’énergie de 2 à 10 J/cm2 n’ont pas d’influence sur le métabolisme cellulaire et ne sont pas susceptibles de léser les cellules. Les irradiations de cellules lésées, présentant un potentiel instable de membrane et un déficit de réserves d’énergie, contribuent à maintenir ou à rétablir l’homéostasie de celles-ci.

Il est particulièrement intéressant d’associer au sein d’un même laser plusieurs diodes, donc trois ou quatre longueurs d’onde différentes, pour optimiser les capacités d’absorption des chromophores, mais aussi les niveaux de pénétration. Cette combinaison permet la meilleure expression des trois propriétés essentielles du laser infrarouge : actions antalgique, anti-inflammatoire et cicatrisante (effets régénérateurs)(2).

Conclusion

La connaissance des principes et des aspects technologiques des lasers médicaux est un prérequis à la compréhension des modes d’action du rayonnement infrarouge et à une utilisation correcte dans des indications bien ciblées.

  • (1) Source : Institut national de recherche et de sécurité pour la prévention des accidents du travail et des maladies professionnelles, INRS.

  • (2) Voir l’article “Propriétés thérapeutiques du laser” du même auteur, dans ce numéro.

Références

  • 1. Brunetaud JM, Decomps B, Griesemann JC. Les applications thérapeutiques des lasers. Rev. Phys. Appl. 1980;(15):1417-1426.
  • 2. Huang YY, Sharma SK, Caroll J et coll. Biphasic dose response in low level light therapy – an update. Dose Response. 2011;9(4):602-618.
  • 3. Karu TI. Multiple roles of cytochrome c oxidase in mammalian cells under action of red and IR-A radiation. IUBMB Life 2010;62(8):607-610.
  • 4. Karu TI, Pyatibrat LV, Kalendo GS. Studies into the action specifics of a pulsed GaAIAs laser on a cell culture. Part 2. Laser in Life Sciences 2001;9:211-217.
  • 5. Karu TI, Pyatibrat LV, Ryabykh TP. Nonmonotonic behaviour of the dose dependence of the radiation effect on cells in vitroexposed to frequency modulated laser radiation at 820 nm. Lasers Surg. Med. 1997;21(5):485-492.
  • 6. Masha RT, Houreld N, Abrahamse H. Low-intensity laser irradiation at 660 nm stimulates cytochrome c oxidase in stressed fibroblast cells. Lasers Surg. Med. 2012;44(5):429-434.
  • 7. Mester E, Mester AF, Mester A. The biomedical effects of laser application. Lasers Surg. Med. 1985;5(1):31-39.
  • 8. Mordon S. Applications médicales du laser. Reflets Phys. 2010;(21):65-69, en partenariat avec Le Bup Physique-chimie n° 927.
  • 9. Souil E, Capon A, Mordon S et coll. Treatment with 815-nm diode laser induces long-lasting expression of 72-kDa heat shock protein in normal rat skin. Br. J. Dermatol. 2001;144(2):260-266.
  • 10. Tuner J, Hode L. Laser therapy, clinical practice and scientific background. Grängesberg (Sweden), Prima Books. 2002:70.

Conflit d’intérêts

Activités de formation ou de conseil auprès des entreprises Biokéma, Mikan et Vtrade.

ENCADRÉ 1
Historique et principes de fonctionnement du laser

Le laser, par ses applications technologiques industrielles et médicales, est un produit emblématique des retombées de la recherche fondamentale dans ce qu’elle a de plus abstrait, à savoir la mécanique quantique.

À partir de 1905, Einstein reconnaît à la lumière sa double nature ondulatoire et corpusculaire. Les photons émis sont des grains de lumière dotés de paquets d’énergie élémentaire et définis par une longueur d’onde inversement proportionnelle à l’énergie transportée (les photons ont d’autant plus d’énergie que leur longueur d’onde est courte).

Les interactions de la lumière et de la matière sont connues : il s’agit de l’absorption de la lumière par la matière et de l’émission spontanée de lumière par la matière excitée. En 1917, Einstein découvre que le processus d’absorption peut être inversé pour définir un second type d’émission : l’émission stimulée. L’excitation des atomes les place dans un état quantique instable (inversion de population), dit de haute énergie, et le retour à un état de basse énergie se produit par l’émission de photons. La multiplication de ce phénomène, mis au point par la technique de pompage optique d’Alfred Kastler dans les années 1950, conduit à l’émission d’un faisceau laser.

Formidable opportunité pour l’industrie car ils permettent la découpe précise et rapide des métaux, les systèmes laser sont testés en médecine dès les années 1970.

ENCADRÉ 2
Constitution d’un appareil émettant un faisceau laser

Un laser est constitué :

– d’un milieu actif, liquide, gazeux ou solide, qui renferme les particules excitées, donnant la longueur d’onde du laser (donc la couleur du faisceau), ainsi que sa dénomination : laser gazeux à CO2, laser solide Nd : YAG (grenat d’yttrium-aluminium dopé au néodyme), laser à semi-conducteurs arséniure de gallium-aluminium (gallium aluminium arsenide, GaAlAs), etc. ;

– d’un système de pompage constitué d’une source d’énergie extérieure : décharge électronique, courant électrique, lumière ordinaire ou autre laser ;

– d’une cavité de résonance formée de deux miroirs parallèles, l’un réfléchissant et l’autre semi-transparent, permettant l’émergence d’un grand nombre de photons après amplification.

ENCADRÉ 3
Différents types de diodes

Les propriétés d’un appareil laser dépendent des diodes utilisées :

– les diodes type LED (Light-Emitting Diode) ne sont pas à proprement parler de véritables diodes laser car elles génèrent un rayonnement qui n’est ni cohérent, ni focalisé. Elles sont proposées sur des systèmes dits laser à faible coût, offrant parfois des puissances élevées de près de 10 W mais incapables de traiter les tissus cibles à plus de 1 cm de profondeur ;

– les diodes type SLD (Super-Luminous Diode) fournissent un rayonnement plus focalisé (divergence de 30°) que les diodes LED, mais elles ne génèrent pas d’onde cohérente. Elles sont limitées par leur faible pénétration (inférieure à 2 cm) et sont aussi improprement utilisées dans les systèmes dits laser ;

– les diodes laser véritables génèrent une radiation cohérente, monochromatique, focalisée, et susceptible d’atteindre des profondeurs supérieures à 5 cm.

ENCADRÉ 4
Classification des systèmes laser

• Classe 1 : lasers de puissance inférieure à 0,5 mW, intrinsèquement sans danger.

• Classe 2 : lasers à rayonnement visible (400 à 700 nm de longueur d’onde) et de puissance inférieure à 1 mW. La protection de l’œil est assurée par le réflexe palpébral.

• Classe 3a : lasers de puissance moyenne inférieure à 5 mW. La vision directe est dangereuse si elle est supérieure à 0,25 s ou effectuée à travers un instrument d’optique.

• Classe 3b : lasers de puissance comprise entre 5 mW et 500 mW. La vision directe est toujours dangereuse, ainsi que la réflexion du faisceau.

• Classe 4 : lasers de puissance supérieure à 500 mW. La vision directe et par réflexion ou diffusion du faisceau est toujours dangereuse, à l’origine de lésions cutanées et oculaires.

FIGURE 1
Spectre électromagnétique

FIGURE 2
Devenir du faisceau laser lors de son contact avec la peau

FIGURE 3
Différents effets obtenus sur les tissus biologiques avec les lasers selon la durée d’émission et l’irradiance

D’après [8].

FIGURE 4
Coefficients d’absorption des différents constituants biologiques selon la longueur d’onde

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