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Report AIFM n.6 - 2009:Report AIFM n.2 - 2004

1. manifestato dalle lunghezze d onda infrarosse quali quelle dei laser Ho YAG Er YAG e CO2 2 10 mm che subiscono un assorbimento massivo principalmente ad opera del contenuto acquoso dei tessuti In questi casi la profondit di penetra zione della radiazione risulta dell ordine di 1 100 mm ed il fenomeno della diffu sione pu essere trascurato ai fini della propagazione 11 Assorbimento confrontabile con la diffusione Nella banda ottica dello spettro a cui appartengono le emissioni dei laser ad Argon Nd YAG duplicato e vapori di Rame 450 570 nm gli effetti dell assorbi mento e della diffusione risultano di entit confrontabile con profondit di penetra zione tipiche fra 100 micrometri e un millimetro 111 Diffusione predominante Nelle regioni spettrali del rosso e del vicino infrarosso tipicamente fra 600 nm e 1 5 mm il tessuto presenta una finestra di trasmissione per la radiazione elettroma gnetica In questa banda a cui appartengono le emissioni dei laser a diodo a colo 62 REPORT AIFM N 5 2009 rante Nd YAG Alessandrite ed He Ne la diffusione predomina sull assorbimento e conseguentemente la profondit di penetrazione nell ordine di 1 5 mm risulta determinata dai fenomeni di diffusione multipla piuttosto che di assorbimento Una frazione non trascurabile della radiazione risulta diffusa all indietro e va sommarsi a quella incidente con l effetto di innalzare la temperatura nel tessu
2. La popolazione in generale meno esposta al rischio di un esposizione involon taria Se una persona assiste un paziente o un osservatore dovr essere dotato di DPI come gli altri operatori ove previsto altre situazioni a rischio si possono veri ficare se una persona non adeguatamente formata entra in un locale dove si utilizza una sorgente laser Tale eventualit dovrebbe essere ridotta al minimo dall uso di segnaletica opportuna installazione di lampade gialle al di fuori dei locali in cui funzionante un laser e segnaletica fissa prescritta vedasi paragrafo 5e seguente Si sconsiglia di collegare le porte di accesso alla ZLC con i dispositivi di interruzione del fascio laser presenti sulle apparecchiature per evitare gravi conseguenze al paziente Tali sistemi infatti se attivati interrompono l erogazione del fascio laser e predispongono l apparecchiatura ad un ciclo di auto test che pu durare anche qual che minuto Questo tempo ma anche pochi secondi sarebbero inaccettabili nel caso in cui il fascio laser dovesse servire alla cauterizzazione di un vaso sanguigno 5d Controlli sulle apparecchiature Allo scopo di garantire il corretto funzionamento delle apparecchiature laser sia dal punto di vista della prestazioni che da quello della sicurezza opportuno predi sporre un programma di assicurazione della qualit Si riporta di seguito un piano dei controlli che prende spunto dalla Norma CEI 76 68 e dalla Norm
3. 1 6 1 Canali di ablazione Riferimenti bibliografici Interazione laser tessuto Alla base dei vari processi che descrivono l interazione laser tessuto vi il con cetto tanto fondamentale da sembrare ovvio che la sola frazione di radiazione lumi nosa effettivamente assorbita da parte della materia biologica utilizzabile per l ap plicazione medico chirurgica Le differenti modalit in cui ci pu realizzarsi verranno trattate secondo una classificazione che per motivi di semplicit e di sintesi considera tre tipi di intera zioni fotochimica fototermica e fotomeccanica che si sviluppano rispettivamente ad intensita basse medioalte ed alte 1 71 comunque utile premettere alcuni cenni sulla propagazione della radiazione laser nei tessuti in quanto fondamentale per l utilizzatore medico conoscere sia il tipo di interazione predominante indotto radiazione laser sia dove tale processo abbia luogo all interno del tessuto al fine di circoscriverne gli effetti al volume da trattare 1 1 Propriet ottiche dei tessuti In generale l interazione della radiazione luminosa con un mezzo biologico dipende dalla lunghezza d onda della radiazione stessa e dalle propriet ottiche del tessuto Nonostante la complessit strutturale e le differenziazioni morfologiche in prima approssimazione i tessuti organici possono essere riguardati dal punto di vista ottico come mezzi omogenei e isotropi nei quali la propagazio
4. Nel caso di fibra multi modo che a differenza della fibra mono modo fre quentemente presente in ambito ospedaliero la formula diventa DNRO 17 4P 2 NAJ EMP dove NA l apertura numerica della fibra definita come NA n sing essendo pa l angolo di accettanza cio il pi grande angolo compreso tra l asse della fibra e la direzione della radiazione incidente per cui si abbia ancora il fenomeno della rifles sione totale all interno della fibra e n l indice di rifrazione del mezzo in cui immersa la fibra solitamente aria per cui n 1 EMP o Esposizione Massima Permessa il livello massimo di radiazione a cui gli occhi o la pelle possono essere esposti senza subire danni I valori di EMP sono diversi a seconda che siano relativi a pelle o a occhi e dipendono dalla lunghezza d onda della radiazione laser dalla durata dell impulso dal tempo di emissione e dalle dimensioni della zona irradiata LEA Livello massimo di Emissione Accessibile permesso in una particolare classe Tali valori sono basati sui valori di EMP dell occhio e dipendono dalla lun ghezza d onda della radiazione laser dalla durata dell impulso dal tempo di emis sione dalla modalit di funzionamento e dalla potenza energia della sorgente LASER MEDICALI 53 APPENDICE 2 Laser di laboratorio presenti in ambito ospedaliero Spesso negli Ospedali sono presenti laboratori di ricerca che utilizzano strumen ti
5. riportato nell appendice 4 5h Informazione e formazione degli operatori La formazione degli operatori riveste un ruolo importante nella prevenzione degli infortuni in quanto permette di approfondire le conoscenze sui rischi diretti e non legati all uso di tali dispositivi e la pericolosit di certi comportamenti a rischio e fornisce le informazioni necessarie per applicare correttamente le prescrizioni e uti lizzare in modo adeguato i dispositivi di protezione disponibili Un corso di informazione e formazione sui laser deve comprendere i seguenti argomenti da allegato D NORMA CEI 76 6 e caratteristiche della radiazione laser e generazione della radiazione laser e pericoli e principi di assicurazione di qualit e gestione dell apparecchio LASER MEDICALI 47 e interazione laser tessuto e gestione della sicurezza laser ruolo dell addetto alla sicurezza e analisi dei casi sospetti di esposizione accidentale e ZONA LASER CONTROLLATA limiti segnaletica di avvertimento con trollo dell accesso e dispositivi di protezione individuale e pericoli provocati dalla riflessione o dall assorbimento del fascio laser rispet to agli strumenti e ad altre sostanze e ai pericoli associati alle miscele aneste tiche e precauzioni per assicurare che l esposizione della pelle non protetta e degli occhi dei presenti sia inferiore ai livelli massimi permessi e pericoli per il paziente associati alle procedure di t
6. tolinea la necessit di avvalersi di persone competenti Per la delicatezza e impor tanza del compito da svolgere si ritiene che tale figura debba possedere un elevato livello di conoscenza dei principi fisici e delle interazioni delle radiazioni LASER con i materiali della strumentazione e delle metodiche di misura delle tecniche di valutazione e gestione dei rischi delle procedure di sicurezza da adottare Tali ele menti si ritiene debbano essere presenti nel curriculum professionale LASER MEDICALI 33 CAP 5 MISURE DI PREVENZIONE E PROTEZIONE Nella valutazione dei possibili pericoli derivanti dall impiego di sorgenti laser necessario considerare i tre seguenti aspetti x la capacit del laser o del sistema laser di provocare lesioni alle persone Questo comprende la possibilit di un accesso umano alla apertura di emissione principale della sorgente o di eventuali aperture secondarie w l ambiente in cui il laser viene installato x il livello di addestramento del personale che fa funzionare il laser o che pu essere esposto alla sua radiazione Nei paragrafi seguenti vengono analizzati in dettaglio gli aspetti che concorrono ad una gestione sicura delle apparecchiature laser in campo medico proponendo delle soluzioni operative 5a procedure standard operative Lo scopo di redigere delle procedure standard operative PSO quello di aumentare la consapevolezza dei pericoli e conseguentemente aumentare il liv
7. DNRO Le riflessioni diffuse sono normalmente sicure Classe 4 laser che sono anche in grado di produrre riflessioni diffuse pericolose Possono causare lesioni alla pelle e potrebbero anche costituire un pericolo di incen dio Il loro uso richiede estrema cautela La classificazione delle sorgenti LASER viene effettuata dal costruttore sulla base delle combinazioni possibili di potenza di emissione e lunghezza d onda della radiazione laser accessibile che in tutto il campo di funzionamento e in un momen 22 REPORT AIFM N 5 2009 to qualsiasi successivo alla sua fabbricazione porti alla sua collocazione nella clas se appropriata pi elevata La classificazione effettuata sulla base delle prove e delle indicazioni contenute nella norma CEI EN 60825 1 2003 Normalmente le sorgenti laser medicali impiegate in chirurgia appartengono alla classe 4 mentre quelle per uso terapeutico possono essere anche di classe 3B In questo documento vengono trattati esclusivamente apparecchiature di tali classi Le apparecchiature laser impiegate in ambito sanitario sono dispositivi medici definiti dalla direttiva 93 42 CEE D come qualsiasi strumento apparecchio impianto sostanza o altro prodotto compreso il software impiegato per il corret to funzionamento e destinato dal fabbricante ad essere impiegato nell uomo allo scopo di e diagnosi prevenzione controllo o attenuazione della malattia o di una ferita o handicap e stud
8. basse dosi tali da non alterare sensibilmente la loro attivit risultano pi sensibili all inattivazione al calore 66 REPORT AIFM n 5 2009 Processi di riparazione l importanza biologica di un danno da radiazione a livel lo molecolare funzione della sua riparabilit all interno della cellula che a sua volta dipende da vari fattori come le condizioni ambientali delle molecole alterate il tempo che intercorre tra danno e azione di recupero lo stadio di crescita cellulare II Radiazione visibile La radiazione ottica nella banda 400 500 nm in grado di produrre alterazioni genetiche in cellule animali ed anche umane dello stesso tipo di quelle che si rite neva finora essere provocate solo dalla radiazione UV Particolare attenzione deve essere perci rivolta alla protezione da radiazione laser nel viola blu di alta potenza ma anche di bassa potenza nel caso di esposizione prolungata Vari tipi di danni genetici sono stati osservati nella banda suddetta con particolare riguardo alla riga 405 nm del mercurio presente usualmente nelle lampade fluorescenti anche a luce fredda III Radiazione infrarossa La radiazione IR ha efficacia molto minore di quella UV VIS nel produrre alte razioni nei sistemi biologici di natura non termica Processi non termici possono verificarsi nel caso di elevate potenze di picco a mezzo di transizioni a due o pi fotoni 1 3 3 Biostimolazione La biostimolazione rappresenta un cap
9. contenenti sorgenti laser di classe di rischio elevata 3B o 4 tali strumenti ven gono utilizzati per applicazioni di ricerca avanzate e non vanno impiegati n in dia gnostica n per procedure terapeutiche Gli strumenti pi diffusi in questa categoria sono i FACScan FACStar FACSvantage FACScalibur ecc dove il suffisso FACS comune a tutti l acronimo delle parole Fluorescence Activated Cell Sorter Power Technology VLO 408 nm 15 mW Tipici strumenti di questa categoria sono quelli per la citometria a flusso uti lizzati per analizzare le caratteristiche delle cellule biologiche in studio in parti colare consentono di valutare lo stadio di evoluzione di una popolazione cellulare Tali apparecchiature sono generalmen te composte da tre elementi banco ottico che contiene il laser per generare e raccogliere i segnali luminosi consolle elettronica per convertire 1 segnali ottici in segnali elettronici che verranno indirizzati al computer per l a nalisi sistema computerizzato per l analisi dei dati La sospensione cellulare viene convogliata da un sistema fluidico di trasporto 54 REPORT AIFM N 5 2009 fino al punto di misura dove ciascuna cellula una alla volta viene esposta al fascio laser Ogni singola cellula assorbe l energia emessa dal laser e la rilascia successi vamente emettendo segnali luminosi caratteristici Tali segnali che sono legati alle caratteristiche fisiche delle ce
10. dal volume irraggiato verso la superficie del tessuto La riflessione all interfaccia aria tessuto produce la trasformazione della fase dell onda che da compressionale positiva diventa di rarefazione negativa Quest ultima esercita una sollecitazione di trazione interna al tessuto che per intensit laser suf ficientemente elevate pu superare la sua resistenza strutturale e provocare il distac co di uno strato prossimo alla superficie Un tale processo comunemente noto come spallazione laser II Vaporizzazione rapida AI di sopra della soglia di vaporizzazione per durate d impulso nel dominio dei nanosecondi la rimozione di tessuto pu realizzarsi tramite una processo di vapo rizzazione estremamente rapida con caratteristiche di natura esplosiva su scala microscopica Questa vaporizzazione esplosiva rappresenta uno dei processi prima ri di ablazione laser impiegati nelle tecniche chirurgiche per la rimozione precisa e controllata di tessuto molle in particolar modo quando sia importante minimizzare gli effetti collaterali di natura termica L irraggiamento laser trasferisce in tempi molto brevi l energia necessaria alla vaporizzazione del tessuto provocando una violenta eiezione di materiale dalla superficie che spinge l aria circostante come un pistone rigido in rapidissima espan sione Danni collaterali di tipo termico sono generalmente trascurabili perch le nergia trasferita allo strato di tessuto irr
11. deve superare di oltre 1 5 volte il diametro 1 E a Accettabile Inaccettabile Allineamento accettabile ed inaccettabile dei roggi La bruciatura deve essere simmetrica e di profondit uniforme Periodicit Prima di ogni uso a cura dell Utilizzatore Controllo 8 Potenza del fascio Strumentazione power meter tarato presso un ente certificato necessaria Modalit di scegliere 2 o 3 potenze rappresentative tra quelle di utilizzo clinico ed esecuzione effettuare almeno 3 misure per ciascuna potenza Tolleranza 20 rispetto al valore nominale impostato sulla apparecchiatura Periodicit annuale o dopo intervento di manutenzione o se segnalati problemi da parte dell Utilizzatore Controllo 9 Potenza del fascio Strumentazione Dispositivo incorporato di controllo della potenza ove esistente necessaria Modalit di Eseguire il controllo secondo quanto indicato sul manuale del laser esecuzione Tolleranza Secondo quanto indicato sul manuale del laser LASER MEDICALI 41 Controllo 10 Protezioni oculari Strumentazione nessuna necessaria Modalit di Controllo visivo del buono stato degli occhiali e della corrispondenza esecuzione tra lunghezza d onda filtrata e quella del laser impiegato Tolleranza Nel casi ci siano graffi incrinature o danni alla montatura provvedere alla sostituzione degli occhiali Periodicit Prima di ogni uso a cura dell Utilizzato
12. ottici per la visione diretta del fascio Classe 1M laser che emettono radiazione nell intervallo di lunghezze d onda tra 302 5nm e 4000 nm che sono sicuri nelle condizioni di funzionamento ragionevol mente prevedibili ma che possono essere pericolosi se l utilizzatore impiega ottiche all interno del fascio Classe 2 laser che emettono radiazione visibile nell intervallo di lunghezze d onda tra 400 nm e 700 nm in cui la protezione dell occhio normalmente assicurata dalle rea zioni di difesa compreso il riflesso palpebrale Questa reazione pu essere prevista per fornire una protezione adeguata nelle condizioni di funzionamento ragionevolmente prevedibili compreso l impiego di strumenti ottici per la visione diretta del fascio Classe 2M laser che emettono radiazione visibile nell intervallo di lunghezze d onda tra 400 nm e 700 nm in cui la protezione dell occhio normalmente assicurata dalle reazioni di difesa compreso il riflesso palpebrale Tuttavia l osservazione dell emissio ne pu risultare pericolosa se all interno del fascio l utilizzatore impiega ottiche Classe 3R laser che emettono nell intervallo di lunghezze d onda compreso tra 302 5 nm e 106 nm in cui la visione diretta del fascio potenzialmente pericolosa ma il rischio inferiore a quello dei laser di classe 3B Classe 3B laser che sono normalmente pericolosi in caso di visione diretta del fascio cio all interno della
13. pp 13 27 11 M K Niemz Tissue interaction Springer Berlin 1996 p 42 12 H W Wingor et al Lasers in dentistry Lasers Surg Med Vol 16 pp 103 133 1995 13 J M Brunetaud et al Therapeutic applications of lasers in Optical Fibers in the Biomedical Field D Boucher ed SPIE Vol 405 1983 pp 2 4 Laser 76 REPORT AIFM N 5 2009 Bibliografia 1 Decreto legislativo 46 97 Attuazione della direttiva 93 42 CEE concernente 1 dispositi vi medici 2 Decreto Legislativo 81 08 Attuazione dell articolo 1 della legge 3 agosto 2007 n 123 in materia di tutela della salute e della sicurezza nei luoghi di lavoro 3 CEI 76 Sicurezza degli apparecchi laser Parte 8 Guida all uso degli apparecchi laser in medicina 4 CEI EN 60601 2 22 classificazione CEI 62 42 Apparecchi elettromedicali Parte II Norme particolari per la sicurezza degli apparecchi laser terapeutici e diagnostici 1995 5 CEI EN 60825 1 classificazione CEI 76 2 Sicurezza degli apparecchi laser Parte 1 Classificazione delle apparecchiature prescrizioni e guida per l utilizzatore 2003 6 UNI EN 13795 Teli chirurgici camici e tute per blocchi operatori utilizzati come dispositivi medici per pazienti personale clinico e attrezzature Requisiti generali per fabbricanti operatori e prodotti 2004 7 UNI EN 207 Filtri e protettori dell occhio contro radiazioni l
14. pu essere ridotto utilizzando anidride carbonica se viene richiesto un gas o utilizzando un fluido In particolare non va utilizzato gas nell utero Radiazioni e Molti laser usano sorgenti di alta tensione di radiofrequenza collaterali e di elevata radiazione ottica lampade per l eccitazione del mezzo attivo che possono essere potenzialmente pericolose per il personale addetto alla manutenzione In genere questo tipo di rischi sono ridotti dall adeguata schermatura delle apparecchia ture prevista dal costruttore In ogni caso opportuno attenersi alle istruzioni del costruttore per le operazioni di manutenzione Elettrocuzione Prevedere controlli periodici di sicurezza elettrica da parte di personale abilitato Modalit di valutazione del rischio La corretta valutazione del rischio laser in ambiente sanitario pu essere stimata utilizzando il metodo matriciale di valutazione del rischio tale matrice avr in ascis sa il parametro D che definisce la scala della gravit del danno e in ordinata il para metro P che definisce la scala delle probabilit di accadimento dell incidente P SCALA DEI RISCHI R ud Migliorabile C Tollerabile DI Accettabile N 0 A LASER MEDICALI 27 La scala delle probabilit P cos definita PROBABILIT VALORE LIVELLO DEFINIZIONE 4 Molto probabile Episodi simili a quelli in oggetto si sono gi verificati frequentemente L attivit connessa
15. rapida termalizzazione induce produce un aumento della tempera tura locale A livello macroscopico gli effetti biologici di tipo fototermico possono LASER MEDICALI 67 essere classificati secondo differenti processi termodinamici a cui corrispondono le principali modificazioni istologiche riassunte in Tabella 1 2 1131 Tabella 1 2 Modificazioni istologiche indotte dai processi fototermici 43 45 C Cambiamenti conformazionali Restringimento Ipertemia morte cellulare 50 C Riduzione dell attivit enzimatica 60 C Denaturazione delle proteine Coagulazione Denaturazione del collagene Permeabilizzazione delle membrane 100 C Formazione vacuoli extracellulari gt 100 C Rottura dei vacuoli 300 1000 C Termoablazione del tessuto 3350 C Vaporizzazione del carbonio Questi effetti si registrano tipicamente con laser ad emissione continua per densit di potenza superiori al 10 W cm o per irraggiamento con laser impulsati di durate superiori al microsecondi In genere diversi effetti termici si producono contempo raneamente nel tessuto biologico in dipendenza dei parametri laser impiegati come esemplificato in figura 1 4 quindi importante classificarli singolarmente ma anche definire come verr fatto nel seguito le condizioni di irraggiamento che per mettono di controllare il volume affetto dalle modificazioni di natura termica fascio f laser i coagulazione vaporizzazione ipertermia carbonizzaz
16. stessa La fibra costituita da due parti la pi interna il nucleo o core che ha indice di rifra zione maggiore e quella esterna il mantello o cladding cha ha indice di rifrazione minore Le fibre possono essere monomodali o multimodali le fibre monomodali deriva no il loro nome dal fatto che il fascio al loro interno si propaga in un unico modo quasi parallelamente all asse della fibra perch costretto dal raggio molto piccolo del core In genere il loro diametro dell ordine di pochi micron Le fibre multimodali che sono quelle normalmente utilizzate per i laser chirurgici hanno dimensioni mag giori delle precedenti da 200 a 800 micron di diametro e possono essere a gradino step index o graduali graded index a seconda che l indice di rifrazione sia costan te in tutto il core decrescendo bruscamente nel cladding oppure decresca gradual mente dal centro del core fino alla regione di separazione tra core e cladding Al fine di proteggere e irrobustire meccanicamente la fibra presente un rivestimento ester no polimerico o coating core cladding coating Alcune fibre dette coassiali possono essere ricoperte da un tubo plastico coas siale che consente di veicolare un gas inerte sulla punta e all interno del campo ope ratorio Tale flusso ha la funzione di rimuovere i fumi generati dalla interazione LASER MEDICALI 17 laser tessuto e di raffred
17. 9 il sistema di trasmissione a causa ad es di un disallineamento degli specchi in un braccio articolato o del deterioramento della fibra Ci che in pratica viene misurato la potenza o l energia su un rivelatore tarato A questo scopo indirizzando il fascio laser sulla superficie del rivelatore si otterr un segnale proporzionale alla potenza energia del laser La distanza tra l applicatore o la fibra sagomata del fascio laser e la testa di misura ininfluente purch tutto il fascio sia compreso nella zona sensibile del rive latore Bisogna tuttavia prestare attenzione alla fluenza che investe la superficie del rivelatore per evitarne il danneggiamento bene valutare a priori le caratteristiche emissive del fascio da misurare e quelle del rivelatore che si vuole impiegare Prendendo spunto dalla norma UNI EN ISO 11554 alcune delle misure che possono essere effettuate e che dipendono dal tipo di laser da controllare sono le seguenti TIPO DI METODO DI MISURA MISURA DR SU Potenza laser Scegliere 2 o 3 potenze rappresentative tra quelle di utilizzo clinico e in continua effettuare almeno 3 misure per ciascuna Calcolata la potenza media Py Stabilit della Impostare un valore di potenza ed effettuare 10 misure a distanza di 1 s potenza laser una dall altra Registrare il valore minimo e quello massimo e la media in continua Pin La stabilit della potenza sar AP 2s Py Energia di un Sceglier
18. AG 2 w 532 CO 10600 semiconduttore 980 Vaporizzazione dell acqua Fotoresezione di Nd YAG cw 1064 AOT Er YAG 2940 CO 10600 Acqua v des ene ee ablazi one di Nd YAG cw 1064 q fusione T gt 300 C tessuti ee Nes Fotodistruzione Fotomeccanica Nd YAG Q S 1064 Breakdown ottico capsulotomia elettroni liberi iridotomia Fotodecomposizione Chirurgia esplosiva fotorefrattiva tissutale T 100 C tessuti molli Fotoablativa EccimeroArF 193 Biomolecole Per una trattazione approfondita dei meccanismi di interazione LASER tessuto si rimanda all APPENDICE 5 LASER MEDICALI 13 CAP 2 DESCRIZIONE DELLE ATTIVIT E DELLE APPARECCHIATURE Il laser diventato ormai insostituibile in una gran variet di applicazioni in campo medico grazie alle sue peculiarit precisione frequente assenza di sangui namento riduzione del dolore e delle complicanze post operatorie Questo ne ha consentito una larga diffusione nelle strutture sanitarie Nella tabella seguente sono schematizzati 1 principali laser chirurgici le loro caratteristiche e le applicazioni nei vari ambiti clinici LASER Mnm BANDA CARATTERISTICHE PRINCIPALI APPLICAZIONI SPETTRALE CO 10600 IR Ottima capacita di taglio Chirurgia generale ORL vaporizzazione chirurgia plastica dermatologia cauterizzazione skin resurfacing ablativo emostasi e di urologia o
19. EI NECESSIT DI TENDE RICOPRENTI FINESTRE E O ALTRE SUPERFICI OSI MNO note LUCE DI AVVERTIMENTO laser in funzione PRESENZA O SI O NO FUNZIONAMENTO O SI O NO STRUMENTI OPERATORI SATINATI O ANODIZZATI O SI O NO O IDONEI O NON IDONEI SUPPORTO PER IL PAZIENTE NON RIFLETTENTE DIDONEO O NON IDONEO DISPONIBILITA DI CAMICI E TELI OPERATORI IN COTONE SPESSO ASI O NO UTILIZZO DI TUBI ENDOTRACHEALI PER CHIRURGIA CON LASER ASI O NO MANUALE DI ISTRUZIONI ED USO IN LINGUA ITALIANA OSI DINO MANUTENZIONE PROGRAMMATA O SI DINO PRESENZA MARCHIO CE Direttiva 93 42 O SI ONO ENTE CERTIFICATORE DATA FABBRICAZIONE INTEGRIT DELLO STRUMENTO pedale alimentazione pannello involucro O SI O NO IMPIEGO CLINICO COERENTE CON QUELLO PREVISTO DAL COSTRUTTORE O SI O NO LASER MEDICALI 57 APPENDICE 4 NORME DI SICUREZZA E Prima dell utilizzo del laser effettuare i controlli giornalieri prima dell utilizzo del laser prescritti con servandone registrazione coprire con teli di tessuto di cotone pesante eventuali superfici riflettenti rubi netterie cornici cromate di negativoscopi e orologi vetrine ecc coprire con cotone pesante o alluminio opaco i tubi plastici per il trasporto di gas medicali WM Durante l utilizzo del laser chiudere non a chiave tutte le porte di accesso alla sala in cui viene utilizza to il laser prestare attenzione alla tr
20. L effettuazione delle prove previste dall al legato E della norma possono essere effettuate da personale adeguatamente qualifi cato su delega dell Addetto Sicurezza Laser che responsabile della loro esecuzio ne Sono responsabilit dell Utilizzatore le seguenti attivit e effettuazione dei controlli da effettuare prima dell applicazione clinica dell ap parecchiatura e utilizzo dei laser secondo le misure di sicurezza e le norme di comportamento vigenti presso la Struttura presso la quale opera Molti dei compiti e delle attivit riguardanti le apparecchiature laser devono esse re svolte in modo congiunto da pi operatori aventi preparazioni diverse e comple mentari Il RSPP e l ASL devono collaborare ognuno per le proprie competenze nella valutazione preliminare per l idoneit del sito in cui il laser deve essere instal lato e la determinazione di eventuali misure correttive schermature ecc organizzazione di corsi di informazione e formazione per il personale esposto a radiazioni ottiche coerenti stesura del documento di valutazione dei rischi DVR stesura delle norme interne di protezione e sicurezza fornitura di idonei DPI per i lavoratori Si ritiene che il Fisico Medico possieda le conoscenze e le competenze per pote re assumere l incarico di Addetto Sicurezza Laser che la figura fondamentale per una corretta valutazione e gestione del rischio LASER Anche il D Lgs 81 08 sot
21. Presentiamo alcuni aspetti rile vanti Effetti sul DNA l azione fotochimica della radiazione UV 230 300 nm si mani festa principalmente sulle basi pirimidiniche la formazione di fotoprodotti delle purine circa 10 volte inferiore che nelle pirimidine secondo una delle seguenti reazioni idratazione ovvero aggiunta di una molecola di H20 alle basi timina o citosina dimerizzazione ovvero formazione di legami nella stessa catena del DNA tra due basi timina T T o due basi citosina C C o una base timina e una base citosi na T C formazione di legame tra le suddette basi ma su catene complementari del DNA formazione di un legame DNA proteina denaturazione ovvero rottura di legami idrogeno La formazioni di dimeri il processo pi frequente particolarmente rilevante per l uracile e la timina e si manifesta con la separazione del massimo di assorbimento a 260 nm La reazione reversibile per ulteriore irraggiamento a lunghezze d onda pi corte L esposizione all UV blocca la replica del DNA almeno temporanea mente Va osservato che gli spettri d azione per la morte riproduttiva cellulare e la produzione di mutazioni si sovrappongono spesso con buona approssimazione allo spettro di assorbimento del DNA identificando quindi questa molecola con la sede dell effetto letale o mutageno Effetti sulle proteine l irraggiamento UV ne determina una parziale denatura zione inoltre enzimi irraggiati a
22. Report AIFM LASER MEDICALI TIPOLOGIE ANALISI DEI RISCHI PROCEDURE DI SICUREZZA CONTROLLI A cura del Gruppo di Lavoro AIFM NIR Sottogruppo LASER N 5 2009 Curatore Riccardo Di Liberto Fondazione IRCCS Policlinico San Matteo Pavia Autori Barbara Longobardi IRCCS Ospedale San Raffaele Milano Riccardo Di Liberto Fondazione IRCCS Policlinico San Matteo Pavia Si ringraziano 1 componenti del Gruppo di Lavoro AIFM NIR Sottogruppo LASER Un ringraziamento particolare al Dr Andrea Guasti per l accurato e prezioso lavoro di revisione finale ed al Dr Roberto Pini per l approfondi mento sulle interazioni LASER tessuto LASER MEDICALI 5 INDICE INTRODUZIONE li Pag 7 Capitolo 1 CARATTERISTICHE DELLA RADIAZIONE LASER E PRINCIPALI APPLICAZIONI IN CAMPO SANITARIO i 9 Capitolo 2 DESCRIZIONE DELLE ATTIVIT E DELLE APPARECCHIATURE g 13 Capitolo 3 VALUTAZIONE DEI RISCHI E FINALIT DEI CONTROLLI di 21 Capitolo 4 DEFINIZIONE DI RUOLI RESPONSABILIT E FUNZIONI NELL UTILIZZO DI SORGENTI LASER nicola elena i 31 Capitolo 5 MISURE DI PREVENZIONE E PROTEZIONE coccion 33 Sa Descrizione delle procedure operative di sicurezza S 33 Sb Individuazione e delimitazione delle aree a rischio si 33 Sc Valutazione dei livelli di esposizione per lavoratori pazienti e popolazione sila
23. SER MEDICALI 29 x la classificazione secondo la norma CEI EN 60825 1 X il sistema di trasmissione diretto braccio articolato fibra etc x la potenza massima yz il tipo di emissione continua e o pulsata x l eventuale necessit di strumentazione chirurgica idonea all uso con laser ferri tubi endotracheali etc accettazione dello strumento volta a verificare w la corrispondenza tra ordine effettuato e materiale consegnato 5 la corrispondenza tra dispositivo e accessori forniti e documenti di accom pagnamento x la conformit alle norme CEI EN 60601 1 e CEI EN 60601 2 22 x la dichiarazione di conformit alla direttiva 93 42 in cui siano riportati il modello ed il numero di serie dello strumento x la determinazione dei valori di base dei parametri di riferimento per i suc cessivi controlli periodici X l integrit dell imballo x l assenza di evidenti danni esterni x la presenza di manuale d uso in italiano come parte integrante del disposi tivo in cui sia chiaramente citata la destinazione d uso dell apparecchia tura C manutenzione preventiva che comprenda X ispezione e pulizia dei componenti ottici 5 controllo sostituzione o rabbocco delle parti che si consumano coloranti refrigeranti filtri ecc x verifica del corretto funzionamento dell otturatore degli interblocchi degli interruttori di emergenza e degli interruttori a pedale Xx controllo del buon funzionamento di t
24. a CEI EN 60601 2 22 Ove non diversamente specificato i LASER MEDICALI 39 controlli sono eseguiti dall Addetto Sicurezza Laser o da suo delegato qualificato Controllo 1 Cavi per alimentazione e per pedale Strumentazione nessuna necessaria Modalit di Controllo visivo del buono stato dei cavi esecuzione Tolleranza Se i cavi non sono in buone condizioni richiedere un intervento di manuten zione sospendendo temporaneamente l uso dei laser Periodicit Annuale o su segnalazione dell Utilizzatore Controllo 2 Interruttori di emergenza Strumentazione nessuna necessaria Modalit di Controllo del corretto funzionamento esecuzione Tolleranza Se l interruttore di emergenza non interrompe il funzionamento del laser richiedere un intervento di manutenzione sospendendo temporaneamente l uso dei laser Periodicit Annuale Controllo 3 Indicatori acustici e visivi di emissione laser Strumentazione nessuna necessaria Modalit di Controllo del corretto funzionamento esecuzione Tolleranza Se l indicatore acustico o quello visivo o entrambi non funzionano richiedere un intervento di manutenzione sospendendo temporaneamente l uso dei laser Periodicit Annuale o su segnalazione dell Utilizzatore Controllo 4 Movimento del braccio articolato per laser che usano un sistema di trasmissione a braccio articolato Strumentazione n
25. a ed in medicina estetica Tuttavia non di pari passo si sviluppata un adeguata attenzione ai problemi di sicurezza relativi all uso di questi dispositivi medi ci che espongono a rischi importanti sia gli operatori stessi che 1 pazienti Ci a causa di una scarsa percezione dei rischi specifici dovuta ad una limitata conoscenza delle problematiche e ad una normativa che seppure in ambito generale attraverso l ormai abrogato D Lgs 626 94 e la Direttiva CEE 93 42 vigente fino al 2010 non ha contemplato per lungo tempo in modo specifico le procedure di sicurezza da adottare nell impiego di tali sorgenti Il nuovo Testo Unico sulla sicurezza nei luoghi di lavoro il D Lgs 81 2008 impone ai datori di lavoro la valutazione dei rischi a cui sono espo sti 1 lavoratori che impiegano sorgenti di radiazioni ottiche coerenti i LASER appunto anche tramite misure e calcoli per la verifica del non supe ramento dei limiti di esposizione previsti nella normativa stessa o per gli eventuali provvedimenti di riduzione a conformit da adottare Lo scopo di questo rapporto tecnico di fornire uno strumento informati vo e operativo ai Fisici Medici che si trovano a dovere trattare questo tipo di problematica all interno delle strutture sanitarie in cui operano LASER MEDICALI 9 CAP 1 CARATTERISTICHE DELLA RADIAZIONE LASER E PRINCIPALI APPLICAZIONI IN CAMPO SANITARIO Il nome LASER l acronimo di Light Amplification by Stimulated Em
26. a medio alta gt 100 C Gli effetti sono essenzialmente quelli dominati dalla presenza di acqua Assumiamo molto qualitativamente a 100 C l inizio del processo di vaporizzazio ne prevalentemente dovuto al riscaldamento dell acqua libera nei tessuti Per irrag giamento continuo il riscaldamento tissutale caratterizzato da LASER MEDICALI 69 assorbimento di energia per la transizione di fase liquido vapore disseccamento del tessuto formazione di vacuoli di vapore all interno del tessuto con conseguente rapida espansione dei vacuoli di vapore intrappolati nei tessuti Il danno che ha luogo in queste condizioni oltre che alle componenti puramente termiche pu avere contributi di tipo meccanico anche nel caso di irraggiamento con laser continui Le bolle macroscopiche vacuoli infatti che si formano nelle zone pi calde dei tessuto al di sotto della superficie irraggiata comprimono il tes suto per il notevole aumento di volume associato alla trasformazione liquido vapo re allorch si raggiunge la pressione critica le sottili pareti dei vacuoli si rompono ed essi si riuniscono a formare agglomerati di dimensioni maggiori Prolungando l irraggiamento le bolle si espandono fino a causare eventi di rottura esplosiva effetto pop corn La rottura dei vacuoli in superficie permette al vapor acqueo di uscire all esterno producendo un momentaneo raffreddamento della superficie L analisi istolog
27. aes all interfaccia Mi IO esplosiva subsonica Elezione impulsiva 10 ili Spall Ei e Rimozione controllata Conduzione del calore Impulso di rinculo Danno termic Fig 1 7 Diagramma dei canali che inducono ablazione di tessuto per irraggiamento laser o D Ablazione sotto soglia di vaporizzazione La rimozione di tessuto pu avvenire in particolari condizioni anche quando l e nergia laser depositata nel volume non sufficiente a vaporizzarne una frazione significativa durante il tempo caratteristico d irraggiamento Questa condizione si realizza essenzialmente per impulsi corti nell ordine del nanosecondo ed i fattori che possono determinarla sono il picco di pressione dovuto al confinamento iner ziale o l effetto della riflessione dell onda termoelastica all interfaccia aria tessuto 74 REPORT AIFM N 5 2009 Nel confinamento inerziale gi definito in precedenza il volume irraggiato soggetto a un forte gradiente di pressione che riproduce in qualche maniera la distri buzione ottica e termica il cui picco localizzato in vicinanza dello strato superfi ciale del tessuto Qualora tale gradiente superi la resistenza del tessuto una certa fra zione della massa irraggiata sar eiettata in maniera impulsiva Anche in condizioni di non confinamento pu prodursi la rimozione di tessuto ad opera dell effetto termoelastico Consideriamo infatti la componente dell impulso termoelastico che si propaga
28. aggiato viene quasi integralmente impiegata per la vaporizzazione dello stesso e in ogni caso non vengono interessati termica mente gli strati sottostanti poich il processo si conclude in tempi brevi rispetto al tempo di rilassamento termico Non sono invece del tutto trascurabili gli effetti di tipo fotomeccanico Infatti a seguito della repentina eiezione di materiale dalla superficie irraggiata pu formarsi un impulso di rinculo che si propaga in direzione opposta all interno del tessuto come un onda di pressione III Fotodistruzione Quando le intensit laser sono sufficientemente elevate e i tempi di deposizione sufficientemente brevi il processo di interazione laser tessuto mediato dalla for mazione di plasma in prossimit della superficie irraggiata Si definisce plasma una fase gassosa macroscopicamente neutra con una significativa frazione di particelle ionizzate L innesco di una fase di plasma mediante irraggiamento impulsato tL 1 100 ns noto come breakdown ottico In questo processo un certo numero di elettroni iniziali generati in vicinanza della superficie irraggiata per ionizzazione LASER MEDICALI 75 multifotonica di atomi e molecole viene accelerato sotto l effetto del campo elettri co associato alla radiazione ottica In pochi nanosecondi possono essere raggiunte temperature dell ordine di 104 C e delle densit elettroniche dell ordine di 1020 e cm 3 che rendono il plasma otticamente o
29. aiettoria del fascio evitando di indirizzarla O al di fuori del punto di applicazione chirurgica O a livello degli occhi degli operatori OQ verso superfici riflettenti o su strumentazione metallica che potrebbero causare riflessione accidentale del fascio O verso le vie di accesso alla sala operatoria e o ambulatorio O verso il campo operatorio per evitare rischi di incendio di eventuali telini TNT gli operatori presenti in sala e il paziente se ci compatibile con l interven to cui deve essere sottoposto e secondo le indicazioni dell Addetto Sicurezza Laser devono indossare i dispositivi di protezione oculare prescritti e non devono indossare gioielli n orologi tutti gli operatori presenti in sala devono indossare indumenti di protezione ido nei camici in cotone pesante oppure indumenti ignifughi se necessaria utilizzare strumentazione chirurgica satinata o ruvida o comun que idonea all utilizzo con laser evitare l uso di anestetici o solventi infiammabili evitare l uso di disinfettati contenenti prodotti infiammabili sulle superfici da trattare negli interventi laringo tracheali deve essere evitato l impiego di tubi endotra cheali in materiale plastico o infiammabile non specificatamente idonei all im piego con laser dato che i fumi e i vapori generati durante un intervento laser possono essere potenzialmente pericolosi sia in termini di materiale particolato che in termini di infettivit indoss
30. al rischio molto frequente 3 Probabile Episodi simili a quelli in oggetto si sono gi verificati alcune volte L attivit connessa al rischio abbastanza frequente 2 Possibile Episodi simili a quelli in oggetto si sono verificati raramente L attivit connessa al rischio poco frequente 1 Improbabile Episodi simili a quelli in oggetto non si sono mai verificati L attivit connessa al rischio saltuaria mentre scala dell entit del danno D ENTIT DEL DANNO VALORE LIVELLO DEFINIZIONE 4 Gravissimo Danni che comportano effetti permanenti invalidanti 3 Grave Danni che comportano effetti permanenti non invalidanti 2 Medio Danni che comportano effetti temporanei 1 Lieve Danni che comportano effetti temporanei tali da non comportare l interruzione dell attivit lavorativa La matrice dei rischi ordinari sopra riportata mostra che a seconda del valore di R ottenuto come prodotto di P x D si hanno situazioni di rischio diverse che com portano interventi diversi R lt 4 il rischio accettabile ed eventuali azioni migliorative possono essere pro grammate senza urgenza 4 lt R lt 8 il rischio tollerabile ed eventuali azioni migliorative possono essere programmate nel breve medio termine R gt 8 il rischio migliorabile ed eventuali azioni migliorative devono essere programmate con urgenza 28 REPORT AIFM N 5 2009 In con
31. amento Tolleranza Controllare che l immagine generata dal fascio di puntamento sulla carta sia circolare e uniforme e priva di ombre Periodicit Prima di ogni uso a cura dell Utilizzatore Controllo 7 Coincidenza fasci di puntamento e trattamento per laser che usano un sistema di trasmissione a braccio articolato o con sistemi di focalizzazione Strumentazione Abbassalingua in legno necessaria Modalit di A Segnare su un foglio di carta l immagine dello spot del fascio di punta esecuzione mento Mantenendo solidali il foglio di carta e il braccio articolato muovere quest ultimo in tutte le direzioni per verificare che lo spot di prova non si discosti dalla sua immagine disegnata sul foglio B Appoggiare l abbassalingua su un materiale in grado di assorbire l ener gia es panno bagnato Selezionare la dimensione di spot pi piccola e l esposizione energetica pi bassa collocare il manipolo vicino all abbassa lingua Segnare con una biro la zona dell abbassalingua illuminata dal fascio di puntamento poi senza modificarne la posizione accendere il fascio di trattamento e verificare che la bruciatura coincida con la zona marcata Tolleranza A Il fascio di puntamento deve mantenersi entro una circonferenza di 2 mm di diametro B Lo scostamento massimo ammesso tra i centri delle due aree non deve superare il 50 del diametro della larghezza delle due aree Inoltre il dia metro dell area del fascio di puntamento non
32. ante o Potenza energia per unit di tempo t emessa flusso radiante P trasferita o ricevuta come radiazione W elettromagnetica Irradiamento E Flusso radiante per unit di superficie WwW m2 Esposizione energetica Energia radiante per unit di area irradiata J o fluenza H m2 Radianza o Flusso radiante emesso per unit di area e che W brillanza L si propaga nell unit di angolo solido sr m2 L irradiamento E la potenza totale P del fascio divisa per l area Ay del fascio Il diametro del fascio laser a una qualunque distanza r dal laser dipender dalla divergenza del fascio stesso Per angoli molto piccoli vale l approssimazione sing tg per cui si ha a a rb T 52 REPORT AIFM N 5 2009 Per un fascio circolare dalla potenza si pu ricavare l irradiamento P 4P _ 127P Ay na r a rp In modo analogo dalla energia Q si pu ricavare l esposizione energetica H H Q _ 40 1270 Ar T a r a r _ AP _ t a r ad E il valore di EMP si ottiene per r il valore della DNRO 4P valida per visualizzazione diretta o riflessa di un fascio EMP laser 5 0 coat i p P cos Per la visione di radiazione diffusa la formula diventa DNRO EMP essendo p il coefficiente di diffusione e Y l angolo tra la Ss normale alla superficie diffondente e la direzione di diffusione Sostituendo nella formula precedente E DNRO
33. are mascherine guanti e camici e utilizzare un sistema di aspirazione per la raccolta di fumi e vapori dotato di filtri che garantiscano la massima efficienza di filtrazione 58 REPORT AIFM N 5 2009 E Dopo l utilizzo del laser rimuovere le chiavi dal comando in modo da prevenire un uso non autorizzato dell apparecchio Non utilizzare contemporaneamente pi laser nella stessa sala operatoria e o ambulatorio In caso di sospetto guasto o malfunzionamento sospendere l utilizzo dell appa recchiatura e avvisare l Addetto Sicurezza Laser e il Servizio di Ingegneria Clinica Sostituire tempestivamente se usurati o ordinare se mancanti i dispositivi di protezione individuale e lo strumentario anti riflesso In caso di infortunio e o incidente che coinvolga gli occhi e o la pelle rivolger si al PRONTO SOCCORSO per una visita oculistica e o dermatologica e avvisare l Addetto Sicurezza Laser avviando le procedure previste LASER MEDICALI 59 APPENDICE 5 INTERAZIONE LASER TESSUTO 1 1 Propriet ottiche dei tessuti 1 2 Mappa delle interazioni laser tessuto 1 3 Interazione Fotochimica 1 3 1 Reazioni fotoindotte 1 3 2 Alterazioni fotochimiche 1 3 3 Biostimolazione 1 4 Interazione fototermica 1 4 1 Effetti di bassa temperatura 43 100 C 1 4 2 Effetti di temperatura medio alta gt 100 C 1 4 3 Tempo di rilassamento termico 1 5 Effetti fotomeccanici 1 5 1 Regime termoelastico 1 6 Fotoablazione
34. aser protettori dell occhio per laser 2000 8 UNI EN ISO 11554 Laser e sistemi laser Metodi di prova della potenza del fascio dell energia e delle caratteristiche temporali NOTA le fotografie inserite nel testo sono tratte dalle seguenti fonti NIR in Medicina 2001 Regione Piemonte Assessorato alla Sanit Siti Internet liberamente consultabili Foto degli Autori Foto con fonti citate con didascalia LASER MEDICALI TI Siti web utili A Siti che consentono di scaricare programmi per il calcolo del fattore di prote zione degli occhiali http www univet it preview_laser php tip laser https portal uvex de lvg Login cfm param_1 EN B Siti di alcune delle ditte che producono occhiali di protezione per laser http www laservision com au page asp http www noirlaser com http www univet it univet_principale IT http www uvex us C Siti di alcune delle ditte che producono strumentazione per controlli sui laser power meter ecc http www bfioptilas com http www coherent com http www ophiropt com laser index htm http www optoprim it http www thorlabs com http www lumenis it wt page index Report AIFM 5 2009 Supplemento a Fisica in Medicina n 1 2009 Stampato nel mese di maggio 2009 Omicron Editrice Genova info omicred it www omicred it
35. avoro alle procedure di lavoro alla formazione degli operatori etc A titolo di esempio alcune misure pro tettive sono suggerite nella tabella seguente MISURE PROTETTIVE Copertura superfici riflettenti presenti rubinetterie cornici cromate di negativoscopi vetrinette ecc Copertura dei tubi plastici per il trasporto di gas AMBULATORI Coprire con teli di tessu to di cotone pesante eventuali superfici riflet tenti o verniciarle con vernice opaca Durante l uso di laser a trasmissione diretta rico prire i tubi con teli di coto SALE OPERATORIE L uso di teleria in cotone sconsigliata dalla norma UNI EN 13795 In casi selezionati es se il laser collimato e usato a cielo aperto si pu proporre la prevalenza del rischio laser rispetto al rischio infettivo La copertura delle strutture riflettenti con vernici opache inaccettabile per ch tale operazione genererebbe una superficie non liscia verrebbe cos a mancare il requisito necessario per garantire una perfetta sterilit del l ambiente I vetri presenti possono eventual mente essere ricoperti con pellicola rifrangente compatibilmente con visibilit dell operatore Un problema rilevante la presenza della lam pada scialitica che non esiste in versione anti riflesso e che necessaria al chirurgo per una corretta illuminazione del campo operatorio Durante l uso di laser a trasmissione diretta ricoprire i tubi con te
36. cendio Per limitare il rischio di incendi correlati ai tubi endotracheali alla plasti ca ai nastri adesivi alle pomate e alle soluzioni preparatorie per chirurgia opportuno utilizzare strumenti chirurgici non infiammabili usare tecniche di ventilazione Venturi jet ventilation utilizzare schermature con sostanze inumidite utilizzare miscele gassose a bassa combustione utilizzare tubi per anestesia non infiammabili e resistenti ai laser se non ci sono controindicazioni mediche riempire le cuffie dei tubi endotracheali di liquido e proteggerle esternamente con tamponi bagna ti usare la pi bassa concentrazione di ossigeno nelle procedure laringo tracheali Evitare di usare i normali tubi in plastica o gomma ricoperti da nastri metallici avvolti a spirale Combustione Per evitare la combustione di gas endogeni es metano nel tratto gastro endogena intestinale opportuno utilizzare tecniche di ventilazione localizzata Bruciature Evitare l esposizione della guaina dell endoscopio flessibile a fibre ottiche dell endoscopio al fascio laser Evitare di riscaldare la parete dei sistemi di trasmissione tubolari metallici es broncoscopi laringoscopi Controllare la corretta posizione della fibra di trasmissione del fascio laser nell endoscopio prima di attivare il fascio e cio controllare integrit dello spot di puntamento introdurre la fibra in profondit in modo che la punta possa essere
37. che in special modo nei casi in cui fosse necessario ottenere la rimo zione di tessuto con il minimo danneggiamento di tipo termico alle strutture circo stanti In pratica l ablazione fotonica si riferisce a laser impulsati a lunghezza d on da inferiore ai 250 nm quali KrF e ArF La sperimentazione ha fornito la validazio ne clinica di questo processo specialmente nelle tecniche laser per la chirurgia ocu LASER MEDICALI 65 listica cheratectomia Va comunque osservato che di recente stato dimostrato che la sola fotodisso ciazione non sufficiente a realizzare l effetto di ablazione osservato nelle applica zioni chirurgiche dei laser UV In realt vanno considerati effetti associati di tipo fototermico e fotomeccanico assorbimento a volume costante rapida espansione termica e generazione di onde acustiche in grado di giustificare l efficiente rimo zione di tessuto nonch taluni effetti collaterali dell irraggiamento quali stress meccanici nei tessuti adiacenti 1 3 2 Alterazioni fotochimiche Le reazioni fotochimiche rappresentano il primo passo del complesso processo fotobiologico il cui effetto finale pu essere utile per l organismo come accade nei processi visivi di sintesi della vitamina D fotoimmunologici ecc o nocivo per la salute 1 Radiazione ultravioletta Le alterazioni prodotte dalla radiazione UV sono state di gran lunga le pi stu diate nel campo della fotobiologia e fotomedicina
38. dare la punta della fibra Occorre quindi attenzione nell im piego di tali fibre che non possono essere sostituite da quelle prive di tale sistema che potrebbero subire pericolosi surriscaldamenti e per trasmissione mediante braccio articolato e o a guida d onda cava Questa modalit indicata per le radiazioni laser con 1 gt 4000 nm che vengono assorbite dal vetro e non possono quindi usufruire della trasmissione mediante fibre in vetro e o lenti come per es quelle dei laser a CO Braccio articolato Guide d onda cave foto Dr D Fortuna EL EN L applicazione del fascio laser alla zona di tessuto da trattare pu avvenire in vari modi tramite e lenti di focalizzazione sono uti lizzate nei manipoli a contatto del paziente per aumentare o diminui re l irradiamento o per ridurre il diametro del fascio sul tessuto A A A bersaglio gp R e punte di contatto di zaffiro sono state sviluppate per i laser ad uso medico Nd YAG Esse consentono di migliorare le caratteristiche di taglio del laser modellando il fascio e modificando il rilascio di energia al tessuto e un mag giore controllo della profondit di penetrazione del fascio Aumentano inoltre la coagulazione consentendo un contatto diretto con il tessuto La punta agisce 18 REPORT AIFM N 5 2009 come una lente alla fine del sistema di trasmissione a fibra e assume forme coniche cilindriche o sferiche e dimensioni diverse e fibre con
39. dere la ZLC con il locale stesso sia esso ambulatorio o sala operatoria in cui il laser viene utilizzato cfr par 5 1 CEI 76 6 anche perch facilmente iden tificabile e delimitabile La ZLC sar quindi la zona in cui l attivit e la presenza di persone andr rego lamentata da procedure di controllo Gli operatori che svolgono la propria attivit entro la ZLC andranno sottoposti a sorveglianza ai fini della sicurezza da radiazio ni laser 5c Valutazione dei rischi per lavoratori pazienti e popolazione Per ridurre il rischio di esposizione involontaria alla radiazione laser e o di incen dio possibile porre in atto una serie di accorgimenti e misure protettive per rende re idoneo il locale ove venga svolta attivit con laser E opportuno distinguere tra ambulatori e sale operatorie ove sono in vigore altre norme es UNI EN 13795 6 relativa alle caratteristiche dei teli e camici chirurgici al fine di ridurre il rischio LASER MEDICALI 35 infettivo in sala operatoria opportuno sempre eseguire un attenta valutazione delle reali condizioni di rischio negli ambienti di lavoro valutando senza eccessi di cautela o inutili allarmismi le situazioni operative in relazione al modo di impiego del fascio LASER in fibra per via endoscopica etc alla effettiva estensione della DNRO alla lunghezza d onda del fascio alla potenza energia erogata al meccani smi di interazione con i materiali presenti negli ambienti di l
40. di potenza energia corrispondente al successivo livello di gradazione L con Hf e procedere in questo modo fino a che si ottenga un valore di densit di potenza ener gia gt Hf questo sar il valore di graduazione L in grado di garantire la stabilit degli occhiali alla radiazione laser Il livello di graduazione L necessario affinch gli occhiali garantiscano la stabi lit ottica calcolato al punto 5 pu essere superiore anche di uno o due livelli a quello che necessario per ridurre la radiazione laser incidente sull occhio ai valo ri di EMP calcolato al punto 3 Per quello che riguarda il rischio per la pelle i camici di cotone pesante forni scono un adeguata protezione ove il loro uso non entri in contrasto con altre norme esistenti per esempio la UNI EN 13795 relativa alle caratteristiche dei teli e camici chirurgici al fine di ridurre il rischio infettivo in sala operatoria In caso di contrasto tra norme si dovr definire quale rischio sia prevalente e agire di conse guenza Nel caso prevalga il rischio biologico si potranno indossare camici in Tessuto Non Tessuto TNT che normalmente sono sconsigliati con l impiego di laser perch facilmente infiammabili 5g Norme di sicurezza Nella ZLC devono essere esposte delle norme di comportamento e sicurezza che possano suggerire in modo conciso agli operatori i comportamenti corretti da seguire durante l uso del laser Un esempio di norme di sicurezza
41. dontoiatria tessuti dermoabrasione chirurgia cardiovascolare profonda rivascolarizzazione Emissione pulsata e o transmiocardica neurochirurgia continua ginecologia urologia Nd YAG 1064 IR Buona capacita Chirurgia generale ORL dermato coagulativa logia depilazione skin resurfacing Emissione pulsata non ablativo odontoiatria tessuti e o continua molli chirurgia cardiovascolare rivascolarizzazione transmio cardica neurochirurgia In modalit Q Switching dermato logia rimozione tatuaggi litotrissia oftalmologia iridotomia in glauco ma ad angolo stretto capsulotomia posteriore in cataratta secondaria Er YAG 2940 IR Buone capacit di Dermatologia skin resurfacing fotoablazione tissutale ablativo odontoiatria tessuti duri e di dermoabrasione ortopedia estetica sbiancamento superficiale Emissione dei denti pulsata e o continua Ho YAG 2100 IR Ottima capacit di Urologia ipertrofia prostatica taglio e coagulativa benigna stenosi uretrali carcinoma Emissione pulsata transizionale della vescica e o continua trattamento condilomi ECCIMERI 193 UV Ottima capacit Oftalmologia chirurgia rifrattiva fotoablativa Emissione pulsata Chirurgia cardiovascolare 308 UV angioplastica rimozione elettro cateteri dermatologia DIODI Varie Ain Buon effetto coagulativo IR ORL dermatologia epilazione VIS e IR Emulsione odontoiatria tessuti molli pulsata VIS oftalmologia trattamento e
42. e sia per azione citotossica di specie reattive prodotte che per ipertermia selet tiva IV Reazioni di fotodissociazione Sono reazioni del tipo hv AB gt AB gt A B in cul il fotone assorbito porta la molecola AB in uno stato repulsivo La fotodissociazione di molecole biologiche viene tipicamente indotta da laser impulsati di alta potenza in grado di fornire con uno o pi fotoni ed in tempi pi rapidi di quelli di diseccitazione una energia mag giore o uguale all energia di legame della molecola In questo processo sono parti colarmente favoriti i laser ultravioletti eccimeri 193 351 nm in quanto l elevata energia del fotone UV 4 7 eV pu causare la rottura diretta dei legami molecola ri generando radicali liberi L innalzamento medio di temperatura sul tessuto irrag giato risulta notevolmente limitato poich la maggior parte dell energia laser uti lizzata per la fotodissociazione piuttosto che trasferita ai moti vibrazionali delle molecole per produrre riscaldamento locale Fra le reazioni di fotodissociazione viene talvolta incluso anche il processo di ablazione indotta da fotoni anche detto decomposizione fotochimica basato sulla rottura diretta dei legami molecolari da parte dei fotoni incidenti molto energetici quali quelli emessi da laser ultravioletti Essa fu studiata dapprima nell irraggia mento di polimeri con laser ad eccimeri e fu successivamente proposta per le appli cazioni chirurgi
43. e 2 o 3 impulsi aventi energia diversa che siano rappresentativi impulso laser di quelli di utilizzati in campo clinico e effettuare almeno 3 misure per impulsati ciascuno Calcolata l energia media E Stabilit Impostare un impulso di data energia ed effettuare 100 misure dell energia Registrati il valore minimo e quello massimo e la media Ey laser impulsati La stabilit dell energia dell impulso sar AE 2s Em ove la deviazione standard s di n misure m aventi valor medio pari a 7m data da En essendo m n 1 n La taratura della strumentazione pu essere effettuata con una sorgente nota e dipende dallo spettro della sorgente Va effettuata in un centro riconosciuto con periodicit biennale n m n i l Se si vuole verificare la frequenza di impulsi erogata da un laser pulsato neces sario dotarsi di strumenti di misura in grado di effettuare tale misura direttamente sul fascio Altri strumenti di misura sono disponibili sul mercato per meglio caratte rizzare i fasci laser come ad esempio sistemi in grado di definire il profilo tridi mensionale di un fascio LASER MEDICALI 51 APPENDICE 1 definizioni grandezze fisiche formule Vengono qui riportate le definizioni delle grandezze fisiche di interesse GRANDEZZA DEFINIZIONE UNIT DI MISURA Energia radiante Q Energia emessa trasferita o ricevuta come J radiazione elettromagnetica Potenza radi
44. e di una porzione del sensore rispetto ad un altra porzione e sensori a semiconduttore fotoresistenze fototransistor e fotodiodi LASER MEDICALI 49 Sfruttano l effetto fotoelettrico prodotto dai fotoni incidenti che devono avere energia superiore al salto energetico esistente tra banda di conduzione e banda di valenza per poter produrre coppie elettrone lacuna Le fotoresistenze sono costituite da un materiale semiconduttore di solito PbS CdS CdSe la cui conducibilit aumenta in proporzione all intensit della luce inci dente I fototransistor e i fotodiodi sono materiali semiconduttori puri Germanio Silicio o leghe GaAs InAs InP GaP InGaAs GaAsP ecc le cui propriet pos sono essere modificate drogando opportunamente i materiali Sfruttano l effetto fotoelettrico per generare una corrente proporzionale all intensit della luce inci dente e dipendente dalla sua lunghezza d onda I fotodiodi sono una giunzione PN in cui il semiconduttore drogato P ha uno spessore sottile cos da permettere alla luce di penetrare nello strato di svuotamen to dove le coppie create per effetto fotoelettrico generano in un circuito esterno una corrente fotovoltaica Caratteristiche di risposta all esposizione LASER Fotodiodi hanno un alto grado di linearit in un vasto intervallo di livelli di potenza da frazioni di nW a circa 2 mW oltre questo livello la densit di elettroni nel fotodiodo diventa tro
45. eccimeri es Xe Cl con A 308 nm e laser a stato solido in cui il mezzo attivo un cristallo o un vetro es Nd YAG con A 1064 nm e Ho YAG con A 2100 nm e il sistema di pompaggio di tipo ottico in regime continuo lampada a tungsteno o al kripton in regime pulsa to lampade flash allo xenon a bassa pressione o laser a semiconduttori e laser a stato mezzo attivo lea PZ p 0 0001 raggi cosmici una soluzione di 1 raggi x f a S r 10 i ultravioletti ECCIMERI alcool o glicole uva b 308 351 e coloranti orga nici e il sistema di pompaggio di tipo ottico COLORANTE L HE NE Nello schema a lato cia SEMICONDUTTORE eya ineross NE Y vengono riassunte le vicini medi RAJA VAG varie tipologie e di 10600 CO emissione LASER MEDICALI 15 Le modalit di emissione delle sorgenti laser in campo medico sono e continua e pulsata a impulsi ultracorti mode locking t lt 10 secondi e pulsata a impulsi giganti Q switched 109 lt t lt 10 7 secondi Nella modalit continua CW l emissione del LASER mantenuta costante durante tutto il tempo di erogazione Nella modalit pulsata l emissione del LASER varia nel tempo con periodi di on e off alternati In molte applicazioni mediche lo scopo di erogare la massi ma energia nel minor tempo possibile Nella ablazione tissutale ad esempio pos sibile con questa emissione poter vaporizzare rapidamente piccoli v
46. echanism of action of laser energy with biological tis sues in Laser Applications in Medicine and Biology Vol 1 W L Wolbharst ed Plenum Publishing Co New York 1975 pp 255 274 3 R Pratesi and C Sacchi eds Lasers in Photomedicine and Photobiology Springer New York 1980 4 J D Regan and J A Parrish Science of Photome dicine Plenum Publishing Co New York 1982 5 G Miiller and B Schal dach Basic Laser Tissue Inte raction in Safety and Laser Tissue Interaction Advances in Lasermedicine II Ecomed Landsberg 1989 pp 17 25 6 R Pratesi ed Optronic Techniques in Diagnostic and Therapeutic Medicine Plenum Press New York 1991 7 K D rschel and G M ller Photoablation in Future Trends of Biomedical Applications of Lasers L O Svaasand ed SPIE Vol 1525 1991 pp 253 179 8 J A Parrish New con cepts in the therapeutic photo medicine Photochemistry op tical targeting and the thera peutic window J Invest Der matol Vol 77 pp 45 50 1981 9 J L Boulnois Photo phy sical processes in recent medi cal laser developments A review Lasers Med Sci Vol 1 pp 47 66 1986 10 B C Wilson Modelling and measurements of light pro pagation in tissue for diagno stic and therapeutic applica tions in Laser Systems for Photobiology and Photome dicine A N Chester et al ed Nato ASI Series Vol 252 Plenum Press New York 1991
47. ello di protezione degli operatori e della popolazione dai rischi associati all uso del laser Gli interventi per rendere efficace tale processo si possono ottenere tramite x la definizione di procedure di funzionamento delle apparecchiature laser che contengano le prescrizioni di sicurezza e di funzionamento x la definizione di procedure pre utilizzo per la verifica dei parametri di funzio namento potenza energia impulsi dimensione dell area da trattare nel caso di scanner sistema di puntamento etc x la definizione di procedure in caso di incidente In particolare sulle modalit di gestione di un incidente o di un infortunio che coinvolga sorgenti laser si rimanda al paragrafo 3 3 della norma CEI 76 6 5b Individuazione e delimitazione delle aree a rischio La prima operazione da fare delimitare la zona i cui il laser verr utilizzato Va dunque definita la Zona Laser Controllata ZLC che la zona all interno della quale l esposizione energetica del fascio laser supera l Esposizione Massima Permessa EMP per la cornea organo a cui si fa riferimento perch il pi vulne rabile tra gli organi a rischio La ZLC anche l area in cui si esercitano 1 controlli di sicurezza DEMP viene utilizzata nella valutazione del rischio dovuto all esposizione I valori di EMP basati su dati sperimentali dipendono dalla lunghezza d onda del l Per apertura si intende qualsiasi apertura dell involucro di prote
48. ero di impulsi previsti durante l esposizione In caso di radiazioni laser aventi lunghezze d onda lt 400nm l EMP determi nata usando il valore pi restrittivo tra quelli ottenuti nei soli punti a e b in quan to il punto c si applica solo ai limiti termici trascurabili per queste lunghezze d on da e non a quelli fotochimici 1 Determinato il valore di EMP calcolare l esposizione energetica H all occhio dell operatore applicando la seguente formula 4E J H x d aa se ap lt dp o H 4 2 d a lr se ar gt p ove E esposizione energetica J dp diametro pupillare 7mm nell intervallo di lunghezze d onda comprese tra 400 e 400 nm a a r diametro del fascio laser a distanza r m con a diametro del fascio laser emergente m r distanza laser operatore m p divergenza del fascio rad LASER MEDICALI 45 3 calcolare il valore della Densit Ottica DO come segue H DO Logw 5 EMP il risultato cos ottenuto va approssimato per eccesso all intero superiore tale valo re il numero di graduazione L richiesto per rispettare i limiti di EMP prescritti I valori ottenuti per la graduazione L richiesta possono essere verificati nella tabella B 1 della norma UNI EN 207 di seguito riportata che definisce 10 classi di filtri con numero di graduazione da L1 a L10 aventi fattore di trasmissione varia bile da 10 1 a 10 10 in funzione delle condizion
49. essuna necessaria Modalit di Controllo del corretto funzionamento esecuzione Tolleranza Se non tutti i movimenti del braccio articolato sono possibili richiedere un intervento di manutenzione sospendendo temporaneamente l uso dei laser Periodicit Annuale o su segnalazione dell Utilizzatore Controllo 5 Controllo della fibra ottica per laser che utilizzano un sistema di trasmissione a fibra Strumentazione Lente con ingrandimento compreso tra 10x e 14x necessaria Modalit di Controllare che entrambe le estremit della fibra siano pulite e prive di scheg esecuzione ge e che il il rivestimento plastico esterno coating non sia dannegiato ove applicabile e che non ci siano rotture crepe o contaminanti sulla punta Tolleranza Se la fibra ottica rovinata provvedere alla sua sostituzione Periodicit Annuale o su segnalazione dell Utilizzatore dopo insoddisfacente esecuzio ne del controllo 6 relativo alla qualit del fascio di puntamento di cui 40 REPORT AIFM n 5 2009 Controllo 6 costituisce una verifica indiretta Controllo del fascio di puntamento per laser che utilizzano un sistema di applicazione a fibra sagomata Strumentazione Foglio di carta bianco necessaria Modalit di Porre il foglio di carta a una distanza dalla punta della fibra compresa tra esecuzione 5 e 10 cm e illuminarlo con il fascio di punt
50. essuti Sulla base di queste considerazioni pu essere vantaggioso classificare le carat teristiche della propagazione laser all interno dei mezzi biologici in relazione alla lunghezza d onda della radiazione introducendo la profondit di penetrazione della radiazione o lunghezza di estinzione che rappresenta la distanza sulla quale lin tensit si riduce di un fattore 1 e e 2 7 ad opera dell assorbimento Formalmente questa grandezza definita come L a dove a il coefficiente di assorbimento del tessuto che compare nella legge di Lambert Beer che descrive in generale il decremento esponenziale dell intensita luminosa potenza per unit si superficie z in un mezzo materiale a causa dell assorbimento I z I0 exp az Schematicamente possiamo distinguere tre tipologie di propagazione della radiazione luminosa nei tessuti 10 LASER MEDICALI 61 100 200 300 400500 700 1000 2000 3000 5000 7000 10000 A nm Coefficiente di estinzione molare 103 M cm a H20 cm Figura 1 2 Assorbimento spettrale dell acqua e di altre specie biologiche 19 1 Assorbimento predominante Come possibile osservare dal grafico in Figura 1 2 le lunghezze d onda ultra violette che comprendono le emissioni dei laser ad eccimeri 193 351 nm risultano notevolmente assorbite dalle principali specie organiche Un comportamento simile
51. essuti abbastanza omogenei l ablazione pu essere caratte rizzata da una cosiddetta soglia di ablazione che rappresenta il livello d irraggia mento minimo al di sopra del quale si produce di rimozione Questo parametro fon damentale per l analisi fenomenologica dei processi di ablazione generalmente espresso tramite la fluenza laser J cm anche per i regimi indotti da elevate poten ze laser il cui innesco ed evoluzione pi strettamente legato all intensit W cm2 In questo quadro il fenomeno di rimozione di tessuto descritto dalle curve di rate che rappresentano la velocit di scavo mettendo in relazione la quantit di tes suto rimosso per ogni impulso laser o alternativamente la profondit di scavo con la fluenza laser come mostrato in fig 1 6 Dopo il superamento del valore di soglia della fluenza Eth la profondit di scavo cresce quasi linearmente con la fluenza fino a raggiungere un limite di saturazione in corrispondenza di Es Da questo punto in poi l aumento del rate contenuto sia da effetti di assorbimento non lineari che riducono la profondit di penetrazione della radiazione nel materiale sia da even tuali effetti di schermaggio dovuti alla formazione di plasma Le curve di rate e quin di le soglie variano in funzione della lunghezza d onda della radiazione laser La Fig 1 6 rappresenta schematicamente l andamento per due lunghezze d onda Ae A tali che A lt h Mau
52. fica con esattezza la lesione tumorale ma esprime anche la probabilit di evoluzione e predice la risposta a eventuali terapie molecolari Tali apparecchiature uti lizzano laser di classe 3B e sono generalmente classificate come prodotti di classe 3B OCT Optical Coherence Tomography la Tomografia Ottica a radiazione Coerente un apparecchiatura che esegue scansioni della retina utilizzando una sorgente laser le sezioni cos ottenute consentono di diagnosticare molte patologie oculari Tali apparecchiature utilizzano sorgenti di potenza molto bassa e sono per tanto classificati come prodotti di classe 1 56 REPORT AIFM N 5 2009 APPENDICE 3 SCHEDA SOPRALLUOGO SORGENTI LASER INSTALLAZIONE PRESSO MARCA MOD N INVENTARIO MATR MEZZO ATTIVO 902 ARGON OHE NE 0O_ YAG ODIOD DALTRO POTENZA MAX EMESSA ____ W EMISSIONE O CONTINUA O PULSATA LUNGHEZZA D ONDA FASCIO nmCLASSE IEC __ FASCIO PUNTAMENTO LUNGHEZZA D ONDA____ nm POTENZA_____ mW CLASSE IEC ____ APPLICATORE 0 fibra ottica sagomata O fibra ottica con puntale A specchi mobili O punta sagomata O fascio libero O braccio articolato IMPIEGO SEGNALETICA AMBIENTALE A ASSENTE D PRESENTE CONFORME SI NO SEGNALETICA SULLA APPARECCHIATURA O ASSENTE MA PRESENTE CONFORME SI NO OCCHIALI DI PROTEZIONE IN DOTAZIONE N O IDONEI O NON IDONEI note LOCALI PRESENZA DI SUPERFICI RIFLETTENTI O IDONEI DI NON IDON
53. h egli indossi gli occhiali di protezione e che si ponga particolare attenzione a possibili esposizioni della pelle 38 REPORT AIFM n 5 2009 Quest ultima essendo un organo meno vulnerabile rispetto agli occhi comunque critico soprattutto nei pazienti anestetizzati in quanto in tal caso il soggetto non in grado di innescare le normali reazioni di difesa Per quello che riguarda il personale i lavoratori presenti in sala operatoria o in ambulatorio dovrebbero indossare protezioni oculari in presenza di fasci a trasmis sione diretta CO Per quanto riguarda l operatore nel caso vengano utilizzate per l intervento ottiche di osservazione come per esempio micromanipolatori lampade a fenditura videoendoscopi ecc non consigliabile che utilizzi protezioni oculari che potrebbero ridurre la visibilit del campo operatorio e falsare i colori Inoltre la tipologia di strumentazione impiegata garantisce l operatore da esposizioni indesi derate se adeguatamente impiegata e manutenuta Per la protezione della pelle rac comandato dove possibile l uso di camici in cotone pesante a maniche lunghe In alcuni casi necessario assicurare la protezione oculare del personale sanitario di supporto ad es in oculistica con l utilizzo di lampade a fenditura I laser per fisio terapia normalmente di classe 3B o 4 richiedono l impiego di occhiali protettivi sia per il paziente che per il personale sanitario operatore
54. i in generale accanto ai processi di natura puramente termica si sviluppano ad opera della radia zione laser incidente effetti fotomeccanici Questi si manifestano come impulsi di pressione che si propagano sia nell aria antistante la superficie irraggiata che nel tessuto stesso In aria in dipendenza del tipo d interazione l onda di pressione pu essere di tipo acustico ovvero di bassa pressione propagantesi alla velocit dei suono oppu LASER MEDICALI 71 re un onda d urto shock caratterizzata da un elevato picco istantaneo di pressione e propagantesi a velocit supersonica Nel tessuto gli impulsi di pressione sono generati durante l irraggiamento laser in seguito ad una rapida espansione locale dovuta al riscaldamento indotto In particolari condizioni essi possono essere in grado anche di rimuovere o danneggiare il tessuto in cui si propagano come avvie ne nei processi di fotoablazione e fotoframmentazione fascio laser assorbimento E gt En gt En _ E Ablazione Regime termoelastico Vaporizzazione plasma mediata rapida Onda Nuvola di gas vapore d urto Formazione di plasma Impulso di Impulso di compressione rinculo Ta TTI rammentazione Fig 1 5 Schema degli effetti fotomeccanici Eth rappresenta la fluenza di soglia per l ablazione 1 5 1 Regime termoelastico Quando le temperature e le pressioni indotte non determinano sostanziali ed irre versibili modificazion
55. i al termine Tale attivit potr essere codificata nelle procedure standard operative per il personale responsabile 5f Scelta dei D P I I lavoratori che operino in una ZLC dovranno avere a disposizione opportuni Dispositivi di Protezione Individuale se previsti dall Addetto Sicurezza Laser cos come i pazienti e gli eventuali accompagnatori o visitatori ad es studenti persona le di altre strutture sanitarie in training etc Prima di indossare i protettori oculari l operatore dovr verificare che la lun ghezza d onda emessa dal laser sia compresa tra quelle a cui gli occhiali offrono pro tezione riportate sulle lenti e o sulla montatura Ogni occhiale protettivo infatti reca una marcaturasulla montaatura o sui filtri che riporta i seguenti elementi e Condizione di prova cui gli occhiali sono stati sottoposti D continua I impulsata 104 lt t n secondi 107 R impulsi giganti Q switching 109 lt tn secondi 10 7 LASER MEDICALI 43 M impulsi a modo accoppiato mode locking tn secondi 1079 e Lunghezza d onda o intervallo di lunghezze d onda per la quale gli occhiali garantiscono protezione e Numero di graduazione parametro che definisce il livello di attenuazione richiesto ad un filtro per ridurre la radiazione laser incidente sull occhio ai valo ri di sicurezza EMP e Marchio di identificazione del costruttore e Marchio di certificazione ad esempio di conformit alla
56. i operative del laser e della sua lun ghezza d onda La tabella riporta i valori massimi di densit di potenza energia incidente sul fil tro per la quale sono rispettati i limiti di EMP prescritti a livello della cornea Densit massima di potenza e o energia nel campo di lunghezze d onda da 180nma 315nm oltre 315 nm fino a 1 400nm oltre 1 400 nm fino a 1 000 pm Tipo di laser periodo di esposizione alla radiazione in s 4 Calcolare l esposizione energetica Hr reale al filtro applicando la seguente formula 4E J Hr sta ml Va sottolineato che il valore della radiazione all occhio dell operatore non necessariamente uguale a quella al filtro infatti nella formula per calcolare la radia zione al filtro considero comunque il diametro del fascio laser mentre nel caso della radiazione all occhio nella formula posso avere o il diametro del fascio laser o il dia metro della pupilla a seconda dei casi 5 Valutare la stabilit ottica alla radiazione a questo scopo bisogna confrontare il valore di H con il valore di densit di potenza energia fornito dal prospetto B 1 46 REPORT AIFM n 5 2009 della UNI EN 207 precedentemente riportato che si trova in corrispondenza al valore di graduazione L precedentemente ottenuto Se tale valore lt Hr il valore di graduazione L trovato non sufficiente a garan tire la stabilit ottica degli occhiali in tal caso si dovr confrontare il valore di den sit
57. i rischi laser e le procedure da adottare e che conosce i parametri di controllo operativi e di rischio del laser che utilizza autorizzato dal Direttore della Struttura in cui il laser utilizzato ed sottoposto a visita medica ove pre visto E necessario che venga redatto e depositato presso la Direzione Sanitaria un elenco dei nominativi delle persone autorizzate all uso del laser Gli Utilizzatori sono responsabili dell uso del laser in osservanza alle misure di sicurezza impartite dal Direttore della Struttura Sanitaria sentito 1 ASL In par ticolare gli Utilizzatori cio i Medici addetti all impiego delle sorgenti laser devono essere adeguatamente addestrati in modo da assicurare che le misure di sicurezza di base vengano applicate ad ogni utilizzo Le responsabilit dell ASL sono riportate nel paragrafo 3 1 1 2 della norma CEI 76 6 e comprendono le seguenti attivit valutazione dei rischi determinazione di Zona Laser Controllata ZLC 32 REPORT AIFM N 5 2009 scelta dei dispositivi di protezione individuale DPI analisi degli infortuni stesura di un programma di prove di assicurazione di qualit In particolare le prove di assicurazione qualit sono quelle riportate nell allegato E della norma CEI 76 6 e riproposte nel paragrafo 5d del presente documento responsabilit dell operatore di Ingegneria Clinica l effettuazione dei controlli periodici di sicurezza elettrica sui laser
58. i strutturali si parla di regime termoelastico Un parametro fondamentale che caratterizza questa propriet il coefficiente di espansione termi ca che rappresenta la variazione relativa di volume che il mezzo subisce a causa della variazione di temperatura L irraggiamento laser di un mezzo assorbente tra mite impulsi abbastanza corti da garantire il confinamento termico tL lt lt tT produ ce transienti di temperatura molto rapidi in regioni limitate a cui si associa tipica mente un altrettanto rapido aumento di pressione Questo causa la generazione di un onda acustica che emerge dalla regione calda e inizia a propagarsi all interno del tessuto alla velocit del suono Il tempo impiegato dall onda di pressione per percorrere una distanza pari alla lunghezza di penetrazione ottica Leff detto tempo di rilassamento elastico tEL Se quest ultimo maggiore della durata dell impulso laser fL la pressione continua ad 72 REPORT AIFM N 5 2009 aumentare durante l irraggiamento poich l effetto di rilassamento interviene solo a tempi successivi Questa condizione detta di confinamento inerziale si realizza tipicamente con impulsi di durata minore di 10 ns ed particolarmente importante poich d luogo a gradienti di pressione relativamente alti in corrispondenza della superficie 1 6 Fotoablazione Per ablazione laser s intende la rimozione di tessuto attraverso irraggiamento laser In tutti i casi di t
59. ica degli effetti indotti dall effetto pop corn indica che i crateri superficiali cos prodotti non sono dovuti a perdita di massa tissutale ma alla for mazione espansione e rottura di agglomerati di vacuoli La rimozione di tessuto caldo espone all irraggiamento uno strato pi freddo che rimane approssimativamente a 100 C per il tempo che impiega l irraggiamento a disidratare il tessuto La perdita d acqua diminuisce la conducibilit termica locale e limita la conduzione dei calore alle aree circostanti Quando l acqua presente nelle cellule completamente evaporata la temperatu ra tissutale aumenta rapidamente fino a circa 300 C Siti di nucleazione si formano in superficie e il tessuto brucia e carbonizza La vaporizzazione insieme alla carbo nizzazione d luogo alla decomposizione dei costituenti tissutali 1 4 3 Tempo di rilassamento termico importante osservare che molti degli effetti termici precedentemente descritti possono avvenire simultaneamente in differenti zone del volume irradiato in conse guenza delle differenti temperature che localmente si sviluppano a seguito della penetrazione della radiazione laser nel tessuto Nell utilizzo di laser con durate di impulso superiori ai microsecondi oltre alla profondit di penetrazione l altro para metro che importante controllare al fine di circoscrivere gli effetti della radiazio ne laser al volume di tessuto da trattare il tempo di esposizione in
60. iegato in detta glio nelle pubblicazioni CEI EN 60825 16 e UNI EN 2070 Modalit per il calcolo dei protettori oculari 1 Determinare il valore dell EMP nelle condizioni operative della sorgente uti lizzando la tabella 6 della CEI EN 60825 1 oppure utilizzando il prospetto A 1 della Norma UNI EN 207 che semplifica gli intervalli di validit dei valori di EMP riducendo a 3 sia gli intervalli di lunghezza d onda che gli intervalli temporali NB i valori delle tabelle citate si riferiscono ad un singolo impulso in caso di impulsi ripetitivi l EMP determinata usando il valore pi restrittivo tra quelli ottenu ti nei seguenti 3 punti in caso di radiazioni laser aventi lunghezze d onda gt 400 nm 44 REPORT AIFM n 5 2009 a l esposizione ad ogni singolo impulso appartenente ad un treno di impulsi non deve superare l EMP per un impulso singolo b l esposizione media per un treno di impulsi di durata di esposizione T non deve superare l EMP per un impulso singolo di durata di esposizione T c l esposizione media ad impulsi appartenenti ad un treno di impulsi non deve superare l EMP per un impulso singolo moltiplicata per il fattore di correzio ne N 4 applicabile a durate di impulso lt 0 25 s che il tempo di interven to dei riflessi di difesa fisiologici dell occhio Laser che utilizzino impulsi di durata superiore a 0 25 s vengono considerati come funzionanti in continua N essendo il num
61. io sostituzione o modifica dell anatomia o di un processo fisiologico e intervento sul concepimento Pertanto su ogni apparecchiatura laser deve essere apposta la marcatura CE che garantisce che e un dispositivo medico conforme alla Direttiva 93 42 CEE e ha quindi delle peculiari caratteristiche di utilizzo e un dispositivo sicuro e risponde a tutti i requisiti di sicurezza entro le presta zioni specificate dal fabbricante Come prescritto dalla norma tecnica di riferimento per i fabbricanti IEC 60825 1 2003 su ogni apparecchio laser devono essere riportate etichette di colore nero su fondo giallo che siano leggibili e visibili durante il funzionamento e fissate in modo permanente indicanti LASER MEDICALI 23 e le caratteristiche dell apparecchio c d dati di targa come nell esempio qui sotto riportato ed il segnale di avvertimento del pericolo derivante dalla presen za di radiazione laser durante l impiego e il simbolo di avvertenza di emissione laser da un apertura laterale secondo la norma IEC 60601 2 22 CEI 64 42 sul quale pu anche essere riportata una scritta tipo Apertura laser oppure Evitare l esposizione Da questa apertu ra emessa radiazione laser come ad es nel caso di una apertura laser da col legare ad una fibra ottica Rischi diretti Gli organi pi a rischio se esposti alla radiazione laser sono gli occhi e la pelle Gli occhi sono la struttura pi delica
62. ione Fig 1 4 Localizzazione degli effetti termici nel tessuto biologico 68 REPORT AIFM n 5 2009 1 4 1 Effetti di bassa temperatura 43 100 C 1 Regime ipertermico 43 45 C intervallo ipertermico Il primo effetto ipertermico subito dalla biomateria e la denaturazione rottura dei legami idrogeno delle biomolecole e dei loro aggregati proteine collagene lipidi emoglobina Nell intorno di 45 C si osservano cambiamenti conformazio nali rotture di legami alterazioni delle membrane Le singole cellule ed i vari tessuti riscaldati a temperatura di 43 45 C possono tollerare il danneggiamento solo in via temporanea Il danno diventa irreversibile morte cellulare dopo tempi di esposizione prolungati che possono variare da 25 minuti ad alcune ore in dipendenza del tipo di tessuto e delle condizioni di irrag giamento Nel caso di cellule di natura oncologica la mortalit particolarmente alta in questo regime termico Perci questi processi trovano applicazioni nelle tecniche di ipertermia interstiziale per il trattamento dei tumori tipicamente eseguite con laser continui Nd YAG e CO2 II Regime coagulativo Per temperature superiori a quella di denaturazione hanno luogo processi di necrosi cellulare coagulativa e di vacuolizzazione Tra 50 e 60 C vengono modifi cate ridotte le attivit enzimatiche e ha inizio una cospicua denaturazione delle macromolecole quali proteine collagene lipidi emog
63. ission of Radiation I laser sono sorgenti di luce coerente che si basano sull emissione stimo lata di radiazione da parte di un sistema di atomi eccitati che operano transizioni da uno stato quantico ad un altro di energia inferiore Il primo impiego in campo medico risale ad un anno dopo la costruzione del primo laser nel 1960 e da allora il suo uso si esteso rapidamente a tutti i campi della medicina L assorbimento della radiazione laser nei tessuti biologici d origine a vari tipi di processi che controllati in modo adeguato permettono interventi clinici precisi ed efficaci I vari tipi di interazione laser tessuto possono essere schematicamente rappre sentati nella mappa di interazione medica di seguito raffigurata E 2 5 E E Esposizione energetica Fotochimica 10 10 10 107 1 10 Tempo d interazione s Tale grafico in scala logaritmica su entrambi gli assi riporta in ascissa il tempo di esposizione s e in ordinata l irradiamento W cm le rette oblique rappresen tano condizioni di esposizione energetica J cm costante A parit di flusso di energia erogato al variare del tempo di esposizione e di lun ghezza d onda A della radiazione coerente si hanno interazioni di natura diversa quali 10 REPORT AIFM N 5 2009 e interazione fotochimica e interazione fototermica e interazione fotoablativa e interazione fotomeccanica Nell interazione fotochimica l energia assorbita ne
64. itolo ancora aperto e controverso dell in terazione laser tessuto la cui potenzialit ed efficacia riconosciuta solo da una parte del mondo scientifico I fenomeni descritti in letteratura che si determinano generalmente a livelli di irraggiamento estremamente bassi 1 10 mW sono ad esempio la guarigione piu efficiente di ferite cutanee l aumento di vascolarizza zione locale la cura del dolore ecc Alcuni degli effetti osservati vengono attribui ti ad una stimolazione della proliferazione cellulare indotta dall azione di laser con tinui di bassa potenza con emissione nel rosso o nel vicino infrarosso come He Ne e diodo Altri aspetti ancora da approfondire riguardano la giustificazione dell uti lizzo di radiazione laser invece di luce incoerente e quindi il ruolo delle caratteri stiche di monocromaticit coerenza e polarizzazione che caratterizzano la prima rispetto alla seconda 1 4 Interazione fototermica Gran parte delle applicazioni chirurgiche dei laser si basano sulla conversione di radiazione ottica in energia termica A livello microscopico i processi fototermici sono rappresentabili dall assorbimento di un fotone da parte di una molecola che la porta in uno stato eccitato e dalla successiva diseccitazione per urto anelastico con le molecole circostanti le quali aumentano la propria energia cinetica Questo pro cesso di decadimento non radiativo avviene in tempi estremamente brevi 1 100 ps e la conseguente
65. l tessuto viene utilizzata per modifiche strutturali delle molecole esistenti e o per la produzione di nuove sostan ze in seguito a reazioni chimiche attivate dalla radiazione laser Questo tipo di interazione diventa importante per esposizioni a basso irradiamen to e di durata superiore al secondo ed quasi esclusivamente limitata a lt 600 nm Nell interazione fototermica l energia assorbita nel tessuto viene trasformata in energia termica la generazione di calore nei tessuti determinata dall assorbimen to locale di radiazione laser da parte delle molecole presenti nei tessuti A seconda della temperatura raggiunta dal tessuto si possono distinguere i seguenti regimi tutti irreversibili tranne il primo e regime ipertermico T lt 50 e regime coagulativo 50 lt T lt 100 e regime di vaporizzazione T 100 e regime di carbonizzazione T gt 150 e regime di fusione T gt 300 Proteina allo stato nativo Questo tipo di interazione si verifica per laser ad emissione continua con irradia menti superiori a 10 W cm2 o per laser pulsati con durata dell impulso superiore al microsecondo Per esposizioni molto lunghe e per A gt 600 nm l unica interazione che determina il danno ai tessuti La Teoria della fototermolisi selettiva basata su un interazione di tipo fototer mico afferma che i cromofori presenti in un tessuto possono essere danneggiati in modo selettivo da radiazione laser che presen
66. le 10 altre conseguenze 5 morte 5 Nel restante 13 dei casi non si avuta nessuna conseguenza I principali incidenti delle 67 persone coinvolte escluse 15 persone che hanno avuto conseguenze varie e non speci ficate oppure nessuna conseguenza sono riportate nel grafico seguente INCIDENTI LASER IN CAMPO MEDICO h A D TECNICO E MEDICO m INFERMIERE m PAZIENTE N lt o e ra w gt z CHEALE UE USTIONE RINGO RETINICO LA RA ESPOSIZIONE OCULARE T CONSEGUENZA Il laser a CO stato il responsabile dei casi di ustione della cute a carico di tec nici e medici e della met di quelli occorsi a infermieri e pazienti Il principale responsabile delle esposizioni oculari e dei danni retinici stato il laser ad Argon Le ustioni laringo tracheali dei pazienti sono state causate nel 63 dei casi da laser a CO mentre le morti dei pazienti sono attribuibili nel 75 dei casi a laser a Nd YAG Le principali cause di questi incidenti sono state mancato uso di occhiali protettivi uso di occhiali non idonei per il laser utilizzato incorretto uso dello strumentario Il rischio di esposizione alla radiazione di diversi tipi di laser dipende principal mente dal campo di applicazione e dalla mansione della persona potenzialmente esposta Come risulta anche dallo studio americano il soggetto pi esposto risulta essere il paziente necessario quindi che nei casi previsti anc
67. li di cotone pesante se applicabile vedi punto precedente o con fogli medicali ne pesante o con fogli di di alluminio opachi o con garze e panni bagnati alluminio opaco o con garze e panni bagnati Protezione Tutti gli operatori presenti L uso di teleria in cotone sconsigliata da degli operatori Strumentario in sala devono indossare indumenti idonei camici in cotone pesante e gli occhiali di protezione se previsto dall ASL In caso di attivit manuali in pros simit del fascio usare sot toguanti in filo inumiditi per la protezione dalle ustioni norma UNI EN 13795 In casi selezionati es se il laser collimato e usato a cielo aperto si pu proporre la prevalenza del rischio laser rispetto al rischio infettivo e permettere agli operatori di indossare il camice di cotone a maniche lunghe Gli operatori e il paziente devono indossare gli occhiali di protezione se previsti dall ASL In caso di attivit manuali in prossimit del fascio usare sottoguanti in filo inumiditi per la prote zione dalle ustioni opportuno che gli strumenti chirurgici che vengono usati durante la chirurgia laser e che possono essere colpiti dal fascio siano ruvidi o satinati o anodizzati 36 REPORT AIFM n 5 2009 Incendi endotracheali opportuno utilizzare tubi endotracheali con protezione adeguata rivesti mento di metallo adatto all uso o realizzati per ridurre probabilit d in
68. llule e alla presenza di molecole fluorescenti vengo no raccolti da un sistema di lenti specchi dicroici e filtri ottici e inviati ad opportu ni rivelatori Quando questi segnali ottici raggiungono il rivelatore vengono creati impulsi elettrici che possono essere processati dal sistema elettronico per fornire le caratteristiche di interesse delle cellule in studio Questi strumenti possono utilizzare uno o pi fasci laser Il singolo sistema laser in grado di misurare fino a 5 caratteristiche ottiche di ogni singola cellula gli even tuali laser secondari possono generare segnali aggiuntivi che consentono di analiz zare ulteriori caratteristiche cellulari Nei citometri usati per indagini cliniche viene impiegata nella maggior parte dei casi un laser ad Argon che emette luce blu di lunghezza d onda pari a 488 nm di potenza massima variabile tra 15 mW e 5 W anche se le potenze di utilizzo sono di norma inferiori Nei sistemi a doppio laser il laser secondario pu essere per esem pio un laser a Krypton o uno a elio neon Caratteristica di queste apparecchiature di essere dotate nella maggior parte dei casi di coperchi e di blocchi di sicurezza che proteggono l operatore da visione diretta non intenzionale del fascio L uso appropriato di tali misure di sicurezza che consiste sostanzialmente nel non modificare o togliere le coperture mobili che impediscono la visione del fascio laser fa s che tali apparecchiature non co
69. lobina che alla base del processo di coagulazione Importante la denaturazione del collagene proteina fibrosa largamente diffusa nei mammiferi composta da quattro catene polipeptidiche unite a formare una struttura bielica L aumento di temperatura distrugge l organiz zazione spaziale delle catene macromolecolari le spire si distribuiscono in modo casuale producendo una vistosa contrazione strutturale delle fibre di collagene La denaturazione termica e la contrazione delle proteine intercellulari ed un possibile collasso dei citoscheletro producono il restringimento delle cellule coagulate La rottura delle membrane diventa predominante nelle cellule di tutti i tipi quando risul tino seriamente danneggiate per effetto termico Infine nei tessuti ove esiste a livel lo cellulare un elevato ordine spaziale come nel tessuto muscolare origine in gene re di propriet di birifrangenza ottica la denaturazione proteica sconvolge questa struttura regolare con perdita delle relative propriet ottiche Questi processi di foto coagulazione sono utilizzati ad esempio in chirurgia oculistica per la riduzione dei distacchi di retina ed in dermatologia per il trattamento di lesioni vascolari e pig mentate Di recente sono state inoltre proposte tecniche di saldatura laser su cute vasi e dotti urologici che si basano modificazioni indotte sulle fibre di collagene per riscaldamento laser a bassa temperatura 45 50 1 4 2 Effetti di temperatur
70. meccanica si verifica quando la radiazione laser focalizzata ad alta esposizione energetica 1000 J cm su un tessuto usando impulsi brevis simi dell ordine dei nanosecondi o dei picosecondi L elevatissimo campo elettrico associato all impulso laser porta alla generazio ne di elettroni liberi che assorbendo l energia ottica incidente producono una ioniz zazione secondaria a valanga Si crea cos un microscopico volume di plasma ioniz zato con temperatura gt 10000 C e pressione gt 10000 bar elevatissime La rapi dissima espansione del plasma d origine ad un onda d urto che pu portare a rot tura meccanica localizzata dei tessuti investiti 12 REPORT AIFM N 5 2009 Nella tabella seguente sono riassunte alcune tra le principali indicazioni dei laser in campo medico sono messi in particolare evidenza l interazione che viene sfrut tata in ciascuna procedura medica e i cromofori che costituiscono il target del trat tamento Laser innm Crom foro Effetto Procedura S A x Foto i Terapia Foto y a Semic e 670 690 SS e A Semiconduttore 810 Melanina Ipertermia T 43 45 C A nono FOA Transpupillare TTT CO 10600 Soria Retrazione tissutale T 45 Rimodellamento Er YAG 2940 q 50 C cutaneo anti rughe Ar 514 Kr 647 dye 560 630 Melanina Denaturazione proteica semiconduttore 810 P Fotocoagulazione Fototermica Nd YAG cw 1064 emoglobina T 60 80 C Nd Y
71. mit del campo operatorio con materiali idonei cotone pesante o fogli di alluminio opaco e Evitare l esposizione della guaina dell endoscopio spesso infiammabile alla radiazione laser e Non utilizzare disinfettanti e o anestetici infiammabili e Mantenere umide con soluzione salina o acqua sterile spugne garze e tamponi e la zona del lenzuolo attorno al campo operatorio con laser Rischi collaterali Oltre al rischio derivante dalla involontaria esposizione alla radiazione laser esi stono altri rischi connessi all uso di tali apparecchiature Nella tabella seguente sono riportati tali rischi e le precauzioni che conviene attuare per ridurli nel caso di impie go chirurgico 26 REPORT AIFM N 5 2009 Rischio Precauzioni da mettere in atto Fumi elementi e Utilizzare protettori facciali o oculari per le particelle ad alta combusti e vapore velocit emesse durante il trattamento effetto pop corn e Utilizzare un estrattore di fumi per i contaminanti aerei dispersi nell aria con idoneo sistema di filtraggio del particolato lt 0 1 um e Osservare istruzioni nella gestione di eventuali vapori nocivi provenienti dal laser per la presenza di coloranti o solventi oppure di cloro fluoro acido cloridrico e fluoridrico in forma di gas Embolia gassosa e Poich l utilizzo di gas nella chirurgia laser in cavit corporee chiuse pu condurre a rischio di embolia nel paziente il rischio
72. mportino rischi per gli operatori e siano pertanto classificate come prodotti di classe 1 Solo durante le operazioni di allineamento e di manutenzione necessario adot tare le precauzioni richieste dalla presenza di laser di classe 3B o 4 Queste apparecchiature hanno talvolta necessit di essere sottoposte a procedure di manutenzione e o ad operazioni di allineamento dei laser Tali operazioni devono essere effettuate unicamente da personale specializzato della ditta Durante tali ope razioni dovranno essere osservate le norme di comportamento valide per laser di classe 3B o 4 Altre sorgenti laser diffuse in ambito sanitario sono Microscopio Confocale a scansione laser la microscopia confocale fornisce uno stru mento per poter visualizzare simultaneamen te tramite segnali in fluorescenza proteine organelli cellulari e DNA attraverso singole sezioni tagliate otticamente all interno Anche questi strumenti pur contenendo laser di classe 3B o 4 sono generalmente classifi cati come prodotti di classe 1 LASER MEDICALI 55 Y eo Microdissettori laser 1 microdissettori laser consentono di prelevare dal tes suto tumorale sotto il controllo del microscopio singole cellule ed effettuare su di esse le analisi genetiche e cromosomiche La procedura consente di inte grare le informazioni derivanti dall analisi del tessuto con quelle genetiche e molecolari in tal modo si ottiene una diagnosi che non solo classi
73. ne della radiazione luminosa descritta tramite propriet ottiche fondamentali quali riflessione assor bimento trasmissione diffusione ecc Consideriamo quindi un fascio laser che inci 60 REPORT AIFM n 5 2009 da perpendicolarmente sulla superficie del tessuto Una piccola frazione della radia zione tipicamente il 5 viene riflessa all indietro a causa del salto di indice di rifrazione fra l ambiente esterno ed il tessuto La frazione rimanente si propaga nel tessuto e subisce processi di assorbimento e di diffusione multipla radiazione teg incidente e gt ritiessione assorbimento e radiazione trasmessa Fig 1 1 Schema dei fenomeni ottici che hanno luogo nell interazione fra radiazione luminosa e tessuto Le specie chimiche che partecipano all assorbimento della luce nel tessuto sono numerose ed il loro effetto varia molto sensibilmente con la lunghezza d onda della radiazione 8 Un ruolo fondamentale rivestito dall acqua figura 1 2 che rappre senta il principale assorbitore nella regione spettrale dell infrarosso Inoltre nelle bande ottiche del visibile e del vicino infrarosso ha luogo una notevole diffusione di radiazione dovuta all abbondanza di strutture cellulari di dimensioni confrontabili con la lunghezza d onda di irraggiamento Questo processo ha effetto sulla propa gazione delle luce producendo una riduzione della profondit di penetrazione effet tiva della radiazione nei t
74. norma EN 207 impor tante perch solo la norma tecnica europea e non quella americana garantisce la stabilit ottica cio la resistenza degli occhiali a varie tipologie di emissione del fascio laser A titolo d esempio si riporta una marcatura tipo la stringa D 620 700 L5 IR 700 1100 L6 X ZZ S marcata sugli occhiali di protezione pu essere cos decodificata D la condizione di prova secondo il prospetto 4 della norma UNI EN 207 laser a onda continua 1 impulso di 10 secondi 620 700 l intervallo di lunghezza d onda in nm in cui il filtro garantisce la protezione con il numero di graduazione seguente L5 il numero di graduazione che rappresenta il fattore spettrale massimo di trasmissione del filtro pari a 10 5 nel precedente intervallo di lunghezze d onda IR sono altre due condizioni di prova per le quali i filtri sono stati testati I laser a impulsi R laser a impulsi giganti Q switched 700 1100 un altro intervallo di lunghezze d onda in nm in cui il filtro garantisce protezione con il numero di graduazione seguente L6 il numero di graduazione che rappresenta il fattore spettrale massimo di trasmissione del filtro pari a 10 6 nel precedente intervallo di lunghezze d onda X il marchio di identificazione del fabbricante ZZ il marchio di certificazione se applicabile EN etc Il calcolo del numero di graduazione deve essere accurato ed sp
75. nte i diversi distretti oculari impegnabili dalle radiazioni ottiche In particolare sono evidenziate le pos sibili aree di danno oculare cornea cristallino e retina UV B 280 nm to 315 nm IRA NIR 100 ni 780 nm to 280nm to 780 nm The abe table showrthe cepth at peretration ot electro magneti radintaninene human eya Profondit di penetrazione cutanea della radiazione ottica x La pelle in grado di tollerare un esposizione al UV C fascio molto pi elevata la Anm _ 200 penetrazione della radiazio ne laser nella pelle massi ma per lunghezze d onda comprese tra 600 nm e 1000 nm LASER MEDICALI Nella figura seguente sono schematizzati in funzione della lunghezza d onda della radiazione ottica il tipo di interazione biologica che si realizza e gli effetti dan nosi che si producono a carico degli organi critici BANDA E ente we vo ova vme ma mo 280 315 400 760 1400 3 nm 100 2 ovo 10000 PREVALENTE INTERAZIONE FOTOCHIMICA ca ETS Degradazione visione dei colori visione notturna Schema CIE modificato Rischio Precauzioni da mettere in atto Fuoco e e Usare tubi endotracheali adeguati all utilizzo con laser bruciature laser safe usando la concentrazione pi bassa possibile di ossigeno e Durante gli interventi con laser chirurgici a trasmissione diretta ad es CO ricoprire i tubi plastici per il trasporto di gas medicali in prossi
76. o continua delle membrane neovascolari nella degenerazione maculare legata all et Nd YAG Buon effetto Oftalmologia trabeculoplastica duplicato in 532 VIS coagulativo per glaucoma profilassi del distacco frequenza ed emostatico retinico retinopatia diabetica KTP Emissione pulsata malattie degenerative della macula Ar S14 VIS e o continua glaucoma cronico semplice Kr 647 VIS dermatologia angiomi tatuaggi 14 REPORT AIFM n 5 2009 Un laser costituito da un mezzo attivo in grado cio di amplificare la radia zione che lo attraversa cui un sistema esterno di pompaggio fornisce energia Radiazioni e Laser I diversi tipi di laser possono essere distinti in base al tipo di materiale n r PN N EON che SOSHISSe il mezzo Specchio Spec attivo 1 pi comuni in Er semiriflettente a campo sanitario sono i Sistema di Pompaggio seguenti Schema di un tipico sistema laser e laser a diodi in cui il mezzo attivo un sottile strato di semiconduttore e il siste ma di pompaggio realizzato da un impulso di corrente applicato alla giunzio ne dei semiconduttori e Jaser a gas in cui il mezzo attivo una miscela gassosa e il sistema di pompag gio realizzato da una scarica elettrica Tali laser sono ulteriormente suddivisi in O atomici es He Ne con X 632 nm O ionici es Ar Kr con varie emesse nello spettro visibile e ultravioletto O molecolari es CO con A 10600 nm O
77. olumi di tessu to Se la stessa energia viene invece erogata per un tempo pi lungo si pu ottenere un riscaldamento localizzato senza evaporazione Per tale motivo si impiegano diverse metodiche per realizzare l emissione pulsata Le principali sono il mode locking ed il Q switching Questi due modi di emissione pulsata consentono di ero gare potenze molto elevate in tempi estremamente brevi sui tessuti da trattare diver sificandone cos gli effetti In genere le potenze impiegate variano da qualche watt a qualche decina di Watt in emissione continua e le energie da qualche mJ a qualche decina di mJ in emis sione pulsata La trasmissione della radiazione laser dalla sorgente al punto di applicazione pu avvenire in modi diversi e per trasmissione diretta laser a diodi per posizionamento manipoli a diodi laser dei pazienti in radioterapia per fisioterapia 16 REPORT AIFM N 5 2009 e per trasmissione mediante fibre ottiche Le fibre ottiche sono costituite per la maggior parte da vetro di silice silica in cui talvolta pos sono essere inserite elementi droganti per migliorare le propriet ottiche o da plastica Si basano sul principio della riflessione totale inter na che un raggio luminoso subisce nella sua pro pagazione ogni volta che arriva all interfaccia vetro aria Il numero di riflessioni dipende dal l angolo tra il raggio incidente e l asse della fibra e anche dalle curvature cui sottoposta la fibra
78. oni ottiche coerenti e alle misure di prevenzione e protezione da porre in atto compresa la fornitura di adeguati DPI e della formazione specifica dei lavoratori Responsabile del Servizio di Prevenzione e Protezione RSPP persona incaricata dal DDL ai sensi del D Lgs 81 2008 a promuovere nel posto di lavoro condizioni che garantiscano il pi alto grado di qualit nella vita lavo rativa proteggendo la salute dei lavoratori migliorando il loro benessere fisico psichico sociale e prevenendo malattie ed infortuni e per ci che attiene a tutte le incombenze valutazione dei rischi individuazione delle misure preventive definizione delle procedure informazione e formazione relative alla promo zione e tutela della salute e sicurezza dei lavoratori Addetto alla sicurezza laser ASL persona che possiede le conoscenze necessarie per la valutazione e il controllo dei rischi causati dai laser e ha responsabilit di supervisionare sul controllo di questi rischi Per le installazio ni in cui vengono utilizzati apparecchi laser di classe 3B o 4 il Datore di Lavoro deve indicare un ASL e definirne le responsabilit Il compito principale dell ASL quello di supportare e consigliare il Datore di Lavoro per quanto riguarda l uso sicuro dell apparecchio e le misure di protezione ma coinvol to anche nell attivit di formazione degli operatori Utilizzatore di una sorgente laser persona che ha ricevuto adeguata forma zione su
79. paco Questo produce l effetto di uno schermaggio della superficie del tessuto dal fascio incidente a causa dell elevato coefficiente di assorbimento della regione ionizzata In queste condizioni all inter no del plasma si sviluppando pressioni e temperature estremamente elevate La suc cessiva espansione del plasma genera un onda d urto che pu causare frammenta zione e rottura locale del tessuto Su questi effetti di fotodistruzione si basano alcu ne tecniche chirurgiche come la litotripsia endoscopica di calcoli urinari e la foto distruzione di membrane endooculari che impiegano laser impulsati quali laser a coloranti Nd YAG Ho YAG ed eccimeri Infine con riferimento al diagramma dei canali di ablazione laser in fig 1 7 completiamo il quadro dei processi che hanno luogo sopra alla soglia di vaporizza zione ricordando che nel caso di impulsi di durata dall ordine dei millisecondi o pi il processo di vaporizzazione quello gi descritto nel paragrafo dell interazione fototermica per temperature medio alte In questo caso si determina sempre un note vole contributo della conduzione termica nella dinamica di ablazione e quindi si pro ducono effetti consistenti di danneggiamento termico che si estendono all interno del tessuto stesso Riferimenti bibliografici 1 L Goldman and R J Rockwell Lasers in Medicine Gordon amp Breach New York 1971 2 J R Hayes and W L Wolbharst Models in patho logy M
80. pg pulse Em Es E Jem Fig 1 6 Curve di rate che rappresentano la quantit di tessuto ablato da un singolo impulso ug pulse in funzione della fluenza LASER MEDICALI 73 1 6 1 Canali di ablazione Esistono una molteplicit di canali attraverso cui il processo della fotoablazione pu aver luogo in dipendenza delle condizioni e dei parametri d irraggiamento come pure al complesso delle propriet ottiche termiche meccaniche e chimiche del tessuto In generale quando l energia assorbita nel volume irraggiato supera un certo valore critico la temperatura locale raggiunge il limite di vaporizzazione del tessu to Per l acqua ad esempio che rappresenta la frazione primaria dei costituenti tis sutali l energia richiesta per innalzare la temperatura a 100 C di circa 2500 J cm2 Ai fini della ablazione di tessuto possiamo quindi classificare 1 processi tipicamen te indotti dalla radiazione laser distinguendo quelli che si producono rispettivamen te al di sotto e al di sopra della soglia di vaporizzazione CANALI DI ABLAZIONE SOTTO LA SOGLIA DI VAPORIZZAZIONE SOPRA LA SOGLIA DI VAPORIZZAZIONE t 1 10 ns t 1 10 ns t 1ps 10ns t 1 100 ns t 0 1 1 ms tu lt ter toTEL 1 gt 100 MW cm IL lt 100 MW cm E 10 100 J cm E 0 1 5 J cm lonizzazione Generazione STO Neat Breakdown ottico termoelastica Vaporizzazione inerziale Plasma denso Riflessione Elevato gradiente air Espansione esplosiva Vaporizzazione
81. ppo grande e la sua efficienza ridotta causando satura zione Utilizzando filtri opportuni sulla testa di misura si possono misurare poten ze pi elevate Termopile quando il fascio laser incide su un rivelatore di questo tipo viene misurato il gradiente di temperatura nel metallo che proporzionale alla potenza incidente adatta sia per laser in continua che per laser impulsati anche se la risposta delle termopile non sufficientemente veloce per misurare la potenza di picco di un laser a impulsi corti Sono in grado di misurare un ampio range di potenze che pu andare dai mWatt al centinaio di Watt e hanno una risposta poco dipendente dalla lunghezza d onda Sensori piroelettrici 1 materiali piroelettrici sono cristalli che hanno dipoli per manenti il cui grado di polarizzazione varia con la temperatura ogni cambiamento nella polarizzazione genera una carica di superficie nel metallo I rivelatori piroelet trici misurano la velocit di cambiamento termico in un cristallo il cristallo piroe lettrico genera una carica elettrica proporzionale al calore assorbito I rivelatori piroelettrici sono utili per misurare l energia di laser pulsati fino a 5000 Hz e sono sensibili alle basse energie Controlli sul fascio LASER Tra i controlli da effettuare periodicamente sui laser vi quello della potenza emessa all applicatore Pu accadere infatti che vi sia una perdita di potenza lungo 50 REPORT AIFM N 5 200
82. punta sagomata in un altro approccio della chirurgia di contatto le punte delle fibre possono essere sagomate in forme coniche o semisferiche In questo modo si evita la necessit di un refrigerante e si ottiene una minore fra gilit rispetto alle punte in zaffiro Consentono anche l uso non a contatto e interstiziale Kontakt Non Kontakt interstitien VAPORISATION KOAGULATION e estremit metalliche o in ceramica l energia del fascio laser pu essere uti lizzata per riscaldare una punta metallica o in ceramica alla temperatura in cui la punta pu essere utilizzata come una sonda di ricanalizzazione e diffusori e sonde per la terapia fotodinamica incorporano un diffusore che diffonde la luce laser su un area di trattamento relativamente ampia La forma del diffusore determina la distribuzione di energia al tessuto bersaglio J e micromanipolatori utilizzano un joystick che comanda uno specchio e dirige l energia laser al tessuto da trattare In genere sono impiegati in otorinolarin goiatria ed in ginecologica accoppiati a laser a CO LASER MEDICALI 19 e sistemi a scansione utilizzano delle superfici riflettenti che opportunamente sincronizzate nei movimenti consentono di definire un area limitata entro cui fare spazzolare il fascio laser in modo da distribuire l energia all interno di tale area Questi sistemi sono normalmente impiegati in fisioterapia Esempi di apparecchiat
83. r 3 4 1 ed necessa rio ripeterli dopo un intervento di riparazione e comunque definire una periodicit per l esecuzione durante tutta la vita dell apparecchiatura laser Per tenere sotto controllo le prestazioni dei laser conviene quindi effettuare periodicamente una serie di controlli che consentano di monitorare alcuni parametri fisici di funzionamento partendo dai loro valori di base rilevati in fase di accetta zione dell apparecchiatura e seguendone l evoluzione nel tempo Attualmente la legislazione italiana non contempla a differenza delle sorgenti di radiazioni ioniz zanti in campo medico una normativa che specifichi quali prove effettuare sulle apparecchiature laser la loro periodicit ed i relativi limiti di accettabilit E tutta via presente una norma tecnica ad uso dei fabbricanti Una proposta di prove da ese guire periodicamente riportata al paragrafo 5d del presente documento I controlli e le misure organizzative devono essere relativi alle procedure di sicu rezza da adottare per l impiego del laser alla formazione degli operatori all impie go dei DPI idonei alla segnaletica ambientale Per la corretta gestione di una apparecchiatura laser si raccomanda pertanto di prevedere i seguenti passi A raccolta delle informazioni relative al laser da acquisire per verificare x la conformit alla Direttiva 93 42 per i dispositivi medici x conoscere la tipologia di impiego a cui destinato LA
84. rattamento laser e metodi di riduzione del rischio e pericoli accidentali come pericoli elettrici rischio di incendio e di esplosione liquidi criogenici contaminazione atmosferica fumi e frammentazione dei tessuti e pubblicazioni IEC corrispondenti e linee guida regolamentazioni nazionali e principi di valutazione del rischio e gestione Queste problematiche possono essere trattate in circa 4 ore Oltre a una forma zione di questo tipo volta alla conoscenza degli aspetti tecnici dei laser e ai risvolti protezionistici si raccomanda che gli operatori effettuino un corso specifico sull u so del laser in loro possesso con lo scopo di individuare al di l delle indicazioni generali riportate sui manuali 1 parametri operativi da utilizzare nelle diverse pato logie per le quali indicato l uso del laser in oggetto Tale corso potrebbe essere effettuato dagli esperti delle ditte che commercializzano i laser e la sua effettuazio ne andrebbe richiesta contestualmente all acquisto del laser e fornito come parte integrante dell apparecchiatura Si ricorda che la formazione dei lavoratori obbli gatoria ai sensi del D Lgs 81 2008 48 REPORT AIFM n 5 2009 CAP 6 DESCRIZIONE DELLA STRUMENTAZIONE DI MISURA E DELLE MODALIT OPERATIVE PER VALUTARE I PARAMETRI DI FUNZIONAMENTO DELLE APPARECCHIATURE LASER Gli strumenti radiometrici che servono per misurare potenza o energia consisto no generalmente di un rivelatore che prod
85. re Periodicit Prima di ogni uso a cura dell Utilizzatore Tali controlli si intendono come un set minimo Eventuali controlli aggiuntivi sulle prestazioni della sorgente laser possono essere effettuati secondo la Norma UNI EN ISO 11554 2000 La strumentazione da impiegare dovrebbe essere confor me alla Norma CEI EN 61040 1998 Si fa notare che particolare importanza assu mono i controlli periodici sulle sorgenti laser ad emissione pulsata nelle quali per un corretto utilizzo clinico indispensabile che le caratteristiche emissive in ter mini di energia erogata e quindi di precisione e stabilit degli impulsi emessi siano verificate in fase di accettazione e per tutto il periodo di utilizzo dell apparecchiatu ra 5e segnaletica di avvertimento e o obbligo Una volta definita la ZLC ad ogni suo accesso devono essere affissi appositi segnali di avvertimento cartelli di colore giallo e o di prescrizione cartelli di colo MISURE DI INDICAZIONE E O PRESCRIZIONE SIMBOLO SICUREZZA CARTELLO GIALLO Contrassegnare ogni accesso alla zona laser controllata DI AVVISO DI con segnali di avvertimento conformi alle norme europee PERICOLO LASER consigliabile che tale cartello includa informazioni OBBLIGATORIO riguardanti il laser specificando in modo esplicito se la radiazione emessa visibile o invisibile CARTELLO GIALLO Contrassegnare ogni accesso alla zona laser controllata DI DELIMITAZIONE con segnali di avver
86. relazione al tempo di rilassamento termico tT proprio del tessuto Va infatti tenuto conto che qualora il tempo di irraggiamento laser tL abbia durata maggiore di tr il calore ha modo di diffondere all interno del tessuto su lunghezze maggiori della profondit di penetrazione ottica tipica Per la definizione di questo parametro possiamo partire dalla lunghezza di diffu sione termica legata al tempo 1 da 70 REPORT AIFM N 5 2009 P 4Kt K diffusivit termica del materiale funzione della conducibilit termica calore specifico e densit Per l acqua K 1 43 10 3 cm s per cui in un secondo il calo re diffonde per una lunghezza di 0 8 mm Similmente il tempo di diffusione asso ciato ad un vaso ematico di 10 mm di diametro dell ordine di 100 us mentre per un vaso di 100 um questo tempo sale a circa 18 ms Se uguagliamo alla lunghezza di penetrazione efficace Leff della radiazione ottica nel tessuto otteniamo il tempo di rilassamento termico del tessuto tr Leff2 4 K che rappresenta quindi il tempo che il calore impiega a propagarsi per una lun ghezza di penetrazione ottica Se la durata dell impulso laser fL minore di tr l e nergia termica rimane confinata nel volume S Leff S superficie irradiata Il forte aumento di temperatura ed il relativo danno termico saranno localizzati in tale regio ne mentre i tessuti circostanti subiranno un ben pi modesto riscaldamento a segui to della s
87. ripor tati senza dimenticare gli elevati irradiamenti tipici di queste ultime Per gli opera tori esposti ai rischi da radiazioni laser emesse da sorgenti di classe 3B e 4 la norma italiana CEI 76 6 prevede la sorveglianza medica che comprenda una visita oculi stica preventiva all inserimento del lavoratore in aree di possibile esposizione a radiazione laser e visite periodiche di controllo Inoltre tale sorveglianza resa obbligatoria dal D Lgs 81 08 24 REPORT AIFM N 5 2009 Per i pazienti necessario assicurare la protezione degli occhi e in determinate condizioni ad es se il paziente sotto anestesia non in grado di innescare le nor mali reazioni di difesa ad un eventuale insulto termico necessario porre una mag gior attenzione all esposizione della cute Gli effetti diretti della radiazione laser sono per lo pi acuti Come gi detto in precedenza gli occhi sono l organo pi vulnerabile la localizzazione dei danni agli occhi dipende dalla lunghezza della radiazione mentre la loro gravit dipende dalla potenza emessa dal laser e dal tempo di esposizione Il rischio per gli occhi parti colarmente elevato per laser che producono radiazione di lunghezza d onda com presa tra 400 nm e 1400 nm in quanto l occhio focalizza tali radiazioni sulla retina esponendola a una densit di energia 10 volte pi elevata di quella incidente sulla superficie dell occhio Vengono riassunti nello schema segue
88. siderazione dei rischi a cui possono essere esposti i lavoratori ed i pazien ti coinvolti nell impiego di sorgenti laser di classe 3B e 4 opportuno attuare un piano di controlli atti a ridurli e ove possibile ad eliminarli I controlli possono essere cos codificati e ambientali e tecnici e organizzativi In particolare si riavvisa la necessit di eseguire dei controlli ambientali volti a verificare l idoneit degli ambienti in cui le sorgenti laser sono installate che dovran no possedere caratteristiche e finiture tali da evitare riflessioni diffuse possibilit di esposizioni indesiderate attraverso porte o finestre del fascio facile delimitazione delle aree a rischio Tali controlli dovrebbero essere effettuati prima della installa zione della sorgente laser e dopo periodicamente necessario eseguire dei controlli tecnici su ogni apparecchiatura laser di classe 3B o 4 volti a verificare la rispondenza ai dati dichiarati dal costruttore in confor mit alle norme CEI EN 60601 1 Apparecchi elettromedicali Parte 1 Norme gen erali per la sicurezza e CEI EN 60601 2 22 Apparecchi elettromedicali Parte 2 Norme particolari per la sicurezza degli apparecchi laser terapeutici e diagnostici Tali controlli prove di accettazione dovranno essere eseguiti prima della messa in uso della sorgente Essi si applicano sia alle apparecchiature acquistate sia a quel le a scopo dimostrativo o in leasing cfr Norma CEI 76 6 pa
89. ta e critica e a differenza della pelle per la quale un involontaria esposi zione provoca l immediata reazione del soggetto esposto anche in caso di radia zione invisibile possono non percepire repentinamente tale esposizione Gli effetti delle radiazioni ottiche sull occhio e la pelle sono riassunti nella tabella seguente Laser in nm Cromoforo Effetto Procedura Semiconduttore 670 690 Ossidazione Bic cl Semiconduttore 810 Melanina Ipertermia T 43 45 C na TROTA Transpupillare TTT CO 10600 icona Retrazione tissutale T 45 Rimodellamento Er YAG 2940 CI 50 C cutaneo anti rughe Ar 514 Kr 647 dye 560 630 semiconduttore 810 Melanina Denaturazione proteica emoglobina T 60 80 C Fotoco agulazione Fototermica Nd YAG cw 1064 Nd YAG 2 532 CO 10600 semiconduttore 980 E Vaporizzazione dell acqua Fotoresezione di Nd YAG cw 1064 tissutale T 100 C tessuti molli Er YAG 2940 CO 10600 Carbonizzazione T gt 150 C Foto ablazi one di Nd YAG cw 1064 fusione T gt 300 C tessuti duri Nessuno Fotodistruzione Fotomeccanica Nd YAG Q S 1064 1 Breakdown ottico capsulotomia elettroni liberi A iridotomia Fotodecomposizione Chirurgia esplosiva fotorefrattiva Fotoablativa EccimeroArF 193 Biomolecole Tale tabella pertanto applicabile anche alle emissioni coerenti generate da apparecchiature LASER che rientrano negli intervalli di lunghezze d onda ivi
90. tano reazioni di fotoassociazio ne fra molecole di furocumarina psoralene e basi pirimidiniche del DNA timina citosina che formano addotti monofunzionali 64 REPORT AIFM N 5 2009 Successivamente l irraggiamento porta anche alla formazione di addotti bifun zionali o legami crociati nel DNA che inducono l effetto genotossico II Reazioni di fotoconversione Sono del tipo hv T gt T T gt T nelle quali le molecole del cromoforo sono modificate o convertite in fotoprodotti Ne esempio il trattamento dell ittero neo natale tramite irraggiamento a 450 500 nm della molecola di bilirubina presente nel sangue che ne induce la fotoisomerizzazione in composti pi idrosolubili o di pi rapida metabolizzazione III Reazioni mediate da cromofori In questo caso l energia luminosa usata per eccitare un particolare cromoforo che a sua volta d origine ad un complesso processo biologico 1 cui prodotti finali possono avere rilevanza terapeutica In queste reazioni la molecola agisce con fun zioni di trasferimento di energia dopo aver subito una fotoeccitazione Un cro moforo capace di produrre reazioni fotoindotte in molecole che di per s non assor bono luce nella stessa regione spettrale detto fotosensibilizzatore Su tali processi si basa la terapia fotodinamica in cui si sfrutta la ritenzione selettiva del fotosensi bilizzatore a cui si fa seguire l irraggiamento laser che produce eradicazione del tumor
91. tati De Eli i 34 Sd Controlli sulle apparecchiature ici 38 Se Segnaletica di avvertimento e o obbligo Li 41 5f Scelta dei Dispositivi di Protezione Individuale D P I 42 5g NorMe di SICUTEZZA iii 46 Sh Informazione e formazione degli Operatori cinc 46 Capitolo 6 DESCRIZIONE DELLA STRUMENTAZIONE DI MISURA E DELLE MODALIT OPERATIVE PER VALUTARE I PARAMETRI DI FUNZIONAMENTO DELLE APPARECCHIATURE LASER ocrcooto AAA eo 48 APPENDICE 1 definizioni grandezze fisiche formule 51 APPENDICE 2 Laser di laboratorio presenti in ambito ospedaliero 53 APPENDICE 3 Scheda sopralluogo sorgenti LASER 56 APPENDICE 4 Norme di sicurezza i 57 APPENDICE 5 Interazione LASER tessUto iii 59 Bibliografia ii i iii 76 Siti WEB Utili ens aria o MT LASER MEDICALI 7 INTRODUZIONE La gestione degli agenti fisici di rischio in ambiente ospedaliero e pi in generale sanitario richiede una particolare attenzione nei confronti di una importante sorgente di rischio che sta diffondendosi negli ultimi anni in Italia Si tratta dei LASER medicali che appartengono alla categoria delle cosid dette sorgenti di radiazioni non ionizzanti Essi sono in continua evoluzione sia per tecnologia che per le diverse applicazioni in campo medico e vengo no impiegati con ottimi risultati in chirurgia in fisioterapia in diagnostic
92. ti le seguenti caratteristiche LASER MEDICALI 11 e abbia opportuna cio di colore comple mentare a quello del cromoforo bersaglio NB i colori complementari sono quelli che si trovano in posizioni opposte sul cerchio cromatico di Itten qui riportato e venga erogata con impulsi di durata inferio re al Tempo di Rilassamento Termico TRT del bersaglio definito come il tempo neces sario al bersaglio stesso per dissipare il 50 del calore assorbito L effetto fototermico l effetto pi utilizzato in campo medico Nell interazione fotoablativa l energia erogata dal laser provoca ablazione rimozione esplosiva di materiale dal tessuto in seguito all irraggiamento della zona trattata senza provocare effetti termici nei tessuti adiacenti Questo tipo di interazio ne predomina nel caso di impulsi di elevata potenza soprattutto nell ultravioletto Nella fotoablazione laser sono comunque presenti processi di tipo fototermico foto chimico e fotomeccanico TRASFORMAZIONE PROPAGAZIONE DELL ENER FORMAZIONE DELLA FORMAZIONE DI UN DELL ENERGIA ELETTRO GIA TERMICA ALLE STRUTTU BOLLA GASSOSA SOTTO CRATERE PER EFFETTO MAGNETICA IN ENERGIA RE CIRCOSTANTI PER EFFET LA SUPERFICIE DEL POP CORN CON CONSE TERMICA AL DISOTTO TO DEL FENOMENO DELLA MEZZO IRRADIATO GUENTE LACERAZIONE DELLA SUPERFICIE DEL CONDUZIONE O PER GENERA DELLA SUPERFICIE TESSUTO IRRADIATO ZIONE DI ONDE DI COMPRES SIONE L interazione foto
93. timento DELLA ZLC OPZIONALE CARTELLO GIALLO Contrassegnare ogni accesso alla zona laser controllata DI INDICAZIONE DI con segnali di indicazione della classe del laser CLASSE DEL LASER OPZIONALE CARTELLO AZZURRO Contrassegnare ogni accesso alla zona laser controllata DI PRESCRIZIONE DI con segnali di prescrizione di uso degli occhiali USO DEGLI OCCHIALI se previsto OBBLIGATORIO 42 REPORT AIFM n 5 2009 INDICATORI DI Contrassegnare ogni accesso alla zona laser AVVERTIMENTO controllatacon una lampada gialla posta all esterno LUMINOSI esterno di ogni accesso alla zona laser controllata OPZIONALE che si accenda solo quando il laser in funzione oppure con una luce che illumini un segnale traslucido con la scritta Attenzione Laser in funzione re azzurro qui sotto riportati I cartelli di avvertimento e pre scrizione possono essere compresi in un unico cartello che racchiuda tutte le informazioni necessarie come nell esempio a lato riportato Conviene includere anche informazioni specifiche sul laser in uso quali la lunghezza d onda e la potenza massima All interno della sala andranno esposte le norme di comportamen to e sicurezza in modo che siano visibili e consultabili dagli operatori Gli indicatori di avvertimento luminosi posti sugli ingressi delle ZLC potranno essere accesi all inizio dell attivit con laser e spent
94. to rispetto a quella della superficie irraggiata Si pu tenere conto del quadro qualitativamente descritto introducendo accanto al coefficiente di assorbimento a sopra definito un coefficiente di assorbimento effi cace ceff che poi quello che effettivamente determina l attenuazione dell inten sit nel tessuto e che tiene conto anche degli effetti della diffusione Questi infatti tendono a ridurre la penetrazione della luce nel tessuto come mostrato negli esem pi in Tabella 1 1 in cui riportata la profondit di penetrazione efficace data da Leff 1 aseff per alcuni tipi di tessuto Tabella 1 1 Coefficienti di assorbimento e profondit di penetrazione sia assoluti che efficaci per alcuni tessuti misurati a varie lunghezze d onda laser 11 12 Tessuto A nm o cm 1 aeff cm 1 L um Leff um Smalto 1053 lt 1 0 6 7 gt 10000 1490 Dentina 105 4 56 2500 180 Osso 1064 0 5 13 4 20000 746 Cute 633 2 7 39 3700 256 Sangue 960 2 8 65 3570 154 Fegato 1064 0 3 11 6 33000 860 1 2 Mappa delle interazioni laser tessuto I vari tipi di interazione laser tessuto possono essere rappresentati in modo dia grammatico come regioni di un mappa che riporta in ascissa il tempo di irraggi mento in ordinata la densit di potenza W cm2 della radiazione laser ed in cui le diagonali indicano linee a fluenza J cm costante 9 Bench in questa rappresen tazione i vari tipi di effetto biologico appaiano in modo piu
95. ttosto ordinato e distin to va comunque considerato che nell applicazione pratica essi si presentano spesso in sovrapposizione perch l intensit della radiazione incidente pu variare sia sul l area irraggiata a causa della distribuzione del fascio laser sia all interno del tessu to a causa dei fenomeni di propagazione come descritto nel precedente paragrafo LASER MEDICALI 63 Effetti Fotomeccanici Er YAG dent INTERAZIONE Ar o t FOTOTERMICA CO gin gl Nd YAG gastr Ar gastr derm Densit di potenza W cm INTERAZIONE FOTOCHIMICA 10 10 10 1 10 Tempo di esposizione sec Figura 1 3 Mappa delle interazioni e dei principali laser medicali 1 3 Interazione Fotochimica L interazione fotochimica selettiva tra radiazione laser e tessuto pu essere otte nuta sia tramite cromofori endogeni come ad esempio emoglobina e melanina sia con cromofori esogeni 1 3 1 Reazioni fotoindotte L interazione pu essere classificata in base al tipo di reazione fotoindotta ID Formazione fotoindotta La reazione hv A B gt AB rappresenta la formazione fotoindotta della molecola AB a seguito dell assorbimento del fotone hv da parte della molecola A o B Un esempio applicativo di tale processo rappresentato dalla terapia PUVA pso ralen ultraviolet A therapy che riguarda il trattamento della psoriasi o di altre malat tie iperproliferative della pelle In questi casi si sfrut
96. uccessiva diffusione termica Vi sono grandi differenze nei valori di tr a seconda che la diffusione della luce laser prevalga o meno sull assorbimento Nel caso dell acqua il tempo di rilassa mento a 10 6 um di circa 100 us pertanto nei tessuti molli ricchi d acqua un impulso di un laser a CO2 di durata inferiore a 100 us produrr un riscaldamento fortemente localizzato nello spessore l 50 um che potr quindi essere vaporizza to Regolando anche l energia per impulso e la frequenza di ripetizione dei laser l innalzamento termico nel tessuto adiacente allo strato irradiato potr essere man tenuto al di sotto dei valori di danno biologico Questo concetto viene applicato per effettuare selettivamente la coagulazione e o la vaporizzazione del tessuto Scegliendo la lunghezza d onda di eccitazione in modo da rendere la lunghezza di penetrazione Leff circa uguale alle dimensioni della struttura tissutale da trattare ad esempio un vaso ematico e regolando la durata dell impulso laser in modo che esso risulti minore del tr corrispondente il calore generato dall impulso laser risulter prevalentemente confinato in tale strut tura Regolando infine anche la frequenza di ripetizione in maniera opportuna possibile mantenere la temperatura dei tessuti circostanti sotto il valore di danno specifico fototermolisi selettiva 1 5 Effetti fotomeccanici Quando la durata dell impulso laser inferiore ai microsecond
97. uce una differenza di potenziale una cor rente una variazione di resistenza o una carica queste grandezze sono misurate da uno strumento opportuno Gli strumenti di misura comunemente chiamati power meter sono costituiti da un elettrometro e da una o pi sonde di misura Poich non esiste un rivelatore adatto per tutti i laser in genere necessario dotarsi di pi sonde per coprire le diverse lunghezze d onda e le diverse potenze dei laser presenti in una struttura ospedaliera Sul mercato sono comunque disponibili diverse soluzioni con caratteristiche e costi analoghi Caratteristiche dei principali rivelatori I principali rivelatori si possono distinguere in due categorie sensori termici termopile cristalli piroelettrici Parallel resistor i Opu Thermistor E Hot Lanan juncton T 0 y Heating CAL resistor optonal a Ct oran junction ile Sensor Disk with CAL Resistor Sono sensori di luce che sfruttano il riscaldamento prodotto dall assorbimento di fotoni per generare un segnale utile variazione di polarizzazione dielettrica nel caso dei piroelettrici o di forza elettromotrice per effetto Seebeck nel caso delle termo pile Hanno risposta praticamente piatta in funzione della lunghezza d onda della luce incidente cio sensibilit pressoch costante dall infrarosso all ultravioletto Il segnale sfruttato sostanzialmente un gradiente termico prodotto dal riscaldamento preferenzial
98. ure LASER medicali Laser a CO per chirurgia Laser a diodi per fisioterapia REPORT AIFM n 5 2009 20 Laser a cristallo YAG per oculistica Laser a cristallo YAG per chirurgia Laser a diodi per oculistica Microdissettore laser LASER MEDICALI 21 CAP 3 VALUTAZIONE DEI RISCHI E FINALIT DEI CONTROLLI I rischi correlati all impiego di sorgenti LASER sono di due tipologie quelli diretti cio direttamente attribuibili al fascio LASER e quelli indiretti o collate rali relativi alle possibili interazioni del fascio LASER con l ambiente ed il pazien te o al fatto che si tratta comunque di una apparecchiatura elettromedicale I rischi diretti consistono nella esposizione indesiderata degli occhi e della pelle a livelli di energia tali da produrre un danno biologico I rischi indiretti sono vari e dipendono dall ambiente in cui si utilizza la sorgente laser dal tipo di impiego dagli eventuali strumenti chirurgici etc L intervallo di lunghezze d onda da considerare ai fini della sicurezza laser compreso tra 180 nm e 1 mm All interno di tale intervallo la pericolosit dei laser definita attraverso delle classi crescenti in funzione dei rischi potenziali a cui espongono Classificazione dei LASER secondo la norma CEI EN 60825 1 2003 Classe 1 laser che sono sicuri nelle condizioni di funzionamento ragionevolmente pre vedibili compreso l impiego di strumenti
99. utti i sistemi di trasmissione del fascio x controllo dell allineamento tra fascio di puntamento e fascio di trattamen to ove previsto x verifica della sicurezza elettrica dell apparecchio x controllo delle condizioni dei cavi di alimentazione e dell interruttore a pedale 5 controllo dello stato del manipolo laser ove presente per controllare che non sia danneggiato e o contaminato da agenti patogeni o opacizzanti in particolare controllare che le lenti non siano contaminate 30 REPORT AIFM n 5 2009 x controllo dell emissione della radiazione laser all estremit distale del sistema di trasmissione mediante strumentazione tarata se disponibile un misuratore di potenza energia incorporato al laser verificare che la let tura ottenuta sia congrua con quella ottenuta dalla strumentazione esterna tarata 5 controllo dell integrit e idoneit dei protettori oculari D rilascio del benestare all utilizzo da parte della figura responsabile se le veri fiche effettuate al punti A e B hanno dato esito positivo LASER MEDICALI 31 CAP 4 DEFINIZIONE DI RUOLI RESPONSABILIT E FUNZIONI NELL UTILIZZO DI SORGENTI LASER Le figure professionali coinvolte nelle funzioni relative all utilizzo delle sorgen ti laser sono le seguenti Datore di Lavoro DDL il soggetto che ai sensi del D Lgs 81 2008 deve provvedere alla valutazione dei rischi associati all utilizzo delle sorgenti di radiazi
100. vista attraverso l endoscopio Porre particolare attenzione quando l endoscopia viene effettuata in ambiente ricco di ossigeno Pulizia disinfezione e agenti anestetizzanti Prima dell uso controllare l infiammabilit di tali sostanze e la loro ido neit all utilizzo con il laser Alcune volte in ospedale non vengono utiliz zati disinfettanti non infiammabili per questioni economiche Dai risultati di uno studio americano che ha analizzato un centinaio di incidenti avvenuti nel mondo tra il 1964 e il 2001 in campo medico durante l uso di laser emergono le seguenti osservazioni circa il 45 di soggetti esposti costituto da pazienti nel restante 55 i sog getti coinvolti erano tecnico medico strumentista e infermiere con frequenza similare 1 settori maggiormente coinvolti negli incidenti sono stati oculistica 27 seguita da chirurgia e attivit di manutenzione 17 ciascuno dermatologia endoscopia e otorinolaringoiatria 11 ciascuno e infine urologia e gineco logia 3 ciascuno LASER MEDICALI 37 il laser pi frequentemente coinvolto negli incidenti stato Ar 34 seguito da CO 23 Nd YAG 17 tipo di laser ignoto 12 e infine YAG e dye 5 ciascuno rubino 3 e HeCd 1 la principale conseguenza stata lesione della retina 32 dei casi seguita da ustione della cute 20 esposizione oculare 12 ustione laringo tra chea
101. zione o in altra custodia di un apparecchio laser atraverso la quale viene emessa la radiazione laser permettendo cos l accesso umano a tale radiazione Norma CEI EN 60825 1 2003 34 REPORT AIFM N 5 2009 laser dal tempo di esposizione o durata dell impulso dalle dimensioni del fascio e dal tipo di tessuto irradiato possono essere calcolati una volta noti i parametri ope rativi e le modalit di funzionamento del laser utilizzando le tabelle riportate nella norma CEI EN 60825 16 Uno dei parametri caratteristici di un apparecchiatura laser la Distanza Nominale di Rischio Oculare DNRO definita come la distanza alla quale l espo sizione energetica del fascio laser uguaglia l EMP La DNRO pu essere calcolata con formule opportune riportate nella CEI EN 60825 1 Il valore di DNRO dovrebbe inoltre essere fornito dal costruttore del laser e riportato nel manuale ope rativo ESPOSIZIONE lt EMP MAGGIORE DELL EMP___ Se si potesse escludere l errore umano si potrebbe definire come ZLC la circon ferenza di raggio pari alla DNRO attorno al laser In realt la ZLC deve tener conto oltre che della prevista traiettoria del fascio anche dell eventualit che il fascio laser venga involontariamente puntato in una direzione diversa da quella intenzionale o per la presenza di riflessioni diffuse Per questo motivo prassi comune in ambito sanitario e con finalit conservati ve far coinci

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