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Figura 1 Medical laser interaction map
INTERAZIONE TERMICA
Iniziamo ad analizzare il tipo d’interazione più comune e più conosciuta: l’interazione termica.
Nella mappa delle interazioni vediamo che si ha interazione termica quando la durata dell’impulso
laser va dai 10
-3
ai 5 secondi. Per ottenere tale effetto si utilizza l’estrema concentrabilità
dell’energia luminosa in spot micro o millimetrici con una conseguente conversione di energia
elettromagnetica in energia termica. A livello microscopico l’interazione termica è spiegabile in
termini di stati vibrazionali delle molecole; infatti l’assorbimento da parte delle molecole avviene
nella zona dello spettro vibro-rotazionale (MW-IR). Poiché la struttura del tessuto che consideriamo
è un insieme complesso ed eterogeneo di mezzi di propagazione le rotazioni sono ostacolate e
l’ampiezza delle vibrazioni sono più o meno smorzate. Infatti un quanto di energia h
n
viene
assorbito da una molecola A che passa in uno stato vibrazionale A*; nel nuovo stato vibrazionale la
molecola ha dimensioni medie maggiori. Successivamente per scattering anaelastico con una
molecola adiacente M essa ritorna nello stato A (con tempi caratteristici di circa 100psec); tale
collisione aumenta l’energia cinetica di M; estendendo il discorso a tutte le molecole investite dalla
radiazione si ottiene un aumento della temperatura.
Il range energetico per ottenere la prima ionizzazione delle molecole biologiche va da 1 a 10 eV
mentre la banda complessiva di assorbimento dei tessuti va da 1000 nm (IR) a 190 nm (UV). In
Fig2 e Fig3 sono riportati gli assorbimenti dell’acqua e di alcune importanti componenti dei tessuti
umani.
