Effet photochimique

Pour obtenir cet effet, on utilise un agent photosensibilisant que l’on applique sur le tissu avant de le soumettre à un faisceau laser dont la longueur d’onde correspond au pic d’absorption de l’agent utilisé photosensibilisant. Après absorption de la lumière qui le fait passer à un niveau d’excitation supérieur, devient fluorescent (photodétection), Lorsqu’une impulsion laser de très courte durée (micro- ou nanoseconde) est focalisée sur une cible tissulaire, créant ainsi des irradiations élevées, il est possible d’obtenir localement des champs électriques élevés comparables aux champs atomiques ou intramoléculaires qui induisent la formation d’un plasma (gaz ionisé). L’onde de choc associée à l’expansion du plasma engendre des ondes de pression extrêmement importantes et par conséquent une rupture mécanique de la structure tissulaire. Cette action mécanique est le plus souvent obtenue avec des lasers Nd :YAG.

Effets photodisruption

Ce sont des effets physiques associés à une destruction optique qui repose sur la formation du plasma, ce plasma restitue son énergie sous forme d’une onde de choc. La formation de cette onde de choc correspond au claquage optique. Si les tissus sont mous ou liquides, il y a formation de cavitation et d’un jet.

Effet photoablatif

L’action photo ablative, aussi appelée photo décomposition ablative, est basée sur l’utilisation de photons présentant une énergie supérieure à l’énergie de liaisons des molécules biologiques. Le processus photo ablatif consiste ainsi en une dissolution ou une rupture de la matière et de l’expulsion des fragments à une vitesse supersonique. Des photons ayant une énergie de l’ordre de 3 à 5 MeV sont susceptibles de dissocier les liaisons peptidiques ou les liaisons carbone-carbone des chaînes polypeptidiques, provoquant une ablation du tissu sans autre phénomène thermique.

Temps d’exposition

La durée des impulsions est un paramètre essentiel [27] de l’interaction laser tissu. Ainsi, la variation de ce paramètre donne des effets tels que l’effet photochimiques, photo-thermiques, photo-ablatifs, photomécaniques ou photo disruptifs. Ce dernier concerne le régime femtoseconde.

Si le choix de la longueur d’onde doit être précis, celui de la durée de l’impulsion laser l’est aussi. Ce choix de la durée d’impulsion conditionne immédiatement le choix de la puissance du laser ou plus exactement de son irradiation (W/m2). Si l’action thermique du laser est dépendante de l’énergie (nombre de photons) appliquée au tissu, avec une même énergie suivant le temps d’exposition on a des conséquences tissulaires bien différentes.

Guide du mémoire de fin d’études avec la catégorie rayonnement électromagnétique

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Table des matières

Introduction
chapitre I
I.1. Principes de base du laser
I.1.1. Eléments constitutif du laser
I.1.2. Principe de fonctionnement
I.1.2.1 Le rayonnement électromagnétique
I.1.2.2 Etats discrets d’énergie
I.1.2.3 Transition entre les états d’énergie
a. Absorption
b. Emission spontanée (fluorescence)
c. Emission stimulée
I.1.3. Processus de pompage et d’amplification
I.1.3.1 Les dispositifs de pompage
a. Pompage optique
b. Pompage électrique
c. Pompage chimique
d. Pompage par dissociation des molécules
I.1.4. Etablissement de l’oscillation laser et description des modes de la cavité
I.1.4.1 Inversion de population
I.1.4.2 Condition de seuil
I.1.4.3 Modes longitudinaux de la cavité
I.1.5. Réalisation des lasers continus et impulsionnels
I.1.5.1 Réalisation des lasers continus
I.1.5.2 Réalisation de lasers impulsionnels
I.2. Les lasers appliqués en médecine
I.2.1. les lasers à solide
I.2.1.1 Le laser à rubis
I.2.1.2 Le laser au néodyme
I.2.1.3 Le laser KTP
I.2.2. Les lasers à gaz
I.2.2.1 Le laser à hélium néon
I.2.2.2 Le laser à Argon
I.2.2.3 Le laser à krypton ionisé
I.2.2.4 Le laser à gaz carbonique : le laser CO
I.2.2.5 Le laser à excimère
I.2.3. les lasers chimiques
I.2.4. les lasers à liquide : les lasers à colorants organiques
I.3. Caractéristiques du rayonnement laser
I.3.1. Monochromatique
I.3.2. Cohérent
I.3.3. Unidirectionnel
I.3.4. Intense
I.3.5. Puissance du faisceau et densité de puissance
I.4. Les cavités laser
I.4.1. Les cavités de type Fabry-Perot : ondes stationnaires
I.4.2. Cavités en anneau : ondes progressives
I.5. Les fibres lasers
I.6. Fibres dopées Erbium
I.6.1. Spectroscopie de l’ion erbium dans une matrice de silice
I.6.2. Zone d’émission
I.6.3. Le gain d’un laser
I.6.4. Longueur de la ï¬bre
I.7. Conclusion
chapitre II
II.1. Effets du laser sur un tissu
II.1.1. La réflexion
II.1.2. La transmission
II.1.3. La diffusion
II.1.4. Absorption
II.2. Effets sur les tissus biologiques
II.2.1. Dans l’ultraviolet
II.2.2. Dans l’ IR
II.2.3. Dans le visible
a. Effet photo thermique
b. Effet photochimique
c. Effets photodisruption
d. Effet photoablatif
e. Les effets photobiostimulants
f. Les effets non linéaires multiphotoniques
II.3. Choix du laser
II.3.1.1 Sélection de longueur d’onde
II.3.2. temps d’exposition
II.3.3. Puissance du laser
II.3.4. Problèmes des sources laser médicaux
II.3.5. Risques pour l’organisme
II.3.5.1 Les risques cutanés
II.3.5.2 Les risques oculaires
II.3.5.3 Risque toxique
II.3.5.4 Risque par inhalation
II.3.5.5 Les normes
II.4. Conclusion
chapitre III : Modélisations de nouvelles sources laser médicaux pour la chirurgie de la cornée
III.1. Le tissu de la cornée et ses propriétés
III.1.1. Anatomie de la cornée
III.1.2. Interaction lumière-cornée
a. Absorption
b. La diffusion
III.1.3. Optimisation de la longueur d’onde
III.2. Simulation des lasers a une longueur d’onde de 1650 nm par un laser à électrons libres (LELs)
III.2.1. Les lasers à électrons libres
III.2.2. Longueur d’onde de 1650nm générée par un laser a électrons libres
III.3. Modélisation de l’amplification à 1600 et 1650nm dans des fibres dopées Erbium
III.3.1. Les bandes spectrales
III.3.2. Amplification en bande L
III.3.3. La méthode d’ampliï¬cation
III.3.4. Conception de la fibre utilisée
III.3.5. Les niveux d’énergies mise en jeux
III.3.6. Dynamique du laser
III.3.7. Modèles descriptifs des lasers
III.3.8. Le modèle des équations de bilan
III.3.9. Résolution des équations des populations atomiques :
III.3.9.1 Représentation du rapport des puissances de la pompe à l’entrée et à la sortie Q=P L /P a une longueur d’onde de 1600nm
III.3.9.2 Représentation de l’évolution des densités moyennes normalisées des 0 populations a 1600nm
III.3.9.3 Simulation de la puissance de sortie a 1600nm
III.4. Modélisation de l’amplification à 1650 nm dans des fibres dopées Erbium
III.4.1. Représentation de la puissance de sortie et le gain a 1650nm
III.5. Simulation du régime impulsionnel a une longueur d’onde de 1650 nm
III.6. Conclusion
Conclusion générale
Annexe
Références