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                  PRINCIPES PHYSIQUES lumiere pulsée intense.

Le photon :physique quantique

historique :

• PLANCK (1900): la lumière est une onde électromagnétique délivrée sous forme de paquets d'énergie appelés " quanta " :théorie ondulatoire.
  

• EINSTEIN (1905) :un photon est une particule de masse nulle qui transporte une énergie proportionnelle a la Fréquence de l'onde observée :théorie corpusculaire.
  

• DE BROGLIE(1927) :a  unifié les 2 theories  avec les Lois de la MECANIQUE ONDULATOIRE ouvrant ainsi la porte a la mécanique quantique (onde de probabilité)qui s'applique aux microparticules :relativite retreinte (Einstein) ,relation heisenberg, double etat permanent.
  

• LASER " lumiere amplifiée par stimulation d'émission de radiation "(einstein 1917) est une conséquence du comportement quantique des électrons :le bombardement d'électrons " excités " par un photons entraîne la rémission d'un photon de même énergie que le 1er d'une part , mais également un transfert d'énergie entre les niveaux électroniques des molécules par " désexcitation de l'électron "
  

L'effet photothermique:

• Il s'agit d'un certain nombre d'interaction entre le photon et sa cible caractérisé par une augmentation de température du tissu visé.
  

Toutefois en fonction de la DUREE du chauffage réalisé et de L'INTENSITE de l'élévation thermique du tissu on obtiendra plusieurs types d'effets qui vont conditionner l'effet clinique et ses conséquences :              

 1)  HYPERTHERMIE : chauffage modéré et assez long
 2) PHOTOTHERMOLYSE SELECTIVE :chauffage court ,  pas de diffusion en dehors de la cible  effet photomécanique. En ipl cette action n'existe que pour le poil (70°)                           
 3) PHOTOCOAGULATION  (jusqu a 90°)

Ces 2  deniers effets sont réalisables par le laser et l'IPL
  
 4) VOLATISATION ET CARBONISATION (>100°) nécéssite des durées d'impulsions exprimées en nanosecondes Réalisable par le laser seul et ne concerne donc pas l'IPL (l'exemple en est le laser eximer d'ophtalmologie)
  
Pour obtenir  les effets souhaités 3étapes sont nécessaires :

-la conversion de la lumière en chaleur
-le transfert de la chaleur dans les tissus
-réaction tissulaire en fonction de la température

            A) CONVERSION DE LA LUMIERE EN CHALEUR

L'énergie apportée par la lumière sera absorbée par les chromophores cibles (composés biologiques primaires) que sont :
            la melanine
            L'oxyhemoglobine
            L'eau                                 
et entrainer une augmentation du niveau vibrationnelle de la structure atomique de la molécule (mécanisme précédemment décrit) qui est ainsi activé puis par collision statique il y a augmentation de l'énergie cinétique et donc de chaleur.


Pour obtenir cet effet plusieurs paramètres rentrent en jeu :
             La longueur d'onde(lo) :plus elle est courte plus elle est énergétique mais moins elle est absorbée
             La structure tissulaire (par exemple la diffusibilite tissulaire est differente entre le derme (1,3) et le sang(1,7).
              La quantite de chromophores : vont agir comme capteurs et plus il y en a plus l 'absorption est importante.
             Une large tete d'application permet une meilleure pénétration tissulaire.
              

Par ailleurs va intervenir ici un phénomène capital en pratique,c'est la modification des propriétés physicochimiques en fonction de l'échauffement des tissus
Et donc du coefficient optique (l'exemple en est le blanc d'œuf)
L'on connaît les valeurs physiologiques de l'absorption et de la diffusion pour un tissu donné, mais quand est il lors de l'échauffement brutal par le flash ? Ce phénomène de modification optique est sans doute majoré.

C'est pourquoi on a en pratique 1 conséquence possible :
-  Si l'énergie arrivée sur la cible  est insuffisante (qq qu'en soit la raison) il n'y a pas assez d'echauffement     mais une modification tissulaire facilitatrice permettant au 2eme  tir d'etre plus efficace .C 'est pour quoi il   faut se mefier d'un résultat apparemment insuffisant et attendre de voir une éventuelle modification visuelle avant de modifier la fluence  après 2 tirs


B) TRANSFERT DE LA CHALEUR A LA CIBLE :

  TRT :TEMPS DE RELAXATION THERMIQUE

Le transfert va se faire en fonction du coefficient thermique du tissu ciblé dont l'élément primordial est le TRT (ici interviennent aussi des notions compliques de conductivite puis de diffusivite que l'on peut laisser de coté)

Le TRT  est le temps que met la cible pour perdre la ½ de la chaleur emmagasinée (baisse de la chaleur dans la cible et diffusion aux tissus environnants)

L'on connaît ce terme pour l'épiderme a propos de l'epilation
Par exemple (40° sur la peau au lieu de 70 °au niveau du follicule) mais il faut s'avoir qu'il peut etre calculé pour tous les tissus : il est egal au carre du diamètre du spot (partie appliquée sur la peau) divisé par le coefficient de diffusibilité thermique et multiplié par un coefficient fonction de la geométrie de la cible (par exemple 16 pour un vaisseaux et seulement 4 pour une surface plane)

En pratique il y a de grosses différences entre un vaisseau de 0,1 mm : TRT 4,5ms et de 0,5 mm :TRT 100ms  mais aussi  le TRT est seulement de 1ms pour une tache , de 0,8 pour la peau  et de 30 a 40 ms pour un poil


 LE TI :TEMPS D'IMPULSION

C'est globalement la durée du tir donc du pulse
La corrélation de ces 2 paramètres entraine 3 possibilites

TI est plus court que TRT :

• Il y a augmentation importante de la température qui n' a pas le temps de diffuser avec éclatement de la cible, c'est la PHOTOTHERMOLYSE SELECTIVE (surtout tres interressant pour les cibles planes comme les taches par exemple)
  

   C'est le mode d'action essentielle des lasers(ex v beam)

TI est aussi long que TRT:

• Dans ce cas la zone de chaleur est plus importante que la source de chaleur et on obtient un effet PHOTOTHERMIQUE localise avec un confinement parfait de la cible. (efficace pour coaguler les vaisseaux)
  

   Action de la PAM EVO sur vx

TI est plus long(++) que TRT:

• Risque important de dommages collatéraux
  

C) REACTION TISSULAIRE EN FONCTION DE LA TEMPERATURE

A la fin du flash, plus ou moins rapidement, en fonction de la température, il se produit une dénaturation tissulaire :
Dénaturation des protéines et du collagène, permeabilisation des membranes,nécrose de coagulation..
(ce que l'on cherche a faire par exemple en phorejuvenation 2 est la " reconstruction " d'un nouveau collagène a partir de nouvelles protéines synthétisées par le fibroblaste)
Cette étape est fondamentale car c'est a son issu que se produit le dommage final ,elle dure tant que la température du tissu, n'est pas redevenue normale et elle s'accompagne d'une modification optique et donc d'une meilleure sélectivité des cibles puisque les tissus environnants ne sont pas modifiés.