Implicaciones térmicas y físicas de las emisiones pulsadas en comparación con las continuas

La energía es la capacidad de trabajar y se mide en julios. La unidad de medición en la mayoría de las aplicaciones del láser dental es el milijulio (mJ), y es un parámetro que el operador controla. La potencia es el índice de realizar un trabajo, o la energía utilizada durante un período de tiempo y se mide en vatios (W). Un vatio equivale a un julio por segundo. Esta información se visualiza en los paneles de control de las máquinas. Un rayo láser se puede emitir como un rayo continuo o pulsado.

La frecuencia del pulso por segundo se mide en hercios (Hz). La potencia en vatios que se visualiza en la unidad del láser es el producto del milijulio (energía) por el pulso multiplicado por el número de pulsos por segundo (hercios). La potencia pico se refiere al nivel de potencia en cada pulso láser individual. Si bien esta medición no es visible para el operador, es la variable más importante que determinará cómo el rayo láser interactuará con el tejido objetivo.

El modo de emisión de onda continua significa que el láser está funcionando constantemente mientras esté encendido. La potencia máxima es igual a la potencia de salida que se muestra en el equipo. Existen dos formas básicas de modos de láser pulsado: onda cerrada y funcionamiento libre. Por lo general, se crea el pulso de onda cerrada con un obturador que impide que el rayo láser alcance la pieza de mano y el tejido objetivo a velocidades variables. Esta forma de pulso a veces se denomina "cortado". El láser está encendido constantemente, pero el dispositivo de obturación bloquea la transmisión de la luz. Los láseres "superpulsados" son una forma de láseres de onda cerrada con duraciones extremadamente cortas del pulso. Los láseres pulsados de funcionamiento libre no están encendidos constantemente, pero emiten fotones en potentes explosiones de energía medidas en millonésimas de segundo. Para comprender mejor estos conceptos, se puede tomar una linterna como ejemplo. Cuando se enciende una linterna, está en modo de onda continua. Si se mueve la mano hacia arriba y abajo, a través del rayo, se representa el modo de onda cerrada. Y si se enciende y apaga repetidamente, se muestra el modo de funcionamiento libre. Cada uno de estos modos de emisión temporal tiene características importantes cuando la energía del láser interactúa con los tejidos que el médico debe comprender correctamente. La potencia máxima puede ser un concepto difícil de entender, pero es de gran importancia. Cada pulso tiene una cantidad fija de energía, generalmente los milijulios que se muestran en la unidad. A medida que se usan pulsos más cortos, esta misma energía se comprime efectivamente en un espacio más pequeño, lo que aumenta la potencia máxima del pulso. Pensemos en una banda de goma alrededor de la muñeca como una analogía. Si se estira la banda de goma tres pulgadas, tendrá una cantidad fija de energía. Ahora bien, si la banda de goma regresa lentamente a la muñeca, no dolerá. Si se suelta, la energía se liberará en un tiempo mucho más corto, y picará y hará un sonido de estallido. Sin embargo, la energía real que se empleó es idéntica. Los láseres dentales para tejidos duros son capaces de alcanzar potencias máximas en miles de vatios, y estos breves estallidos de potencia extrema permiten que se corten de manera eficiente el esmalte, la dentina y el hueso.

Imagen 3. La potencia máxima es igual a la potencia promedio
Esta imagen contiene un gráfico de barras que muestra que, para un láser encendido en modo continuo, la potencia máxima es igual a la potencia promedio.
Un láser que funciona en modo continuo tiene una potencia máxima y una potencia promedio iguales. La potencia promedio es lo que se muestra en el panel de control. La potencia máxima no se muestra, pero se puede calcular.

 

Imagen 4. La potencia promedio es la mitad de la potencia máxima.
Esta imagen contiene un gráfico de barras que muestra que, para un láser de onda cerrada simple, la potencia promedio del láser es la mitad de la potencia máxima.
En un láser de onda cerrada simple, la potencia promedio es la mitad de la potencia máxima. En la imagen, un obturador parpadeante bloquea el rayo láser la mitad del tiempo.

 

Imagen 5.  Potencia máxima alta / potencia promedio baja.
Esta imagen contiene un gráfico de barras que muestra que la potencia promedio es una pequeña fracción de la potencia máxima en el modo de pulsado de funcionamiento libre.
La potencia promedio es una pequeña fracción de la potencia máxima en el modo de pulsado de funcionamiento libre. Estos láseres se encienden y apagan como una luz estroboscópica en breves explosiones de energía de 50 a 1000 millonésimas de segundo (microsegundos). En este ejemplo, un láser de 5 vatios a una frecuencia de diez hercios con un pulso de cincuenta microsegundos tendrá una potencia máxima de 10.000 vatios por pulso. Esta poderosa explosión de energía permite un corte eficiente de los tejidos duros con efectos térmicos mínimos.

Las implicaciones térmicas de los tres modos de pulso son profundas. La relajación térmica se refiere a la capacidad del tejido objetivo de absorber el calor producido por la interacción del láser. En el modo continuo no hay relajación térmica en absoluto, y puede acumularse calor potencialmente dañino de forma rápida en el tejido. En el modo de onda cerrada, básicamente la exposición a la energía del láser sucede la mitad del tiempo durante el cual el láser está en funcionamiento. Además, la capacidad del tejido para absorber el calor es limitada. El láser superpulsado presenta avances en cuanto a los efectos térmicos en comparación con el modo de onda cerrada estándar a través de un sofisticado control del tiempo del pulso. La relajación térmica es más frecuente cuando se utilizan láseres pulsados de funcionamiento libre. Cada pulso tiene una duración muy corta, de 50 a mil millonésimas de segundo, según el dispositivo y la configuración. Cada pulso está separado por una cantidad de tiempo adecuada para permitir que el tejido absorba y disipe el calor para minimizar el daño térmico. Gracias a la falta de calentamiento del tejido, el malestar postoperatorio es menor, y sigue un proceso de curación predecible que se observa después de muchos procedimientos con láser. También contribuye a la capacidad de realizar muchos procedimientos quirúrgicos de odontología e incluso de algunos tejidos blandos sin anestesia local. Veamos la siguiente analogía: si un dedo se mueve rápidamente a través de la llama de una vela, no se quemará ya que el tejido puede absorber y disipar la exposición momentánea a altas temperaturas. Si el mismo dedo se mueve lentamente a través de la llama, se quemará eventualmente. Y si se mantiene el dedo en la llama, ocurrirá un rápido daño térmico.