Les lasers médicaux et leurs accessoires

J. M. Brunetaud

1- Principes physiques de l'émission laser

Une source laser comporte toujours trois éléments : un milieu amplificateur, un système d'excitation du milieu actif, et une cavité résonante limitée par deux miroirs.

2- Modes de fonctionnement continu et impulsionnel

Les lasers peuvent fonctionner en mode continu (leur puissance est constante) ou en mode impulsionnel.

3- Durée d'exposition

La durée d'exposition correspond au temps pendant lequel le tissu est exposé. Elle est déterminée par l'ouverture / fermeture d'un obturateur extra cavité ou par l'électronique de commande du laser.

4- Les grandeurs énergétiques

La puissance (P) est exprimée en watt (W), le temps d'émission (t) en seconde (s) et l'énergie (Q) en Joule (J). Ces grandeurs sont liées par la formule : Q = P x t

5- Les principaux lasers médicaux

Selon le milieu actif on distingue les lasers à milieu solide, gazeux, liquide et les diodes lasers.

Les lasers à milieu solide sont pompés par de la lumière émise soit par une lampe flash, soit par une diode.

Les lasers à milieu gazeux sont pompés par décharge électrique H.T. ou par excitation électrique haute fréquence.

Les lasers à colorant utilisent l'émission de fluorescence de colorants organiques excités par une lumière. Il existe deux types de lasers médicaux à colorant :

• les lasers pompés par une lampe flash qui émettent des impulsions de quelques joules d'une durée allant de la micro à la milli seconde avec une fréquence de répétition faible (quelques hertz). Leur longueur d'onde est fixe dans le bleu (504 nm) ou le jaune (585 nm),
  
• les lasers pompés par un autre laser, qui émettent en continu et dont la longueur d'onde peut varier dans une gamme limitée du spectre (le jaune ou le rouge).
  

Les systèmes médicaux à base de diodes lasers, du fait de l'excellent rendement des diodes (puissance émise pour une consommation électrique donnée), sont compacts (de la taille d'un boîtier de micro-ordinateur), alimentés sur une prise de courant ordinaire et refroidis par un simple ventilateur. Les diodes lasers émettent le plus souvent en continu dans le proche infrarouge et dans le visible (actuellement dans le rouge, mais des diodes émettant dans le vert devraient bientôt apparaître).

6- Les différents types de transmission

Il existe 3 types de systèmes de transmission: la fibre optique, le bras optique, et le guide creux, auxquels il faut ajouter le tir direct, lorsque le laser peut être tenu dans la main.

a) Les fibres optiques

Une fibre optique est composée de 3 parties le cœur, la gaine et le revêtement mécanique.

La fibre optique est un moyen de transmission quasi idéal car elle transmet avec un bon rendement de fortes puissances optiques. Elle est souple et solide. Toutefois, elle a deux limites. Elle ne peut transmettre que de la lumière dont la longueur d'onde se situe dans le proche ultraviolet, le visible et le proche infrarouge et ceci en émission continue ou en impulsions longues (micro et milliseconde). En outre, elle modifie la géométrie du faisceau laser qui, lorsqu'il sort de la fibre, n'est plus quasi-parallèle mais fortement divergent.

b) Les bras optiques

Pour les lasers émettant dans ultraviolet lointain (lasers excimères) ou dans infrarouge lointain (lasers CO) ou en impulsions très brèves (lasers Nd:YAG nano seconde) il faut faire appel aux bras optiques articulés à miroirs multiples. Ces bras optiques ne modifient pas la géométrie du faisceau qui reste quasi parallèle. La technologie des bras optiques a fait beaucoup de progrès et ils ne se dérèglent plus aussi facilement qu'il y a quelques années. Mais ils restent toujours volumineux et ne sont pas utilisables en endoscopie souple.

c) Les guides creux

Il existe deux types de guides creux :

• les tubes en alumine creux, rigides qui ont la propriété de "guider" la lumière laser sur plusieurs dizaines de cm avec très peu de pertes. Leur diamètre extérieur varie de 2 à 5 mm environ. Ils sont bien adaptés à l'utilisation des lasers CO₂ en endoscopie (cœlioscopie, arthroscopie, ...).
  
• les tubes creux souples dont l'intérieur est revêtu d'un dépôt de vapeurs métalliques réfléchissant la lumière du laser CO₂, sans avoir la souplesse d'une fibre optique en silice. Cette technologie est moins coûteuse que les bras optiques, ce qui explique qu'on la trouve sur les lasers CO₂ d'entrée de gamme, d'une puissance maximale de 20 W.

d) Le tir direct

Lorsque la tête laser peut être suffisamment miniaturisée pour tenir dans la main de l'opérateur, le laser peut être utilisé en tir direct, comme c'est le cas avec certains lasers CO₂ du type guide d'onde.

Dernière mise à jour : 7 avril 2001