Oleh :Sugijanto Disampaikan pada: Kuliah Electrotherapy & Sumberfisis LASER DALAM FISIOTERAPI (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) Oleh :Sugijanto Disampaikan pada: Kuliah Electrotherapy & Sumberfisis

DESKRIPSI LASER Laser sinar monokromatis, karakteristik cahaya dan energinya. Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation: dihasilkan dr stimulasi thd pancaran sinar utk menguatkan energi.

Latar Belakang LASER Dasar produksi Laser: emisi yg terstimulasi yg berkaitan dgn atom dan bagian-bagiannya. Stimulus menyebabkan konfigurasi elektron suatu atom Satuan dasar cahaya adalah photon: partikel tak ber massa Reaksi berantai dibangkitkan  terjadi emisi radiasi yg terstimulasi.

PEMBENTUKAN LASER Laser dibuat dlm tabung lucutan listrik spt tabung Neon. Isi Helium-Neon, t a 15% He & 85% Ne. Sistem atom tiga tingkat energi: E1, E2, dan E3. Sbl muatan diaktifkan, atom-atom tdk tereksitasi. -Tk energi E1 isi elektron (é) -Tk energi E2 dan E3 kosong, saat tegangan tinggi antara kedua ujung tabung, terjadi pelepasan é, dan é dieksitasi ke tk energi E3 dan E2. Scr singkat é tk energi E3 jatuh ke tk E2. Tk energi E2 ini dlm metastabil (metastable state), yakni é dpt tinggal dlm waktu yg relatif lama (10-3’’ dibanding 10-8’’).

Akibatnya tk E2 mengandung é jml besar, lebih banyak dr tingkat E1 Akibatnya tk E2 mengandung é jml besar, lebih banyak dr tingkat E1. Keadaan ini disbt inversi populasi (population inversion): keadaan terbalik dmn é tk E1 > E1 Bila pd gas dlm tabung ditembakkan glb cahaya yg foton-fotonnya memiliki energi E2 - E1, mk foton tsb diserap atom-atom gas yg akan mengeksitasi é dr tk E2 ke E1 shg dihasilkan pancaran glb rangsangan yg identik dgn glb yg ditembakkan. Krn inversi populasi mk pancaran rangsang tsb menghalangi penyerapan energi selanjutnya (menghalangi é pindah dr E1 ke E2). Ini mengakibatkan intensitas glb-glb yg dipancarkan bertambah terus. Hasil akhir adl terdpt sinar koheren yg lewat tabung lucutan

Ujung-ujung tabung lucutan terdpt cermin sejajar Ujung-ujung tabung lucutan terdpt cermin sejajar. Pd cermin yg ujung kanan pemantulannya hanya 99% sinar (kebocoran 1%). Misalkan atom 1 dlm gambar ada dlm keadaan metastabil E2, ttp kmd jatuh dr tingkat E2 ke E1. Dlm proses ini dipancarkan sebuah foton dgn  632,8 nm (sinar merah). Pancaran atom ini melewati atom-atom 2, 3, dst, dan merangsang atom-atom ini utk juga memancarkan foton-foton serupa. Akibatnya sbgn besar dr seluruh eksitasi atom Neon memancarkan foton-foton serupa dan se fase. Dlm waktu singkat, tabung telah diisi oleh glb-glb koheren yg bergerak bolak-balik antara dua cermin pd ujung-ujung tabung. Sinar ini akan keluar dr tabung melalui “kebocoran” cermin di ujung-ujung kanan tabung.

Dr prinsip bahwa tiap substansi akan mengeluarkan emisi pd glb yg berbeda, dmn pd substansi yg aktif mk emisinya akan menghasilkan suatu energi yg dpt dipakai utk penguatan (pelipat gandaan kekuatan sinar) dlm pembuatan laser. Adapun stimulasi yg dpt membangkitkan pancaran radiasi utk melipat gandakan sinar tsb diperoleh dr substansi khusus/medium aktif, spt Helium (He), Neon (Ne), Cobalt (Co), Gallium (Ga), Arsenid (As). Radiasi adalah suatu proses dimana energi dipancarkan melalui suatu ruangan.

Pd pembuatan laser, maka energi tsb adalah energi pancaran/emisi yg diperoleh dr sinar. Mengingat bahwa sinar adalah suatu bentuk gelombang elektromagnetik, mk energi pancaran tsb adalah energi elektromagnetik dmn krn adanya sifat dualisme dr sinar maka energi itu dapat berupa : energi gelombang energi partikel

Pancaran sinar mrpk loncatan partikel-partikel kecil/foton. Dasar: paket-paket energi Energi pancaran berupa glb elektromagnetik tdk selalu kontinyu ttp dpt dibagi menjadi beberapa lapisan kuantum Kuantum energi mrpk kuantum mekanika dimana atom dpt melepaskan suatu elektron dr ikatannya dgn bantuan energi.

E3.     . E2. E2. Keadaan metastabil.        E1.  E1 E3      E2 E2 Keadaan metastabil        E1  E1 Sistem tak tereksitasi Sistem Metastabil                 Sistem tereksitasi Pancaran Rangsangan

Amplifier: cermin Stimulator: Energi elektris, sinar, atau Laser (pompa) Yang distimulasi: benda (setiap benda memancarkan emisi pd glb yg berbeda), misal: He, Ne (substansi khusus) Karakteristik umum dr semua bentuk energi radiasi adalah sbb : Dihasilkan secara elektris atau dr energi lain yg dikenakan pd berbagai bentuk materi. Dpt ditransmisikan tanpa melalui medium Cepat rambatnya pd ruang hampa udara adalah sama, ttp pd media yg berbeda cepat rambatnya dpt bervariasi Arah pancaran scr normal adalah garis lurus, mengalami refleksi, defleksi, dan absorbsi pd media yg dilalui/dikenainya. Laser didisain scr kolektif sbg radiasi elektromagnetik, dan umumnya dipakai sbg sumber atau pembangkit radiasi Substansi khusus: setiap benda, krn tiap benda memancarkan medium aktif. Emisi pd glb yg berbeda misal He - Ne yg telah mengalami perangsangan yg dilakukan oleh energi elektris, sinar, atau laser dgn jalan dipompa, diberi medan listrik tegangan tinggi, disinari. tumbukan kmd menghasilkan sinar dgn spektrum tertentu. Sinar tersebut diperkuat oleh cermin

SIFAT - SIFAT LASER Koheren: glb selalu sejajar, kontinyu, amplitudo sama. Menghasilkan energi yg kontinyu, dpt memberikan efek energi biologis simultan shg dpt meningkatkan reaksi fotokimia. Monokromatis:  laser tunggal, memberikan efek fotokimia sumatif dan non random Intensitas tinggi: intensitas sangat tinggi shg bila dikenakan pada jaringan punya sifat merusak. Dpt digunakan utk coagulasi jaringan, pemotong jaringan, dan biostimulasi. Divergensi rendah: arah tetap shg mampu memberikan penyinaran langsung pd tempat atau jaringan dgn tepat

KLASIFIKASI LASER Klasifikasi Produk dari hukum FDA berdasarkan tingkat emisi yg diperoleh dr radiasi laser yg aman bagi manusia: Kelas I : laser yg tdk merusak/berbahaya Kelas II : menimbulkan resiko tinggi/merusak pd pemakaian >1000 detik Kelas III : yg dpt merusak mata pd radiasi langsung Kelas IV : laser yg dpt menimbulkan kerusakan kulit dan mata, baik pd radiasi langsung ataupun hanya karena pancarannya

Klasifikasi berdasarkan power nya Hot Laser: laser dgn kekuatan tinggi ·       satuan intensitasnya dlm Watt ·       efek utama: thermal Cold Laser: laser kekuatan rendah ·       satuan intensitasnya : miliWatt ·       efek utama: non- thermal

JENIS - JENIS LASER ACTIVE MEDIUM BRH (FDA) CLASS GALLIUM ARSEN (GaAs) Class I Laser HELIUM NEON (HeNe) Class II Laser GALLIUM-ALUMINIUM-ARSENIDE(GaALAs) Class IIIb Laser TIPE LASER Semiconductor Gas PANJANG GLB 904 nm: Near IR 632,8 nm Red Visible 780 or 810 nm Red Visible or Near PULSE RATE 1 - 1000 Hz Continous Wave PULSE WIDTH 200 Nanoseconds Continmous Wave PEAK POWER AVERAGE 2 - 10 Watts 0,05 - 0,5 mW 1 - 5 mW 2 - 10 mW 5 mW BEAM DIAMETER 3 mm 1,13 mm 5mm BEAM AREA 0,0706 cm2 0,0100 cm2 0,1963 cm2

EFEK BIOFISIS Tiap sel punya karakteristik yg berbeda dan dlm sel mengandung unsur elektris yg terpengaruh stimulus Laser. Bila stimulus Laser ringan pd suatu sel akan mempengaruhi plasma sel, merubah tegangan membran sel. Perubahan tegangan membran sel dlm suatu frekwensi oscilasi pd membran sel mempengaruhi pembebasan ion Ca++ yg akan merangsang prostaglandin dan zat-zat algogenic lainnya untuk memulai proses radang shg dpt berfungsi menormalisir wound healing.

SBG KATALISATOR REAKSI Melalui absorbsi foton yg berturut-turut dr Laser, mol-mol dpt berubah-ubah menjadi level energi. Ini terjadi bila Laser yg diberikan sbg stimulasi dgn kwantum energi yg sangat tinggi. Stimulasi yg tinggi dr Laser merangsang mitokondria sel, shg sintesa ATP dan ADP akan meningkat serta memacu ferric sulphide redox system dlm mitokondria yg diikuti peningkatan aktivitas sel-sel makrofag, sel schwann dan fibrocyte, dll. Dari perubahan aktivitas tersebut scr keseluruhan memberikan efek terapetik.

EFEK BIOSTIMULASI Efek biostimulasi Laser  hukum “Biologi Arndt Schulz” a.l stimulasi lemah dpt menimbulkan aktivitas fisiologis. Kwantitas energi Laser dihitung dlm Joule/cm2. Studi penelitian menyimpulkan: intensitas 0,05- 4 J/cm2 punya efek biostimulasi pd jar dan utk efek bioinhibisi diperoleh pd 4 - 8 J/cm2 Efek pengurangan rasa nyeri scr cepat akbt pembebasan enzim endorphine dan aktifnya kembali sel makrofag, juga akibat sekunder kurangnya oedema, kurangnya nociceptic sbg kelanjutan perbaikan sistem microcirculation.

Penggunaan Laser sbg biostimulator Vasodilatasi level microvasculer Peningkatan enzim akibat dilatasi kapiler lokal dan normalisasi keseimbangan intra dan ekstra seluler. Stimulasi mekanisme pertahanan dgn peningkatan aktivitas makrofag Stimulasi fibroblas utk proses wound healing. Stimulasi supressor sel T saat produksi antibody yg tdk seimbang dpt menormalisir kompleks imun. Peningkatan energi sel intrinsik utk menjaga sel dr keadaan pre necrotic.

INDIKASI LASER dan KONTRA INDIKASI Kerusakan kulit, Kondisi rematoid, Gangguan paska traumatik, Gangguan sirkulasi, dan Kondisi-kondisi lain yg merupakan indikasi terapi melalui trigger point Kontra indikasi Penyinaran langsung pd mata, Minimal 4-6 bulan setelah pemberian radioterapi, Kelenjar endokrin (lokal), Epilepsi, Demam, Tumor, Kehamilan

DOSIS TERAPI · Energi Densitas (J/cm2): Rumus : Pancaran rata - rata energi Laser (W)  x Area (cm2) Waktu (detik) Secara umum energi densitas dibagi menjadi: Minimal : 0,05 - 2 J / cm2 Submaksimal - maksimal :  2 J/cm2 Waktu: pedoman waktu 1 menit / cm2 Frekwensi terapi: 1x/hari - 2 atau 3x/minggu sesuai patologi dan hasil terapi yg diharap dan Keadaan patologis dr suatu kasus

Aplikasi laser perlu dipertimbangkan faktor-faktor Þ  stadium dan aktualitas kondisi Þ  struktur jaringan Þ  luas area Þ  kedalaman jaringan

Energi densitas 0,05 J/cm2 mrpk minimal focal energi density. Pd alat baru pengaturan dosis waktu & energi densitas scr otomatis dlm mesin, tinggal atur energi output melalui persentase energi densitas yg keluar dr probe, yg tertera pd mesin dan sesuai dosis yg diinginkan. Untuk sub maksimal : 20 - 50 atau 75% Untuk dosis maksimal : 100 % Scr umum energi densitas yg lebih rendah utk kondisi akut/aktualitas tinggi Energi densitas relatif lebih tinggi utk kondisi sub akut/kronik (aktualitas rendah), demikian juga pd kerusakan jaringan otot, tendon, ligament, dll. Energi densitas 0,05 J/cm2 mrpk minimal focal energi density.

APLIKASI LASER Persiapan pasien Area yg akan diterapi dibersihkan dgn alkohol. Jika area luas, maka perlu pembagian area sesuai dgn probe Laser yg penampang 1cm2

Teknik apikasi Pedoman terapi didasarkan pd jumlah energi laser (dlm Joules) yg diberikan pd tiap cm2 permukaan jaringan (teknik kisi-kisi/grid technique). Aplikasi Laser harus dilakukan sesuai dgn setiap cm2 grid matrix yg meliputi area yg telah ditentukan. Dapat secara :

Kontak langsung Probe sedikit kontak dgn kulit tegak lurus pd pusat tiap cm2 area yg ditentukan dlm waktu (detik) yg dikehendaki. Kontak tidak langsung Probe diletakkan tegak lurus pd pusat tiap cm2 area yg ditentukan dgn jarak 1 cm atau kurang. Teknik ini utk terapi pd kulit yg rusak, permukaan jar yg infeksi, / pd area sensitif thd penekanan. Pd pelaksanaan, probe dpt diletakkan pd trigger point scr statis atau digerakan lambat .

Stimulasi skwensial Setiap cm2 jaringan distimulasi dgn sama pd seluruh permukan jar yg diterapi. Stimulasi non skwensial Stimulasi dilakukan scr selektif pd permukaan jaringan yg diterapi.

METODA DAN TEKNIK INTERVENSI TRAUMA OTOT, TENDON, SARAF & TULANG Pengaruh yang diharap al: Analgetic effect Antiedemic effect Mencegah (hampir 100%) timbulnya post traumatic ossifying myositis Karena pre capillary micro-circulation stimulating effect: Nutrisi dan oxygen. Teknik dan dosis: Pada pada area nyeri Dosis 3 – 5 Joules/cm2 per spot

Luka operasi Pengaruh yg diharap: Analgetic & Antiedemic effect Trophic effect sehingga mempercepat proses & meningkatkan kualitas scarring Mencegah malformation keloid Teknik dan dosis: Spot disekeliling luka Dosis 4 – 6 joules/cm2

RHEUMATOID ARTHRITIS Penyakit collagen disebabkan krn mekanisme immune complex. Efektivitas laser tergantung tingkat sakitnya. Tahap 1: Lesi mulai pd synovial membrane, pembungkus tendon, bursa; terjadi edeme dan hyperemia eksudasi fibrin dan leucocyte. Ketika inflamasi berkembang timbul nyeri terutama bila sendi digerakkan. Teknik dan dosis: Pada pada area nyeri Dosis 3–5 Joules/cm2 per spot

Rotator cuff tendinitis & bursitis Jaringan suprahumeral sering cidera Proses degenerasi Aplikasi dalam posisi spesifik Teknik grid Dosis: 3 – 5 Joules/cm2 per spot