ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL

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1 1 ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL ESCUELA DE CIENCIAS DELIMITACIÓN DE TEJIDO CANCEROSO IN VIVO MEDIANTE FLUORESCENCIA INDUCIDA POR LÁSER (LIF) Y AVANCE TEORICO PARA SU TRATAMIENTO FOTODINÁMICO PROYECTO PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE FÍSICO MARIA PAULINA ROMERO OBANDO DIRECTOR: EDY AYALA, Ph.D. QUITO, JUNIO DE 2007

2 2 DECLARACIÓN Yo, Maía Paulina Romeo Obando, declao bajo juamento que el tabajo aquí decito e de mi autoía; que no ha ido peviamente peentada paa ningún gado o calificación pofeional; y, que he conultado la efeencia bibliogáfica que e incluyen en ete documento. La Ecuela Politécnica Nacional, puede hace uo de lo deecho coepondiente a ete tabajo, egún lo etablecido po la Ley de Popiedad Intelectual, po u eglamento y po la nomatividad intitucional vigente. Maía Paulina Romeo Obando

3 3 CERTIFICACIÓN Cetifico que el peente tabajo fue deaollado po Maía Paulina Romeo Obando, bajo mi upeviión. Edy Ayala Ph.D.

4 4 A Dio que guía mi camino Y que e ha plamado en mi familia: Citina, Yolanda, Ángel, Silvana, Milton, Mónica. Sin cuyo amo, epaldo y compenión No hubiea ido poible ete tabajo. A lo Doctoe Eduado Avalo y Edy Ayala po u confianza y ayuda en todo momento A lo paciente Dematológico Del HCAM y Gonzalo Gonzále Al peonal medico y adminitativo Que a má de u colaboación y guía científica Me han bindado u amitad y caiño A mi amigo lo Fíico de la Ecuela Politécnica Nacional Con quiene compatí mi alegía y titeza Y demá peona que de una u ota manea hicieon poible la ealización de ete tabajo, GRACIAS

5 5 A eo ojo nego en cuyo inteio moa un e infinito, gandioo y eteno que cece y evoluciona y que guada una enegía inimaginable, lito paa depeta, viba, expandie Eo ojo pofundo fuente de mi inpiación y apiación. Mi fueza, mi efugio, mi guía. A mi hija Citina Cecibel Que Dio te bendiga

6 6 CONTENIDO RESUMEN 1 PRESENTACION CAPÍTULOS 1. INTRODUCCIÓN FUNDAMENTOS TEÓRICOS 2.1 CÁNCER DE PIEL Piel y u difeente capa Biología Molecula y Cánce TERAPIA FOTODINÁMICA Genealidade de la Teapia Fotodinámica Aplicacione de la Teapia Fotodinámica Enfemedade Dematológica INTERACCION DE LA LUZ CON EL TEJIDO Aboción molecula inducida po láe Calo inducido po láe Daño fotoquímico inducido po láe Fluoecencia inducida po láe Dipeión elática Dipeión Aniotópica Dipeión Raman FLUORESCENCIA INDUCIDA POR LÁSER Mecanimo de Acción de la Fluoecencia Inducida Impotancia de la Fluoecencia Inducida po láe FLUOROSENSOR BDCF Diodo Láe azul Confomación Fluooeno BDCF DELIMITACION DE TEJIDO CANCEROSO IN VIVO (FASE DIAGNOSTICO) 3.1 TÉCNICA EMPLEADA SELECCIÓN DE PACIENTES PROTOCOLOS EMPLEADOS Potocolo Individual Potocolo Geneal Potocolo Médico Dematólogo Potocolo Fíico- Medico.36

7 Potocolo Ciujano Dematólogo Potocolo Hitopatológico Intuccione al Paciente Conentimiento de Paciente Potocolo Tatamiento ADQUISICIÓN Y ANÁLISIS DE DATOS DE FLUORESCENCIA INDUCIDA Modelación de Cuva de Iopobabilidad alededo del tejido tumoal Senibilidad y epecificidad de la técnica TRATAMIENTO 4.1 MODELO DE PROPAGACION DE LUZ EN EL TEJIDO Teoía de Tanpote Reolución de la Ecuación de Tanpote mediante el deaollo en eféico amónico de la funcione L(, Ω, t) y p( Ω. Ω ) Apoximación etacionaia Ecuación etacionaia en medio emi- infinito 49 5 RESULTADOS DISCUSION 61 7 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 64 FUTUROS TRABAJOS. 66 GLOSARIO.67 ANEXOS.69 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS.81

8 8 INDICE DE GRAFICOS Pag. Gafico1. Ciclo del ALA.15 Gafico2. Aplicacione óptica en medicina..20 Gafico3. Aboción de vaio fluoófoo..22 Gafico4. Apoximación paa un tejido (blanco) gueo..23 Gafico5. Paámeto geomético paa la teoía de tanpote 26 Gafico6. Difuión efactante..26 Gafico7. Dipeión Raman 27 Gafico8. Diagama de nivele de enegía de Fotoenibilizante..29 Gafico9. Montaje fluooeno 32 Gafico10. Matiz obe tejido canceoo...35 Gafico11. Epecto fluoecente.38 Gafico12. Cuva de iopobabilidad Matlab Gafico13. Medida del tumo..41 Gafico14. Modelización incidencia de luz en el tejido.43 Gafico15. Componente témico de la ecuación de tanpote..45 Gafico16. Apoximación Teoía de Difuión.46 Gafico17. Taa de fluencia con fuente puntual 48 Gafico18. Equema apoximación de la condicione de bode.49 Gafico19. Taa de fluencia v. Pofundidad paa una fuente 51 Gafico20. Taa de fluencia v. Supeficie paa una fuente 52 Gafico21. Cuva de iodoi.53 Gafico22. Iadiación con n fiba en la upeficie ρ(x,y) 53 Gafico23. Taa de fluencia total paa n fiba en la upeficie ρ+an 54 Gafico24. Iadiación con n fuente a la pofundidad z 0 +an..54 Gafico25. Taa de fluencia v. Supeficie con n fuente a la pofundidad z 0 +an 55 Gafico26. Taa de fluencia v. Pofundidad con n fuente a la pofundidad z 0 +an 55 Gafico27. Taa de fluencia paa difeente longitude de onda Gafico28. Taa de fluencia v. Pofundidad con n fuente a la pofundidad z 0 abitaia...56 Gafico29. Tipo de cuva de iopobabilidad. 57 Gafico30. Apoximación punto expeimentale.. 58

9 9 INDICE DE ANEXOS Pag. 1. Potocolo Individual Potocolo Geneal Potocolo Médico Dematólogo Potocolo Fíico- Medico Potocolo Ciujano Dematólogo Potocolo Hitopatológico Intuccione al Paciente Conentimiento de Paciente Hoja de dato Acido delta Aminolevulínico Identidade paa eolución de Integale 80

10 10 RESUMEN Eta tei e la ha dividido en do pate o etapa: diagnótico y tatamiento, que foman pate de la técnica denominada Teapia Fotodinámica, iendo eta etapa independiente ente i, e deci, e puede ealiza la pimea pate(diagnotico) complementada con un tatamiento difeente como cioteapia o ciugía (técnica utilizada comúnmente en el manejo de cánce de piel no melanoma), o e puede utiliza lo concepto teóico deaollado en la egunda pate(tatamiento) y paa diagnotico pueden utilizae ota técnica de biopia; peo i e complementan la do fae deaollada en ete etudio, e tiene eultado atifactoio tanto paa paciente como paa médico dematólogo debido a la ventaja que peenta eta técnica en elación con la tadicionalmente utilizada en el manejo de dicha neoplaia. La etapa de diagnótico conite en la delimitación de tejido tumoal en un etudio in vivo mediante Fluoecencia Inducida po Láe LIF ealizado en el Hopital Calo Andade Maín y Dematológico Gonzalo González, donde e eleccionó paciente con cánce de piel no melanoma que cumplan con un citeio de incluión aplicado po el medico dematólogo paa aplica eta técnica de Fluoecencia que e baa en un diodo láe de 400nm de longitud de onda continua y mediante de lo epecto de fluoecencia obtenido al ealiza un baido punto a punto en todo el tejido tumoal y u alededoe, ealiza una delimitación del tumo mediante cuva de iopobabilidad y defini en ete tabajo un citeio obe la extenión de piel ana alededo del tumo que e exceizado po el ciujano y evita ecidiva futua; lo potocolo empleado en lo paciente on de gan impotancia a la hoa de compoba la enibilidad y epecificidad del mimo; demá e decibe el manejo de la lectua de lo epecto de fluoecencia inducida paa la elaboación de la cuva de iopobabilidad (en bae a una definición de la pobabilidad que exita célula canceoa) en donde e encontó que el intevalo de cuva del 15% y al 35% e el ma eficiente egún examinación hitopatológica. En la etapa de tatamiento, e ealiza una fomulación teóica obe la ditibución de la luz en el tejido (al e iadiado con luz láe de 635 nm y continuo) a tavé de la eolución de la ecuación de tanpote que tomando en cuenta la pate Iotópica de la adiancia de la luz y u deaollo en eféico amónico, e obtiene, paa el cao etacionaio, la ley de Fick que eolviéndola paa un modelo infinito e obtiene la

11 11 ditibución de la taa de fluencia Ф() cuya aplicación diecta e el faccionamiento de la doi adminitada al paciente paa povoca una fotoexcitación del tejido y genea un cambio en el oxigeno molecula de inglete a tiplete induciendo apoptoi celula de foma electiva. Se toma en cuenta también vaio aeglo de fuente de excitación paa un modelo emi- infinito (do fae aie- piel) y enconta la ditibución de la taa de fluencia dento del tejido cuya aplicación diecta eá el efectua una doimetía que pemita una fotoexitación del tejido iadiado povocando apoptoi celula de foma electiva; e tiene que al coloca vaia fuente de luz a difeente pofundidad e obeva una mayo iadiación del tejido(en pofundidad) y po lo tanto ma áea iadiada; e genealiza eto eultado paa fuente de excitación de difeente longitud de onda colocada en la upeficie donde e obtiene difeente pofundidade de penetación de la luz en el tejido y cuyo eultado e lo pone en dicuión debido a la conideacione tomada paa u aplicación.

12 12 PRESENTACIÓN La peente tei ecoge el tabajo ealizado po alededo de do año de etudio tanto teóico como expeimentale, eviione bibliogáfica, dicuione, etc., en la Ecuela Politécnica Nacional, Hopital Calo Andade Maín y Hopital Dematológico Gonzalo Gonzále; tabajo aduo de un gupo multidiciplinaio fomado po Fíico, Médico en geneal, Ciujano, Patólogo, Enfemea y Peonal Adminitativo, que al avance de la Tecnología, han conideado de uma impotancia el etudio de nueva técnica paa el diagnótico y tatamiento de cánce. Con ete popóito e deaolla el peente tabajo donde la técnica llamada Teapia Fotodinámica (fae diagnotico y tatamiento) e aplicada in vivo compobándoe u eficiencia en la pimea fae y fomulándoe un análii teóico aceca del tatamiento paa aplicalo en cánce de piel no melanoma en paciente dematógico. Ete tabajo conta de alededo 8 capítulo dieñado de tal manea que capte el inteé de invetigadoe médico y pemita genea un citeio obe el uo de eta técnica en el manejo del cánce de piel no melanoma en u utina de atención al paciente démato-oncológico; donde ademá de la pate intoductoia, concluione, ecomendacione y tabajo futuo e tiene la pate del opote teóico y el deaollo popiamente dicho de la tei compueto de la iguiente manea: en el capitulo 2 e eumen tema intoductivo obe: a) cánce de piel dede el punto de vita de la Biología Molecula (que e conidea viión de última tecnología); b) Teapia Fotodinámica que e la analizada en eta tei, e eume ademá la bae teóica de la inteacción de la luz con el tejido, intoduciendo lo coeficiente de aboción y dipeión, pate fundamental de dicha fomulación; e menciona también obe la confomación del fluooeno BDCF utilizado paa adquii lo epecto de fluoecencia en ete tabajo. El capitulo te tata aceca de la Delimitación del tejido mediante cuva de iopobabilidad(fae diagnótico), u adquiición mediante un baido punto a punto del tejido tumoal tomado po el fluooeno BDFC baado en un diodo láe de 400nm y

13 13 análii de dato y e elaboan lo potocolo clínico, fíico y técnico neceaio paa u aplicación in vivo. El Capitulo cuato aplica la teoía de Tanpote paa explica la ditibución de la luz en el tejido y mediante la teoía de la difuión y tomando en cuanta la condicione fíica del láe uado, e encuenta la ecuación que decibe la fluencia en un punto P(ρ,z) en el tejido iadiado con una y vaia fuente dipueta de difeente foma que pemitan obtene mayo iadiación en el tejido canceoo.

14 14 CAPÍTULO 1 INTRODUCCIÓN Según el Regito Nacional de Tumoe, que ecoge dato obe el cánce en el Ecuado, en u publicación Epidemiología del cánce en Quito y ota egione del Ecuado, paa el cao de cánce de piel en la etadítica Tumoe maligno egún localización y fuente de infomación del 2002 al 2004 tenemo que en el Hopital CAM y el Dematológico Gonzalo González que on lo lugae que e beneficiaan de nueta invetigación, tienen alta incidencia de cao epotado( en pime luga encontamo a SOLCA y oto hopitale pivado).ademá, ete numeo de cao(2142), e upeio a lo cao de cánce de mama(1141), ceviz uteino (1183), glándula potática(1148); que on lo de mayo incidencia no olo en Ecuado ino a nivel mundial ; po upueto que ete tipo de tumoe maligno también tienen mayo índice de motalidad. Pofundicemo cifa en el etudio de tumoe maligno de piel; egún el mencionado Regito, tenemo lo iguiente valoe en Tumoe maligno egún localización topogáfica, diagnótico hitológico y exo todo lo cao del 2002 al 2004,la actual ituación del Ecuado en cuanto a tumoe maligno de piel, eto e, la Neoplaia Baocelulae ocupa el pime luga con 1593 cao, e deci 74.4% eguido po Neoplaia Epidemoide o epinocelula con 489 cao e deci un 22.8% de un total de 2142 cao; lo demá diagnótico tienen bajo númeo de cao peo no dejan de e impotante, notamo que el melanoma de piel tiene 223 cao, un valo elativamente alto; de aquí la impotancia del etudio de nueva técnica y pocedimiento que pemitan tanto al médico como al paciente un mejo diagnotico y tatamiento de la leione canceoa y pecanceoa. En la actualidad exiten un innúmeo de técnica empleada paa el manejo de cánce de piel no melanoma upeficial donde la ciugía e la ma eleccionada po lo dematólogo ciujano uado apoximadamente en un 90% de lo cao ya que el iego de ecidiva e elativamente bajo, peo e tiene que lo tiempo de ecupeación on elativamente lago y en alguno cao como peión alta, edad avanzada de paciente, e containdicado; ademá no tiene tan buen eultado comético pudiendo induci a depeión pot ciugía ya que lo limite de eciión utilizado etán ente 0.3 a

15 15 1 cm de piel ana dependiendo de vaio paámeto como tipo de tumo, etadio, localización anatómica, etc. Un tipo de ciugía epecífica e la ciugía de Moh contolada micocópicamente peo poco uada. Ota técnica empleada e la cioteapia, donde en alguno cao e ha obevado una mayo incidencia de ecuencia tumoal peo aun aí e la má utilizada en cánce de piel no melanoma upeficial po la facilidad de la técnica. El cuetaje y electodeecación e una técnica eficiente peo egeamo al poblema de bajo eultado comético y poible ecuencia tumoale, la limitación de eta técnica hacen que lo avance tecnológico en la medicina en epecial en el campo de la oncología ean muy exploado con la idea de diminui eto poblema que taen dicho potocolo tadicionale que e utilizan paa diagnótico y tatamiento de dicha neoplaia Uno de eto avance e la llamada Teapia fotodinámica TFD en tabajo conjunto ente fíico y médico y que en íntei e baa en el uo de utancia fotoenibilizante que al aplicae obe el tejido e abobido en mayo cantidad po la célula canceoa debido a u aceleado metabolimo y activado a tavé de una fuente de luz epecifica, poducen fluoecencia(utilizada en diagnotico) y/o eaccione fotoquímica que inducen a la apoptoi a la célula (tatamiento) ; e ha demotado a nivel mundial que en enfemedade como cacinoma baocelulae, epinocelulae, queatoi actínica, enfemedad de Bowen, no melanoma maligno de piel en la línea del ojo y la piel peiocula, pueden e tatado con TFD. En el peente etudio e utiliza un Fluooeno BDCF paa el diagnótico de cánce de piel, el cual conite en un diodo láe de 400nm a una potencia de alida de 1,2 mw que al aplicae u luz obe el tejido canceoo (peviamente fotoenibilizado con Acido delta aminolevulínico ALA) induce la fluoecencia de cieto comófoo pincipalmente de la Potopofiina IX PpIX, que debido al aceleado metabolimo del tejido canceoo e abobido en mayo cantidad po dicho tejido en compaación al ano. El epecto fluoecente de la PpIX mueta un pico máximo en la egión de lo 635nm pudiendo (al ealizae un ecaneo punto a punto de la egión neopláica y u alededoe) ealizae una delimitación de la egión tumoal mediante la definición de una magnitud que indique una pobabilidad elativa que exitan célula tumoale. Paa la fae de tatamiento, e ealiza un etudio teóico de la ditibución de la luz en el tejido (conideando u popiedade de aboción y dipeión en una egión oja del

16 16 epecto electomagnético) paa pode ealiza una doimetía coecta de la doi de luz ecibida en cada punto de la upeficie o inteno del tumo, planifica un tatamiento faccionado la doi adminitada al paciente; y de ete modo genea una fotoexcitación adecuada que povoca un cambio de oxigeno tiplete a inglete (con la ayuda de la PpIX) poduciendo finalmente la apoptoi celula.

17 17 CAPÍTULO 2 FUNDAMENTOS TEÓRICOS 2.1 CÁNCER DE PIEL Piel y u difeente capa Se tiene un innúmeo de concepto de piel, el iguiente e un eumen del Libo Dematología de Falabella y colaboadoe [1] 1. La piel e una envoltua que epaa el medio inteno del ambiental, u función e de vital impotancia paa la homeotai del oganimo. Ademá evita la pedida de fluido hacia el exteio y paticipa en la íntei de la vitamina D a pati e u pecuoe. La piel eta contituida po te capa: epidemi, demi e hipodemi (tejido celula ubcutáneo). Dento de eto 3 etato encontamo lo anexo cutáneo como glándula udoípaa, folículo piloo y glándula ebácea; ademá de vao anguíneo, nevioo y linfático. La epidemi e un epitelio etatificado contituida po vaia capa de célula queatinocito que contiene filamento de queatina de difeente tamaño, la capa epidémica de la pofundidad a la upeficie on: baal o geminativa, epinoa, ganuloa y conea; e encuenta en enovación contante y e inicia en la capa baal cuya célula columnae e multiplican y e oigina la capa epinoa que e etatifica y miga a la upeficie, aquí e aplanan y deaollan ganulacione convitiéndoe en célula de la capa conea. Cada célula geminativa cumple el ciclo de multiplicación celula en apoximadamente 100 hoa; el tanpote total de la célula dede u oigen en la capa geminativa hata u dependimiento en la capa conea e de alededo 31.5 día. En la capa baal etán la célula con mayo actividad mitótica una vez que deja u hábitat u tanpote hata la capa conea e de 14 día, de ete punto hata e decamada equiee 14 día adicionale. La capa epinoa contituye el mayo volumen de la epidemi, e ditibuye en hilea ente la capa baal y la ganuloa, inicialmente de foma poliédica y e tona plana a medida que miga a la upeficie, poee gande banda de filamento de queatina.

18 18 La capa conea e foma cuando la célula pocedente de la capa ganuloa pieden u núcleo y todo el contenido celula exceptuando lo filamento de queatina, dicha pédida contituye un 46% al 86% de u peo eco; e contituye de ete modo la etuctua que ofece a la piel la potección mecánica y baea conta pedida de agua y penetación de utancia oluble del medio ambiente. La demi contituye la pate má voluminoa de la piel, apota del 15% al 20% del peo total del cuepo humano. Contituye 2 egione: demi papila a la cual e moldea u entono, no contiene colágeno maduo; el tejido conectivo con la caacteítica de la demi papila que odea el folículo piloo y vao anguíneo e denomina demi adventicia; la demi eticula compueta de fibilla de colágeno de gan calibe entelazada con tejido elático; la demi eta contituido de 2 elemento: el tejido conectivo que eta compueto po colágeno, fiba eticulae y tejido elático, eta utancia eta embebida ente la fiba mencionada. Exite un buen númeo de célula en la demi en mayo cantidad en la demi papila cuya función e la fagocitoi y la peentación de antígeno a la célula linfoide, inmunocompetencia, ademá de micobicida y tumoicida poduce factoe de cecimiento, citocina y ota molécula inmunoeguladoa on hematopoyetico e intevine en la coagulación y cicatización ente oto. La Hipodemi conite en un cojín amotiguado conta tauma y una baea témica, contiene mateial diponible de alta enegía o ea caloía almacenada en la célula de gaa. Encontamo a lo folículo piloo ceciendo activamente, la glándula apocina y ecina. Contienen un 10% al 30% de agua y meno del 2% de coleteol. Cuando el oganimo demanda enegía, lo tiglicéido on oxidado y convetido en ácido gao no eteificado lo cuale llega a lo tejido donde e oxidan y e conviete en glicógeno y luego en glucoa que contituye fuente de enegía tiula Biología molecula y cánce El cánce de piel e una enfemedad en la que e encuentan célula canceoa (maligna) en la capa epidémica, eta tanfomación maligna celula[2] 2 e el eultado de la inteacción de múltiple factoe de iego donde de un lado tenemo

19 19 factoe como la edad, el exo, la aza y la heencia y al oto lado tenemo lo hábito alimenticio, lo hábito tóxico, el etilo de vida, el medio ambiente y la infeccione que al inteacciona povocan la inducción, pomoción y la pogeión de la tanfomación maligna. Lo factoe de iego inheente al individuo de padece cánce e van a epeenta en u conjunto en el genoma humano donde cada cánce conlleva un cambio genético inducido al inteacciona con lo factoe exteno, que culmina con la apaición de célula, que contienen la infomación genética adquiida del decontol del cecimiento, de la capacidad de infilta, metatiza y de tene oto patón de muete celula, que caacteizan a todo lo cáncee; el cánce po lo tanto e el eultado del daño diecto o indiecto al ADN de la célula, que e acumula a lo lago del tiempo hata poducie la tanfomación maligna que afecta inicialmente a una célula única que e capaz de inicia la ecuencia de tanfomación neopláica. En un oganimo humano ano lo poceo de multiplicación celula pedominan obe la muete celula en la pimea etapa del cecimiento, concluida eta etapa lo evento de diviión celula y muete entan en equilibio y el númeo de célula pemanece elativamente contante (dependiendo del compotamiento cinético de la ubpoblacione celulae); e deci, e tiene un iguoo contol obe ete poceo. Si eto contole que obe la diviión celula e ejece e dañan, la célula puede comenza a dividie in eponde a la demanda ogánica y cuando la decendencia de eta célula que e dividen con autonomía heedan la tendencia del cecimiento anáquico e oigina un clon celula que fomaa un tumo que i tiene la caacteítica de invadi y metatiza eá maligno. Toda la célula tienen gene encagado de la egulación del cecimiento y cada vez que una célula al inteacciona con un agente exteno ufa daño en u amonía genética, eto gene y u poducto poteico inducián una epaación inmediata del daño y i no pueden influi en la epaación enviaan a la célula a la detucción paa evita la expanión clona del daño genético, eto on lo llamado gene upeoe de tumo o antioncogene, ente lo ma etudiado etán el p53 (decito en detalle ma adelante po la impotancia que tiene en ete etudio), el Rb que ante daño genético paaliza el ciclo celula en G1; KdC (kinae dependiente de ciclina, agega fofato a una poteína), junto con ciclina on la mayoe llave de contol paa el ciclo

20 20 celula, cauando que la célula e mueva de G1 a S o G2 a M;FPM (Facto Pomoto de la Maduación) incluye la KdC y ciclina que deencadenan la pogeión del ciclo celula y el p27 que e una poteína que e une a ciclina y KdC bloqueando la entada en fae S. El gen p53 e denominado el gan guadián del genoma humano, etá implicado en el contol del ciclo celula y ante cualquie alteación genética paaliza el ciclo celula hata u etauación o eliminación celula, el gen p53 e una poteína que funciona bloqueando el ciclo celula i el ADN etá dañado, etá localizado en el comooma 17(17p13), la mutacione adquiida del P53 contituyen el defecto genético ma fecuente en tumoe[4] 3 ; e ha obevado mutacione de p53 cauada po adiación UV B ( nm) han ido detectado en daño del ADN como un evento pecoz en el cacinoma epidemoide, deaollo de queatoi actínica y epitelioma baocelula[5] 4, la adiación ultavioleta muta el gen p53 tempanamente en el deaollo del cánce de piel, demotándoe u peencia en la queatoi actínica, que on leione pecanceoa y uualmente egeionan epontáneamente peo pueden ocaionalmente pogea a cánce epidemoide o epinocelula. Múltiple queatoi en el mimo paciente tienen difeente mutacione de p53. La mutacione de p53 e encuentan ma fecuente en cacinoma epidemoide infiltante (90%) y epitelioma baocelula(56%) que en el cacinoma in itu[6], 5 [7] 6 La peencia de mutacione en p53 también puede e utilizada en la valoación de mágene en la extipación de neoplaia ("mágene moleculae"), pue la valoación molecula de p53 pemite afina aún má en la pedicción de la ecuencia locale del tumo[8] 7 el etudio genético de p53 baado en biología molecula del ADN pemite detecta cai todo lo tipo de mutacione, la infomación mofológica e piede (excepto cuando e ealiza la Técnica de diagnótico po extacción y análii del ADN llamado PCR in itu) y la técnica e uceptible de contaminación po célula epiteliale benigna, etomale o inflamatoia que e encuentan peente en la mueta, obe todo cuando éta e eleccionan duante el examen macocópico[9] 8 Si el daño e eveo eta poteína puede caua apoptoi (muete celula). El pime pao en el poceo de cacinogénei inducida po la luz ola que e uno de lo factoe ma pediponente al cánce de piel, e la fomación de fotopoducto de

21 21 ADN po lo fotone con fecuencia de alededo del UVB, lo cuale afectan con mayo incidencia la bae piimidínica adyacente, fomándoe anillo de ciclobutano unido al ADN. Duante la duplicación de ADN, la fomación de lo "aducto" lleva a mutacione en el enamblaje del nuevo ADN, con cambio en la ecuencia de bae nitogenada coepondiente, poduciéndoe do patone ditintivo de expoición a luz ultavioleta con mutacione C-T y CC-TT;ualmente eta mutacione on ápidamente coegida po lo itema de epaación del ADN; una de eta mutacione on la del gen p53 Ademá de la adiación ultavioleta, hay oto factoe involucado en la etiología del cacinoma epidemoide de piel, como la expoición a hidocabuo y la infección po Viu de la Papiloma Humana HPV como lo demueta la mayo incidencia de eto tumoe la infección po HPV en enfemo taplantado con inmuno-upeión, la mutacione ditintiva cauada po adiación ultavioleta han pemitido la identificación de lo gene cítico paa el cánce de piel. Ota familia de gene elacionado con el contol del ciclo celula la contituye lo potooncogene que contolan la polifeación y difeenciación celula, cuando ocuen mutacione u ota alteacione a ete nivel el potooncogen paa a oncogen y eto deencadenan eñale mitogénica que ecapan a lo contole de egulación nomale de la célula y e induce la fomación de tumoe maligno, eto poducto tienen difeente funcione dento de la célula, pueden e miembo de la familia a(h-a, K- a y N-a) que en el cánce de piel no melanoma e hallan mutado en un 40%; factoe de cecimiento como el Facto de Cecimiento Epidémico (EGF) y el PDGF, pueden funciona como eceptoe de membana (EGF-R), ademá exiten eceptoe intacelulae que eponden a la homona eteoide, la célula intepeta la eñal (tanducción) y envía egundo menajeo que pueden altea la tacipción ya ea pemitiendo que e expeen nuevo gene o modificando la expeión de lo activado. Lo potooncogene pueden e activado a oncogene po mutacione, po inecione de genoma viale, tanlocacione y amplificacione, la alteación de lo gene upeoe y potooncogene que contolan la polifeación y difeenciación celula han demotado e el pime elabón del poceo de malignización, de igual foma diigi la teapia actual conta el cánce hacia el contol y epaación de eta alteacione genética contituyen la gande nueva meta de ete iglo.

22 TERAPIA FOTODINÁMICA La pimea vez que e infomó del efecto tóxico de la luz y lo coloante fue en 1900 [10] 9,un científico alemán llamado Oca Raab obevó que lo paamecio que e exponían a la eoina (un coloante) en una habitación muy iluminada dejaban de movee (lo cual e un igno de muete en eto animale), no e volvió a oí habla de ete hecho hata lo año 60, cuando do médico de la Clínica Mayo [11] 10 e dieon cuenta de que cuando adminitaban hematopofiina a paciente con cánce, apaecían punto de luz fluoecente en lo tumoe toácico cuando e iluminaban con luz ultavioleta, Doughtey fue el que deaolló la foma má fotoenible de lo deivado de la hematopofiina, el llamado pofímeo ódico (Photofin e u nombe comecial). Hoy, la teapia fotodinámica etá iendo utilizada en EEUU, Japón, Canadá, Bail y en alguno paíe euopeo como Alemania, Fancia y Holanda, Italia, Epaña, Suecia, etc. paa el tatamiento de alguno tipo de cánce, obe todo el bonco-pulmona y el de eófago, dematología, ginecología, neuociugía, otoinolaingología, ente oto; egún la Bitih Aociation of Dematologit[12] 11, la teapia fotodinámica tópica (PDT) e eficaz en el tatamiento de cieto cáncee de la piel del non-melanoma y etá bajo evaluación en ota dematoi Genealidade de la Teapia Fotodinámica Teapia Fotodinámica compende la activación de eaccione fotoquímica dada a tavé de la inteacción ente un agente fotoenibilizante, luz y oxígeno paa el tatamiento de enfemedade maligna o benigna [13] 12,la TFD compende 2 pao impotante: el pime pao e la adminitación del enibilizado pudiendo e la vía de adminitación oal, tópica e intavenoa, el egundo pao implica la activación del fotoenibilizante en peencia de oxigeno molecula po medio de luz una longitud de onda epecifica que incide diectamente obe el tejido.

23 23 En el peente etudio e ha ecogido como agente fotoenibilizante el Acido delta aminolevulínico ALA que e un pecuo de pofiina en el ciclo del Hemo [14] 13, e la utancia ma utilizada en olución al 20% en agua, aceite o cema [15] 14 [16] 15 [17] 16 [18] 17 [19] 18 [20] 19 [21] 20 [23] 23 [22] 21 [11] 1, cuando e aplica de manea exógeno ya que etimula la íntei del gupo hemo dento de la célula, poduciendo una acumulación de pofiina endógena, pincipalmente de PpIX; ete acumulo intamitocondial de ALA e debida a que la capacidad de la feoquelataa e limitada, y a que e conigue obepaa el mecanimo de etoalimentación negativa que poduce la concentación del gupo hemo obe la íntei de ALA. Lo potocolo actuale de Teapia Fotodinámica aunque no coniguen eultado upeioe a la teapia convencionale, i ofecen una eie de ventaja: la aplicación tópica de ALA no poduce efecto adveo itémico ya que no e detectan nivele ignificativo en plama de pofiina; no e un tatamiento invaivo; e coniguen excelente eultado comético [23] 22. La acción electiva de la TFD viene condicionada po que el ALA e acumula en mayo cantidad en la célula tumoale[10] 10 debido al anomal metabolimo de la potopofiina dando gan electividad a lo tejido neopláico [14] 14 que conjuntamente con u bajo PH, poduce una mayo actividad de enzima como la potobilinogenodeaminaa, eponable de la poducción de pofobilinógeno mienta que la actividad de feoquelataa e meno [23] 23 [29] 2,minimiza daño a etuctua vitale adyacente; eta epecificidad celula, aí como el hecho de e un eficaz agente fotoenibilizante po la u electividad neopláica, foman la bae del uo de la PpIX intetizada de foma endógena ta la adminitación de ALA. La fuente de luz utilizada en la peente tei e un láe quel iadia lo tejido cagado con PpIX con luz en u epecto de aboción del ALA de 635 nm, y en peencia de oxigeno molecula, e poduce la libeación de epecie eactiva de oxigeno poduce adicale libe, epecie de oxígeno inglete eultante (en geneal e la denomina libeación de epecie eactiva de oxigeno ROS [14] 14 [28] 23 ), que cauan peoxidación de lípido, povocando daño diecto obe la membana celula y la mitocondia, etículo endoplamático y membana plamática, alguno efecto indiecto como la alteación de la nomal micovaculatua y la inflamación e inmunización [14] 14 [10] 10, poible vaoconticción vacula de lo ateiale del tumo, educción de

24 24 la velocidad de flujo de lo eitocito en la vena de lo alededoe del tejido, éxtai anguíneo y tomboi de la vena tumoale acompañado de iquemia y la ubecuente necoi, la pincipal caua de muete celula e la inactivación de lo canale de la membana mitocondial aí como la deoganización de la membana lioomiale y plamática [5] 5 [29] 2 del tumo. Pueden ocui efecto inmunológico como la poducción de inteleukin 1 beta, inteleukin 2, necoi tumoal facto alfa, ente oto.y adicale libe cauando la peoxidación de lípido y eciione en el DNA. La pincipal caua de muete celula ta la TFD e la inactivación de lo canale de la membana mitocondial, aí como la deoganización de la membana lioomiale y plamática. FIG. 1 Ciclo del ALA. El agente fotoenibilizante uado e el ácido δ-aminolevulínico ALA el cual e foma a pati de la glicina y el uccinil coenzima A en el inteio de la mitocondia. La fomación del ALA e el pime pao de la vía biointética del gupo hemo. Al fina de dicha vía e encuenta la potopofiina IX (PpIX) a la cual e le incopoaá el hieo gacia a la acción de la encima feoquelataa. Fuente: Ecudeo A, Baona INSTITUTO VALENCIANO DE ONCOLOGIA. Depué de la adminitación exógeno el ALA, la PpIX e la Pincipal Pofiina Fotoactivada (PAP), ALA puede e afectado po cualquie fuente de luz po lo tanto lo epecto eultante, po eo e elije como fuente de luz el láe de diodo de 635nm, cuya caacteítica como alta potencia de alida, máxima aboción paa el ALA, monocomaticidad [10] 10,coheencia [29] 29 [24] 24 [25] 25 da ventaja en el tatamiento como una penetación máxima de 6mm pudiendo diminui dependiendo de la localización del tejido, poduce máxima iadiancia y mínimo tiempo de expoición [10] 10 ente oto ademá que u longitud de onda e la mima que la de aboción de la PpIX. Paa un efecto óptimo, el fotoenibilizado debe mota que u máxima aboción e encuenta en la longitud de onda de la fuente de excitación utilizada, peneta en lo nivele má pofundo y e ditibuido unifomemente, el ALA tiene una aboción máxima a una longitud de onda de 635nm y e hidofílica. Con eto, la aboción e

25 25 buena [24] 24 ya que en tejido canceoo la queatina [26] 26 eta dañado y en u alededo e muy poca po lo que peneta de mejo manea. Exite una elación diecta ente la acumulación de PpIX extacelula y el efecto fototóxico, i aplicamo luz en el momento en que la concentación de PpIX ea máxima en célula tumoale y mínima en la ana, coneguiemo mayo electividad en la detucción celula, en la célula tumoale e detecta un pico de concentación maxima de PpIX ta 4 a 6 hoa [12] 12 de incubación (o poceamiento) del ALA, mienta que en célula ana, el pico maximo e obtiene ma tadíamente, ta 24 hoa [14] 14 a 48 hoa [27] 27, la PpIX deapaece de toda célula. El fotoenibilizado pude e atacado po lo adicale libe y ROS etante poduciendo el fenómeno conocido como fotoblanquiado (photobleanching), ete efecto puede e útil en la piel nomal donde bajo nivele de la doga on fotoblanquiado en luga de fotoactivado, mienta dento del tejido canceoo donde lo nivele de la doga on ma alto, la eaccione fotoquímica on pedominante, como eultado tenemo una popoción ma alta de tatamiento; ALA no e acumula en el núcleo celula po lo tanto la TFD tiene una bajo potencial paa caua daño en el DNA, mutacione y bajo iego cacinogénei [24] 24. Se ha obevado una eficiente aboción de ALA en la pate poximal del tubo enal depué de la filtación glomeula, in embago el mecanimo de ete tanpote tanmembana dento de la célula epiteliale en intetino e hígado e deconocida [18] 18 Exiten etudio [29] 28 [19] 19 donde e ha demotado que hay una dependencia de la tempeatua con lo efecto fototóxico del ALA en célula cultivada donde la cuva doi-epueta e má alta paa má alta tempeatua de incubación de dicha célula. A pea de la implicidad elativa de la técnica, la doimetía exacta en TFD e complicada po vaiable múltiple en la fomulación [10] 10 como on la entada y duación de la doga, paámeto epecífico de la luz [24] 24, ente oto, e habla de un innúmeo de doificación paa aplicación de Teapia Fotodinámica, vaio autoe

26 26 como, Svanbeg y colaboadoe [49] 49 pefieen el faccionamiento de doi, pue e ha obevado gan epueta con eta técnica. Lo efecto adveo [10] 10 que e pueden peenta al aplica ALA e que duante la aplicación lo paciente pueden peenta ado, puito, enojecimiento, eta enacione e deben a la etimulación diecta a lo nevio tumoale y daño debido a la eaccione del oxígeno inglete, e ha obevado edema local y eitema apoximadamente un día depué de la expoición de la luz que puede pevalece po vaio día i la piel e de tipo I o II y la localización de la leión; e ha obevado también ulceacione y extena necoi tumoal po adminita alta doi y eto puede eulta en leione gande y pofunda po lo que e neceaio aplica técnica doimética paa evita eto poblema, e ecomienda ademá cubi la leione en un peiodo de 2 emana hata que lo efecto itémico de la doga hayan deapaecido po completo del cuepo del paciente adminitado, alguno efecto oculae e pueden manifeta como fotofobia y/o poblema oculae, paa eto e ecomendable evita una iadiación diecta obe lo ojo colocándole gafa dipeante de luz o tapándolo con apóito Aplicacione de la Teapia Fotodinámica La Teapia Fotodinámica e ampliamente empleado en el tatamiento de vaia enfemedade incluyendo el cánce cuyo eultado iguen iendo obevado, exiten etudio en fae 3 obe la aplicación de la Teapia Fotodinámica en cánce cuyo eultado fueon publicado po Waynant en u publicación Láe in medicine [38] 38, eo indica lo excelente eultado obtenido en ete tema y lo compometedo e mueta u epueta en un futuo cecano. Como eta tei e enfoca al cánce de piel, e daá a continuación una decipción de la pincipale aplicacione dematologica de la TFD; peo exiten oto tipo de aplicacione como en oftalmología mediante la combinación TDF- Vetepofiina que fue intetizado en lo 80 con la intención de tatamiento de cánce, in embago eta ha ido uado paa tatamiento de la degeneación macula dede el año 2000 donde e obeva epueta completa[36] 29 ; el uo de la Teapia Fotodinámica e ha extendido en aplicacione conta el cánce de cabeza y cuello, tumoe ceebale, cánce

27 27 pulmonae, enfemedade vaculae, cánce gatoenteológico, cánce de ceebo, cánce oofaingeo, enfemedade uológica y ginecológica[37] Enfemedade Dematológica El tatamiento de Teapia Fotodinámica en poiai fue epotado en 1937, ecientemente Boehncke y Elhott- Schmidt[30] 31 tataon 20 paciente con poiai cónica adminitando BPD-MA intavenoa 8mg/kg de peo y ubecuentemente iadiado po 3 hoa con luz de 600 a 700 nm po un total de 5 emana(25j/cm 2, 70mW/cm 2 ), donde todo lo paciente exhibieon epueta pacial la pimea 2 emana iendo ujeto de actuale invetigacione el aumento de u eficiencia. La electiva ditibución de la PpXI en condiloma ano genital (viu de la Papiloma Humana pincipal caua del cánce de uteo) depué de la aplicación tópica de ALA ugiee ua teapia Fotodinámica paa tata eta condicione, 7 paciente fueon tatada[31] 32 de la cuale 5 muetan de 75 a 100% de educción de leione la iguiente 16 hoa de aplica láe de agón con 100J/cm 2 a mw/cm 2. Como e encontó la geneación de PpIX depué de la adminitación de ALA no olo en la célula epidémica, ino también en la unidade piloebaea e ha intoducido en el tatamiento de acne[32] 33,el hiutimo[33] 34 donde el eultado fue etadíticamente ignificativo ; ademá e ha obevado epueta pacial en alopecia aeata. Alguno etudio mediante PDT tópico en el tatamiento de la Queatoi Actínica (condición pe maligna) demuetan completa taa de epueta del 45% al 100%, e obeva una pobe epueta en leione hipequeatóica debido a u ineficiencia en la penetación de ALA en el tejido, compaada con la aplicación de 5- fluoacilo (tatamiento egula), de todo modo un olo tatamiento paece e efectivo y bien toleado. En el cacinoma ecamocelula donde la epueta fue del 67% al 100% con una doi de 150J/cm 2 con 2mg/Kg de peo de pofiin ódico, in embago vaio autoe difieen de eto dato, e equiee un etudio ma pofundo paa obtene eultado acetado

28 28 En el cacinoma baocelula, Doughety[34] 35 fue el pimeo en ua itemáticamente PDT con Deivado de pofiina en 3 leione de un paciente de 72 año, Feyh[35] 36 epotó contol hitológico con mueta de biopia obtenida 2 mee depué del tatamiento de 57 leione, 51 motaon completa epueta. Subecuente etudio con ALA epota una taa de cuación del 79% al 100% paa tatamiento upeficial. 2.3 INTERACCIÓN DE LA LUZ CON EL TEJIDO Duante eciente año, la técnica óptica epecialmente con láe ha encontado gan aplicación en el campo de la medicina, donde e cube un amplio ango de técnica de teapia y diagnótico, dicha aplicacione incluyen endocopia de cánce paa diagnótico utilizando fluoecencia, monitoeo del itema ciculatoio incluyendo ateia coonaia y taniluminación de tejido paa mamogafía óptica. Vaio factoe contibuyen a incementa el inteé en el diagnótico de tejido po láe[38] 37 paa el monitoeo óptico no invaivo tenemo: Empleo de adiación no ionizante Repeentación de dato en tiempo eal Empleo de punto de monitoeo o captación de imagen Poibilidad de intega el diagnótico po láe con la teapia El diagnótico óptico con popóito medico e baa en la inteacción de la luz con el tejido, dicha inteacción puede e de natualeza eonante y no eonante dividiéndoe de la iguiente foma: Reonante Aboción molecula de láe Muete celula inducida po láe Fotoquímica inducida po láe Fluoecencia inducida po láe No eonante Dipeión elática Dipeión Raman Son pate del diagnotico óptico la llamada biopia óptica que compenden vaia técnica epectocópica como Fluoecencia Inducida po Láe LIF, Raman y tanmiión o eflexión en la egión de la longitud de onda viible, infaojo o cecano al

29 29 infaojo; donde la epectocopia de Raman que tiene alta epecificidad que la fluoecencia inducida peo baja enitividad debida a que e una odene de magnitud ma débil po la natualeza de u dipeión, la epectocopia Infaoja tiene una alta aboción de agua y pueto de tanmiión en la fiba, dicha técnica e uada en compaacione con bien etablecida modalidade de diagnótico tale como adiogafía de ayo X, Imagen de Reonancia Magnética Nuclea, ultaonido y tomogafía de emiión de poitone. FIG.2 Aplicación óptica en medicina: a) Teapia Fotodinámica, b) ciugía láe, c) temoteapia, d) tomogafía óptica, e) biopia óptica, f) epectocopia difuiva in vito. Fuente: Waynant R., Láe in Medicine Aboción Molecula po láe Cuando el tejido e iadiado po láe, una pequeña facción de luz e eflejada peo la mayoía e penetada dento del tejido donde e también abobida y dipeada po la molécula; en cieta longitude de onda la aboción e fuetemente dominante obe la dipeión, e caacteiza po una fuete aboción y poco pofundidad de penetación Calo inducido po láe El calo inducido po láe ocue a tavé de la conveión de la enegía electomagnética en enegía témica, ete poceo fotoquímico toma luga cuando biomolécula han abobido cuanto de luz llegando a un etado de excitación y etonando al nivel ma bajo no adiactivo, tanfiiendo eta enegía al tejido; en eta condicione la elección de la longitud de onda y el tipo de tejido deteminan la penetación de la luz, el calentamiento conduce a la coagulación de poteína (60ºC), lo

30 30 fluido del cuepo empiezan a hevi (100ºC) y el tejido e caboniza (200ºC); ete poceo puede e uado paa hemotai y ciugía; eta e la mayo aplicación del láe en medicina teniendo mucho ma impacto en oftalmología, dematología y ciugía geneal. El láe de dioxido de cabono (10.6um) tiene baja penetación en tejido debido a la aboción del agua como lo tiene el láe de agón (488, 515 nm) debido a la hemoglobina, la máxima penetación ocue con el láe Nd:YAG (1.06um) el cual induce zona de coagulación alededo de lo cote quiúgico. Paa longitude de onda ultavioleta, la pofundidad de penetación de la luz de láe e de 1 a 100um, tal adiación puede e uada paa induci fluoecencia en biomolécula, in embago la alta fluencia incidente de tal adiación en pulo coto induce ablación del tejido, la ablación po láe e aplica en la coección de miopía Daño fotoquímico inducido po láe La molécula excitada óptimamente pueden libea el exceo de enegía en foma de calo, tanfiiendo u enegía a ota molécula, aí inducen eaccione química de inteé teapéutico, el tatamiento óptico de poiai, Teapia Fotodinámica TDF de infante nacido con exceo de biliubina on ejemplo que e aplican en ete cao, en eta aplicación detacamo al a PDT mediante el uo de agente fotoenibilizante como un ejemplo de inteé en ete contexto, donde el agente utilizado e el deivado de la hematopofiina (HPD) con u nombe comecial Acido delta Aminolevulínico ALA paa caua daño fotoquímico en el tejido Fluoecencia inducida po láe La molécula excitada mediante láe pueden egea a u etado báico emitiendo luz de fluoecencia, ete fenómeno ocue iempe paa la ma laga longitude de onda (cambio de toke) paa biomolécula gande, la fluoecencia nomalmente exhibe una buena ditibución de intenidad como función de la longitud de onda, eflejando la ditibución de ubnivele en el nivel electónico báico in embago ecogiendo la longitud de onda apopiada y exacta e puede utilizala paa analiza la ditibución de luz fluoecente paa obtene infomación de la molécula del tejido. Uando excitacione de pulo coto e poible la medición de tiempo de decaimiento paa la luz fluoecente, alguno comófoo pueden contibui a la eñale del tejido:

31 31 molécula endógena como NADH, NAD +, colágeno y elatina dando ubida llamada autofluoecente. Un fotón puede e abobido po una molécula i eta enegía coeponde a la difeencia ente lo nivele de enegía de lo etado electónico de la molécula, como mencionamo, la aboción depende fuetemente de la longitud de onda; lo componente del tejido que aboben luz on llamado comófoo, el ma impotante comófoo en la egión viible y cecana al infaojo e la hemoglobina y el agua, la aboción de luz po la ange depende de la oxigenación, la oxihemoglobina tiene pico de aboción en la egione de 418, 542 y 577 nm, mienta que la deoxihemoglobina tiene un pico alededo del 750nm. El agua la cual epeenta a gan cantidad de tejido e fuetemente abobente en 200 y 1300nm; oto impotante comófoo e la melanina pequeño pigmento ganulae en la piel, ojo y pelo y e obeva un dececimiento de aboción mienta e incementa la longitud de onda. PHOTOFRIM FIG 3. Aboción de vaio fluoófoo. Melanina, la hemoglobina el Photofim que e el nombe comecial del ALA y el agua, en función de la longitud de onda. Se nota que ente lo 600 y 1000 nm e tiene la ventana óptica donde e obeva un pico de aboción de la hemoglobina; alededo del 400nm hay una meno penetación de luz peo mayo aboción. FUENTE: Palon, S. Phyic Depament of phyic 2000 Depué de la aboción, la enegía puede e libeada po emiión de luz (fluoecencia y fofoecencia) o la molécula pueden e tafeida hacia el nivel báico po medio no adiactivo, la enegía abobida po la molécula puede genea calo el cual puede e uado como una modalidad de tatamiento en ella mima[39] 38, ente 41 y 47ºC el tejido maligno e levemente ma enible al calo que a la muete celula y ete puede e uado paa tatamiento electivo, a lo 60ºC, la poteína on coagulada, paa todo eto método, un contol feed-back de la tempeatua del tejido paa monitoeo de tatamiento e cucial, dede el enfiamiento de la pefuión anguínea puede vaia utancialmente. El paámeto fíico uado paa decibi la aboción e el coeficiente de aboción µ a el cual e define como la pobabilidad de aboción po unidad de longitud y eta dado en centímeto (cm).

32 32 Conideamo que una onda electomagnética e popaga en un medio continuo en la diección del vecto de poynting, la iadiancia Iz e atenúa exponencialmente en función de la ditancia ecoida de acuedo a la ecuación de Bee Lambe[40] 39 : I = I 0 exp( z) (1) z µ a Donde: z e la diección de popagación de la onda electomagnética, µ a el coeficiente de aboción Io e la iadiancia a la ditancia z=0 El coeficiente de aboción eta dado po: 4πκ µ a = (2) λ 0 Donde: λ 0 longitud de onda κ pate imaginaia del índice de efacción complejo del medio. Eta definición e ecopilada dede el punto de vita macocópico; in embago, conideando dede el punto de vita micocópico, la aboción toma luga la apoximación en un tejido gueo al cual incide un numeo de patícula incidente I 0, po unidad de tiempo y e obtiene a la alida patícula eultante I d como obevamo en el gafico iguiente: FIG.4 Apoximación paa un tejido (blanco) gueo. Inteacción de la adiación incidente de ancho d Se tiene paa ete cao que el coeficiente de atenuación lineal eta dado po µ nσ a = (3) Donde: n e el númeo de átomo o molécula con la que e poduce el poceo po unidad de volumen y eta dado po: σ e la ección eficaz de aboción(pobabilidad de inteacción po fluencia de patícula incidente. El numeo de molécula con la que e poduce el poceo eta dado po Na ρ C n = (4) PA

33 33 Donde Na e el númeo atómico de la molécula ρ Denidad de patícula C concentación iotópica PA peo atómico de la molécula El valo paa µ a en la condicione óptica del tejido uado e 0.7cm Dipeión elática La dipeión de luz en el tejido e impotante paa el ojo y el infaojo cecano, el cual no e fuetemente abobido po el mateial, la dipeión e nomalmente elática e deci no hay cambio de longitud de onda cuando la luz e dipeada po patícula con una medida mucho meno que la longitud de onda de la luz incidente; i la aboción e baja alguno poceo dipeivo puede ocui en mayo o meno gado ante que el fotón ea abobido en o ecape del tejido; hay do tipo de dipeión elática: Rayleigh y Mie, i la medida de la dipeione on conideablemente ma laga que la longitud de onda, tendemo dipeión de Mie, eta teoía e efiee a patícula eféica, la pobabilidad de dipeión Mie e una muy compleja función de la longitud de onda, de lo índice de efacción del medio que le odea y en geneal de la intenidad de la dipeión e incementa con ma cota longitude de onda y tienen una dependencia apoximada de λ -2 La dipeión de Rayleigh ocue cuando la luz no eonante inteactúa con ma pequeño dipeoe que la longitud de onda, la vaiación del campo eléctico cea polaización en molécula la cuale actual como antena y eemiten la luz en una nueva diección, la pobabilidad paa obtene dipeión Rayleigh e incementa con la ma cota longitude de onda y tiene una dependencia de λ -4. La dipeión e decita po la pobabilidad de dipeión po unidad de longitud µ, dado en centímeto cm -1 ; la uete de un fotón individual e deteminada po un compleja intecambio ente aboción y dipeión, paa cieta geometía ete poceo puede decibie eolviendo la ecuación de difuión, epecificando valoe paa lo coeficiente de aboción y dipeión, µ a y µ epectivamente, la uma de eto do coeficiente no da el coeficiente de atenuación total µ = + (5) t µ a µ El cual decibe la pobabilidad de inteaccion luz- tejido po unidad de camino ecoido de un fotón migante.

34 34 De epecial inteé e el etudio de la taniluminación a tavé de mueta guea de tejido (poco cm), alguno de lo fotone ha ido dipeado vaia vece eultando en efecto longitude de camino de uno centímeto, eto puede e imulado mediante método montecalo donde la tayectoia del fotón e eguido po un gan numeo de evento Build up en una ditibución de intenidad. La peencia de dipeión hace que la medicione de aboción ean mucho ma elaboada, el camino ecoido en el tejido que ha ido ataveado no puede e cuantizado en la medicione etacionaia, haciendo un diecto uo de la elación de aboción de Bee Lambet, el monitoeo de Tiempo de Reolución de pico egundo de pulo obtiene buena definición en la medicione, lo cuale on de gan inteé paa medicione de oxigenación de tejido uando epecto de aboción en el ojo e infaojo cecano. Ete tipo de dipeión e etudiado en eta tei. Análogo a la aboción, Se tiene paa ete cao que el coeficiente de dipeión eta dado po µ = n σ (6) Donde: n e el númeo de átomo o molécula con la que e poduce el poceo po unidad de volumen y eta dado po: σ e la ección eficaz de dipeión (pobabilidad de inteacción po fluencia de patícula incidente. El numeo de molécula con la que e poduce el poceo eta dado po n Na ρ C = (7) PA Donde Na e el númeo atómico de la molécula ρ Denidad de patícula C concentación iotópica PA peo atómico de la molécula Dipeión aniotópica La dipeión en medio tubio e genealmente no iotópico y fuetemente tamitido, el ángulo de dipeión de un olo evento de dipeión tiene una ditibución de pobabilidad llamado función de fae, donde genealmente e denota

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