Analisi simulativa, sperimentale e clinica degli effetti termici cutanei indotti dal laser Multiwave Locked System

L’impiego delle tecnologie laser in ambito medico rappresenta uno dei settori più avanzati dell’ingegneria biomedica contemporanea, grazie alla possibilità di modulare in modo controllato l’interazione tra radiazione elettromagnetica e tessuti biologici, ottenendo effetti terapeutici selettivi e minimamente invasivi. La comprensione quantitativa dei fenomeni termici indotti dall’irraggiamento laser risulta fondamentale per garantire efficacia clinica e sicurezza applicativa. In tale contesto si inserisce la tecnologia Multiwave Locked System (MLS), sviluppata e brevettata da ASA Laser, azienda italiana di riferimento nel panorama internazionale della laserterapia medicale e veterinaria. ASA Laser opera nella progettazione, sviluppo e produzione di dispositivi elettromedicali ad alta tecnologia, con un approccio orientato alla ricerca scientifica, all’innovazione e alla validazione clinica dei propri sistemi. La tecnologia MLS si basa sulla sincronizzazione controllata di due sorgenti laser a differenti lunghezze d’onda (808 nm in emissione continua e 905 nm in emissione pulsata), con l’obiettivo di combinare effetti fotobiomodulanti e fototermici in modo sinergico, ottimizzando la risposta biologica e limitando il rischio di accumulo termico superficiale indesiderato. Il presente lavoro di tesi è stato sviluppato nell’ambito del tirocinio magistrale svolto presso ASA Laser, consentendo un’integrazione diretta tra attività accademica e realtà industriale. L’obiettivo principale dello studio è stato quello di analizzare in modo integrato – teorico, sperimentale e simulativo – gli effetti termici cutanei indotti da sistemi laser MLS, valutando la distribuzione spaziale e temporale dell’incremento di temperatura in tessuti biologici umani e animali al variare dei parametri applicativi e delle configurazioni ottiche impiegate. L’attività sperimentale è stata condotta utilizzando dispositivi MLS specifici per i differenti ambiti applicativi: il sistema M-Hi per i test su tessuto umano e il sistema M-VET per i test su tessuto animale, entrambi progettati e sviluppati da ASA Laser. Sono state analizzate diverse configurazioni ottiche e variati parametri quali potenza, frequenza, modalità di emissione e tempo di esposizione, al fine di valutare l’influenza di ciascun parametro sull’andamento dell’incremento termico superficiale. Il monitoraggio della temperatura cutanea è stato effettuato mediante una termocamera “TESTO” ad alta risoluzione, che ha consentito l’acquisizione di mappe termiche bidimensionali in tempo reale e la registrazione dell’evoluzione temporale del campo di temperatura superficiale. Tale approccio ha permesso una caratterizzazione quantitativa della risposta termica, evidenziando differenze legate alla tipologia di ottica utilizzata e ai parametri energetici impostati. Parallelamente, è stato sviluppato un modello numerico agli elementi finiti mediante il software COMSOL Multiphysics, finalizzato alla simulazione dell’interazione laser-tessuto e alla modellazione della diffusione del calore nei diversi strati cutanei (epidermide, derma e ipoderma). Il modello ha consentito di stimare i gradienti termici e analizzare la distribuzione tridimensionale della temperatura, permettendo un confronto diretto con i dati sperimentali acquisiti tramite termografia. Il confronto tra approccio sperimentale e modellazione numerica ha evidenziato come la scelta dell’ottica e dei parametri applicativi influenzi significativamente la profondità di penetrazione dell’energia e l’entità dell’incremento termico superficiale. I risultati ottenuti forniscono indicazioni utili per l’ottimizzazione dei protocolli terapeutici MLS in ambito umano e veterinario, contribuendo alla definizione di condizioni operative efficaci e sicure. Il lavoro conferma inoltre il valore dell’integrazione tra sperimentazione industriale, modellazione computazionale e ricerca accademica.