El desarrollo y la aplicación de la óptica han ayudado a la medicina moderna y a las ciencias de la vida a entrar en una etapa de rápido desarrollo, como la cirugía mínimamente invasiva, la terapia láser, el diagnóstico de enfermedades, la investigación biológica, el análisis de ADN, etc.

Cirugía y farmacocinética

El papel de la óptica en la cirugía y la farmacocinética se manifiesta principalmente en dos aspectos: el láser y la iluminación e imagen in vivo.

1. Aplicación del láser como fuente de energía

El concepto de terapia láser se introdujo en la cirugía ocular en la década de 1960. Cuando se reconocieron los diferentes tipos de láseres y sus propiedades, la terapia láser se expandió rápidamente a otros campos.

Diferentes fuentes de luz láser (gas, sólido, etc.) pueden emitir láseres pulsados ​​(láseres pulsados) y láseres continuos (onda continua), que tienen diferentes efectos en los distintos tejidos del cuerpo humano. Estas fuentes de luz incluyen principalmente: láser de rubí pulsado (láser de rubí pulsado); láser de iones de argón continuo (láser de iones de argón CW); láser de dióxido de carbono continuo (láser de CO₂ CW); láser de granate de itrio y aluminio (Nd:YAG). Debido a que los láseres de dióxido de carbono continuo y granate de itrio y aluminio tienen un efecto de coagulación sanguínea al cortar tejido humano, son los más utilizados en cirugía general.

La longitud de onda de los láseres utilizados en tratamientos médicos suele ser superior a 100 nm. La absorción de láseres de diferentes longitudes de onda en distintos tejidos del cuerpo humano se utiliza para ampliar sus aplicaciones médicas. Por ejemplo, cuando la longitud de onda del láser es superior a 1 um, el agua es el principal absorbente. Los láseres no solo pueden producir efectos térmicos en la absorción de tejidos humanos para cortes y coagulación quirúrgica, sino también efectos mecánicos.

Especialmente tras el descubrimiento de los efectos mecánicos no lineales del láser, como la generación de burbujas de cavitación y ondas de presión, se aplicó a técnicas de fotodisrupción, como la cirugía de cataratas y la cirugía química para la trituración de cálculos renales. El láser también puede producir efectos fotoquímicos para guiar los fármacos contra el cáncer con mediadores fotosensibles y liberar sus efectos en zonas específicas del tejido, como la terapia fotodinámica (TFD). El láser, combinado con la farmacocinética, desempeña un papel fundamental en el campo de la medicina de precisión.

2. El uso de la luz como herramienta para la iluminación y la obtención de imágenes in vivo

Desde la década de 1990, la CCD (cámara de carga acoplada)La cámara (dispositivo) se introdujo en la cirugía mínimamente invasiva (Terapia Mínimamente Invasiva, TMI), y la óptica supuso un cambio cualitativo en las aplicaciones quirúrgicas. Los efectos de la luz en la imagen, tanto en cirugía mínimamente invasiva como abierta, incluyen principalmente endoscopios, sistemas de microimagen e imágenes holográficas quirúrgicas.

FlexibleEndoscopio, incluyendo gastroenteroscopio, duodenoscopio, colonoscopio, angioscopio, etc.

La trayectoria óptica del endoscopio

La trayectoria óptica del endoscopio incluye dos sistemas independientes y coordinados de iluminación e imagen.

RígidoEndoscopio, incluyendo artroscopia, laparoscopia, toracoscopia, ventriculoscopia, histeroscopia, cistoscopia, otolinoscopia, etc.

Los endoscopios rígidos generalmente solo tienen varios ángulos de trayectoria óptica fijos para elegir, como 30 grados, 45 grados, 60 grados, etc.

Una cámara corporal en miniatura es un dispositivo de imágenes basado en una plataforma de tecnología CMOS y CCD en miniatura. Por ejemplo, un endoscopio de cápsula.PillCam. Puede ingresar al sistema digestivo para detectar lesiones y monitorear los efectos de los medicamentos.

El endoscopio de cápsula

Microscopio holográfico quirúrgico, un dispositivo de imágenes utilizado para observar imágenes en 3D de tejido fino en cirugía de precisión, como la neurocirugía para la craneotomía.

El microscopio holográfico quirúrgico

Resumir:

1. Debido al efecto térmico, efecto mecánico, efecto de fotosensibilidad y otros efectos biológicos del láser, se utiliza ampliamente como fuente de energía en cirugía mínimamente invasiva, tratamiento no invasivo y terapia farmacológica dirigida.

2. Gracias al desarrollo de la tecnología de imagen, los equipos de imagen óptica médica han avanzado considerablemente en cuanto a alta resolución y miniaturización, sentando las bases para la cirugía mínimamente invasiva y precisa in vivo. Actualmente, los dispositivos de imagen médica más utilizados incluyenendoscopios, imágenes holográficas y sistemas de microimagen.