Le développement et l'application de l'optique ont permis à la médecine moderne et aux sciences de la vie d'entrer dans une phase de développement rapide, notamment dans les domaines de la chirurgie mini-invasive, de la thérapie laser, du diagnostic des maladies, de la recherche biologique, de l'analyse de l'ADN, etc.

Chirurgie et pharmacocinétique

Le rôle de l'optique en chirurgie et en pharmacocinétique se manifeste principalement sous deux aspects : l'éclairage et l'imagerie laser et in vivo.

1. Application du laser comme source d'énergie

Le concept de thérapie laser a été introduit en chirurgie oculaire dans les années 1960. Lorsque les différents types de lasers et leurs propriétés ont été reconnus, la thérapie laser s'est rapidement étendue à d'autres domaines.

Différentes sources de lumière laser (gazeuses, solides, etc.) peuvent émettre des lasers pulsés et des lasers à onde continue, qui ont des effets différents sur les tissus du corps humain. Ces sources comprennent principalement : le laser rubis pulsé ; le laser à ions argon continu ; le laser à dioxyde de carbone continu ; et le laser Nd:YAG. Les lasers à dioxyde de carbone et à grenat d'yttrium-aluminium, grâce à leur effet de coagulation sanguine lors de la découpe des tissus, sont largement utilisés en chirurgie générale.

La longueur d'onde des lasers utilisés en médecine est généralement supérieure à 100 nm. L'absorption des lasers de différentes longueurs d'onde par les différents tissus du corps humain permet d'étendre leurs applications médicales. Par exemple, lorsque la longueur d'onde du laser est supérieure à 1 µm, l'eau est le principal absorbant. Les lasers peuvent non seulement produire des effets thermiques par absorption tissulaire pour la découpe chirurgicale et la coagulation, mais aussi des effets mécaniques.

Suite à la découverte des effets mécaniques non linéaires des lasers, tels que la génération de bulles de cavitation et d'ondes de pression, leur application s'est étendue aux techniques de photodisruption, notamment la chirurgie de la cataracte et la fragmentation chimique des calculs rénaux. Les lasers peuvent également produire des effets photochimiques permettant de guider des médicaments anticancéreux, grâce à des médiateurs photosensibles, vers des tissus spécifiques, comme dans le cas de la thérapie photodynamique (PDT). L'association du laser et de la pharmacocinétique joue un rôle crucial en médecine de précision.

2. L'utilisation de la lumière comme outil d'illumination et d'imagerie in vivo

Depuis les années 1990, les CCD (capteurs à transfert de charge)L'introduction d'une caméra embarquée dans un dispositif dédié à la chirurgie mini-invasive (thérapie mini-invasive, MIT) a révolutionné l'optique dans ses applications chirurgicales. L'imagerie par la lumière en chirurgie mini-invasive et ouverte repose principalement sur l'endoscope, les systèmes de micro-imagerie et l'imagerie holographique chirurgicale.

FlexibleEndoscope, notamment le gastroentéroscope, le duodénoscope, le coloscope, l'angioscope, etc.

Le trajet optique de l'endoscope

Le trajet optique de l'endoscope comprend deux systèmes d'éclairage et d'imagerie indépendants et coordonnés.

RigideEndoscope, notamment l'arthroscopie, la laparoscopie, la thoracoscopie, la ventriculoscopie, l'hystéroscopie, la cystoscopie, l'otolinoscopie, etc.

Les endoscopes rigides n'ont généralement que quelques angles de trajet optique fixes parmi lesquels choisir, tels que 30 degrés, 45 degrés, 60 degrés, etc.

Une caméra corporelle miniature est un dispositif d'imagerie basé sur une plateforme technologique CMOS et CCD miniature. Par exemple, un endoscope à capsule,PillCam. Cet appareil peut pénétrer dans le système digestif du corps humain afin de détecter d'éventuelles lésions et de surveiller les effets des médicaments.

L'endoscope à capsule

Microscope holographique chirurgical, un dispositif d'imagerie utilisé pour observer des images 3D de tissus fins lors d'interventions chirurgicales de précision, telles que la neurochirurgie pour la craniotomie.

Le microscope holographique chirurgical

Résumer:

1. En raison de l'effet thermique, de l'effet mécanique, de l'effet de photosensibilité et d'autres effets biologiques du laser, celui-ci est largement utilisé comme source d'énergie en chirurgie mini-invasive, en traitement non invasif et en thérapie médicamenteuse ciblée.

2. Grâce au développement des technologies d'imagerie, les équipements d'imagerie optique médicale ont réalisé d'importants progrès en matière de haute résolution et de miniaturisation, jetant ainsi les bases d'une chirurgie in vivo mini-invasive et précise. Actuellement, les dispositifs d'imagerie médicale les plus couramment utilisés comprennent :endoscopes, images holographiques et systèmes de micro-imagerie.