Az optika fejlesztése és alkalmazása hozzájárult ahhoz, hogy a modern orvostudomány és élettudományok olyan gyors fejlődési szakaszba lépjenek, mint a minimálisan invazív sebészet, lézerterápia, betegségdiagnosztika, biológiai kutatás, DNS-elemzés stb.

Sebészet és farmakokinetika

Az optika szerepe a sebészetben és a farmakokinetikában elsősorban két vonatkozásban nyilvánul meg: lézeres és in vivo megvilágításban és képalkotásban.

1. Lézer alkalmazása energiaforrásként

A lézerterápia fogalmát az 1960-as években vezették be a szemsebészetbe.Amikor felismerték a különböző típusú lézereket és azok tulajdonságait, a lézerterápia gyorsan kiterjedt más területekre is.

A különböző lézerfényforrások (gáz, szilárd stb.) impulzuslézereket (Pulsed Lasers) és folyamatos lézereket (Continuous wave) bocsáthatnak ki, amelyek eltérő hatást fejtenek ki az emberi test különböző szöveteire.Ezek a fényforrások főként a következők: pulzáló rubinlézer (impulzusos rubinlézer);folyamatos argonion lézer (CW argonion lézer);folyamatos szén-dioxid lézer (CW CO2);ittrium-alumínium gránát (Nd:YAG) lézer.Mivel a folyamatos szén-dioxid-lézer és az ittrium-alumínium-gránátlézer véralvadási hatással bír az emberi szövetek vágásakor, ezért a legszélesebb körben használják az általános sebészetben.

Az orvosi kezelésben használt lézerek hullámhossza általában nagyobb, mint 100 nm.A különböző hullámhosszú lézerek abszorpcióját az emberi test különböző szöveteiben az orvosi alkalmazási kör kiterjesztésére használják.Például, ha a lézer hullámhossza nagyobb, mint 1 um, a víz az elsődleges abszorber.A lézerek nemcsak hőhatást válthatnak ki az emberi szövetek abszorpciójában a sebészeti vágás és koaguláció során, hanem mechanikai hatásokat is kiválthatnak.

Különösen azután, hogy az emberek felfedezték a lézerek nemlineáris mechanikai hatásait, mint például a kavitációs buborékok és nyomáshullámok létrehozását, a lézereket alkalmazták a fotomegszakítási technikákhoz, például a szürkehályog-műtéthez és a vesekőzúzó kémiai műtétekhez.A lézerek fotokémiai hatásokat is kiválthatnak, amelyek fényérzékeny mediátorokkal irányítják a rákos gyógyszereket, hogy bizonyos szöveti területeken felszabadítsák a gyógyszerhatásokat, például a PDT-terápiát.A farmakokinetikával kombinált lézer nagyon fontos szerepet játszik a precíziós orvoslás területén.

2. A fény használata in vivo megvilágítás és képalkotás eszközeként

Az 1990-es évek óta a CCD (Charge-CoupledDevice) kamerát vezettek be a minimálisan invazív sebészetbe (Minimally Invasive Therapy, MIT), és az optika minőségi változást hozott a sebészeti alkalmazásokban.A fény képalkotó hatásai a minimálisan invazív és nyílt sebészetben elsősorban az endoszkópokat, a mikro-képalkotó rendszereket és a sebészeti holografikus képalkotást foglalják magukban.

RugalmasEndoszkóp, beleértve a gasztroenteroszkópot, duodenoszkópot, kolonoszkópot, angioszkópot stb.

Az endoszkóp optikai útja

Az endoszkóp optikai útja két független és összehangolt megvilágítási és képalkotási rendszert foglal magában.

MerevEndoszkóp, beleértve az artroszkópiát, a laparoszkópiát, a thoracoscopiát, a ventriculoszkópiát, a hiszteroszkópiát, a cisztoszkópiát, az otolinoszkópiát stb.

A merev endoszkópok általában csak több rögzített optikai útszög közül választhatnak, például 30 fok, 45 fok, 60 fok stb.

A miniatűr testkamera egy miniatűr CMOS és CCD technológiai platformon alapuló képalkotó eszköz.Például egy kapszula endoszkóp,PillCam.Bejuthat az emberi test emésztőrendszerébe, hogy ellenőrizze az elváltozásokat és figyelemmel kísérje a gyógyszerek hatását.

A kapszula endoszkóp

Sebészeti holografikus mikroszkóp, egy képalkotó eszköz, amelyet finom szövetek 3D-s képeinek megfigyelésére használnak precíziós sebészetben, például idegsebészetben a koponyatómiához.

A sebészeti holografikus mikroszkóp

Összesít:

1. A lézer termikus hatása, mechanikai hatása, fényérzékenységi hatása és egyéb biológiai hatásai miatt széles körben használják energiaforrásként a minimálisan invazív sebészetben, a non-invazív kezelésben és a célzott gyógyszeres terápiában.

2. A képalkotó technológia fejlődésének köszönhetően az orvosi optikai képalkotó berendezések nagy előrelépést tettek a nagy felbontás és a miniatürizálás irányába, megalapozva a minimálisan invazív és precíz in vivo műtétet.Jelenleg a leggyakrabban használt orvosi képalkotó eszközök közé tartozikendoszkópok, holografikus képek és mikro-képalkotó rendszerek.