Развојот и примената на оптиката им помогна на модерната медицина и биолошките науки да влезат во фаза на брз развој, како што се минимално инвазивната хирургија, ласерската терапија, дијагностицирањето на болести, биолошките истражувања, анализата на ДНК итн.

Хирургија и фармакокинетика

Улогата на оптиката во хирургијата и фармакокинетиката главно се манифестира во два аспекта: ласерско и in vivo осветлување и снимање.

1. Примена на ласер како извор на енергија

Концептот на ласерска терапија беше воведен во очната хирургија во 1960-тите. Кога беа препознаени различните видови ласери и нивните својства, ласерската терапија брзо се прошири и во други области.

Различни извори на ласерска светлина (гасови, цврсти, итн.) можат да емитираат пулсирачки ласери (пулсирани ласери) и континуирани ласери (континуиран бран), кои имаат различни ефекти врз различните ткива на човечкото тело. Овие извори на светлина главно вклучуваат: пулсирачки рубин ласер (пулсен рубин ласер); континуиран аргонски јонски ласер (CW аргонски јонски ласер); континуиран јаглерод диоксиден ласер (CW CO2); итриум алуминиумски гранатен ласер (Nd:YAG). Бидејќи континуираниот јаглерод диоксиден ласер и итриум алуминиумскиот гранатен ласер имаат ефект на коагулација на крвта при сечење на човечкото ткиво, тие најчесто се користат во општата хирургија.

Брановата должина на ласерите што се користат во медицинскиот третман е генерално поголема од 100 nm. Апсорпцијата на ласерите со различни бранови должини во различни ткива на човечкото тело се користи за проширување на нивните медицински примени. На пример, кога брановата должина на ласерот е поголема од 1um, водата е примарен апсорбер. Ласерите не само што можат да произведат термички ефекти во апсорпцијата на човечкото ткиво за хируршко сечење и коагулација, туку можат да произведат и механички ефекти.

Особено откако луѓето ги открија нелинеарните механички ефекти на ласерите, како што се генерирањето на кавитациски меурчиња и притисочни бранови, ласерите беа применети во техниките на фотодисрупција, како што се операцијата на катаракта и хемиската хирургија за кршење на бубрежни камења. Ласерите исто така можат да произведат фотохемиски ефекти за да ги насочат лековите за рак со фотосензитивни медијатори за ослободување на ефектите на лекот врз специфични области на ткивото, како што е терапијата со фотодинамика. Ласерот во комбинација со фармакокинетика игра многу важна улога во областа на прецизната медицина.

2. Употребата на светлината како алатка за in vivo осветлување и снимање

Од 1990-тите, CCD (Charge-Coupled)Уред) камера беше воведена во минимално инвазивната хирургија (минимално инвазивна терапија, MIT), а оптиката доживеа квалитативна промена во хируршките апликации. Ефектите на светлината врз сликањето во минимално инвазивната и отворената хирургија главно вклучуваат ендоскопи, системи за микро-сликање и хируршко холографско снимање.

ФлексибилноЕндоскоп, вклучувајќи гастроентероскоп, дуоденоскоп, колоноскоп, ангиоскоп, итн.

Оптичката патека на ендоскопот

Оптичката патека на ендоскопот вклучува два независни и координирани системи на осветлување и снимање.

ЦврстЕндоскоп, вклучувајќи артроскопија, лапароскопија, торакоскопија, вентрикулоскопија, хистероскопија, цистоскопија, отолиноскопија, итн.

Цврстите ендоскопи генерално имаат само неколку фиксни агли на оптичкиот пат за избор, како што се 30 степени, 45 степени, 60 степени итн.

Минијатурна камера за тело е уред за снимање базиран на минијатурна CMOS и CCD технолошка платформа. На пример, капсуларен ендоскоп,PillCam. Може да влезе во дигестивниот систем на човечкото тело за да провери за лезии и да ги следи ефектите на лековите.

Капсулен ендоскоп

Хируршки холографски микроскоп, уред за снимање што се користи за набљудување на 3Д слики од фино ткиво во прецизна хирургија, како што е неврохирургијата за краниотомија.

Хируршки холографски микроскоп

Резимирајте:

1. Поради термичкиот ефект, механичкиот ефект, ефектот на фотосензитивност и другите биолошки ефекти на ласерот, тој е широко користен како извор на енергија во минимално инвазивна хирургија, неинвазивен третман и целна терапија со лекови.

2. Поради развојот на технологијата за снимање, медицинската оптичка опрема за снимање постигна голем напредок во насока на висока резолуција и минијатуризација, поставувајќи ја основата за минимално инвазивна и прецизна хирургија in vivo. Во моментов, најчесто користените медицински уреди за снимање вклучуваатендоскопи, холографски слики и системи за микро-сликање.