Perkembangan dan aplikasi optik telah membantu perubatan moden dan sains hayat memasuki peringkat perkembangan pesat, seperti pembedahan invasif minimum, terapi laser, diagnosis penyakit, penyelidikan biologi, analisis DNA, dan sebagainya.

Pembedahan dan Farmakokinetik

Peranan optik dalam pembedahan dan farmakokinetik terutamanya ditunjukkan dalam dua aspek: laser dan pencahayaan dan pengimejan in vivo.

1. Penggunaan laser sebagai sumber tenaga

Konsep terapi laser diperkenalkan dalam pembedahan mata pada tahun 1960-an. Apabila pelbagai jenis laser dan sifatnya dikenali, terapi laser telah berkembang pesat ke bidang lain.

Sumber cahaya laser yang berbeza (gas, pepejal, dll.) boleh memancarkan laser berdenyut (Laser Berdenyut) dan laser berterusan (Gelombang Berterusan), yang mempunyai kesan berbeza pada tisu badan manusia yang berbeza. Sumber cahaya ini terutamanya termasuk: laser delima berdenyut (Laser delima berdenyut); laser ion argon berterusan (laser ion argon CW); laser karbon dioksida berterusan (CW CO2); laser garnet aluminium itrium (Nd:YAG). Oleh kerana laser karbon dioksida berterusan dan laser garnet aluminium itrium mempunyai kesan pembekuan darah semasa memotong tisu manusia, ia paling banyak digunakan dalam pembedahan am.

Panjang gelombang laser yang digunakan dalam rawatan perubatan secara amnya lebih besar daripada 100 nm. Penyerapan laser dengan panjang gelombang yang berbeza dalam tisu badan manusia yang berbeza digunakan untuk mengembangkan aplikasi perubatannya. Contohnya, apabila panjang gelombang laser lebih besar daripada 1um, air adalah penyerap utama. Laser bukan sahaja boleh menghasilkan kesan haba dalam penyerapan tisu manusia untuk pemotongan dan pembekuan pembedahan, tetapi juga menghasilkan kesan mekanikal.

Terutamanya selepas orang ramai menemui kesan mekanikal tak linear laser, seperti penjanaan gelembung peronggaan dan gelombang tekanan, laser telah digunakan untuk teknik fotogangguan, seperti pembedahan katarak dan pembedahan kimia penghancuran batu ginjal. Laser juga boleh menghasilkan kesan fotokimia untuk membimbing ubat kanser dengan mediator fotosensitif untuk melepaskan kesan ubat pada kawasan tisu tertentu, seperti terapi PDT. Laser yang digabungkan dengan farmakokinetik memainkan peranan yang sangat penting dalam bidang perubatan jitu.

2. Penggunaan cahaya sebagai alat untuk pencahayaan dan pengimejan in vivo

Sejak tahun 1990-an, CCD (Caj-GandinganKamera) telah diperkenalkan ke dalam pembedahan invasif minimum (Terapi Invasif Minimal, MIT), dan optik mengalami perubahan kualitatif dalam aplikasi pembedahan. Kesan pengimejan cahaya dalam pembedahan invasif minimum dan terbuka terutamanya termasuk endoskop, sistem pengimejan mikro dan pengimejan holografik pembedahan.

FleksibelEndoskop, termasuk gastroenteroskop, duodenoskop, kolonoskop, angioskopi, dsb.

Laluan optik endoskop

Laluan optik endoskop merangkumi dua sistem pencahayaan dan pengimejan yang bebas dan terselaras.

TegarEndoskop, termasuk artroskopi, laparoskopi, torakoskopi, ventrikuloskopi, histeroskopi, sistoskopi, otolinoskopi, dsb.

Endoskopi tegar biasanya hanya mempunyai beberapa sudut laluan optik tetap untuk dipilih, seperti 30 darjah, 45 darjah, 60 darjah, dan sebagainya.

Kamera badan mini ialah peranti pengimejan berdasarkan platform teknologi CMOS dan CCD mini. Contohnya, endoskop kapsul,PillCam. Ia boleh memasuki sistem pencernaan badan manusia untuk memeriksa lesi dan memantau kesan ubat-ubatan.

Endoskopi kapsul

Mikroskop holografik pembedahan, peranti pengimejan yang digunakan untuk memerhati imej 3D tisu halus dalam pembedahan jitu, seperti pembedahan saraf untuk kraniotomi.

Mikroskop holografik pembedahan

Ringkaskan:

1. Disebabkan oleh kesan haba, kesan mekanikal, kesan fotosensitiviti dan kesan biologi lain laser, ia digunakan secara meluas sebagai sumber tenaga dalam pembedahan invasif minimum, rawatan bukan invasif dan terapi ubat yang disasarkan.

2. Disebabkan perkembangan teknologi pengimejan, peralatan pengimejan optik perubatan telah mencapai kemajuan yang besar dalam arah resolusi tinggi dan pengecilan saiz, meletakkan asas untuk pembedahan in vivo yang minimum invasif dan tepat. Pada masa ini, peranti pengimejan perubatan yang paling biasa digunakan termasukendoskop, imej holografik dan sistem pengimejan mikro.