Rozwój i zastosowanie optyki pozwoliło współczesnej medycynie i naukom przyrodniczym wejść w fazę szybkiego rozwoju, taką jak chirurgia małoinwazyjna, laseroterapia, diagnostyka chorób, badania biologiczne, analiza DNA itp.

Chirurgia i farmakokinetyka

Rola optyki w chirurgii i farmakokinetyce objawia się głównie w dwóch aspektach: oświetleniu i obrazowaniu laserowym oraz in vivo.

1. Zastosowanie lasera jako źródła energii

Koncepcja terapii laserowej została wprowadzona do chirurgii oka w latach 60. XX wieku.Kiedy poznano różne typy laserów i ich właściwości, terapia laserowa została szybko rozszerzona na inne dziedziny.

Różne źródła światła laserowego (gazowe, stałe itp.) mogą emitować lasery impulsowe (lasery impulsowe) i lasery ciągłe (fala ciągła), które mają różny wpływ na różne tkanki ludzkiego ciała.Te źródła światła obejmują głównie: pulsacyjny laser rubinowy (Pulsowy laser rubinowy);ciągły laser argonowo-jonowy (laser argonowo-jonowy CW);ciągły laser na dwutlenku węgla (CW CO2);Laser z granatem itrowo-glinowym (Nd:YAG).Ponieważ ciągły laser na dwutlenku węgla i laser z granatem itrowo-aluminiowym mają działanie krzepnięcia krwi podczas cięcia tkanki ludzkiej, są one najczęściej stosowane w chirurgii ogólnej.

Długość fali laserów stosowanych w leczeniu jest na ogół większa niż 100 nm.Absorpcja laserów o różnych długościach fal w różnych tkankach ludzkiego ciała jest wykorzystywana w celu rozszerzenia jej zastosowań medycznych.Na przykład, gdy długość fali lasera jest większa niż 1um, głównym absorberem jest woda.Lasery mogą nie tylko wywoływać efekty termiczne podczas absorpcji tkanki ludzkiej na potrzeby cięcia chirurgicznego i koagulacji, ale także wywoływać efekty mechaniczne.

Zwłaszcza po odkryciu nieliniowych mechanicznych efektów laserów, takich jak wytwarzanie pęcherzyków kawitacyjnych i fal ciśnienia, lasery zaczęto stosować w technikach fotozakłócania, takich jak chirurgia zaćmy i chirurgia chemiczna polegająca na rozbijaniu kamieni nerkowych.Lasery mogą również wywoływać efekty fotochemiczne, kierując lekami przeciwnowotworowymi za pomocą światłoczułych mediatorów w celu uwolnienia działania leku na określone obszary tkanek, np. w terapii PDT.Laser w połączeniu z farmakokinetyką odgrywa bardzo ważną rolę w dziedzinie medycyny precyzyjnej.

2. Zastosowanie światła jako narzędzia oświetlenia i obrazowania in vivo

Od lat 90. XX wieku CCD (Charge-CoupledUrządzenie) wprowadzono do chirurgii małoinwazyjnej (MIT), a optyka uległa jakościowej zmianie w zastosowaniach chirurgicznych.Efekty obrazowania światła w chirurgii małoinwazyjnej i otwartej obejmują głównie endoskopy, systemy mikroobrazowania i chirurgiczne obrazowanie holograficzne.

ElastycznyEndoskop, w tym gastroenteroskop, duodenoskop, kolonoskop, angioskop itp.

Droga optyczna endoskopu

Tor optyczny endoskopu obejmuje dwa niezależne i skoordynowane systemy oświetlenia i obrazowania.

SztywnyEndoskopw tym artroskopia, laparoskopia, torakoskopia, ventriculoskopia, histeroskopia, cystoskopia, otolinoskopia itp.

Sztywne endoskopy mają zazwyczaj do wyboru tylko kilka stałych kątów ścieżki optycznej, na przykład 30 stopni, 45 stopni, 60 stopni itp.

Miniaturowa kamera korpusowa to urządzenie obrazujące oparte na miniaturowej platformie technologicznej CMOS i CCD.Na przykład endoskop kapsułkowy,PillCam.Może przedostać się do układu trawiennego organizmu ludzkiego w celu wykrycia zmian chorobowych i monitorowania działania leków.

Endoskop kapsułkowy

Chirurgiczny mikroskop holograficzny, urządzenie do obrazowania stosowane do obserwacji obrazów 3D drobnych tkanek w chirurgii precyzyjnej, takiej jak neurochirurgia w przypadku kraniotomii.

Chirurgiczny mikroskop holograficzny

Podsumować:

1. Ze względu na efekt termiczny, efekt mechaniczny, efekt nadwrażliwości na światło i inne efekty biologiczne lasera, jest on szeroko stosowany jako źródło energii w chirurgii małoinwazyjnej, leczeniu nieinwazyjnym i celowanej terapii lekowej.

2. Dzięki rozwojowi technologii obrazowania, medyczny sprzęt do obrazowania optycznego poczynił ogromny postęp w kierunku wysokiej rozdzielczości i miniaturyzacji, kładąc podwaliny pod małoinwazyjną i precyzyjną chirurgię in vivo.Obecnie do najczęściej stosowanych urządzeń do obrazowania medycznego zalicza się m.inendoskopy, obrazy holograficzne i systemy mikroobrazowania.