Развој и примена оптике помогли су модерној медицини и наукама о животу да уђу у фазу брзог развоја, као што су минимално инвазивна хирургија, ласерска терапија, дијагноза болести, биолошка истраживања, анализа ДНК итд.

Хирургија и фармакокинетика

Улога оптике у хирургији и фармакокинетици се углавном манифестује у два аспекта: ласерском и in vivo осветљавању и снимању.

1. Примена ласера ​​као извора енергије

Концепт ласерске терапије је уведен у очну хирургију 1960-их. Када су различите врсте ласера ​​и њихова својства препознате, ласерска терапија је брзо проширена на друге области.

Различити извори ласерске светлости (гасни, чврсти итд.) могу емитовати импулсне ласере (импулсни ласери) и континуиране ласере (континуирани талас), који имају различите ефекте на различита ткива људског тела. Ови извори светлости углавном укључују: импулсни рубински ласер (импулсни рубински ласер); континуирани аргонски јонски ласер (CW аргонски јонски ласер); континуирани угљен-диоксидни ласер (CW CO2); итријум-алуминијум-гранатни (Nd:YAG) ласер. Пошто континуирани угљен-диоксидни ласер и итријум-алуминијум-гранатни ласер имају ефекат коагулације крви приликом сечења људског ткива, они се најчешће користе у општој хирургији.

Таласна дужина ласера ​​који се користе у медицинском третману је генерално већа од 100 nm. Апсорпција ласера ​​различитих таласних дужина у различитим ткивима људског тела користи се за проширење њихових медицинских примена. На пример, када је таласна дужина ласера ​​већа од 1μm, вода је примарни апсорбер. Ласери не само да могу произвести термичке ефекте у људском ткиву за хируршко сечење и коагулацију, већ и механичке ефекте.

Посебно након што су људи открили нелинеарне механичке ефекте ласера, као што је стварање кавитационих мехурића и таласа притиска, ласери су примењени у техникама фотодисрупције, као што су операција катаракте и хемијска хирургија дробљења камена у бубрегу. Ласери такође могу произвести фотохемијске ефекте како би водили лекове против рака са фотосензитивним медијаторима да ослободе ефекте лекова на одређеним подручјима ткива, као што је ФДТ терапија. Ласер у комбинацији са фармакокинетиком игра веома важну улогу у области прецизне медицине.

2. Употреба светлости као алата за осветљавање и снимање in vivo

Од 1990-их, CCD (Charge-CoupledУређај) камера је уведена у минимално инвазивну хирургију (минимално инвазивна терапија, МИТ), а оптика је донела квалитативну промену у хируршким применама. Ефекти светлости за снимање у минимално инвазивној и отвореној хирургији углавном укључују ендоскопе, системе за микро снимање и хируршко холографско снимање.

ФлексибиланЕндоскоп, укључујући гастроентероскоп, дуоденоскоп, колоноскоп, ангиоскоп итд.

Оптички пут ендоскопа

Оптички пут ендоскопа укључује два независна и координисана система осветљења и снимања.

КрутоЕндоскоп, укључујући артроскопију, лапароскопију, торакоскопију, вентрикулоскопију, хистероскопију, цистоскопију, отолиноскопију итд.

Крути ендоскопи углавном имају само неколико фиксних углова оптичке путање које могу изабрати, као што су 30 степени, 45 степени, 60 степени итд.

Минијатурна телесна камера је уређај за снимање заснован на минијатурној CMOS и CCD технолошкој платформи. На пример, капсулски ендоскоп,ПилКам. Може да уђе у дигестивни систем људског тела како би проверио лезије и пратио дејство лекова.

Капсуларни ендоскоп

Хируршки холографски микроскоп, уређај за снимање који се користи за посматрање 3Д слика финог ткива у прецизној хирургији, као што је неурохирургија за краниотомију.

Хируршки холографски микроскоп

Укратко:

1. Због термичког ефекта, механичког ефекта, ефекта фотосензитивности и других биолошких ефеката ласера, он се широко користи као извор енергије у минимално инвазивној хирургији, неинвазивном лечењу и циљаној терапији лековима.

2. Захваљујући развоју технологије снимања, медицинска оптичка опрема за снимање је постигла велики напредак у правцу високе резолуције и минијатуризације, постављајући темеље за минимално инвазивну и прецизну хирургију in vivo. Тренутно, најчешће коришћени медицински уређаји за снимање укључујуендоскопи, холографске слике и системи за микро-сликање.