Ang pag-unlad at aplikasyon ng optika ay nakatulong sa modernong medisina at agham ng buhay na makapasok sa isang yugto ng mabilis na pag-unlad, tulad ng minimally invasive surgery, laser therapy, diagnosis ng sakit, pananaliksik sa biyolohiya, pagsusuri ng DNA, atbp.

Operasyon at Pharmacokinetics

Ang papel ng optika sa operasyon at pharmacokinetics ay pangunahing ipinapakita sa dalawang aspeto: laser at in vivo illumination at imaging.

1. Paggamit ng laser bilang pinagmumulan ng enerhiya

Ang konsepto ng laser therapy ay ipinakilala sa operasyon sa mata noong dekada 1960. Nang makilala ang iba't ibang uri ng laser at ang kanilang mga katangian, mabilis na lumawak ang laser therapy sa iba pang mga larangan.

Ang iba't ibang pinagmumulan ng liwanag ng laser (gas, solid, atbp.) ay maaaring maglabas ng mga pulsed laser (Pulsed Lasers) at mga continuous laser (Continuous wave), na may iba't ibang epekto sa iba't ibang tisyu ng katawan ng tao. Ang mga pinagmumulan ng liwanag na ito ay pangunahing kinabibilangan ng: pulsed ruby ​​​​laser (Pulsed ruby ​​​​laser); continuous argon ion laser (CW argon ion laser); continuous carbon dioxide laser (CW CO2); yttrium aluminum garnet (Nd:YAG) laser. Dahil ang continuous carbon dioxide laser at yttrium aluminum garnet laser ay may epekto sa pamumuo ng dugo kapag pinuputol ang tisyu ng tao, ang mga ito ay pinakamalawak na ginagamit sa pangkalahatang operasyon.

Ang wavelength ng mga laser na ginagamit sa medikal na paggamot ay karaniwang mas malaki sa 100 nm. Ang pagsipsip ng mga laser na may iba't ibang wavelength sa iba't ibang tisyu ng katawan ng tao ay ginagamit upang mapalawak ang mga aplikasyon nito sa medisina. Halimbawa, kapag ang wavelength ng laser ay mas malaki sa 1um, ang tubig ang pangunahing sumisipsip. Ang mga laser ay hindi lamang makakagawa ng mga thermal effect sa pagsipsip ng tisyu ng tao para sa surgical cutting at coagulation, kundi makakagawa rin ng mga mekanikal na epekto.

Lalo na matapos matuklasan ng mga tao ang mga nonlinear na mekanikal na epekto ng mga laser, tulad ng pagbuo ng mga bula ng cavitation at mga pressure wave, inilapat ang mga laser sa mga pamamaraan ng photodisruption, tulad ng operasyon sa katarata at kemikal na operasyon sa pagdurog ng bato sa bato. Maaari ring makagawa ang mga laser ng mga photochemical effect upang gabayan ang mga gamot sa kanser na may mga photosensitive mediator upang maglabas ng mga epekto ng gamot sa mga partikular na bahagi ng tisyu, tulad ng PDT therapy. Ang laser na sinamahan ng pharmacokinetics ay gumaganap ng napakahalagang papel sa larangan ng precision medicine.

2. Ang paggamit ng liwanag bilang kasangkapan para sa in vivo na pag-iilaw at pag-imahe

Mula noong dekada 1990, ang CCD (Charge-CoupledAng kamera (na "Aparatong") ay ipinakilala sa minimally invasive surgery (Minimally Invasive Therapy, MIT), at ang optika ay nagkaroon ng kwalitatibong pagbabago sa mga aplikasyon sa operasyon. Ang mga epekto ng imaging ng liwanag sa minimally invasive at open surgery ay pangunahing kinabibilangan ng mga endoscope, micro-imaging system, at surgical holographic imaging.

FlexibleEndoskopyo, kabilang ang gastroenteroscope, duodenoscope, colonoscope, angioscope, atbp.

Ang optical path ng endoscope

Ang optical path ng endoscope ay may kasamang dalawang independiyente at koordinadong sistema ng pag-iilaw at imaging.

MatigasEndoskopyo, kabilang ang arthroscopy, laparoscopy, thoracoscopy, ventriculoscopy, hysteroscopy, cystoscopy, otolinoscopy, atbp.

Ang mga matibay na endoscope sa pangkalahatan ay mayroon lamang ilang nakapirming anggulo ng optical path na mapagpipilian, tulad ng 30 degrees, 45 degrees, 60 degrees, atbp.

Ang miniature body camera ay isang imaging device na nakabatay sa isang miniature CMOS at CCD technology platform. Halimbawa, isang capsule endoscope,PillCam. Maaari itong makapasok sa sistema ng pagtunaw ng katawan ng tao upang suriin ang mga sugat at subaybayan ang mga epekto ng mga gamot.

Ang kapsulang endoskopyo

Ang surgical holographic microscope, isang aparatong pang-imahe na ginagamit upang obserbahan ang mga 3D na imahe ng pinong tisyu sa precision surgery, tulad ng neurosurgery para sa craniotomy.

Ang mikroskopyo ng holographic na pang-operasyon

Ibuod:

1. Dahil sa thermal effect, mechanical effect, photosensitivity effect at iba pang biological effect ng laser, malawakang ginagamit ito bilang pinagkukunan ng enerhiya sa minimally invasive surgery, non-invasive treatment at targeted drug therapy.

2. Dahil sa pag-unlad ng teknolohiya ng imaging, ang mga kagamitang medikal na optical imaging ay nakagawa ng malaking pag-unlad patungo sa mataas na resolusyon at miniaturisasyon, na naglalatag ng pundasyon para sa minimally invasive at tumpak na operasyon in vivo. Sa kasalukuyan, ang mga pinakakaraniwang ginagamit na kagamitang medikal na imaging ay kinabibilangan ngmga endoscope, mga holographic na imahe at mga micro-imaging system.