لقد ساعد تطور وتطبيق البصريات الطب الحديث وعلوم الحياة على الدخول في مرحلة من التطور السريع، مثل الجراحة طفيفة التوغل، والعلاج بالليزر، وتشخيص الأمراض، والأبحاث البيولوجية، وتحليل الحمض النووي، وما إلى ذلك.

الجراحة والحركية الدوائية

يتجلى دور البصريات في الجراحة والحركية الدوائية بشكل رئيسي في جانبين: الليزر والإضاءة والتصوير في الجسم الحي.

1. استخدام الليزر كمصدر للطاقة

تم إدخال مفهوم العلاج بالليزر في جراحة العيون في الستينيات. عندما تم التعرف على أنواع الليزر المختلفة وخصائصها، تم توسيع العلاج بالليزر بسرعة ليشمل مجالات أخرى.

يمكن لمصادر ضوء الليزر المختلفة (الغازية والصلبة وما إلى ذلك) أن تبعث أشعة ليزر نبضية (ليزر نبضي) وأشعة ليزر مستمرة (موجة مستمرة)، والتي لها تأثيرات مختلفة على أنسجة الجسم المختلفة. تشمل مصادر الضوء هذه بشكل رئيسي: ليزر روبي النبضي (ليزر روبي النبضي)؛ ليزر الأرجون الأيوني المستمر (ليزر الأرجون الأيوني المستمر)؛ ليزر ثاني أكسيد الكربون المستمر (CW CO2)؛ يتريوم ألومنيوم جارنيت (Nd:YAG) ليزر. نظرًا لأن ليزر ثاني أكسيد الكربون المستمر وليزر عقيق الألومنيوم والإيتريوم لهما تأثير تخثر الدم عند قطع الأنسجة البشرية، فإنهما يستخدمان على نطاق واسع في الجراحة العامة.

الطول الموجي لليزر المستخدم في العلاج الطبي أكبر بشكل عام من 100 نانومتر. ويستخدم امتصاص أشعة الليزر ذات الأطوال الموجية المختلفة في أنسجة الجسم المختلفة لتوسيع تطبيقاته الطبية. على سبيل المثال، عندما يكون الطول الموجي لليزر أكبر من 1 ميكرومتر، يكون الماء هو الممتص الأساسي. لا يمكن لليزر أن ينتج تأثيرات حرارية في امتصاص الأنسجة البشرية للقطع الجراحي والتخثر فحسب، بل ينتج أيضًا تأثيرات ميكانيكية.

خاصة بعد أن اكتشف الناس التأثيرات الميكانيكية غير الخطية لليزر، مثل توليد فقاعات التجويف وموجات الضغط، تم تطبيق الليزر على تقنيات التعطيل الضوئي، مثل جراحة إعتام عدسة العين والجراحة الكيميائية لسحق حصوات الكلى. يمكن أن ينتج الليزر أيضًا تأثيرات كيميائية ضوئية لتوجيه أدوية السرطان باستخدام وسطاء حساسين للضوء لإطلاق تأثيرات الدواء على مناطق معينة من الأنسجة، مثل العلاج PDT. يلعب الليزر مع الحرائك الدوائية دورًا مهمًا للغاية في مجال الطب الدقيق.

2. استخدام الضوء كأداة للإضاءة والتصوير داخل الجسم الحي

منذ التسعينيات، تم استخدام CCD (مقترن بالشحنتم إدخال كاميرا الجهاز) في الجراحة طفيفة التوغل (العلاج البسيط، معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا)، وكان للبصريات تغيير نوعي في التطبيقات الجراحية. تشمل تأثيرات التصوير بالضوء في الجراحة طفيفة التوغل والجراحة المفتوحة بشكل أساسي المناظير الداخلية وأنظمة التصوير الدقيقة والتصوير المجسم الجراحي.

مرنالمنظار، بما في ذلك منظار المعدة والأمعاء ومنظار الاثني عشر ومنظار القولون ومنظار الأوعية وما إلى ذلك.

المسار البصري للمنظار

يشتمل المسار البصري للمنظار على نظامين مستقلين ومنسقين للإضاءة والتصوير.

جامدالمنظار، بما في ذلك تنظير المفاصل، تنظير البطن، تنظير الصدر، تنظير البطين، تنظير الرحم، تنظير المثانة، تنظير الأذن، إلخ.

تحتوي المناظير الداخلية الصلبة بشكل عام على عدة زوايا مسار بصري ثابتة فقط للاختيار من بينها، مثل 30 درجة، 45 درجة، 60 درجة، وما إلى ذلك.

كاميرا الجسم المصغرة عبارة عن جهاز تصوير يعتمد على منصة تقنية CMOS وCCD المصغرة. على سبيل المثال، منظار الكبسولة،PillCam. ويمكنه الدخول إلى الجهاز الهضمي لجسم الإنسان للتحقق من الآفات ومراقبة آثار الأدوية.

المنظار الكبسولة

المجهر الجراحي المجسم، جهاز تصوير يستخدم لمراقبة الصور ثلاثية الأبعاد للأنسجة الدقيقة في الجراحة الدقيقة، مثل جراحة الأعصاب لبضع القحف.

المجهر الجراحي المجسم

تلخيص:

1. بسبب التأثير الحراري، والتأثير الميكانيكي، وتأثير الحساسية الضوئية والتأثيرات البيولوجية الأخرى لليزر، فإنه يستخدم على نطاق واسع كمصدر للطاقة في الجراحة طفيفة التوغل والعلاج غير الجراحي والعلاج الدوائي المستهدف.

2. نظرًا لتطور تكنولوجيا التصوير، حققت معدات التصوير البصري الطبي تقدمًا كبيرًا في اتجاه الدقة العالية والتصغير، مما يضع الأساس لجراحة دقيقة وقليلة التدخل في الجسم الحي. في الوقت الحاضر، تشمل أجهزة التصوير الطبي الأكثر استخدامًاالمناظيروالصور المجسمة وأنظمة التصوير الدقيقة.