Развитието и прилагането на оптиката помогнаха на съвременната медицина и науките за живота да влязат в етап на бързо развитие, като минимално инвазивна хирургия, лазерна терапия, диагностика на болести, биологични изследвания, ДНК анализ и др.

Хирургия и фармакокинетика

Ролята на оптиката в хирургията и фармакокинетиката се проявява главно в два аспекта: лазерно и in vivo осветление и изображения.

1. Приложение на лазер като източник на енергия

Концепцията за лазерна терапия е въведена в очна операция през 60 -те години. Когато различните видове лазери и техните свойства бяха разпознати, лазерната терапия бързо се разширява до други области.

Различните източници на лазерна светлина (газ, твърдо и т.н.) могат да излъчват импулсни лазери (импулсни лазери) и непрекъснати лазери (непрекъсната вълна), които имат различни ефекти върху различните тъкани на човешкото тяло. Тези светлинни източници включват главно: импулсен рубинен лазер (импулсен рубинен лазер); непрекъснат аргонов йонен лазер (CW Argon Ion Laser); непрекъснат въглероден диоксид лазер (CW CO2); YTTRIUM ALUMINUM GARNET (ND: YAG) Лазер. Тъй като лазерът на непрекъснатия въглероден диоксид и алуминиевият гарнит на Yttrium имат ефект на коагулация на кръвта при рязане на човешката тъкан, те се използват най -широко при общата хирургия.

Дължината на вълната на лазерите, използвани при медицинско лечение, обикновено е по -голяма от 100 nm. Абсорбцията на лазери с различна дължина на вълната в различни тъкани на човешкото тяло се използва за разширяване на медицинските му приложения. Например, когато дължината на вълната на лазера е по -голяма от 1UM, водата е основният абсорбатор. Лазерите могат не само да доведат до топлинни ефекти при абсорбцията на тъканите на човека за хирургично рязане и коагулация, но и да произвеждат механични ефекти.

Особено след като хората откриха нелинейните механични ефекти на лазерите, като генерирането на кавитационни мехурчета и вълни под налягане, лазери се прилагат към техники за фоторазпръскване, като хирургия на катаракта и химическа хирургия за разрушаване на камъни. Лазерите също могат да произвеждат фотохимични ефекти, за да насочат раковите лекарства с фоточувствителни медиатори за освобождаване на лекарствени ефекти върху специфични тъканни области, като PDT терапия. Лазерът, комбиниран с фармакокинетика, играе много важна роля в областта на прецизната медицина.

2. Използването на светлината като инструмент за in vivo осветление и изображения

От 90-те години на миналия век CCD (зарядКамерата на устройството) беше въведена в минимално инвазивна хирургия (минимално инвазивна терапия, MIT), а оптиката имаше качествена промяна в хирургичните приложения. Ефектите на изобразяването на светлината при минимално инвазивна и отворена хирургия включват главно ендоскопи, системи за микро изображения и хирургични холографски изображения.

ГъвкавЕндоскоп, включително гастроентероскоп, дуоденоскоп, колоноскоп, ангиоскоп и др.

Оптичният път на ендоскопа

Оптичният път на ендоскопа включва две независими и координирани системи за осветяване и изображения.

ТвърдЕндоскоп, включително артроскопия, лапароскопия, торакоскопия, вентрикулоскопия, хистероскопия, цистоскопия, отолиноскопия и др.

Твърдите ендоскопи обикновено имат само няколко фиксирани ъгли на оптичния път, от които да избирате, като 30 градуса, 45 градуса, 60 градуса и т.н.

Миниатюрната телесна камера е устройство за изображения, базирано на миниатюрна платформа за CMOS и CCD технологична платформа. Например ендоскоп на капсули,Pillcam. Той може да влезе в храносмилателната система на човешкото тяло, за да провери за лезии и да наблюдава ефектите на лекарствата.

Ендоскопът на капсулата

Хирургически холографски микроскоп, устройство за изображения, използвано за наблюдение на 3D изображения на фина тъкан при прецизна хирургия, като неврохирургия за краниотомия.

Хирургическият холографски микроскоп

Обобчене:

1. Поради топлинния ефект, механичния ефект, ефектът на фоточувствителност и други биологични ефекти на лазера, той се използва широко като енергиен източник при минимално инвазивна хирургия, неинвазивно лечение и насочена лекарствена терапия.

2. Поради развитието на технологията за изображения, оборудването за медицинска оптична изображения постигна голям напредък в посока на висока разделителна способност и миниатюризация, като постави основата за минимално инвазивна и прецизна хирургия in vivo. Понастоящем най -често използваните медицински изображения включватЕндоскопи, Холографски изображения и системи за микро изображения.