Razvoj i primjena optike pomogli su modernoj medicini i prirodnim naukama da uđu u fazu brzog razvoja, kao što su minimalno invazivna hirurgija, laserska terapija, dijagnostika bolesti, biološka istraživanja, analiza DNK itd.

Hirurgija i farmakokinetika

Uloga optike u hirurgiji i farmakokinetici se uglavnom manifestuje u dva aspekta: laseru i in vivo osvjetljavanju i snimanju.

1. Primjena lasera kao izvora energije

Koncept laserske terapije uveden je u očnu hirurgiju 1960-ih. Kada su prepoznate različite vrste lasera i njihova svojstva, laserska terapija se brzo proširila na druga područja.

Različiti izvori laserske svjetlosti (gasni, čvrsti itd.) mogu emitirati pulsne lasere (Pulsirajući laseri) i kontinuirane lasere (Kontinuirani val), koji imaju različite efekte na različita tkiva ljudskog tijela. Ovi izvori svjetlosti uglavnom uključuju: pulsirajući rubin laser (Pulsirajući rubin laser); kontinuirani argon-ionski laser (CW argon-ionski laser); kontinuirani ugljen-dioksidni laser (CW CO2); itrijum-aluminijum-granatni (Nd:YAG) laser. Budući da kontinuirani ugljen-dioksidni laser i itrijum-aluminijum-granatni laser imaju efekat koagulacije krvi prilikom rezanja ljudskog tkiva, najčešće se koriste u opštoj hirurgiji.

Talasna dužina lasera koji se koriste u medicinskom tretmanu je uglavnom veća od 100 nm. Apsorpcija lasera različitih talasnih dužina u različitim tkivima ljudskog tijela koristi se za proširenje njihove medicinske primjene. Na primjer, kada je talasna dužina lasera veća od 1 μm, voda je primarni apsorber. Laseri ne samo da mogu proizvesti termičke efekte u ljudskom tkivu za apsorpciju za hirurško rezanje i koagulaciju, već i mehaničke efekte.

Posebno nakon što su ljudi otkrili nelinearne mehaničke efekte lasera, poput stvaranja kavitacijskih mjehurića i tlačnih valova, laseri su primijenjeni u tehnikama fotodisrupcije, kao što su operacije katarakte i hemijska hirurgija drobljenja bubrežnih kamenaca. Laseri također mogu proizvesti fotokemijske efekte kako bi vodili lijekove protiv raka s fotosenzitivnim medijatorima kako bi oslobodili efekte lijekova na specifična područja tkiva, kao što je PDT terapija. Laser u kombinaciji s farmakokinetikom igra vrlo važnu ulogu u području precizne medicine.

2. Upotreba svjetlosti kao alata za in vivo osvjetljavanje i snimanje

Od 1990-ih, CCD (Charge-CoupledUređaj) kamera je uvedena u minimalno invazivnu hirurgiju (minimalno invazivna terapija, MIT), a optika je donijela kvalitativnu promjenu u hirurškim primjenama. Slikovni efekti svjetlosti u minimalno invazivnoj i otvorenoj hirurgiji uglavnom uključuju endoskope, sisteme mikro-snimanja i hirurško holografsko snimanje.

FleksibilanEndoskop, uključujući gastroenteroskop, duodenoskop, kolonoskop, angioskop itd.

Optički put endoskopa

Optički put endoskopa uključuje dva nezavisna i koordinirana sistema osvjetljenja i snimanja.

KrutoEndoskop, uključujući artroskopiju, laparoskopiju, torakoskopiju, ventrikuloskopiju, histeroskopiju, cistoskopiju, otolinoskopiju itd.

Kruti endoskopi uglavnom imaju samo nekoliko fiksnih uglova optičke putanje koje mogu izabrati, kao što su 30 stepeni, 45 stepeni, 60 stepeni itd.

Minijaturna tjelesna kamera je uređaj za snimanje zasnovan na minijaturnoj CMOS i CCD tehnološkoj platformi. Na primjer, kapsulni endoskop,PillCam. Može ući u probavni sistem ljudskog tijela kako bi provjerio lezije i pratio efekte lijekova.

Kapsulni endoskop

Hirurški holografski mikroskop, uređaj za snimanje koji se koristi za posmatranje 3D slika finog tkiva u preciznoj hirurgiji, kao što je neurohirurgija za kraniotomiju.

Hirurški holografski mikroskop

Sažetak:

1. Zbog termičkog efekta, mehaničkog efekta, efekta fotosenzitivnosti i drugih bioloških efekata lasera, on se široko koristi kao izvor energije u minimalno invazivnoj hirurgiji, neinvazivnom liječenju i ciljanoj terapiji lijekovima.

2. Zahvaljujući razvoju tehnologije snimanja, medicinska optička oprema za snimanje ostvarila je veliki napredak u smjeru visoke rezolucije i miniaturizacije, postavljajući temelje za minimalno invazivnu i preciznu hirurgiju in vivo. Trenutno, najčešće korišteni medicinski uređaji za snimanje uključujuendoskopi, holografske slike i sistemi mikro-slikovnog snimanja.