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

Hirurgija i farmakokinetika

Uloga optike u kirurgiji i farmakokinetici uglavnom se očituje u dva aspekta: laserskom i in vivo osvjetljavanju i slikanju.

1. Primena lasera kao izvora energije

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

Različiti izvori laserskog svjetla (gasni, čvrsti, itd.) mogu emitovati pulsne lasere (Pulsed Lasers) i kontinuirane lasere (Continuous wave), koji imaju različite efekte na različita tkiva ljudskog tijela. Ovi izvori svjetlosti uglavnom uključuju: pulsni rubin laser (Pulsed ruby ​​laser); kontinuirani argon jonski laser (CW argon ion laser); kontinuirani ugljen-dioksidni laser (CW CO2); itrijum aluminijum granat (Nd:YAG) laser. Budući da kontinuirani laser ugljičnog dioksida i itrij aluminij granat laser imaju učinak koagulacije krvi pri rezanju ljudskog tkiva, oni se najčešće koriste u općoj kirurgiji.

Talasna dužina lasera koji se koristi u medicinskom tretmanu je općenito veća od 100 nm. Apsorpcija lasera različitih valnih dužina u različitim tkivima ljudskog tijela koristi se za proširenje medicinske primjene. Na primjer, kada je talasna dužina lasera veća od 1um, voda je primarni apsorber. Laseri mogu proizvesti ne samo termičke efekte u apsorpciji ljudskog tkiva za hirurško rezanje i koagulaciju, već i mehaničke efekte.

Naročito nakon što su ljudi otkrili nelinearne mehaničke efekte lasera, kao što je stvaranje kavitacijskih mjehurića i valova pritiska, laseri su primijenjeni na tehnike fotodisrupcije, kao što su operacija katarakte i kemijska operacija drobljenja kamenca u bubregu. Laseri također mogu proizvesti fotokemijske efekte za usmjeravanje lijekova protiv raka sa fotoosjetljivim medijatorima kako bi se oslobodili efekti lijeka na određenim područjima tkiva, kao što je PDT terapija. Laser u kombinaciji sa farmakokinetikom igra veoma važnu ulogu u oblasti precizne medicine.

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

Od 1990-ih, CCD (Charge-CoupledDevice) kamera je uvedena u minimalno invazivnu hirurgiju (Minimally Invasive Therapy, MIT), a optika je imala kvalitativnu promjenu u hirurškim primjenama. Slikovni efekti svjetlosti u minimalno invazivnoj i otvorenoj kirurgiji uglavnom uključuju endoskope, sisteme za mikro imidžing i hirurško holografsko snimanje.

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

Optički put endoskopa

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

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

Kruti endoskopi uglavnom imaju samo nekoliko fiksnih optičkih uglova putanje između kojih možete izabrati, kao što su 30 stepeni, 45 stepeni, 60 stepeni itd.

Minijaturna kamera za tijelo je uređaj za snimanje zasnovan na minijaturnoj CMOS i CCD tehnološkoj platformi. Na primjer, endoskop kapsule,PillCam. Može ući u probavni sistem ljudskog tijela kako bi provjerio ima li lezija i pratio djelovanje lijekova.

Endoskop kapsule

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

rezimirati:

1. Zbog toplotnog efekta, mehaničkog efekta, efekta fotosenzitivnosti i drugih bioloških efekata lasera, široko se koristi kao izvor energije u minimalno invazivnoj hirurgiji, neinvazivnom tretmanu i ciljanoj terapiji lekovima.

2. Zbog razvoja tehnologije snimanja, medicinska optička oprema za snimanje je napravila veliki napredak u pravcu visoke rezolucije i minijaturizacije, postavljajući temelje za minimalno invazivnu i preciznu hirurgiju in vivo. Trenutno, najčešće korišteni medicinski uređaji za snimanje uključujuendoskopi, holografske slike i sistemi mikrosnimanja.