El desenvolupament i l’aplicació de l’òptica ha ajudat a la medicina moderna i a les ciències de la vida a entrar en una etapa de desenvolupament ràpid, com ara cirurgia mínimament invasiva, teràpia amb làser, diagnòstic de malalties, investigació biològica, anàlisi de l’ADN, etc.

Cirurgia i farmacocinètica

El paper de l’òptica en la cirurgia i la farmacocinètica es manifesta principalment en dos aspectes: la il·luminació i la imatge làser i in vivo.

1. Aplicació del làser com a font d’energia

El concepte de teràpia amb làser es va introduir en cirurgia ocular als anys seixanta. Quan es van reconèixer els diferents tipus de làsers i les seves propietats, la teràpia amb làser es va ampliar ràpidament a altres camps.

Diferents fonts de llum làser (gas, sòlid, etc.) poden emetre làsers pulsats (làsers polsats) i làsers contínues (onada contínua), que tenen efectes diferents sobre diferents teixits del cos humà. Aquestes fonts de llum inclouen principalment: làser rubí polsat (làser rubí polsat); làser d’ions d’argó continu (làser d’ions argons cw); làser de diòxid de carboni continu (CW CO2); Garnet d'alumini de Yttrium (ND: YAG). Com que el làser de diòxid de carboni continu i el làser de granat d’alumini de Yttrium tenen un efecte de coagulació en sang en tallar el teixit humà, s’utilitzen més en cirurgia general.

La longitud d’ona dels làsers utilitzats en el tractament mèdic és generalment superior a 100 nm. L’absorció de làsers de diferents longituds d’ona en diferents teixits del cos humà s’utilitza per ampliar les seves aplicacions mèdiques. Per exemple, quan la longitud d’ona del làser és superior a 1um, l’aigua és l’absorbidor primari. Els làsers no només poden produir efectes tèrmics en l’absorció de teixits humans per a tall i coagulació quirúrgica, sinó que també produeixen efectes mecànics.

Sobretot després que la gent descobrís els efectes mecànics no lineals dels làsers, com la generació de bombolles de cavitació i les ones de pressió, els làsers es van aplicar a tècniques de fotodisrupció, com la cirurgia de cataracta i la cirurgia química aixafant de pedra renal. Els làsers també poden produir efectes fotoquímics per guiar els medicaments contra el càncer amb mediadors fotosensibles per alliberar els efectes dels medicaments sobre zones de teixit específiques, com la teràpia PDT. El làser combinat amb la farmacocinètica té un paper molt important en el camp de la medicina de precisió.

2. L’ús de la llum com a eina per a la il·luminació i la imatge in vivo

Des de la dècada de 1990, CCD (acoblat de càrregaDispositiu) La càmera es va introduir en cirurgia mínimament invasiva (teràpia mínimament invasiva, MIT) i les òptiques van tenir un canvi qualitatiu en les aplicacions quirúrgiques. Els efectes d’imatge de la llum en cirurgia mínimament invasiva i oberta inclouen principalment endoscopis, sistemes de microimatge i imatges hologràfiques quirúrgiques.

FlexibleEndoscopi, incloent gastroenteroscopi, duodenoscopi, colonoscopi, angioscopi, etc.

El camí òptic de l’endoscopi

El camí òptic de l’endoscopi inclou dos sistemes d’il·luminació i imatge independents i coordinats.

RígidEndoscopi, incloent artroscòpia, laparoscòpia, toracoscòpia, ventriculoscòpia, histeroscòpia, cistoscòpia, otolinoscòpia, etc.

Els endoscopis rígids generalment només tenen diversos angles de ruta òptica fixes per triar, com ara 30 graus, 45 graus, 60 graus, etc.

Una càmera de carrosseria en miniatura és un dispositiu d’imatge basat en una plataforma de tecnologia CMOS i CCD en miniatura. Per exemple, un endoscopi de càpsula,Pillcam. Pot entrar al sistema digestiu del cos humà per comprovar si hi ha lesions i controlar els efectes dels fàrmacs.

L’endoscopi de la càpsula

Microscopi hologràfic quirúrgic, un dispositiu d’imatge utilitzat per observar imatges 3D de teixit fi en cirurgia de precisió, com la neurocirurgia per a la craniotomia.

El microscopi hologràfic quirúrgic

Resum:

1. A causa de l'efecte tèrmic, l'efecte mecànic, l'efecte de fotosensibilitat i altres efectes biològics del làser, s'utilitza àmpliament com a font d'energia en cirurgia mínimament invasiva, tractament no invasiu i teràpia amb fàrmacs.

2. A causa del desenvolupament de la tecnologia d’imatge, els equips d’imatge òptica mèdica han avançat en la direcció d’alta resolució i miniaturització, posant els fonaments per a una cirurgia mínimament invasiva i precisa in vivo. Actualment, els dispositius d’imatge mèdica més utilitzats inclouenendoscopis, Imatges hologràfiques i sistemes de microimatge.