Udviklingen og anvendelsen af ​​optik har hjulpet moderne medicin og livsvidenskaber med at komme ind i et stadium af hurtig udvikling, såsom minimalt invasiv kirurgi, laserterapi, sygdomsdiagnose, biologisk forskning, DNA -analyse osv.

Kirurgi og farmakokinetik

Optikens rolle i kirurgi og farmakokinetik manifesteres hovedsageligt i to aspekter: laser og in vivo belysning og billeddannelse.

1. Anvendelse af laser som energikilde

Begrebet laserterapi blev introduceret i øjenkirurgi i 1960'erne. Når de forskellige typer lasere og deres egenskaber blev genkendt, blev laserterapi hurtigt udvidet til andre felter.

Forskellige laserlyskilder (gas, fast stof osv.) Kan udsende pulserede lasere (pulserede lasere) og kontinuerlige lasere (kontinuerlig bølge), som har forskellige effekter på forskellige væv i den menneskelige krop. Disse lyskilder inkluderer hovedsageligt: ​​pulseret rubinlaser (pulseret rubinlaser); kontinuerlig argonion laser (CW argonion laser); kontinuerlig kuldioxidlaser (CW CO2); Yttrium Aluminium Garnet (ND: YAG) Laser. Fordi kontinuerlig kuldioxidlaser og yttrium aluminiumsgarnet -laser har blodkoagulationseffekt, når de skærer humant væv, er de mest anvendt i generel kirurgi.

Bølgelængden af ​​lasere, der bruges i medicinsk behandling, er generelt større end 100 nm. Absorptionen af ​​lasere af forskellige bølgelængder i forskellige væv i den menneskelige krop bruges til at udvide sine medicinske anvendelser. For eksempel, når laserens bølgelængde er større end 1um, er vand den primære absorber. Lasere kan ikke kun give termiske effekter i humant vævsabsorption til kirurgisk skæring og koagulation, men også give mekaniske effekter.

Især efter at folk opdagede de ikke -lineære mekaniske virkninger af lasere, såsom generering af kavitationsbobler og trykbølger, blev lasere anvendt til fotodisruptionsteknikker, såsom grå stær og nyrestone knusende kemisk kirurgi. Lasere kan også producere fotokemiske effekter til at guide kræftlægemidler med fotosensitive mediatorer til at frigive lægemiddeleffekter på specifikke vævsområder, såsom PDT -terapi. Laser kombineret med farmakokinetik spiller en meget vigtig rolle inden for præcisionsmedicin.

2. brugen af ​​lys som et værktøj til in vivo -belysning og billeddannelse

Siden 1990'erne, CCD (opladningskobletEnhed) kamera blev introduceret i minimalt invasiv kirurgi (minimalt invasiv terapi, MIT), og optik havde en kvalitativ ændring i kirurgiske anvendelser. Billeddannelseseffekterne af lys i minimalt invasive og åben kirurgi inkluderer hovedsageligt endoskoper, mikroimagningssystemer og kirurgisk holografisk billeddannelse.

FleksibelEndoskop, inklusive gastroenteroskop, duodenoskop, koloskop, angioskop osv.

Endoskopets optiske sti

Endoskopets optiske sti inkluderer to uafhængige og koordinerede systemer med belysning og billeddannelse.

StivEndoskop, herunder arthroscopy, laparoskopi, thoracoscopy, ventriculoskopi, hysteroskopi, cystoskopi, otolinoskopi osv.

Stive endoskoper har generelt kun flere faste optiske sti -vinkler at vælge imellem, såsom 30 grader, 45 grader, 60 grader osv.

Et miniature kropskamera er en billedbehandlingsenhed baseret på en miniature CMOS og CCD -teknologiplatform. For eksempel et kapselendoskop,Pillcam. Det kan komme ind i fordøjelsessystemet i den menneskelige krop for at kontrollere for læsioner og overvåge virkningerne af medikamenter.

Kapselendoskopet

Kirurgisk holografisk mikroskop, en billeddannelsesindretning, der bruges til at observere 3D -billeder af fint væv i præcisionskirurgi, såsom neurokirurgi til kraniotomi.

Det kirurgiske holografiske mikroskop

Sammenfatte:

1. På grund af den termiske virkning, mekaniske effekt, fotosensitivitetseffekt og andre biologiske virkninger af laseren, bruges den i vid udstrækning som en energikilde i minimalt invasiv kirurgi, ikke-invasiv behandling og målrettet lægemiddelterapi.

2. På grund af udviklingen af ​​billeddannelsesteknologi har medicinsk optisk billedbehandlingsudstyr gjort store fremskridt i retning af høj opløsning og miniaturisering, hvilket lægger grundlaget for minimalt invasiv og præcis kirurgi in vivo. På nuværende tidspunkt inkluderer de mest almindeligt anvendte medicinske billeddannelsesenhederendoskoper, holografiske billeder og mikroimagningssystemer.