Η ανάπτυξη και η εφαρμογή της οπτικής βοήθησε τη σύγχρονη ιατρική και τις επιστήμες της ζωής να εισέλθει σε ένα στάδιο ταχείας ανάπτυξης, όπως η ελάχιστα επεμβατική χειρουργική επέμβαση, η θεραπεία με λέιζερ, η διάγνωση της νόσου, η βιολογική έρευνα, η ανάλυση DNA κ.λπ.

Χειρουργική επέμβαση και φαρμακοκινητική

Ο ρόλος της οπτικής στη χειρουργική επέμβαση και τη φαρμακοκινητική εκδηλώνεται κυρίως σε δύο πτυχές: Laser και in vivo φωτισμός και απεικόνιση.

1. Εφαρμογή λέιζερ ως πηγή ενέργειας

Η έννοια της θεραπείας με λέιζερ εισήχθη σε χειρουργική επέμβαση ματιών στη δεκαετία του 1960. Όταν αναγνωρίστηκαν οι διάφοροι τύποι λέιζερ και οι ιδιότητές τους, η θεραπεία με λέιζερ επεκτάθηκε γρήγορα σε άλλα πεδία.

Διαφορετικές πηγές φωτός λέιζερ (φυσικό αέριο, στερεό κ.λπ.) μπορούν να εκπέμπουν παλμικά λέιζερ (παλμικά λέιζερ) και συνεχή λέιζερ (συνεχές κύμα), τα οποία έχουν διαφορετικές επιδράσεις σε διαφορετικούς ιστούς του ανθρώπινου σώματος. Αυτές οι πηγές φωτός περιλαμβάνουν κυρίως: παλμικό λέιζερ Ruby (παλμικό ρουμπίνι λέιζερ). Συνεχής λέιζερ ιόντων αργού (λέιζερ ιόντων Argon CW). Συνεχής λέιζερ διοξειδίου του άνθρακα (CW CO2). γρανάτη αλουμινίου Yttrium (ND: YAG). Επειδή το λέιζερ συνεχούς διοξειδίου του διοξειδίου του άνθρακα και το λέιζερ γρανάτη αλουμινίου Yttrium έχουν φαινόμενο πήξης αίματος κατά την κοπή του ανθρώπινου ιστού, χρησιμοποιούνται ευρύτερα στη γενική χειρουργική επέμβαση.

Το μήκος κύματος των λέιζερ που χρησιμοποιούνται στην ιατρική περίθαλψη είναι γενικά μεγαλύτερο από 100 nm. Η απορρόφηση των λέιζερ διαφορετικών μηκών κύματος σε διαφορετικούς ιστούς του ανθρώπινου σώματος χρησιμοποιείται για την επέκταση των ιατρικών εφαρμογών του. Για παράδειγμα, όταν το μήκος κύματος του λέιζερ είναι μεγαλύτερο από 1um, το νερό είναι ο κύριος απορροφητής. Τα λέιζερ μπορούν όχι μόνο να παράγουν θερμικές επιδράσεις στην απορρόφηση του ανθρώπινου ιστού για χειρουργική κοπή και πήξη, αλλά και να παράγουν μηχανικά αποτελέσματα.

Ειδικά αφού οι άνθρωποι ανακάλυψαν τις μη γραμμικές μηχανικές επιδράσεις των λέιζερ, όπως η δημιουργία φυσαλίδων σπηλαίωσης και των κυμάτων πίεσης, εφαρμόστηκαν λέιζερ σε τεχνικές φωτοβολταϊκής διαφθοράς, όπως η χειρουργική επέμβαση καταρράκτη και η χημική χειρουργική επέμβαση κατάρρευσης των νεφρών. Τα λέιζερ μπορούν επίσης να παράγουν φωτοχημικά αποτελέσματα για να καθοδηγήσουν τα φάρμακα για καρκίνο με φωτοευαίσθητους μεσολαβητές για την απελευθέρωση των επιδράσεων των φαρμάκων σε συγκεκριμένες περιοχές ιστών, όπως η θεραπεία με PDT. Το λέιζερ σε συνδυασμό με τη φαρμακοκινητική διαδραματίζει πολύ σημαντικό ρόλο στον τομέα της ιατρικής ακριβείας.

2. Η χρήση του φωτός ως εργαλείο για φωτισμό in vivo και απεικόνιση

Από τη δεκαετία του 1990, CCD (συζευγμένη με φόρτισηΣυσκευή) Η κάμερα εισήχθη σε ελάχιστα επεμβατική χειρουργική επέμβαση (ελάχιστα επεμβατική θεραπεία, MIT) και η οπτική είχε ποιοτική αλλαγή στις χειρουργικές εφαρμογές. Τα αποτελέσματα απεικόνισης του φωτός σε ελάχιστα επεμβατική και ανοικτή χειρουργική επέμβαση περιλαμβάνουν κυρίως ενδοσκόπια, συστήματα μικρο-απεικόνισης και χειρουργική ολογραφική απεικόνιση.

ΕύκαμπτοςΕνδοσκόπιο, συμπεριλαμβανομένου του γαστρεντεροσκοπίου, του δωδεκαδακτράμματος, του κολονοσκόπησης, του αγγειοσκόπησης κ.λπ.

Η οπτική διαδρομή του ενδοσκοπίου

Η οπτική διαδρομή του ενδοσκοπίου περιλαμβάνει δύο ανεξάρτητα και συντονισμένα συστήματα φωτισμού και απεικόνισης.

ΑκαμπτοςΕνδοσκόπιο, συμπεριλαμβανομένης της αρθροσκόπησης, της λαπαροσκόπησης, της θωρακοσκόπησης, της κοιλίας, της υστεροσκόπησης, της κυστεοσκόπησης, της ωτολινοσκόπησης κ.λπ.

Τα άκαμπτα ενδοσκόπια έχουν γενικά μόνο αρκετές σταθερές οπτικές γωνίες για να διαλέξουν, όπως 30 μοίρες, 45 μοίρες, 60 μοίρες κλπ.

Μια μικροσκοπική κάμερα σώματος είναι μια συσκευή απεικόνισης που βασίζεται σε μια μικροσκοπική πλατφόρμα τεχνολογίας CMOS και CCD. Για παράδειγμα, ένα ενδοσκόπιο κάψουλας,Pillcam. Μπορεί να εισέλθει στο πεπτικό σύστημα του ανθρώπινου σώματος για να ελέγξει για βλάβες και να παρακολουθεί τις επιδράσεις των ναρκωτικών.

Το ενδοσκόπιο κάψουλας

Χειρουργικό ολογραφικό μικροσκόπιο, μια συσκευή απεικόνισης που χρησιμοποιείται για την παρατήρηση 3D εικόνων λεπτού ιστού σε χειρουργική επέμβαση ακριβείας, όπως η νευροχειρουργική για κρανιομία.

Το χειρουργικό ολογραφικό μικροσκόπιο

Συνοψίζω:

1. Λόγω της θερμικής επίδρασης, της μηχανικής επίδρασης, της φωτοευαισθησίας και των άλλων βιολογικών επιδράσεων του λέιζερ, χρησιμοποιείται ευρέως ως πηγή ενέργειας σε ελάχιστα επεμβατική χειρουργική επέμβαση, μη επεμβατική θεραπεία και στοχευμένη φαρμακευτική θεραπεία.

2. Λόγω της ανάπτυξης της τεχνολογίας απεικόνισης, ο ιατρικός εξοπλισμός οπτικής απεικόνισης έχει σημειώσει μεγάλη πρόοδο προς την κατεύθυνση της υψηλής ανάλυσης και της μικροσκοπικής, τοποθετώντας τα θεμέλια για ελάχιστα επεμβατική και ακριβή χειρουργική επέμβαση in vivo. Προς το παρόν, οι πιο συχνά χρησιμοποιούμενες ιατρικές συσκευές απεικόνισης περιλαμβάνουνενδοσκόπια, ολογραφικές εικόνες και συστήματα μικρο-απεικόνισης.