El desarrollo y la aplicación de la óptica han ayudado a la medicina y las ciencias biológicas modernas a entrar en una etapa de rápido desarrollo, como la cirugía mínimamente invasiva, la terapia con láser, el diagnóstico de enfermedades, la investigación biológica, el análisis de ADN, etc.

Cirugía y farmacocinética

El papel de la óptica en cirugía y farmacocinética se manifiesta principalmente en dos aspectos: láser e iluminación e imágenes in vivo.

1. Aplicación del láser como fuente de energía

El concepto de terapia con láser se introdujo en la cirugía ocular en la década de 1960. Cuando se reconocieron los diferentes tipos de láseres y sus propiedades, la terapia con láser se expandió rápidamente a otros campos.

Diferentes fuentes de luz láser (gas, sólidas, etc.) pueden emitir láseres pulsados ​​(Láseres Pulsados) y láseres continuos (Onda Continua), que tienen diferentes efectos en diferentes tejidos del cuerpo humano. Estas fuentes de luz incluyen principalmente: láser de rubí pulsado (Láser de rubí pulsado); láser de iones de argón continuo (láser de iones de argón CW); láser continuo de dióxido de carbono (CW CO2); Láser de granate de itrio aluminio (Nd:YAG). Debido a que el láser continuo de dióxido de carbono y el láser de granate de itrio y aluminio tienen un efecto de coagulación de la sangre al cortar tejido humano, se utilizan más ampliamente en cirugía general.

La longitud de onda de los láseres utilizados en tratamientos médicos es generalmente superior a 100 nm. La absorción de láseres de diferentes longitudes de onda en distintos tejidos del cuerpo humano se utiliza para ampliar sus aplicaciones médicas. Por ejemplo, cuando la longitud de onda del láser es superior a 1 um, el agua es el principal absorbente. Los láseres no sólo pueden producir efectos térmicos en la absorción del tejido humano para el corte quirúrgico y la coagulación, sino que también pueden producir efectos mecánicos.

Especialmente después de que se descubrieron los efectos mecánicos no lineales de los láseres, como la generación de burbujas de cavitación y ondas de presión, los láseres se aplicaron a técnicas de fotodisrupción, como la cirugía de cataratas y la cirugía química para triturar cálculos renales. Los láseres también pueden producir efectos fotoquímicos para guiar los medicamentos contra el cáncer con mediadores fotosensibles para liberar los efectos de los medicamentos en áreas de tejido específicas, como la terapia PDT. El láser combinado con la farmacocinética juega un papel muy importante en el campo de la medicina de precisión.

2. El uso de la luz como herramienta para la iluminación y la obtención de imágenes in vivo.

Desde la década de 1990, CCD (carga acopladaDispositivo) la cámara se introdujo en la cirugía mínimamente invasiva (Minimally Invasive Therapy, MIT) y la óptica tuvo un cambio cualitativo en las aplicaciones quirúrgicas. Los efectos de imagen de la luz en cirugía abierta y mínimamente invasiva incluyen principalmente endoscopios, sistemas de microimagen e imágenes holográficas quirúrgicas.

Flexibleendoscopio, incluidos gastroenteroscopio, duodenoscopio, colonoscopio, angioscopio, etc.

El camino óptico del endoscopio.

El camino óptico del endoscopio incluye dos sistemas independientes y coordinados de iluminación e imágenes.

Rígidoendoscopio, incluyendo artroscopia, laparoscopia, toracoscopia, ventriculoscopia, histeroscopia, cistoscopia, otolinoscopia, etc.

Los endoscopios rígidos generalmente solo tienen varios ángulos de trayectoria óptica fijos para elegir, como 30 grados, 45 grados, 60 grados, etc.

Una cámara corporal en miniatura es un dispositivo de imágenes basado en una plataforma de tecnología CCD y CMOS en miniatura. Por ejemplo, una cápsula endoscopio,Cámara de píldora. Puede ingresar al sistema digestivo del cuerpo humano para detectar lesiones y controlar los efectos de las drogas.

El endoscopio de cápsula

Microscopio holográfico quirúrgico, un dispositivo de imágenes utilizado para observar imágenes en 3D de tejido fino en cirugía de precisión, como la neurocirugía para craneotomía.

El microscopio holográfico quirúrgico.

Resumir:

1. Debido al efecto térmico, efecto mecánico, efecto de fotosensibilidad y otros efectos biológicos del láser, se usa ampliamente como fuente de energía en cirugía mínimamente invasiva, tratamientos no invasivos y terapias farmacológicas dirigidas.

2. Debido al desarrollo de la tecnología de imágenes, los equipos de imágenes ópticas médicas han logrado grandes avances hacia la alta resolución y la miniaturización, sentando las bases para una cirugía in vivo mínimamente invasiva y precisa. En la actualidad, los dispositivos de imágenes médicas más utilizados incluyenendoscopios, imágenes holográficas y sistemas de microimagen.