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

Cirugía y farmacocinética

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

1. Aplicación del láser como fuente de energía

El concepto de terapia láser se introdujo en la cirugía ocular en la década de 1960. Una vez que se reconocieron los diferentes tipos de láseres y sus propiedades, la terapia láser se extendió rápidamente a otros campos.

Las distintas fuentes de luz láser (gas, sólido, etc.) pueden emitir láseres pulsados ​​(láseres pulsados) y láseres continuos (onda continua), que tienen diferentes efectos en los distintos 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 de dióxido de carbono continuo (CW CO2); láser de granate de itrio y aluminio (Nd:YAG). Debido a que el láser de dióxido de carbono continuo y el láser de granate de itrio y aluminio tienen un efecto de coagulación sanguínea al cortar tejido humano, son los más utilizados en cirugía general.

La longitud de onda de los láseres utilizados en tratamientos médicos suele ser superior a 100 nm. La absorción de láseres de diferentes longitudes de onda en distintos tejidos del cuerpo humano se aprovecha para ampliar sus aplicaciones médicas. Por ejemplo, cuando la longitud de onda del láser es superior a 1 µm, el agua es el principal absorbente. Los láseres no solo producen efectos térmicos en la absorción de tejidos humanos para el corte y la coagulación quirúrgica, sino que también generan efectos mecánicos.

Sobre todo tras el descubrimiento de los efectos mecánicos no lineales de los láseres, como la generación de burbujas de cavitación y ondas de presión, estos se aplicaron a técnicas de fotodisrupción, como la cirugía de cataratas y la cirugía química para la fragmentación de cálculos renales. Los láseres también pueden producir efectos fotoquímicos para guiar fármacos oncológicos con mediadores fotosensibles y liberar sus efectos en áreas específicas de tejido, como en la terapia fotodinámica (TFD). La combinación del láser con la farmacocinética desempeña un papel fundamental 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 acoplada)La cámara (dispositivo) se introdujo en la cirugía mínimamente invasiva (terapia mínimamente invasiva, TMI), y la óptica experimentó un cambio cualitativo en las aplicaciones quirúrgicas. Los efectos de la luz en la obtención de imágenes en cirugía mínimamente invasiva y abierta incluyen principalmente endoscopios, sistemas de microimágenes e imágenes holográficas quirúrgicas.

FlexibleEndoscopio, incluyendo gastroenteroscopio, duodenoscopio, colonoscopio, angioscopio, etc.

La trayectoria óptica del endoscopio

La trayectoria óptica del endoscopio incluye dos sistemas independientes y coordinados de iluminación y obtención de 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 imagen basado en una plataforma tecnológica CMOS y CCD en miniatura. Por ejemplo, un endoscopio de cápsula,PillCam. Puede introducirse en el sistema digestivo humano para detectar lesiones y controlar los efectos de los medicamentos.

El endoscopio capsular

Microscopio holográfico quirúrgico, un dispositivo de imagen utilizado para observar imágenes tridimensionales de tejidos finos en cirugía de precisión, como la neurocirugía para la craneotomía.

El microscopio holográfico quirúrgico

Resumir:

1. Debido al efecto térmico, el efecto mecánico, el efecto fotosensible y otros efectos biológicos del láser, se utiliza ampliamente como fuente de energía en cirugía mínimamente invasiva, tratamiento no invasivo y terapia farmacológica dirigida.

2. Gracias al desarrollo de la tecnología de imágenes, los equipos de imágenes ópticas médicas han experimentado grandes avances hacia la alta resolución y la miniaturización, sentando las bases para una cirugía mínimamente invasiva y precisa in vivo. Actualmente, los dispositivos de imágenes médicas más utilizados incluyen:endoscopiosimágenes holográficas y sistemas de microimágenes.