Optika väljatöötamine ja rakendamine on aidanud kaasaegse meditsiini ja eluteaduste kiire arengu etappi, näiteks minimaalselt invasiivne operatsioon, laserravi, haiguste diagnoosimine, bioloogilised uuringud, DNA analüüs jne.

Kirurgia ja farmakokineetika

Optika roll kirurgias ja farmakokineetikes avaldub peamiselt kahes aspektis: laser- ja in vivo valgustus ja pildistamine.

1. Laseri rakendamine energiaallikana

Laserravi kontseptsioon viidi silma kirurgiasse 1960. aastatel. Kui tunnustati erinevat tüüpi lasereid ja nende omadusi, laiendati laserravi kiiresti teistesse valdkondadesse.

Erinevad laservalgustusallikad (gaas, tahked jne) võivad eraldada impulsiga lasereid (impulss lasereid) ja pidevaid lasereid (pidevat lainet), millel on erinev mõju inimkeha erinevatele kudedele. Need valgusallikad hõlmavad peamiselt: impulss -rubiinlaserit (impulss -rubiinlaser); Pidev argooni ioonlaser (CW argooni ioonlaser); Pidev süsinikdioksiidlaser (CW CO2); yttrium alumiinium granaat (ND: YAG) laser. Kuna pideval süsinikdioksiidi laseril ja yttrium alumiiniumist granaati laseril on inimese kudede lõikamisel vere hüübimine, kasutatakse neid kõige laialdasemalt üldkirurgias.

Ravis kasutatavate laserite lainepikkus on üldiselt suurem kui 100 nm. Selle meditsiiniliste rakenduste laiendamiseks kasutatakse erinevate lainepikkuste laserite imendumist inimkeha erinevates kudedes. Näiteks kui laseri lainepikkus on suurem kui 1um, on vesi esmane neelduja. Laserid ei saa mitte ainult põhjustada termilist toimet inimkudede imendumisel kirurgiliseks lõikamiseks ja hüübimiseks, vaid põhjustada ka mehaanilisi toimeid.

Eriti pärast seda, kui inimesed avastasid laserite mittelineaarse mehaanilise toime, näiteks kavitatsioonimullide tekitamine ja rõhulained, rakendati lasereid fotodühistuste tehnikatele, näiteks katarakti operatsioon ja neerukivi purustus keemilise kirurgia jaoks. Laserid võivad anda ka fotokeemilisi toimeid, et suunata vähiravimid valgustundlike vahendajatega, et vabastada ravimite mõju konkreetsetele koepiirkondadele, näiteks PDT -ravile. Laser koos farmakokineetikaga mängib täppismeditsiini valdkonnas väga olulist rolli.

2. valguse kasutamine in vivo valgustamiseks ja pildistamiseks

Alates 1990. aastatest CCD (laenguga ühendatudSeade) kaamera sisestati minimaalselt invasiivsesse kirurgiasse (minimaalselt invasiivne teraapia, MIT) ja optika muutus kirurgilistes rakendustes kvalitatiivselt. Valguse pildistamise mõju minimaalselt invasiivsetele ja avatud operatsioonidele hõlmab peamiselt endoskoope, mikrokujundussüsteeme ja kirurgilist holograafilist kuvamist.

PaindlikEndoskoop, sealhulgas gastroenteroskoop, duodenoskoop, kolonoskoop, angioskoop jne.

Endoskoobi optiline tee

Endoskoobi optiline tee sisaldab kahte sõltumatut ja koordineeritud valgustuse ja pildistamise süsteemi.

JäikEndoskoop, sealhulgas artroskoopia, laparoskoopia, torakoskoopia, vatsakese, hüsteroskoopia, tsüstoskoopia, otolinoskoopia jne.

Jäikes endoskoopides on valida tavaliselt ainult mitu fikseeritud optilise tee nurka, näiteks 30 kraadi, 45 kraadi, 60 kraadi jne.

Miniatuurne kerekaamera on pildiseadme, mis põhineb miniatuursel CMO -del ja CCD tehnoloogiaplatvormil. Näiteks kapsli endoskoop,Pillkaamni. See võib siseneda inimkeha seedesüsteemi, et kontrollida kahjustusi ja jälgida ravimite mõju.

Kapsli endoskoop

Kirurgiline holograafiline mikroskoop, pildiseade, mida kasutatakse peene kudede 3D -piltide jälgimiseks täppisoperatsioonis, näiteks kraniotoomia neurokirurgias.

Kirurgiline holograafiline mikroskoop

Tehke kokkuvõte:

1. Laseri termilise toime, mehaanilise toime, valgustundlikkuse mõju ja muude bioloogiliste mõjude tõttu kasutatakse seda laialdaselt energiaallikana minimaalselt invasiivse operatsiooni, mitteinvasiivse ravi ja sihipärase ravimteraapia korral.

2. Kujutluse tehnoloogia arendamise tõttu on meditsiiniline optilised pildiseadmed suure eraldusvõime ja miniaturiseerimise suunas suuri edusamme teinud, pannes aluse in vivo minimaalselt invasiivseks ja täpseks operatsiooniks. Praegu hõlmavad kõige sagedamini kasutatavad meditsiinilised pildiseadmedendoskoobid, holograafilised pildid ja mikrokujundussüsteemid.