Optiikan kehittäminen ja soveltaminen on auttanut modernia lääketiedettä ja biotieteitä pääsemään nopeaan kehitykseen, kuten minimaalisesti invasiiviseen leikkaukseen, laserhoitoon, sairauksien diagnoosiin, biologiseen tutkimukseen, DNA -analyysiin jne.

Leikkaus ja farmakokinetiikka

Optiikan rooli leikkauksessa ja farmakokinetiikassa ilmenee pääasiassa kahdessa näkökulmassa: laser ja in vivo -valaistus ja kuvantaminen.

1. Laserin käyttö energialähteenä

Laserhoidon käsite johdettiin silmäleikkaukseen 1960 -luvulla. Kun erityyppiset laserit ja niiden ominaisuudet tunnistettiin, laserhoito laajennettiin nopeasti muille aloille.

Erilaiset laservalolähteet (kaasu, kiinteä jne.) Pystyisivät pulssilaserit (pulssilaserit) ja jatkuvat laserit (jatkuva aalto), joilla on erilaisia ​​vaikutuksia ihmiskehon eri kudoksiin. Nämä valonlähteet sisältävät pääasiassa: pulssirubiinilaser (pulssirubiinilaser); jatkuva argon -ionilaser (CW Argon Ion Laser); jatkuva hiilidioksidilaser (CW CO2); YTTRIUM ALUMININ GARNET (ND: YAG) LASER. Koska jatkuvilla hiilidioksidilaserilla ja yttrium -alumiini -granaattilaserilla on veren hyytymisvaikutus ihmisen kudoksen leikkaamisessa, niitä käytetään yleisimmin yleisessä leikkauksessa.

Lääketieteellisessä hoidossa käytettyjen laserien aallonpituus on yleensä yli 100 nm. Erilaisten aallonpituuksien laserien imeytymistä ihmiskehon eri kudoksissa käytetään sen lääketieteellisten sovellusten laajentamiseen. Esimerkiksi, kun laserin aallonpituus on suurempi kuin 1um, vesi on ensisijainen absorboija. Laserit eivät voi tuottaa lämpövaikutuksia ihmisen kudoksen imeytymisessä kirurgiseen leikkaamiseen ja hyytymiseen, vaan myös tuottaa mekaanisia vaikutuksia.

Varsinkin kun ihmiset löysivät laserien epälineaariset mekaaniset vaikutukset, kuten kavitaatiokuplien ja paineaaltojen muodostumisen, laserit levitettiin fotodisruptiomenetelmiin, kuten kaihileikkaukseen ja munuaiskiven murskaamiseen kemialliseen leikkaukseen. Laserit voivat myös tuottaa fotokemiallisia vaikutuksia syöpälääkkeiden ohjaamiseen valoherkällä välittäjillä lääkkeen vaikutusten vapauttamiseksi tietyille kudosalueille, kuten PDT -terapia. Farmakokinetiikkaan yhdistettynä laserilla on erittäin tärkeä rooli tarkkuuslääketieteen alalla.

2. Valon käyttö työkaluna in vivo -valaistukseen ja kuvantamiseen

1990-luvulta lähtien CCD (varaus kytkettyLaite) Kamera otettiin käyttöön minimaalisesti invasiivisessa leikkauksessa (minimaalisesti invasiivinen terapia, MIT), ja optiikalla oli laadullinen muutos kirurgisissa sovelluksissa. Valon kuvantamisvaikutukset minimaalisesti invasiivisissa ja avoimissa leikkauksissa ovat pääasiassa endoskoopit, mikrokuvausjärjestelmät ja kirurginen holografinen kuvantaminen.

JoustavaEndoskooppi, mukaan lukien gastroenteroskooppi, duodenoskooppi, kolonoskooppi, angioskooppi jne.

Endoskoopin optinen polku

Endoskoopin optinen polku sisältää kaksi riippumatonta ja koordinoitua valaistus- ja kuvantamisjärjestelmää.

JäykkäEndoskooppi, mukaan lukien artroskopia, laparoskopia, thorakopia, ventrikuloskopia, hysteroskopia, kystoskopia, otolinoskopia jne.

Jäykillä endoskoopeilla on yleensä vain useita kiinteitä optisia polkukulmia, joista valita, kuten 30 astetta, 45 astetta, 60 astetta jne.

Miniatyyrikamera on kuvantamislaite, joka perustuu miniatyyri CMOS- ja CCD -teknologiaalustaan. Esimerkiksi kapselin endoskooppi,Pillcam. Se voi siirtyä ihmiskehon ruuansulatusjärjestelmään vaurioiden tarkistamiseksi ja lääkkeiden vaikutusten seuraamiseksi.

Kapselin endoskooppi

Kirurginen holografinen mikroskooppi, kuvantamislaite, jota käytetään tarkkailemaan 3D -kuvia hienosta kudoksesta tarkkuusleikkauksessa, kuten neurokirurgia kraniotomialle.

Kirurginen holografinen mikroskooppi

Yhteenveto:

1. Laserin lämpövaikutuksen, mekaanisen vaikutuksen, valoherkkyysvaikutuksen ja muiden biologisten vaikutusten vuoksi sitä käytetään laajasti energialähteenä minimaalisesti invasiivisessa leikkauksessa, ei-invasiivisessa hoidossa ja kohdennetussa lääkehoidossa.

2. Kuvantamistekniikan kehityksen vuoksi lääketieteelliset optiset kuvantamislaitteet ovat edistyneet huomattavasti korkean resoluution ja miniatyrisoinnin suuntaan, ottaen huomioon perustan minimaalisesti invasiiviselle ja tarkalle leikkaukselle in vivo. Tällä hetkellä yleisimmin käytetyt lääketieteelliset kuvantamislaitteet sisältävätendoskoopit, holografiset kuvat ja mikrokuvausjärjestelmät.