O desenvolvemento e a aplicación da óptica axudaron á medicina moderna e ás ciencias da vida a entrar nunha etapa de rápido desenvolvemento, como a cirurxía minimamente invasiva, a terapia láser, o diagnóstico de enfermidades, a investigación biolóxica, a análise de ADN, etc.

Cirurxía e farmacocinética

O papel da óptica na cirurxía e a farmacocinética maniféstase principalmente en dous aspectos: iluminación e imaxe láser e in vivo.

1. Aplicación do láser como fonte de enerxía

O concepto de terapia láser introduciuse na cirurxía ocular na década de 1960. Cando se recoñeceron os diferentes tipos de láseres e as súas propiedades, a terapia láser expandiuse rapidamente a outros campos.

Diferentes fontes de luz láser (gas, sólido, etc.) poden emitir láseres pulsados ​​(láseres pulsados) e láseres continuos (onda continua), que teñen diferentes efectos nos diferentes tecidos do corpo humano. Estas fontes de luz inclúen principalmente: láser de rubí pulsado (láser de rubí pulsado); láser de ións de argón continuo (láser de ións de argón CW); láser de dióxido de carbono continuo (CW CO2); láser de granate de itrio e aluminio (Nd:YAG). Debido a que o láser de dióxido de carbono continuo e o láser de granate de itrio e aluminio teñen un efecto de coagulación do sangue ao cortar tecido humano, son os máis utilizados en cirurxía xeral.

A lonxitude de onda dos láseres empregados no tratamento médico é xeralmente superior a 100 nm. A absorción de láseres de diferentes lonxitudes de onda en diferentes tecidos do corpo humano utilízase para ampliar as súas aplicacións médicas. Por exemplo, cando a lonxitude de onda do láser é superior a 1 um, a auga é o principal absorbente. Os láseres non só poden producir efectos térmicos na absorción de tecidos humanos para cortes cirúrxicos e coagulación, senón que tamén producen efectos mecánicos.

Especialmente despois de que a xente descubrise os efectos mecánicos non lineais dos láseres, como a xeración de burbullas de cavitación e ondas de presión, os láseres aplicáronse a técnicas de fotodisrupción, como a cirurxía de cataratas e a cirurxía química de trituración de cálculos renais. Os láseres tamén poden producir efectos fotoquímicos para guiar os fármacos contra o cancro con mediadores fotosensibles para liberar os efectos dos fármacos en áreas específicas dos tecidos, como a terapia fotodinámica. O láser combinado coa farmacocinética xoga un papel moi importante no campo da medicina de precisión.

2. O uso da luz como ferramenta para a iluminación e a obtención de imaxes in vivo

Desde a década de 1990, CCD (carga acoplada)A cámara (dispositivo) introduciuse na cirurxía minimamente invasiva (terapia minimamente invasiva, MIT) e a óptica experimentou un cambio cualitativo nas aplicacións cirúrxicas. Os efectos de imaxe da luz na cirurxía minimamente invasiva e aberta inclúen principalmente endoscopios, sistemas de microimaxes e imaxes holográficas cirúrxicas.

FlexibleEndoscopio, incluíndo gastroenteroscopio, duodenoscopio, colonoscopio, anxioscopio, etc.

A vía óptica do endoscopio

A traxectoria óptica do endoscopio inclúe dous sistemas de iluminación e imaxe independentes e coordinados.

RíxidoEndoscopio, incluíndo artroscopia, laparoscopia, toracoscopia, ventriculoscopia, histeroscopia, cistoscopia, otolinoscopia, etc.

Os endoscopios ríxidos xeralmente só teñen varios ángulos de traxectoria óptica fixos para elixir, como 30 graos, 45 graos, 60 graos, etc.

Unha cámara corporal en miniatura é un dispositivo de imaxe baseado nunha plataforma tecnolóxica CMOS e CCD en miniatura. Por exemplo, un endoscopio de cápsula,PillCam. Pode entrar no sistema dixestivo do corpo humano para comprobar se hai lesións e monitorizar os efectos dos fármacos.

A cápsula endoscópica

Microscopio holográfico cirúrxico, un dispositivo de imaxe empregado para observar imaxes en 3D de tecido fino en cirurxía de precisión, como a neurocirurxía para craniotomía.

O microscopio holográfico cirúrxico

Resumir:

1. Debido ao efecto térmico, ao efecto mecánico, ao efecto de fotosensibilidade e a outros efectos biolóxicos do láser, úsase amplamente como fonte de enerxía en cirurxía minimamente invasiva, tratamento non invasivo e terapia farmacolóxica dirixida.

2. Debido ao desenvolvemento da tecnoloxía de imaxe, os equipos de imaxe óptica médica fixeron grandes progresos na dirección da alta resolución e a miniaturización, sentando as bases para unha cirurxía minimamente invasiva e precisa in vivo. Na actualidade, os dispositivos de imaxe médica máis utilizados inclúenendoscopios, imaxes holográficas e sistemas de microimaxes.