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

Cirurxía e Farmacocinética

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

1. Aplicación do láser como fonte de enerxía

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

Diferentes fontes de luz láser (gas, sólida, etc.) poden emitir láseres pulsados ​​(Pulsed Lasers) e láseres continuos (Continuous wave), que teñen diferentes efectos sobre os distintos tecidos do corpo humano. Estas fontes de luz inclúen 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 aluminio de itrio (Nd:YAG). Debido a que o láser continuo de dióxido de carbono e o láser granate de itrio aluminio teñen un efecto de coagulación do sangue ao cortar tecido humano, úsanse máis en cirurxía xeral.

A lonxitude de onda dos láseres utilizados no tratamento médico é xeralmente superior a 100 nm. A absorción de láseres de diferentes lonxitudes de onda en diferentes tecidos do corpo humano úsase para ampliar as súas aplicacións médicas. Por exemplo, cando a lonxitude de onda do láser é superior a 1 um, a auga é o absorbente principal. Os láseres non só poden producir efectos térmicos na absorción do tecido humano para o corte cirúrxico e a 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, aplicáronse láseres a técnicas de fotodisrupción, como a cirurxía de cataratas e a cirurxía química de trituración de pedras nos riles. 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 do tecido, como a terapia con PDT. O láser combinado coa farmacocinética xoga un papel moi importante no campo da medicina de precisión.

2. O uso da luz como ferramenta de iluminación e imaxe in vivo

Desde a década de 1990, CCD (Charge-CoupledA cámara do dispositivo) introduciuse na cirurxía mínimamente invasiva (terapia mínimamente invasiva, MIT) e a óptica tivo un cambio cualitativo nas aplicacións cirúrxicas. Os efectos de imaxe da luz en cirurxía mínimamente invasiva e aberta inclúen principalmente endoscopios, sistemas de microimaxes e imaxes holográficas cirúrxicas.

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

O camiño óptico do endoscopio

O camiño óptico do endoscopio inclúe dous sistemas independentes e coordinados de iluminación e imaxe.

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

Os endoscopios ríxidos xeralmente só teñen varios ángulos de camiño óptico fixos para escoller, como 30 graos, 45 graos, 60 graos, etc.

Unha cámara corporal en miniatura é un dispositivo de imaxe baseado nunha plataforma de tecnoloxía CMOS e CCD en miniatura. Por exemplo, un endoscopio cápsula,PillCam. Pode entrar no sistema dixestivo do corpo humano para comprobar as lesións e controlar os efectos das drogas.

O endoscopio da cápsula

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

Microscopio holográfico cirúrxico

Resume:

1. Debido ao efecto térmico, efecto mecánico, efecto de fotosensibilidade e 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 médicos de imaxe óptica fixeron grandes avances na dirección da alta resolución e miniaturización, sentando as bases para unha cirurxía mínimamente invasiva e precisa in vivo. Actualmente, os dispositivos de imaxe médica máis utilizados inclúenendoscopios, imaxes holográficas e sistemas de microimaxes.