O desenvolvemento e aplicación da óptica axudou a medicina moderna e as ciencias da vida a entrar nunha etapa de rápido desenvolvemento, como cirurxía mínimamente invasiva, terapia con láser, diagnóstico de enfermidades, investigación biolóxica, 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 distintos tipos de láseres e as súas propiedades, a terapia con láser ampliouse 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 efectos diferentes sobre 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 CW Argon Ion ion); Láser continuo de dióxido de carbono (CW CO2); Láser Yttrium Aluminum Garnet (ND: YAG). Debido a que o láser de dióxido de carbono continuo e o láser de granate de aluminio Yttrium teñen efecto de coagulación do sangue ao cortar o tecido humano, son máis empregados na 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 úsase para ampliar as súas aplicacións médicas. Por exemplo, cando a lonxitude de onda do láser é superior a 1um, a auga é o absorbente principal. Os láseres non só poden producir efectos térmicos na absorción de tecidos humanos para o corte e a coagulación cirúrxicas, senón que tamén producir 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 catarata e a cirurxía química de esmagamento de pedra renal. Os láseres tamén poden producir efectos fotoquímicos para guiar os fármacos contra o cancro con mediadores fotosensibles para liberar efectos de drogas sobre áreas específicas de tecidos, como a terapia PDT. O láser combinado coa farmacocinética xoga un papel moi importante no campo da medicina de precisión.

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

Desde a década dos noventa, CCD (acoplado por cargaDispositivo) A cámara foi introducida en 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 micro-imaxe e imaxes holográficas cirúrxicas.

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

A ruta óptica do endoscopio

A ruta óptica 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 ruta ópticos 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 en miniatura e CCD. Por exemplo, un endoscopio de 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 usado para observar imaxes 3D de tecido fino na cirurxía de precisión, como a neurocirurxía para craniotomía.

O microscopio holográfico cirúrxico

Resumo:

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

2. Debido ao desenvolvemento da tecnoloxía de imaxe, o equipo de imaxe óptica médica avanzou moito na dirección de alta resolución e miniaturización, sostendo as bases para unha cirurxía mínimamente invasiva e precisa in vivo. Na actualidade, os dispositivos de imaxe médica máis empregados inclúenendoscopios, imaxes holográficas e sistemas de micro-imaxe.