Razvoj i primjena optike pomogli su modernoj medicini i znanostima o životu da uđu u fazu brzog razvoja, kao što su minimalno invazivna kirurgija, laserska terapija, dijagnostika bolesti, biološka istraživanja, analiza DNK itd.

Kirurgija i farmakokinetika

Uloga optike u kirurgiji i farmakokinetici uglavnom se očituje u dva aspekta: laseru i in vivo osvjetljavanju i snimanju.

1. Primjena lasera kao izvora energije

Koncept laserske terapije uveden je u očnu kirurgiju 1960-ih. Kada su prepoznate različite vrste lasera i njihova svojstva, laserska terapija se brzo proširila na druga područja.

Različiti izvori laserske svjetlosti (plinski, kruti itd.) mogu emitirati pulsne lasere (pulsirajući laseri) i kontinuirane lasere (kontinuirani val), koji imaju različite učinke na različita tkiva ljudskog tijela. Ovi izvori svjetlosti uglavnom uključuju: pulsirajući rubinski laser (pulsirajući rubinski laser); kontinuirani argonski ionski laser (CW argonski ionski laser); kontinuirani ugljikov dioksidni laser (CW CO2); itrijev aluminijev granatni (Nd:YAG) laser. Budući da kontinuirani ugljikov dioksidni laser i itrijev aluminijev granatni laser imaju učinak zgrušavanja krvi pri rezanju ljudskog tkiva, najčešće se koriste u općoj kirurgiji.

Valna duljina lasera koji se koriste u medicinskom liječenju općenito je veća od 100 nm. Apsorpcija lasera različitih valnih duljina u različitim tkivima ljudskog tijela koristi se za proširenje njihove medicinske primjene. Na primjer, kada je valna duljina lasera veća od 1 μm, voda je primarni apsorber. Laseri ne samo da mogu proizvesti toplinske učinke u apsorpciji ljudskog tkiva za kirurško rezanje i koagulaciju, već i mehaničke učinke.

Posebno nakon što su ljudi otkrili nelinearne mehaničke učinke lasera, poput stvaranja kavitacijskih mjehurića i tlačnih valova, laseri su primijenjeni u tehnikama fotodisrupcije, poput operacije katarakte i kemijske kirurgije drobljenja bubrežnih kamenaca. Laseri također mogu proizvesti fotokemijske učinke kako bi vodili lijekove protiv raka s fotosenzitivnim medijatorima kako bi oslobodili učinke lijekova na specifična područja tkiva, poput PDT terapije. Laser u kombinaciji s farmakokinetikom igra vrlo važnu ulogu u području precizne medicine.

2. Korištenje svjetla kao alata za osvjetljavanje i snimanje in vivo

Od 1990-ih, CCD (Charge-CoupledUređaj) kamera uvedena je u minimalno invazivnu kirurgiju (minimalno invazivna terapija, MIT), a optika je donijela kvalitativnu promjenu u kirurškim primjenama. Slikovni učinci svjetlosti u minimalno invazivnoj i otvorenoj kirurgiji uglavnom uključuju endoskope, sustave mikro-slikovnog snimanja i kirurško holografsko snimanje.

FleksibilanEndoskop, uključujući gastroenteroskop, duodenoskop, kolonoskop, angioskop itd.

Optički put endoskopa

Optički put endoskopa uključuje dva neovisna i koordinirana sustava osvjetljenja i snimanja.

KrutoEndoskop, uključujući artroskopiju, laparoskopiju, torakoskopiju, ventrikuloskopiju, histeroskopiju, cistoskopiju, otolinoskopiju itd.

Kruti endoskopi obično imaju samo nekoliko fiksnih kutova optičkog puta koje mogu odabrati, kao što su 30 stupnjeva, 45 stupnjeva, 60 stupnjeva itd.

Minijaturna tjelesna kamera je uređaj za snimanje temeljen na minijaturnoj CMOS i CCD tehnološkoj platformi. Na primjer, kapsulni endoskop,PillCam. Može ući u probavni sustav ljudskog tijela kako bi provjerio lezije i pratio učinke lijekova.

Kapsulni endoskop

Kirurški holografski mikroskop, uređaj za snimanje koji se koristi za promatranje 3D slika finog tkiva u preciznoj kirurgiji, poput neurokirurgije za kraniotomiju.

Kirurški holografski mikroskop

Rezimirati:

1. Zbog toplinskog učinka, mehaničkog učinka, učinka fotosenzitivnosti i drugih bioloških učinaka lasera, on se široko koristi kao izvor energije u minimalno invazivnoj kirurgiji, neinvazivnom liječenju i ciljanoj terapiji lijekovima.

2. Zbog razvoja tehnologije snimanja, medicinska optička oprema za snimanje postigla je veliki napredak u smjeru visoke rezolucije i miniaturizacije, postavljajući temelje za minimalno invazivnu i preciznu kirurgiju in vivo. Trenutno se najčešće korišteni medicinski uređaji za snimanje uključujuendoskopi, holografske slike i sustavi mikroslikovnog snimanja.