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

Kirurgija i farmakokinetika

Uloga optike u kirurgiji i farmakokinetici uglavnom se očituje u dva aspekta: lasersko i in vivo osvjetljenje i snimanje.

1. Primjena lasera kao izvora energije

Pojam laserske terapije uveden je u očnu kirurgiju šezdesetih godina prošlog stoljeća. Kada su prepoznate različite vrste lasera i njihova svojstva, laserska terapija se brzo proširila i na druga područja.

Različiti laserski izvori svjetlosti (plinski, čvrsti, itd.) mogu emitirati pulsirajuće lasere (Pulsed Lasers) i kontinuirane lasere (Continuous wave), koji imaju različite učinke na različita tkiva ljudskog tijela. Ovi izvori svjetlosti uglavnom uključuju: pulsirajući rubin laser (Pulsirani rubin laser); kontinuirani argon ionski laser (CW argon ion laser); kontinuirani laser ugljičnog dioksida (CW CO2); itrij aluminij granat (Nd:YAG) laser. Budući da kontinuirani laser s ugljičnim dioksidom i itrij aluminij granat laser imaju učinak zgrušavanja krvi pri rezanju ljudskog tkiva, najviše se koriste u općoj kirurgiji.

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

Osobito 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 operacije drobljenja bubrežnih kamenaca. Laseri također mogu proizvesti fotokemijske učinke za usmjeravanje lijekova protiv raka s fotoosjetljivim medijatorima za oslobađanje učinaka lijeka na određena područja tkiva, kao što je PDT terapija. Laser u kombinaciji s farmakokinetikom ima vrlo važnu ulogu u području precizne medicine.

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

Od 1990-ih, CCD (Charge-CoupledDevice) kamera uvedena je u minimalno invazivnu kirurgiju (Minimally Invasive Therapy, MIT), a optika je doživjela kvalitativnu promjenu u kirurškim primjenama. Slikovni učinci svjetla u minimalno invazivnoj i otvorenoj kirurgiji uglavnom uključuju endoskope, sustave za mikrooslikavanje i kirurško holografsko oslikavanje.

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 općenito imaju samo nekoliko fiksnih kutova optičkog puta koje možete izabrati, kao što su 30 stupnjeva, 45 stupnjeva, 60 stupnjeva itd.

Minijaturna kamera za tijelo je uređaj za snimanje koji se temelji na minijaturnoj CMOS i CCD tehnološkoj platformi. Na primjer, endoskop s kapsulom,PillCam. Može ući u probavni sustav ljudskog tijela kako bi provjerio postoje li 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, kao što je neurokirurgija za kraniotomiju.

Kirurški holografski mikroskop

Rezimirati:

1. Zbog toplinskog učinka, mehaničkog učinka, učinka fotoosjetljivosti i drugih bioloških učinaka lasera naširoko se 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 velik napredak u smjeru visoke rezolucije i minijaturizacije, postavljajući temelje za minimalno invazivnu i preciznu kirurgiju in vivo. Trenutno, najčešće korišteni medicinski uređaji za snimanje uključujuendoskopi, holografske slike i sustavi mikroslikanja.