Az optika fejlesztése és alkalmazása elősegítette, hogy a modern orvostudomány és az élettudományok gyors fejlődésen menjenek keresztül, mint például a minimálisan invazív sebészet, a lézerterápia, a betegségdiagnosztika, a biológiai kutatás, a DNS-elemzés stb.

Sebészet és farmakokinetika

Az optika szerepe a sebészetben és a farmakokinetikában főként két aspektusban nyilvánul meg: lézer- és in vivo megvilágításban, valamint képalkotásban.

1. Lézer alkalmazása energiaforrásként

A lézerterápia koncepcióját az 1960-as években vezették be a szemsebészetbe. Amikor felismerték a különböző lézertípusokat és azok tulajdonságait, a lézerterápia gyorsan elterjedt más területeken is.

A különböző lézerfényforrások (gáz, szilárd stb.) impulzuslézereket (impulzuslézerek) és folyamatos lézereket (folyamatos hullám) bocsáthatnak ki, amelyek eltérő hatással vannak az emberi test különböző szöveteire. Ezek a fényforrások főként a következők: impulzus rubinlézer (impulzus rubinlézer); folyamatos argonionlézer (CW argonionlézer); folyamatos szén-dioxid-lézer (CW CO2); ittrium-alumínium gránátlézer (Nd:YAG). Mivel a folyamatos szén-dioxid-lézer és az ittrium-alumínium gránátlézer véralvadási hatással bír az emberi szövetek vágásakor, ezeket a legszélesebb körben alkalmazzák az általános sebészetben.

Az orvosi kezelésekben használt lézerek hullámhossza általában nagyobb, mint 100 nm. A különböző hullámhosszúságú lézerek elnyelődése az emberi test különböző szöveteiben kiterjeszti orvosi alkalmazásait. Például, ha a lézer hullámhossza nagyobb, mint 1 μm, a víz az elsődleges elnyelő. A lézerek nemcsak termikus hatásokat tudnak kiváltani az emberi szövetekben a sebészeti vágás és koaguláció során, hanem mechanikai hatásokat is kiválthatnak.

Különösen azután, hogy felfedezték a lézerek nemlineáris mechanikai hatásait, mint például a kavitációs buborékok és nyomáshullámok keletkezését, a lézereket fotodiszrupciós technikákban alkalmazták, mint például a szürkehályog-műtét és a vesekő-zúzással járó kémiai sebészet. A lézerek fotokémiai hatásokat is képesek előidézni, hogy a rákgyógyszereket fényérzékeny mediátorokkal vezessék, és a gyógyszerhatásokat specifikus szöveti területeken fejtsék ki, például a PDT-terápiában. A lézer a farmakokinetikával kombinálva nagyon fontos szerepet játszik a precíziós gyógyászat területén.

2. A fény használata in vivo megvilágítási és képalkotási eszközként

Az 1990-es évek óta a CCD (töltéscsatoltA minimálisan invazív sebészetben (Minimálisan Invazív Terápia, MIT) bevezették a kamerát, és az optika minőségi változást hozott a sebészeti alkalmazásokban. A fény képalkotó hatásai a minimálisan invazív és nyílt sebészetben főként az endoszkópokra, a mikroképalkotó rendszerekre és a sebészeti holografikus képalkotásra vonatkoznak.

RugalmasEndoszkópbeleértve a gasztroenteroszkópot, a duodenoszkópot, a kolonoszkópot, az angioszkópot stb.

Az endoszkóp optikai útja

Az endoszkóp optikai útvonala két független és összehangolt megvilágítási és képalkotó rendszert foglal magában.

MerevEndoszkóp, beleértve az artroszkópiát, laparoszkópiát, torakoszkópiát, kamraszkópiát, hiszteroszkópiát, cisztoszkópiát, otolinoszkópiát stb.

A merev endoszkópok általában csak több rögzített optikai útszög közül választhatnak, például 30 fok, 45 fok, 60 fok stb.

A miniatűr testkamera egy képalkotó eszköz, amely miniatűr CMOS és CCD technológiai platformon alapul. Például egy kapszulaendoszkóp,PillCam. Bejuthat az emberi test emésztőrendszerébe, hogy ellenőrizze a sérüléseket és figyelemmel kísérje a gyógyszerek hatásait.

A kapszula endoszkóp

Sebészeti holografikus mikroszkóp , egy képalkotó eszköz, amelyet a finom szövetek 3D-s képeinek megfigyelésére használnak precíziós sebészetben, például idegsebészetben kraniotómiához.

A sebészeti holografikus mikroszkóp

Összefoglalva:

1. A lézer hőhatása, mechanikai hatása, fényérzékenységi hatása és egyéb biológiai hatásai miatt széles körben használják energiaforrásként minimálisan invazív sebészetben, non-invazív kezelésben és célzott gyógyszeres terápiában.

2. A képalkotó technológia fejlődésének köszönhetően az orvosi optikai képalkotó berendezések nagy előrelépést tettek a nagy felbontás és a miniatürizálás irányában, megalapozva a minimálisan invazív és precíz in vivo sebészetet. Jelenleg a leggyakrabban használt orvosi képalkotó eszközök a következők:endoszkópok, holografikus képek és mikroképalkotó rendszerek.