Pengembangan dan aplikasi optik telah membantu kedokteran modern dan ilmu kehidupan memasuki tahap perkembangan yang cepat, seperti operasi invasif minimal, terapi laser, diagnosis penyakit, penelitian biologis, analisis DNA, dll.

Pembedahan dan farmakokinetik

Peran optik dalam pembedahan dan farmakokinetik terutama dimanifestasikan dalam dua aspek: laser dan iluminasi dan pencitraan in vivo.

1. Penerapan laser sebagai sumber energi

Konsep terapi laser diperkenalkan ke dalam operasi mata pada 1960 -an. Ketika berbagai jenis laser dan sifatnya diakui, terapi laser diperluas dengan cepat ke bidang lain.

Sumber cahaya laser yang berbeda (gas, padat, dll.) Dapat memancarkan laser berdenyut (laser berdenyut) dan laser kontinu (gelombang kontinu), yang memiliki efek berbeda pada jaringan yang berbeda dari tubuh manusia. Sumber -sumber cahaya ini terutama meliputi: laser ruby ​​berdenyut (laser ruby ​​berdenyut); laser ion argon kontinu (laser cw argon ion); laser karbon dioksida kontinu (CW CO2); Yttrium aluminium garnet (nd: yag) laser. Karena laser karbon dioksida terus menerus dan laser garnet aluminium yttrium memiliki efek koagulasi darah saat memotong jaringan manusia, mereka paling banyak digunakan dalam operasi umum.

Panjang gelombang laser yang digunakan dalam perawatan medis umumnya lebih besar dari 100 nm. Penyerapan laser dari panjang gelombang yang berbeda di berbagai jaringan tubuh manusia digunakan untuk memperluas aplikasi medisnya. Misalnya, ketika panjang gelombang laser lebih besar dari 1um, air adalah penyerap utama. Laser tidak hanya dapat menghasilkan efek termal dalam penyerapan jaringan manusia untuk pemotongan dan koagulasi bedah, tetapi juga menghasilkan efek mekanis.

Terutama setelah orang menemukan efek mekanis nonlinier dari laser, seperti generasi gelembung kavitasi dan gelombang tekanan, laser diterapkan pada teknik fotodisruption, seperti operasi katarak dan bedah kimia penghancuran batu ginjal. Laser juga dapat menghasilkan efek fotokimia untuk memandu obat kanker dengan mediator fotosensitif untuk melepaskan efek obat pada area jaringan tertentu, seperti terapi PDT. Laser dikombinasikan dengan farmakokinetik memainkan peran yang sangat penting dalam bidang kedokteran presisi.

2. Penggunaan cahaya sebagai alat untuk iluminasi dan pencitraan in vivo

Sejak 1990-an, CCD (coupled biayaPerangkat) Kamera diperkenalkan ke dalam operasi invasif minimal (terapi invasif minimal, MIT), dan optik memiliki perubahan kualitatif dalam aplikasi bedah. Efek pencitraan cahaya dalam operasi minimal invasif dan terbuka terutama mencakup endoskop, sistem pencitraan mikro, dan pencitraan holografik bedah.

FleksibelEndoskop, termasuk gastroenteroscope, duodenoscope, kolonoskop, angioscope, dll.

Jalur optik endoskop

Jalur optik endoskop mencakup dua sistem penerangan dan pencitraan yang independen dan terkoordinasi.

KakuEndoskop, termasuk artroskopi, laparoskopi, torakoskopi, ventrikuloskopi, histeroskopi, sistoskopi, otolinoskopi, dll.

Endoskop yang kaku umumnya hanya memiliki beberapa sudut jalur optik yang tetap untuk dipilih, seperti 30 derajat, 45 derajat, 60 derajat, dll.

Kamera tubuh miniatur adalah perangkat pencitraan berdasarkan miniatur CMOS dan platform teknologi CCD. Misalnya, endoskop kapsul,Pillcam. Ini dapat memasuki sistem pencernaan tubuh manusia untuk memeriksa lesi dan memantau efek obat.

Endoskop kapsul

Mikroskop holografik bedah, perangkat pencitraan yang digunakan untuk mengamati gambar 3D jaringan halus dalam operasi presisi, seperti bedah saraf untuk kraniotomi.

Mikroskop holografik bedah

Meringkaskan:

1. Karena efek termal, efek mekanis, efek fotosensitivitas dan efek biologis lainnya dari laser, ini banyak digunakan sebagai sumber energi dalam operasi invasif minimal, perawatan non-invasif dan terapi obat yang ditargetkan.

2. Karena pengembangan teknologi pencitraan, peralatan pencitraan optik medis telah membuat kemajuan besar dalam arah resolusi tinggi dan miniaturisasi, meletakkan fondasi untuk operasi minimal invasif dan tepat in vivo. Saat ini, perangkat pencitraan medis yang paling umum digunakan termasukendoskop, gambar holografik dan sistem pencitraan mikro.