Perkembangan dan penerapan optik telah membantu kedokteran modern dan ilmu kehidupan memasuki tahap perkembangan pesat, seperti bedah invasif minimal, terapi laser, diagnosis penyakit, penelitian biologi, analisis DNA, dll.

Bedah dan Farmakokinetik

Peran optik dalam pembedahan dan farmakokinetik terutama diwujudkan dalam dua aspek: pencahayaan dan pencitraan laser dan in vivo.

1. Penerapan laser sebagai sumber energi

Konsep terapi laser diperkenalkan ke dalam bedah mata pada tahun 1960an. Ketika berbagai jenis laser dan sifat-sifatnya dikenali, terapi laser dengan cepat diperluas ke bidang lain.

Sumber cahaya laser yang berbeda (gas, padat, dll.) dapat memancarkan laser berdenyut (Pulsed Lasers) dan laser kontinu (Continuous wave), yang memiliki efek berbeda pada berbagai jaringan tubuh manusia. Sumber cahaya ini terutama meliputi: laser rubi berdenyut (laser rubi berdenyut); laser ion argon kontinu (laser ion argon CW); laser karbon dioksida berkelanjutan (CW CO2); laser yttrium aluminium garnet (Nd:YAG). Karena laser karbon dioksida kontinu dan laser garnet aluminium yttrium memiliki efek pembekuan darah saat memotong jaringan manusia, laser ini paling banyak digunakan dalam bedah umum.

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

Terutama setelah orang menemukan efek mekanis nonlinier dari laser, seperti pembentukan gelembung kavitasi dan gelombang tekanan, laser diterapkan pada teknik fotodisrupsi, seperti operasi katarak dan operasi 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 yang dikombinasikan dengan farmakokinetik memainkan peran yang sangat penting dalam bidang pengobatan presisi.

2. Penggunaan cahaya sebagai alat penerangan dan pencitraan in vivo

Sejak tahun 1990an, CCD (Charge-CoupledPerangkat) kamera diperkenalkan ke dalam bedah invasif minimal (Minimally Invasive Therapy, MIT), dan optik mengalami perubahan kualitatif dalam aplikasi bedah. Efek pencitraan cahaya dalam bedah invasif minimal dan terbuka terutama mencakup endoskopi, sistem pencitraan mikro, dan pencitraan holografik bedah.

FleksibelEndoskopi, termasuk gastroenteroskop, duodenoskop, kolonoskop, angioskop, dll.

Jalur optik endoskopi

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

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

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

Kamera tubuh mini adalah perangkat pencitraan berdasarkan platform teknologi CMOS dan CCD mini. Misalnya, endoskopi kapsul,kamera pil. Ia dapat memasuki sistem pencernaan tubuh manusia untuk memeriksa lesi dan memantau efek obat.

Endoskopi kapsul

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

Mikroskop holografik bedah

Meringkaskan:

1. Karena efek termal, efek mekanis, efek fotosensitifitas, dan efek biologis lainnya dari laser, laser banyak digunakan sebagai sumber energi dalam bedah invasif minimal, pengobatan non-invasif, dan terapi obat yang ditargetkan.

2. Karena perkembangan teknologi pencitraan, peralatan pencitraan optik medis telah membuat kemajuan besar dalam arah resolusi tinggi dan miniaturisasi, meletakkan dasar untuk pembedahan in vivo yang minimal invasif dan presisi. Saat ini, perangkat pencitraan medis yang paling umum digunakan antara lainendoskopi, gambar holografik dan sistem pencitraan mikro.