Lo sviluppo e l'applicazione dell'ottica ha aiutato le moderne medicine e le scienze della vita a entrare in una fase di rapido sviluppo, come chirurgia minimamente invasiva, terapia laser, diagnosi della malattia, ricerca biologica, analisi del DNA, ecc.

Chirurgia e farmacocinetica

Il ruolo dell'ottica in chirurgia e farmacocinetica si manifesta principalmente in due aspetti: illuminazione e imaging laser e in vivo.

1. Applicazione del laser come fonte di energia

Il concetto di terapia laser è stato introdotto nella chirurgia oculare negli anni '60. Quando sono stati riconosciuti i diversi tipi di laser e le loro proprietà, la terapia laser è stata rapidamente ampliata ad altri campi.

Diverse sorgenti di luce laser (gas, solido, ecc.) Possono emettere laser pulsati (laser pulsati) e laser continui (onda continua), che hanno effetti diversi su diversi tessuti del corpo umano. Queste fonti luminose includono principalmente: laser rubino pulsato (laser rubino pulsato); laser a ioni argon continuo (laser ione argon CW); laser a biossido di carbonio continuo (CW CO2); Laser Garnet in alluminio YTTRIUM (ND: YAG). Poiché il laser a anidride carbonica continua e il granato in alluminio di ittrio hanno un effetto di coagulazione del sangue durante il taglio del tessuto umano, sono più ampiamente utilizzati durante la chirurgia generale.

La lunghezza d'onda dei laser utilizzati nel trattamento medico è generalmente maggiore di 100 nm. L'assorbimento di laser di diverse lunghezze d'onda in diversi tessuti del corpo umano viene utilizzato per espandere le sue applicazioni mediche. Ad esempio, quando la lunghezza d'onda del laser è maggiore di 1um, l'acqua è l'assorbitore primario. I laser non possono solo produrre effetti termici nell'assorbimento dei tessuti umani per il taglio e la coagulazione chirurgici, ma producono anche effetti meccanici.

Soprattutto dopo che le persone hanno scoperto gli effetti meccanici non lineari dei laser, come la generazione di bolle di cavitazione e onde di pressione, i laser sono stati applicati alle tecniche di fotodisposizione, come la chirurgia della cataratta e la chirurgia chimica che schiacciano i reni. I laser possono anche produrre effetti fotochimici per guidare i farmaci per il cancro con mediatori fotosensibili per rilasciare effetti farmacologici su aree di tessuto specifiche, come la terapia PDT. Il laser combinato con la farmacocinetica svolge un ruolo molto importante nel campo della medicina di precisione.

2. L'uso della luce come strumento per l'illuminazione e l'imaging in vivo

Dagli anni '90, CCD (accoppiato a caricaDispositivo) La fotocamera è stata introdotta in chirurgia minimamente invasiva (terapia minimamente invasiva, MIT) e l'ottica ha avuto un cambiamento qualitativo nelle applicazioni chirurgiche. Gli effetti di imaging della luce in chirurgia minimamente invasiva e aperta includono principalmente endoscopi, sistemi di microimaging e imaging olografico chirurgico.

FlessibileEndoscopio, tra cui gastroenteroscopio, duodenoscopio, colonscopio, angioscopio, ecc.

Il percorso ottico dell'endoscopio

Il percorso ottico dell'endoscopio comprende due sistemi indipendenti e coordinati di illuminazione e imaging.

RigidoEndoscopio, tra cui artroscopia, laparoscopia, toracoscopia, ventriculoscopia, isteroscopia, cistoscopia, otolinoscopia, ecc.

Gli endoscopi rigidi generalmente hanno solo diversi angoli del percorso ottico fisso tra cui scegliere, come 30 gradi, 45 gradi, 60 gradi, ecc.

Una fotocamera per il corpo in miniatura è un dispositivo di imaging basato su una piattaforma tecnologica CMOS e CCD in miniatura. Ad esempio, un endoscopio capsule,Pillcam. Può entrare nel sistema digestivo del corpo umano per verificare le lesioni e monitorare gli effetti dei farmaci.

L'endoscopio della capsula

Microscopio olografico chirurgico, un dispositivo di imaging utilizzato per osservare immagini 3D di tessuto fine nella chirurgia di precisione, come la neurochirurgia per la craniotomia.

Il microscopio olografico chirurgico

Riassumere:

1. A causa dell'effetto termico, dell'effetto meccanico, dell'effetto della fotosensibilità e di altri effetti biologici del laser, è ampiamente usato come fonte di energia in chirurgia minimamente invasiva, trattamento non invasivo e terapia farmacologica mirata.

2. A causa dello sviluppo della tecnologia di imaging, le attrezzature per imaging ottica medica hanno fatto grandi progressi nella direzione di alta risoluzione e miniaturizzazione, gettando le basi per un intervento chirurgico minimamente invasivo e preciso in vivo. Al momento, i dispositivi di imaging medico più comunemente usati includonoendoscopi, immagini olografiche e sistemi di micro-imaging.