光学系の開発と適用により、現代医学と生命科学は、低侵襲手術、レーザー療法、疾患診断、生物学的研究、DNA分析など、急速な発達の段階に入るのに役立ちました。

手術と薬物動態

手術と薬物動態における光学系の役割は、主にレーザーとin vivo照明とイメージングの2つの側面に現れます。

1。エネルギー源としてのレーザーの適用

レーザー療法の概念は、1960年代に眼科手術に導入されました。さまざまな種類のレーザーとその特性が認識されたとき、レーザー療法は他のフィールドに急速に拡大されました。

異なるレーザー光源（ガス、固体など）は、パルスレーザー（パルスレーザー）と連続レーザー（連続波）を放出することができ、それらは人体の異なる組織に異なる影響を及ぼします。これらの光源には、主に次のものが含まれます。パルスルビーレーザー（パルスルビーレーザー）。連続アルゴンイオンレーザー（CWアルゴンイオンレーザー）;連続二酸化炭素レーザー（CW CO2）; Yttriumアルミニウムガーネット（ND：YAG）レーザー。連続二酸化炭素レーザーとYttriumアルミニウムガーネットレーザーは、ヒト組織を切断する際に血液凝固効果があるため、一般的な手術で最も広く使用されています。

治療で使用されるレーザーの波長は、一般に100 nmを超えています。人体の異なる組織における異なる波長のレーザーの吸収は、医療用途を拡大するために使用されます。たとえば、レーザーの波長が1umを超える場合、水が一次吸収体です。レーザーは、外科的切断と凝固のためのヒト組織吸収に熱効果をもたらすだけでなく、機械的効果も生成することができます。

特に、キャビテーションの泡や圧力波の生成など、レーザーの非線形の機械的効果を発見した後、レーザーは白内障手術や腎臓石の粉砕化学手術などの光発射症技術に適用されました。また、レーザーは光学的効果を生成して、感光性メディエーターを使用して癌薬を導き、PDT療法などの特定の組織領域に対する薬物効果を放出することもできます。薬物動態と組み合わせたレーザーは、精密医学の分野で非常に重要な役割を果たします。

2。生体内照明とイメージングのためのツールとしての光の使用

1990年代以来、CCD（充電結合デバイス）カメラは、低侵襲手術（低侵襲療法、MIT）に導入され、光学系は外科的応用に定性的な変化がありました。最小限の侵襲的および開放手術における光のイメージング効果には、主に内視鏡、マイクロイメージングシステム、および外科的ホログラフィックイメージングが含まれます。

フレキシブル内視鏡、胃腸鏡、十二指腸鏡、大腸内視鏡、血管鏡などを含む。

内視鏡の光学経路

内視鏡の光学経路には、照明とイメージングの2つの独立した調整されたシステムが含まれています。

剛性内視鏡、関節鏡検査、腹腔鏡検査、胸腔鏡検査、心室鏡検査、子宮鏡検査、膀胱鏡検査、耳鏡検査などを含む。

剛性内視鏡には、一般に、30度、45度、60度など、選択できるいくつかの固定光学パスアングルのみがあります。

ミニチュアボディカメラは、ミニチュアCMOおよびCCDテクノロジープラットフォームに基づいたイメージングデバイスです。たとえば、カプセル内視鏡、ピルカム。人体の消化器系に入り、病変をチェックし、薬物の影響を監視できます。

カプセル内視鏡

外科的ホログラフィック顕微鏡、頭蓋筋術の神経外科などの精密手術における細かい組織の3D画像を観察するために使用されるイメージング装置。

外科的ホログラフィック顕微鏡

要約：

1.熱効果、機械的効果、光増感効果、およびレーザーのその他の生物学的効果により、低侵襲手術、非侵襲的治療、標的薬物療法のエネルギー源として広く使用されています。

2.イメージング技術の開発により、医療光学イメージング機器は高解像度と小型化の方向に大きな進歩を遂げ、in vivoでの最小限の侵襲的および正確な手術の基礎を築きました。現在、最も一般的に使用される医療イメージングデバイスには内視鏡、ホログラフィック画像とマイクロイメージングシステム。