Optikas izstrāde un pielietojums ir palīdzējis mūsdienu medicīnai un dzīvības zinātnēm iekļūt straujas attīstības stadijā, piemēram, minimāli invazīva ķirurģija, lāzera terapija, slimību diagnoze, bioloģiskie pētījumi, DNS analīze utt.

Operācija un farmakokinētika

Optikas loma ķirurģijā un farmakokinētikā galvenokārt izpaužas divos aspektos: lāzers un in vivo apgaismojums un attēlveidošana.

1. Lāzera kā enerģijas avota pielietojums

Lāzerterapijas jēdziens tika ieviests acu ķirurģijā 60. gados. Kad tika atzīti dažādi lāzeru veidi un to īpašības, lāzera terapija tika ātri paplašināta uz citām jomām.

Dažādi lāzera gaismas avoti (gāze, cieta viela utt.) Var izstarot pulsētus lāzerus (pulsētus lāzerus) un nepārtrauktus lāzerus (nepārtrauktu viļņu), kuriem ir atšķirīga ietekme uz dažādiem cilvēka ķermeņa audiem. Šajos gaismas avotos galvenokārt ietilpst: impulsa rubīna lāzers (impulsa rubīna lāzers); nepārtraukts argona jonu lāzers (CW argona jonu lāzers); nepārtraukta oglekļa dioksīda lāzers (CW CO2); Yttrium alumīnija granāts (ND: YAG) lāzers. Tā kā nepārtraukta oglekļa dioksīda lāzera un yttium alumīnija granāta lāzera lāzera, griežot cilvēka audus, ir asins koagulācijas efekts, tos visplašāk izmanto vispārējā operācijā.

Ārstēšanā izmantoto lāzeru viļņu garums parasti ir lielāks par 100 nm. Dažādu viļņu garumu lāzeru absorbcija dažādos cilvēka ķermeņa audos tiek izmantota, lai paplašinātu tā medicīnisko pielietojumu. Piemēram, ja lāzera viļņa garums ir lielāks par 1um, ūdens ir galvenais absorbētājs. Lāzeri var ne tikai radīt termisko iedarbību cilvēka audu absorbcijā ķirurģiskai griešanai un koagulācijai, bet arī radīt mehānisku iedarbību.

Īpaši pēc tam, kad cilvēki atklāja lāzeru nelineāro mehānisko iedarbību, piemēram, kavitācijas burbuļu veidošanos un spiediena viļņus, fotodizrupācijas metodēs tika uzklāti lāzeri, piemēram, kataraktas operācija un nieru akmens sasmalcināšanas ķīmiskā ķirurģija. Lāzeri var arī radīt fotoķīmisko iedarbību, lai vadītu vēža zāles ar gaismjutīgiem mediatoriem, lai atbrīvotu zāļu iedarbību uz īpašiem audu apgabaliem, piemēram, PDT terapiju. Lāzers apvienojumā ar farmakokinētiku ir ļoti svarīga loma precīzās medicīnas jomā.

2. Gaismas izmantošana kā in vivo apgaismojuma un attēlveidošanas līdzeklis

Kopš 1990. gadiem CCD (ar lādiņu savienotsIerīce) Kamera tika ieviesta minimāli invazīvā ķirurģijā (minimāli invazīvā terapijā, MIT), un optikai bija kvalitatīvas izmaiņas ķirurģiskos lietojumos. Gaismas attēlveidošanas ietekme minimāli invazīvā un atvērtā ķirurģijā galvenokārt ietver endoskopus, mikroattēlu sistēmas un ķirurģisku hologrāfisko attēlveidošanu.

ElastīgsEndoskops, ieskaitot gastroenteroskopu, divpadsmitpirkstu zarnas, kolonoskopu, angioskopu utt.

Endoskopa optiskais ceļš

Endoskopa optiskais ceļš ietver divas neatkarīgas un koordinētas apgaismojuma un attēlveidošanas sistēmas.

StingrsEndoskops, ieskaitot artroskopiju, laparoskopiju, torakoskopiju, ventrikuloskopiju, histeroskopiju, cistoskopiju, otolinoskopiju utt.

Stingriem endoskopiem parasti ir tikai vairāki fiksēti optiskā ceļa leņķi, no kuriem izvēlēties, piemēram, 30 grādi, 45 grādi, 60 grādi utt.

Miniatūra ķermeņa kamera ir attēlveidošanas ierīce, kuras pamatā ir miniatūra CMOS un CCD tehnoloģiju platforma. Piemēram, kapsulas endoskops,Pillcam. Tas var iekļūt cilvēka ķermeņa gremošanas sistēmā, lai pārbaudītu bojājumu un uzraudzītu zāļu iedarbību.

Kapsulas endoskops

Ķirurģisks hologrāfiskais mikroskops, attēlveidošanas ierīce, ko izmanto, lai novērotu smalko audu 3D attēlus precīzās operācijas, piemēram, neiroķirurģija kraniotomijai.

Ķirurģiskais hologrāfiskais mikroskops

Apkopot:

1. Sakarā ar termisko efektu, mehānisko efektu, fotosensitivitātes efektu un citu lāzera bioloģisko iedarbību, to plaši izmanto kā enerģijas avotu minimāli invazīvā operācijā, neinvazīvā ārstēšanā un mērķtiecīgā zāļu terapijā.

2. Attēlveidošanas tehnoloģijas attīstības dēļ medicīniskā optiskā attēlveidošanas aprīkojums ir guvis lielu progresu augstas izšķirtspējas un miniaturizācijas virzienā, liekot pamatus minimāli invazīvai un precīzai operācijai in vivo. Pašlaik visbiežāk izmantotās medicīniskās attēlveidošanas ierīces irendoskopi, hologrāfiski attēli un mikroattēlu sistēmas.