Развојот и примената на оптика и помогна на модерната медицина и науката за животот да влезат во фаза на брз развој, како што се минимално инвазивна хирургија, ласерска терапија, дијагноза на болести, биолошки истражувања, ДНК анализа итн.

Хирургија и фармакокинетика

Улогата на оптиката во хирургијата и фармакокинетиката главно се манифестира во два аспекта: ласерско и ин виво осветлување и сликање.

1. Примена на ласер како извор на енергија

Концептот на ласерска терапија беше воведен во очната хирургија во 1960-тите. Кога беа препознаени различните типови на ласери и нивните својства, ласерската терапија брзо се прошири на други полиња.

Различни извори на ласерска светлина (гас, цврст, итн.) можат да испуштаат импулсни ласери (Pulsed Lasers) и континуирани ласери (Continuous wave), кои имаат различни ефекти врз различни ткива на човечкото тело. Овие извори на светлина главно вклучуваат: пулсен рубин ласер (Пулсиран рубин ласер); континуиран јонски ласер на аргон (CW аргон-јонски ласер); континуиран ласер за јаглерод диоксид (CW CO2); итриум алуминиумски гранат (Nd:YAG) ласер. Бидејќи континуираниот ласер со јаглерод диоксид и ласерот со итриум алуминиумски гранат имаат ефект на коагулација на крвта при сечење на човечко ткиво, тие се најшироко користени во општата хирургија.

Брановата должина на ласерите што се користат во медицинскиот третман е генерално поголема од 100 nm. Апсорпцијата на ласери со различни бранови должини во различни ткива на човечкото тело се користи за проширување на неговите медицински примени. На пример, кога брановата должина на ласерот е поголема од 1um, водата е примарен апсорбер. Ласерите не само што можат да произведат термички ефекти во апсорпцијата на човечкото ткиво за хируршко сечење и коагулација, туку и да произведуваат механички ефекти.

Особено откако луѓето ги открија нелинеарните механички ефекти на ласерите, како што се генерирањето на кавитациони меури и бранови под притисок, ласерите беа применети на техниките за фотопореметување, како што се операција на катаракта и хемиска хирургија за дробење камења во бубрезите. Ласерите, исто така, можат да произведат фотохемиски ефекти за да ги водат лековите за рак со фотосензитивни медијатори за ослободување на ефектите од лекот на одредени ткивни области, како што е терапијата со ПДТ. Ласерот во комбинација со фармакокинетиката игра многу важна улога во областа на прецизната медицина.

2. Употреба на светлина како алатка за ин виво осветлување и сликање

Од 1990-тите, CCD (Charge-CoupledУред) камерата беше воведена во минимално инвазивната хирургија (минимално инвазивна терапија, MIT), а оптиката имаше квалитативна промена во хируршките апликации. Ефектите на слики на светлината во минимално инвазивната и отворената хирургија главно вклучуваат ендоскопи, системи за микро-слики и хируршки холографски слики.

ФлексибиленЕндоскоп, вклучувајќи гастроентероскоп, дуоденоскоп, колоноскоп, ангиоскоп итн.

Оптичкиот пат на ендоскопот

Оптичката патека на ендоскопот вклучува два независни и координирани системи на осветлување и сликање.

КрутиЕндоскоп, вклучувајќи артроскопија, лапароскопија, торакоскопија, вентрикулоскопија, хистероскопија, цистоскопија, отолиноскопија итн.

Цврстите ендоскопи обично имаат само неколку фиксни агли на оптички патеки за избор, како што се 30 степени, 45 степени, 60 степени итн.

Минијатурна камера за тело е уред за сликање базиран на минијатурна CMOS и CCD технолошка платформа. На пример, капсулен ендоскоп,PillCam. Може да влезе во дигестивниот систем на човечкото тело за да провери дали има лезии и да ги следи ефектите на лековите.

Капсулниот ендоскоп

Хируршки холографски микроскоп, уред за сликање што се користи за набљудување на 3D слики на фино ткиво при прецизна операција, како што е неврохирургија за краниотомија.

Хируршки холографски микроскоп

Резимирај:

1. Поради термичкиот ефект, механичкиот ефект, ефектот на фотосензитивност и другите биолошки ефекти на ласерот, тој е широко користен како извор на енергија во минимално инвазивна хирургија, неинвазивен третман и насочена терапија со лекови.

2. Поради развојот на технологијата за снимање, медицинската опрема за оптичко снимање постигна голем напредок во насока на висока резолуција и минијатуризација, поставувајќи ја основата за минимално инвазивна и прецизна хирургија in vivo. Во моментов, најчесто користените медицински уреди за сликање вклучуваатендоскопи, холографски слики и системи за микро-слики.