Perkembangan dan penerapan optik telah membantu perubatan moden dan sains hayat memasuki tahap perkembangan pesat, seperti pembedahan invasif minimum, terapi laser, diagnosis penyakit, penyelidikan biologi, analisis DNA, dll.

Pembedahan dan farmakokinetik

Peranan optik dalam pembedahan dan farmakokinetik terutamanya ditunjukkan dalam dua aspek: laser dan dalam pencahayaan dan pencitraan vivo.

1. Penggunaan laser sebagai sumber tenaga

Konsep terapi laser diperkenalkan ke dalam pembedahan mata pada tahun 1960 -an. Apabila pelbagai jenis laser dan sifat mereka diiktiraf, terapi laser telah berkembang pesat ke bidang lain.

Sumber cahaya laser yang berbeza (gas, pepejal, dan lain -lain) boleh memancarkan laser berdenyut (laser berdenyut) dan laser berterusan (gelombang berterusan), yang mempunyai kesan yang berbeza pada tisu yang berbeza dari tubuh manusia. Sumber cahaya ini terutamanya termasuk: laser ruby ​​berdenyut (laser ruby ​​berdenyut); laser ion argon berterusan (CW argon ion laser); laser karbon dioksida berterusan (CW CO2); yttrium aluminium garnet (nd: yag) laser. Kerana laser karbon dioksida yang berterusan dan laser garnet aluminium yttrium mempunyai kesan pembekuan darah apabila memotong tisu manusia, mereka paling banyak digunakan dalam pembedahan umum.

Panjang gelombang laser yang digunakan dalam rawatan perubatan umumnya lebih besar daripada 100 nm. Penyerapan laser panjang gelombang yang berbeza dalam tisu yang berbeza dari tubuh manusia digunakan untuk mengembangkan aplikasi perubatannya. Sebagai contoh, apabila panjang gelombang laser lebih besar daripada 1um, air adalah penyerap utama. Laser bukan sahaja boleh menghasilkan kesan terma dalam penyerapan tisu manusia untuk pemotongan dan pembekuan pembedahan, tetapi juga menghasilkan kesan mekanikal.

Terutama selepas orang menemui kesan mekanikal laser yang tidak linear, seperti penjanaan gelembung peronggaan dan gelombang tekanan, laser digunakan untuk teknik photodisruption, seperti pembedahan katarak dan pembedahan batu ginjal menghancurkan pembedahan kimia. Laser juga boleh menghasilkan kesan fotokimia untuk membimbing ubat -ubatan kanser dengan mediator fotografi untuk melepaskan kesan dadah ke atas kawasan tisu tertentu, seperti terapi PDT. Laser digabungkan dengan farmakokinetik memainkan peranan yang sangat penting dalam bidang ubat ketepatan.

2. Penggunaan cahaya sebagai alat untuk pencahayaan dan pencitraan vivo

Sejak tahun 1990-an, CCD (caj-coupledKamera) Kamera diperkenalkan ke dalam pembedahan minimum invasif (terapi invasif minimum, MIT), dan optik mempunyai perubahan kualitatif dalam aplikasi pembedahan. Kesan pencitraan cahaya dalam pembedahan minimally invasif dan terbuka terutamanya termasuk endoskop, sistem pengimejan mikro, dan pencitraan hologram pembedahan.

FleksibelEndoskop, termasuk gastroenteroscope, duodenoscope, kolonoskop, angioskop, dll.

Jalan optik endoskop

Laluan optik endoskop termasuk dua sistem pencahayaan dan pencitraan yang bebas dan diselaraskan.

TegarEndoskop, termasuk arthroscopy, laparoskopi, thoracoscopy, ventriculoscopy, histeroskopi, cystoscopy, otolinoscopy, dll.

Endoskop tegar umumnya hanya mempunyai beberapa sudut laluan optik tetap untuk dipilih, seperti 30 darjah, 45 darjah, 60 darjah, dll.

Kamera badan kecil adalah peranti pengimejan berdasarkan platform teknologi CMOS dan CCD miniatur. Sebagai contoh, endoskop kapsul,Pillcam. Ia boleh memasuki sistem pencernaan badan manusia untuk memeriksa lesi dan memantau kesan ubat.

Endoskop kapsul

Mikroskop hologram pembedahan, peranti pengimejan yang digunakan untuk memerhatikan imej 3D tisu halus dalam pembedahan ketepatan, seperti neurosurgeri untuk craniotomy.

Mikroskop holografik pembedahan

Meringkaskan:

1. Oleh kerana kesan terma, kesan mekanikal, kesan fotosensitiviti dan kesan biologi lain laser, ia digunakan secara meluas sebagai sumber tenaga dalam pembedahan minimal invasif, rawatan bukan invasif dan terapi dadah yang disasarkan.

2. Oleh kerana perkembangan teknologi pengimejan, peralatan pengimejan optik perubatan telah membuat kemajuan yang besar ke arah resolusi tinggi dan pengurangan, meletakkan asas untuk pembedahan yang sedikit invasif dan tepat dalam vivo. Pada masa ini, peranti pengimejan perubatan yang paling biasa digunakan termasukendoskop, Imej hologram dan sistem pengimejan mikro.