Pembangunan dan aplikasi 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: pencahayaan dan pengimejan laser dan in vivo.

1. Penggunaan laser sebagai sumber tenaga

Konsep terapi laser telah diperkenalkan ke dalam pembedahan mata pada tahun 1960-an. Apabila pelbagai jenis laser dan sifatnya diiktiraf, terapi laser telah diperluaskan dengan pantas ke bidang lain.

Sumber cahaya laser yang berbeza (gas, pepejal, dsb.) boleh mengeluarkan laser berdenyut (Laser Berdenyut) dan laser berterusan (Gelombang berterusan), yang mempunyai kesan berbeza pada tisu badan manusia yang berbeza. Sumber cahaya ini terutamanya termasuk: laser delima berdenyut (Laser delima berdenyut); laser ion argon berterusan (laser ion argon CW); laser karbon dioksida berterusan (CW CO2); yttrium aluminium garnet (Nd:YAG) laser. Oleh kerana laser karbon dioksida berterusan dan laser garnet aluminium yttrium mempunyai kesan pembekuan darah apabila memotong tisu manusia, ia paling banyak digunakan dalam pembedahan am.

Panjang gelombang laser yang digunakan dalam rawatan perubatan biasanya lebih daripada 100 nm. Penyerapan laser dengan panjang gelombang yang berbeza dalam tisu yang berbeza pada 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 haba dalam penyerapan tisu manusia untuk pemotongan dan pembekuan pembedahan, tetapi juga menghasilkan kesan mekanikal.

Terutama selepas orang ramai menemui kesan mekanikal tak linear laser, seperti penjanaan buih peronggaan dan gelombang tekanan, laser digunakan untuk teknik gangguan foto, seperti pembedahan katarak dan pembedahan kimia penghancur batu ginjal. Laser juga boleh menghasilkan kesan fotokimia untuk membimbing ubat kanser dengan mediator fotosensitif untuk melepaskan kesan ubat pada kawasan tisu tertentu, seperti terapi PDT. Laser digabungkan dengan farmakokinetik memainkan peranan yang sangat penting dalam bidang perubatan ketepatan.

2. Penggunaan cahaya sebagai alat untuk pencahayaan dan pengimejan in vivo

Sejak tahun 1990-an, CCD (Charge-CoupledPeranti) kamera diperkenalkan ke dalam pembedahan invasif minimum (Terapi Invasif Minimum, MIT), dan optik mempunyai perubahan kualitatif dalam aplikasi pembedahan. Kesan pengimejan cahaya dalam pembedahan invasif minimum dan terbuka terutamanya termasuk endoskopi, sistem pengimejan mikro dan pengimejan holografik pembedahan.

FleksibelEndoskop, termasuk gastroenteroskop, duodenoskop, kolonoskop, angioskop, dsb.

Laluan optik endoskop

Laluan optik endoskop termasuk dua sistem pencahayaan dan pengimejan bebas dan terkoordinasi.

TegarEndoskop, termasuk artroskopi, laparoskopi, torakoskopi, ventrikuloskopi, histeroskopi, sistoskopi, otolinoskopi, dsb.

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

Kamera badan kecil ialah peranti pengimejan berdasarkan platform teknologi CMOS dan CCD kecil. Contohnya, endoskop kapsul,PillCam. Ia boleh memasuki sistem pencernaan badan manusia untuk memeriksa lesi dan memantau kesan ubat.

Endoskop kapsul

Mikroskop holografik pembedahan, peranti pengimejan yang digunakan untuk memerhati imej 3D tisu halus dalam pembedahan ketepatan, seperti pembedahan saraf untuk kraniotomi.

Mikroskop holografik pembedahan

ringkaskan:

1. Disebabkan oleh kesan haba, kesan mekanikal, kesan fotosensitiviti dan kesan biologi lain laser, ia digunakan secara meluas sebagai sumber tenaga dalam pembedahan invasif minimum, rawatan bukan invasif dan terapi dadah yang disasarkan.

2. Disebabkan oleh perkembangan teknologi pengimejan, peralatan pengimejan optik perubatan telah mencapai kemajuan besar ke arah resolusi tinggi dan pengecilan, meletakkan asas untuk pembedahan invasif minimum dan tepat dalam vivo. Pada masa ini, peranti pengimejan perubatan yang paling biasa digunakan termasukendoskop, imej holografik dan sistem pengimejan mikro.