O desenvolvimento e a aplicação da óptica ajudaram a medicina moderna e as ciências da vida a entrar em um estágio de desenvolvimento rápido, como cirurgia minimamente invasiva, terapia a laser, diagnóstico de doenças, pesquisa biológica, análise de DNA etc.

Cirurgia e farmacocinética

O papel da óptica na cirurgia e farmacocinética se manifesta principalmente em dois aspectos: laser e iluminação e imagem in vivo.

1. Aplicação do laser como fonte de energia

O conceito de terapia a laser foi introduzido na cirurgia ocular na década de 1960. Quando os diferentes tipos de lasers e suas propriedades foram reconhecidos, a terapia a laser foi rapidamente expandida para outros campos.

Diferentes fontes de luz a laser (gás, sólido, etc.) podem emitir lasers pulsados ​​(lasers pulsados) e lasers contínuos (onda contínua), que têm efeitos diferentes em diferentes tecidos do corpo humano. Essas fontes de luz incluem principalmente: laser rubi pulsado (laser rubi pulsado); laser de íons de argônio contínuo (laser de íons de argônio CW); laser contínuo de dióxido de carbono (CW CO2); Garnet de alumínio Yttrio (laser nd: yag). Como o laser de dióxido de carbono contínuo e o laser de granada de alumínio Yttrium têm efeito de coagulação sanguínea ao cortar o tecido humano, eles são mais amplamente utilizados na cirurgia geral.

O comprimento de onda dos lasers utilizados no tratamento médico é geralmente maior que 100 nm. A absorção de lasers de diferentes comprimentos de onda em diferentes tecidos do corpo humano é usada para expandir suas aplicações médicas. Por exemplo, quando o comprimento de onda do laser é maior que 1um, a água é o absorvedor primário. Os lasers podem não apenas produzir efeitos térmicos na absorção de tecidos humanos para corte e coagulação cirúrgicos, mas também produzir efeitos mecânicos.

Especialmente depois que as pessoas descobriram os efeitos mecânicos não lineares dos lasers, como a geração de bolhas de cavitação e ondas de pressão, os lasers foram aplicados a técnicas de fotodisrupção, como cirurgia de catarata e cirurgia química de esmagamento de pedras nos rins. Os lasers também podem produzir efeitos fotoquímicos para orientar medicamentos contra o câncer com mediadores fotossensíveis para liberar efeitos de medicamentos em áreas de tecido específicas, como a terapia com PDT. O laser combinado com a farmacocinética desempenha um papel muito importante no campo da medicina de precisão.

2. O uso da luz como ferramenta para iluminação e imagem in vivo

Desde os anos 90, CCD (acoplado a cargaA câmera do dispositivo) foi introduzida em cirurgia minimamente invasiva (terapia minimamente invasiva, MIT), e a óptica teve uma mudança qualitativa nas aplicações cirúrgicas. Os efeitos de imagem da luz em cirurgia minimamente invasiva e aberta incluem principalmente endoscópios, sistemas de micro-imagem e imagens holográficas cirúrgicas.

FlexívelEndoscópio, incluindo gastroenteroscópio, duodenoscópio, colonoscópio, angioscópio, etc.

O caminho óptico do endoscópio

O caminho óptico do endoscópio inclui dois sistemas independentes e coordenados de iluminação e imagem.

RígidoEndoscópio, incluindo artroscopia, laparoscopia, toracoscopia, ventriculoscopia, histeroscopia, cistoscopia, otolinoscopia, etc.

Os endoscópios rígidos geralmente têm apenas vários ângulos fixa de caminho óptico para escolher, como 30 graus, 45 graus, 60 graus, etc.

Uma câmera corporal em miniatura é um dispositivo de imagem baseado em uma plataforma de tecnologia CMOS e CCD em miniatura. Por exemplo, um endoscópio de cápsula,Pillcam. Ele pode entrar no sistema digestivo do corpo humano para verificar se há lesões e monitorar os efeitos dos medicamentos.

O endoscópio da cápsula

Microscópio holográfico cirúrgico, um dispositivo de imagem usado para observar imagens 3D de tecido fino em cirurgia de precisão, como a neurocirurgia para craniotomia.

O microscópio holográfico cirúrgico

Resumir:

1. Devido ao efeito térmico, efeito mecânico, efeito de fotosensibilidade e outros efeitos biológicos do laser, é amplamente utilizado como fonte de energia em cirurgia minimamente invasiva, tratamento não invasivo e terapia medicamentosa direcionada.

2. Devido ao desenvolvimento da tecnologia de imagem, o equipamento de imagem óptica médica fez um grande progresso na direção de alta resolução e miniaturização, estabelecendo a base para uma cirurgia minimamente invasiva e precisa in vivo. Atualmente, os dispositivos de imagem médica mais usados ​​incluemendoscópios, imagens holográficas e sistemas de micro-imagem.