O desenvolvimento e a aplicação da óptica ajudaram a medicina moderna e as ciências da vida a entrar numa fase de rápido desenvolvimento, como cirurgia minimamente invasiva, terapia a laser, diagnóstico de doenças, investigação biológica, análise de ADN, etc.

Cirurgia e Farmacocinética

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

1. Aplicação de 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 laser (gás, sólida, 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 de rubi pulsado (laser de rubi pulsado); laser de íon de argônio contínuo (laser de íon de argônio CW); laser contínuo de dióxido de carbono (CW CO2); Laser de granada de ítrio e alumínio (Nd:YAG). Como o laser contínuo de dióxido de carbono e o laser de granada de ítrio-alumínio têm efeito de coagulação sanguínea ao cortar tecido humano, eles são mais amplamente utilizados em cirurgia geral.

O comprimento de onda dos lasers utilizados no tratamento médico é geralmente superior a 100 nm. A absorção de lasers de diferentes comprimentos de onda em diferentes tecidos do corpo humano é utilizada para ampliar suas aplicações médicas. Por exemplo, quando o comprimento de onda do laser é superior a 1um, a água é o absorvedor primário. Os lasers podem não apenas produzir efeitos térmicos na absorção do tecido humano para corte cirúrgico e coagulação, 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 em técnicas de fotodisrupção, como cirurgia de catarata e cirurgia química para esmagamento de cálculos renais. Os lasers também podem produzir efeitos fotoquímicos para guiar medicamentos contra o câncer com mediadores fotossensíveis para liberar efeitos de medicamentos em áreas específicas de tecidos, como a terapia 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 a década de 1990, o CCD (Charge-CoupledA câmera do dispositivo) foi introduzida na cirurgia minimamente invasiva (Terapia Minimamente Invasiva, MIT), e a óptica teve uma mudança qualitativa nas aplicações cirúrgicas. Os efeitos de imagem da luz em cirurgias minimamente invasivas e abertas incluem principalmente endoscópios, sistemas de microimagem 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 de caminho óptico fixo 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,PílulaCam. Pode entrar no sistema digestivo do corpo humano para verificar lesões e monitorar os efeitos dos medicamentos.

O endoscópio cápsula

Microscópio holográfico cirúrgico, um dispositivo de imagem usado para observar imagens 3D de tecidos finos em cirurgias de precisão, como neurocirurgia para craniotomia.

O microscópio holográfico cirúrgico

Resumir:

1. Devido ao efeito térmico, efeito mecânico, efeito de fotossensibilidade 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, os equipamentos médicos de imagem óptica fizeram grandes progressos na direção de alta resolução e miniaturização, estabelecendo as bases para cirurgias minimamente invasivas e precisas in vivo. Atualmente, os dispositivos de imagem médica mais comumente usados ​​incluemendoscópios, imagens holográficas e sistemas de microimagem.