Разработка и применение оптики помогли современной медицине и наук о жизни вступить в стадию быстрого развития, такого как минимально инвазивная хирургия, лазерная терапия, диагностика заболеваний, биологические исследования, анализ ДНК и т. Д.

Хирургия и фармакокинетика

Роль оптики в хирургии и фармакокинетике в основном проявляется в двух аспектах: лазерное и in vivo освещение и визуализация.

1. Применение лазера в качестве источника энергии

Концепция лазерной терапии была введена в хирургию глаз в 1960 -х годах. Когда были признаны различные типы лазеров и их свойства, лазерная терапия быстро расширилась до других областей.

Различные источники лазерного света (газ, твердое вещество и т. Д.) могут выделять импульсные лазеры (импульсные лазеры) и непрерывные лазеры (непрерывная волна), которые оказывают различные эффекты на различные ткани человеческого тела. Эти источники света в основном включают в себя: пульсированный рубиновый лазер (пульсированный рубиновый лазер); непрерывный ионный лазер аргона (CW Argon Ion Laser); непрерывный лазер диоксида углекислого газа (CW CO2); иттрий алюминиевый гранат (ND: YAG) Лазер. Поскольку непрерывный лазер с диоксидом углекислого газа и алюминиевый гранатский лазер ититрия обладает эффектом коагуляции крови при разрезании ткани человека, они наиболее широко используются в общей хирургии.

Длина волны лазеров, используемых при лечении, обычно превышает 100 нм. Поглощение лазеров различных длин волн в разных тканях человеческого тела используется для расширения его медицинских применений. Например, когда длина волны лазера превышает 1um, вода является основным поглотителем. Лазеры могут не только вызывать тепловые эффекты при поглощении тканей человека для хирургической резки и коагуляции, но также вызывать механические эффекты.

Особенно после того, как люди обнаружили нелинейные механические эффекты лазеров, такие как генерация кавитационных пузырьков и волн давления, лазеры были применены к методам фотодиспейки, таким как хирургия катаракты и химическая хирургия почечного камня. Лазеры также могут создавать фотохимические эффекты для направления раковых препаратов с фоточувствительными медиаторами для высвобождения влияния лекарств на конкретные тканевые области, такие как терапия PDT. Лазер в сочетании с фармакокинетикой играет очень важную роль в области точной медицины.

2. Использование света в качестве инструмента для освещения и визуализации in vivo

С 1990-х годов CCD (зарядаУстройство) Камера была введена в минимально инвазивную хирургию (минимально инвазивная терапия, MIT), а оптика имела качественные изменения в хирургических приложениях. Эффекты визуализации света в минимально инвазивной и открытой хирургии в основном включают эндоскопы, системы микро-изображения и хирургическую голографическую визуализацию.

ГибкийЭндоскоп, включая гастроэнтероскоп, двенадцатиперстное образование, колоноскоп, ангиоскоп и т. Д.

Оптический путь эндоскопа

Оптический путь эндоскопа включает в себя две независимые и скоординированные системы освещения и визуализации.

ЖесткийЭндоскоп, включая артроскопию, лапароскопию, торакоскопию, вентрикулоскопию, гистероскопию, цистоскопию, отолиноскопию и т. Д.

Жесткие эндоскопы обычно имеют только несколько фиксированных углов оптического пути на выбор, такие как 30 градусов, 45 градусов, 60 градусов и т. Д.

Миниатюрная камера кузова - это устройство изображения, основанное на миниатюрной технологической платформе CMOS и CCD. Например, капсульный эндоскоп,Пиллкэм. Он может войти в пищеварительную систему человеческого тела, чтобы проверить поражения и контролировать эффекты лекарств.

Капсульный эндоскоп

Хирургический голографический микроскоп, устройство визуализации, используемое для наблюдения 3D -изображений тонкой ткани в точной хирургии, таких как нейрохирургия при краниотомии.

Хирургический голографический микроскоп

Суммировать:

1. Из-за теплового эффекта, механического эффекта, эффекта фоточувствительности и других биологических эффектов лазера он широко используется в качестве источника энергии при минимально инвазивной хирургии, неинвазивном лечении и целевой лекарственной терапии.

2. Из -за разработки технологии визуализации, медицинское оборудование для оптической визуализации добилось значительного прогресса в направлении высокого разрешения и миниатюризации, закладывая основу для минимально инвазивной и точной хирургии in vivo. В настоящее время наиболее часто используемые медицинские устройства визуализации включаютэндоскопы, голографические изображения и микроавторанные системы.