Vývoj a uplatňovanie optiky pomohlo modernej medicíne a životných vedách vstúpiť do štádia rýchleho vývoja, ako je minimálne invazívna chirurgia, laserová terapia, diagnostika chorôb, biologický výskum, analýza DNA atď.

Chirurgia a farmakokinetika

Úloha optiky v chirurgii a farmakokinetike sa prejavuje hlavne v dvoch aspektoch: laserové a in vivo osvetlenie a zobrazovanie.

1. Aplikácia lasera ako zdroja energie

Koncept laserovej terapie bol zavedený do operácie očí v 60. rokoch 20. storočia. Keď boli rozpoznané rôzne typy laserov a ich vlastnosti, laserová terapia sa rýchlo rozšírila na iné oblasti.

Rôzne zdroje laserového svetla (plyn, tuhá látka atď.) Môžu emitovať pulzné lasery (pulzné lasery) a kontinuálne lasery (kontinuálna vlna), ktoré majú rôzne účinky na rôzne tkanivá ľudského tela. Tieto zdroje svetla zahŕňajú hlavne: pulzný rubínový laser (pulzný rubínový laser); kontinuálny argónový iónový laser (CW argon iónový laser); kontinuálny laser oxidu uhličitého (CW CO2); Hliníkový granát YTTRIum (ND: YAG) Laser. Pretože kontinuálny laser oxidu uhličitého a hliníkový granát laser YTTRIUM má pri rezaní ľudského tkaniva účinok koagulácie v krvi, najčastejšie sa používajú pri všeobecnej chirurgii.

Vlnová dĺžka laserov používaných pri lekárskom ošetrení je všeobecne vyššia ako 100 nm. Absorpcia laserov rôznych vlnových dĺžok v rôznych tkanivách ľudského tela sa používa na rozšírenie jej lekárskych aplikácií. Napríklad, keď je vlnová dĺžka lasera väčšia ako 1UM, voda je primárnym absorbérom. Lasery môžu vyvolať nielen tepelné účinky na absorpciu ľudského tkaniva na chirurgické rezanie a koaguláciu, ale tiež vyvolávajú mechanické účinky.

Najmä potom, čo ľudia objavili nelineárne mechanické účinky laserov, ako je generovanie kavitačných bublín a tlakových vĺn, sa lasery aplikovali na techniky fotodisrupcie, ako je chirurgia katarakty a chemická chirurgia drvenia obličiek. Lasery môžu tiež vyvolať fotochemické účinky na usmernenie liekov na rakovinu pomocou fotosenzitívnych mediátorov na uvoľnenie účinkov liečiva na špecifické tkanivové oblasti, ako je napríklad terapia PDT. Laser v kombinácii s farmakokinetikami hrá veľmi dôležitú úlohu v oblasti presnej medicíny.

2. Použitie svetla ako nástroja na osvetlenie a zobrazovanie in vivo

Od 90. rokov 20. storočia, CCD (viazané na nábojZariadenie) Fotoaparát bol zavedený do minimálne invazívnej chirurgie (minimálne invazívna terapia, MIT) a optika mala kvalitatívnu zmenu v chirurgických aplikáciách. Zobrazovacie účinky svetla pri minimálne invazívnej a otvorenej chirurgii zahŕňajú hlavne endoskopy, systémy mikropodlňovania a chirurgické holografické zobrazovanie.

FlexibilnýEndoskop, vrátane gastroenteroskopu, duodenoskopu, kolonoskopu, angioskopu atď.

Optická cesta endoskopu

Optická cesta endoskopu obsahuje dva nezávislé a koordinované systémy osvetlenia a zobrazovania.

TuhýEndoskop, vrátane artroskopie, laparoskopie, torakoskopie, komory, hysteroskopie, cystoskopie, otolinoskopie atď.

Pevné endoskopy majú vo všeobecnosti len niekoľko pevných uhlov optickej cesty, z ktorých je 30 stupňov, 45 stupňov, 60 stupňov atď.

Miniatúrna telesná kamera je zobrazovacie zariadenie založené na miniatúrnej technologickej platforme CMOS a CCD. Napríklad endoskop kapsuly,Pillcam. Môže vstúpiť do tráviaceho systému ľudského tela, aby skontroloval lézie a monitoroval účinky liekov.

Endoskop kapsuly

Chirurgický holografický mikroskop, zobrazovacie zariadenie používané na pozorovanie 3D obrazov jemného tkaniva pri presnej chirurgii, ako je neurochirurgia pre kraniotomiu.

Chirurgický holografický mikroskop

Zhrnúť:

1. V dôsledku tepelného účinku, mechanického účinku, efektu fotosenzitivity a ďalších biologických účinkov lasera sa široko používa ako zdroj energie pri minimálne invazívnej chirurgii, neinvazívnej liečbe a cielenej liekovej terapii.

2. Vďaka vývoju zobrazovacej technológie dosiahlo lekárske optické zobrazovacie zariadenia veľký pokrok v smere vysokého rozlíšenia a miniaturizácie, čím položil základ pre minimálne invazívnu a presnú chirurgiu in vivo. V súčasnosti zahŕňajú najbežnejšie používané lekárske zobrazovacie zariadeniaendoskopy, holografické obrázky a mikro-imagingové systémy.