Razvoj in uporaba optike sta pomagala sodobni medicini in znanostim o življenju vstopiti v fazo hitrega razvoja, kot so minimalno invazivna kirurgija, laserska terapija, diagnosticiranje bolezni, biološke raziskave, analiza DNK itd.

Kirurgija in farmakokinetika

Vloga optike v kirurgiji in farmakokinetiki se kaže predvsem v dveh vidikih: laserju ter in vivo osvetljevanju in slikanju.

1. Uporaba laserja kot vira energije

Koncept laserske terapije je bil v očesno kirurgijo uveden v šestdesetih letih prejšnjega stoletja. Ko so bile prepoznane različne vrste laserjev in njihove lastnosti, se je laserska terapija hitro razširila na druga področja.

Različni viri laserske svetlobe (plinski, trdni itd.) lahko oddajajo pulzne laserje (pulzni laserji) in neprekinjene laserje (neprekinjeni val), ki imajo različne učinke na različna tkiva človeškega telesa. Ti viri svetlobe vključujejo predvsem: pulzni rubinski laser (pulzni rubinski laser); neprekinjeni argonski ionski laser (CW argonski ionski laser); neprekinjeni ogljikov dioksidni laser (CW CO2); itrijev aluminijev granatni (Nd:YAG) laser. Ker imata neprekinjeni ogljikov dioksidni laser in itrijev aluminijev granatni laser učinek strjevanja krvi pri rezanju človeškega tkiva, se najpogosteje uporabljata v splošni kirurgiji.

Valovna dolžina laserjev, ki se uporabljajo v medicini, je običajno večja od 100 nm. Absorpcija laserjev različnih valovnih dolžin v različnih tkivih človeškega telesa se uporablja za razširitev njihove medicinske uporabe. Na primer, ko je valovna dolžina laserja večja od 1 μm, je voda primarni absorber. Laserji lahko ne le povzročijo toplotne učinke v absorpciji človeškega tkiva za kirurško rezanje in koagulacijo, temveč tudi mehanske učinke.

Še posebej po odkritju nelinearnih mehanskih učinkov laserjev, kot sta nastanek kavitacijskih mehurčkov in tlačnih valov, so se laserji začeli uporabljati v tehnikah fotodisrupcije, kot sta operacija sive mrene in kemična kirurgija drobljenja ledvičnih kamnov. Laserji lahko povzročijo tudi fotokemične učinke za usmerjanje zdravil proti raku s fotosenzitivnimi mediatorji, da sprostijo učinke zdravil na specifičnih področjih tkiva, kot je PDT terapija. Kombinacija laserja s farmakokinetiko igra zelo pomembno vlogo na področju precizne medicine.

2. Uporaba svetlobe kot orodja za osvetljevanje in slikanje in vivo

Od devetdesetih let prejšnjega stoletja se CCD (Charge-CoupledNaprava) kamera je bila uvedena v minimalno invazivno kirurgijo (minimalno invazivna terapija, MIT), optika pa je prinesla kvalitativno spremembo v kirurški uporabi. Slikovni učinki svetlobe v minimalno invazivni in odprti kirurgiji vključujejo predvsem endoskope, mikroslikovne sisteme in kirurško holografsko slikanje.

PrilagodljivoEndoskop, vključno z gastroenteroskopom, duodenoskopom, kolonoskopom, angioskopom itd.

Optična pot endoskopa

Optična pot endoskopa vključuje dva neodvisna in usklajena sistema osvetlitve in slikanja.

TogoEndoskop, vključno z artroskopijo, laparoskopijo, torakoskopijo, ventrikuloskopijo, histeroskopijo, cistoskopijo, otolinoskopijo itd.

Togi endoskopi imajo običajno le več fiksnih kotov optične poti, med katerimi lahko izbirate, na primer 30 stopinj, 45 stopinj, 60 stopinj itd.

Miniaturna telesna kamera je slikovna naprava, ki temelji na miniaturni tehnološki platformi CMOS in CCD. Na primer, kapsulni endoskop,PillCam. Lahko vstopi v prebavni sistem človeškega telesa, da preveri morebitne lezije in spremlja učinke zdravil.

Kapsulni endoskop

Kirurški holografski mikroskop, slikovna naprava, ki se uporablja za opazovanje 3D-slik finega tkiva v precizni kirurgiji, kot je nevrokirurgija za kraniotomijo.

Kirurški holografski mikroskop

Povzemi:

1. Zaradi toplotnega učinka, mehanskega učinka, fotosenzibilnosti in drugih bioloških učinkov laserja se ta pogosto uporablja kot vir energije v minimalno invazivni kirurgiji, neinvazivnem zdravljenju in ciljni terapiji z zdravili.

2. Zaradi razvoja tehnologije slikanja je medicinska optična slikovna oprema močno napredovala v smeri visoke ločljivosti in miniaturizacije, s čimer je postavila temelje za minimalno invazivno in natančno kirurgijo in vivo. Trenutno so najpogosteje uporabljene medicinske slikovne naprave ...endoskopi, holografske slike in sistemi za mikroslikanje.