Razvoj in uporaba optike je pripomogla k hitremu razvoju sodobne medicine in znanosti o življenju, kot so minimalno invazivna kirurgija, laserska terapija, diagnostika bolezni, biološke raziskave, analiza DNK itd.

Kirurgija in farmakokinetika

Vloga optike v kirurgiji in farmakokinetiki se kaže predvsem v dveh vidikih: laser in in vivo osvetlitev in slikanje.

1. Uporaba laserja kot vira energije

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

Različni laserski viri svetlobe (plinasti, trdni itd.) lahko oddajajo pulzne laserje (Pulsed Lasers) in kontinuirane laserje (Continuous wave), ki imajo različne učinke na različna tkiva človeškega telesa. Ti svetlobni viri vključujejo predvsem: impulzni rubinasti laser (Impulzni rubinasti laser); zvezni argonov ionski laser (CW argonov ionski laser); zvezni laser z ogljikovim dioksidom (CW CO2); laser z itrijevim aluminijevim granatom (Nd:YAG). Ker imata zvezni laser z ogljikovim dioksidom in laser z itrijevim aluminijevim granatom učinek koagulacije krvi pri rezanju človeškega tkiva, se najpogosteje uporabljata v splošni kirurgiji.

Valovna dolžina laserjev, ki se uporabljajo pri zdravljenju, je običajno večja od 100 nm. Absorpcija laserjev različnih valovnih dolžin v različnih tkivih človeškega telesa se uporablja za razširitev njegove medicinske uporabe. Na primer, ko je valovna dolžina laserja večja od 1 um, je voda primarni absorber. Laserji ne morejo povzročiti le toplotnih učinkov pri absorpciji človeškega tkiva za kirurško rezanje in koagulacijo, temveč povzročajo tudi mehanske učinke.

Zlasti po tem, ko so ljudje odkrili nelinearne mehanske učinke laserjev, kot je ustvarjanje kavitacijskih mehurčkov in tlačnih valov, so laserje začeli uporabljati za tehnike fotodisrupcije, kot je operacija sive mrene in kemična operacija drobljenja ledvičnih kamnov. Laserji lahko povzročijo tudi fotokemične učinke za usmerjanje zdravil proti raku s fotosenzitivnimi mediatorji za sproščanje učinkov zdravil na določena področja tkiva, kot je terapija PDT. Laser v kombinaciji s farmakokinetiko igra zelo pomembno vlogo na področju precizne medicine.

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

Od 1990-ih, CCD (Charge-CoupledDevice) kamera je bila uvedena v minimalno invazivno kirurgijo (Minimally Invasive Therapy, MIT), optika pa je imela kvalitativno spremembo v kirurških aplikacijah. Slikovni učinki svetlobe v minimalno invazivni in odprti kirurgiji vključujejo predvsem endoskope, sisteme mikroslikovanja in kirurško holografsko slikanje.

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

Optična pot endoskopa

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

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

Togi endoskopi imajo na splošno samo več fiksnih kotov optične poti, med katerimi lahko izbirate, kot so 30 stopinj, 45 stopinj, 60 stopinj itd.

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

Kapsulni endoskop

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

Kirurški holografski mikroskop

Povzemite:

1. Zaradi termičnega učinka, mehanskega učinka, učinka fotosenzitivnosti in drugih bioloških učinkov laserja se široko uporablja kot vir energije v minimalno invazivni kirurgiji, neinvazivnem zdravljenju in ciljni terapiji z zdravili.

2. Zaradi razvoja tehnologije slikanja je medicinska optična oprema za slikanje močno napredovala v smeri visoke ločljivosti in miniaturizacije ter postavila temelje za minimalno invazivno in natančno kirurgijo in vivo. Trenutno najpogosteje uporabljene medicinske naprave za slikanje vključujejoendoskopi, holografske slike in sistemi mikroslik.