Ang pagbuo at paggamit ng optika ay nakatulong sa modernong medisina at mga agham ng buhay na pumasok sa isang yugto ng mabilis na pag-unlad, tulad ng minimally invasive na operasyon, laser therapy, diagnosis ng sakit, biological na pananaliksik, pagsusuri sa DNA, atbp.

Surgery at Pharmacokinetics

Ang papel na ginagampanan ng optika sa operasyon at mga pharmacokinetics ay pangunahing ipinakikita sa dalawang aspeto: laser at in vivo illumination at imaging.

1. Application ng laser bilang pinagmumulan ng enerhiya

Ang konsepto ng laser therapy ay ipinakilala sa operasyon sa mata noong 1960s. Nang makilala ang iba't ibang uri ng mga laser at ang kanilang mga katangian, ang laser therapy ay mabilis na pinalawak sa ibang mga larangan.

Ang iba't ibang pinagmumulan ng ilaw ng laser (gas, solid, atbp.) ay maaaring maglabas ng pulsed lasers (Pulsed Lasers) at tuloy-tuloy na lasers (Continuous wave), na may iba't ibang epekto sa iba't ibang tissue ng katawan ng tao. Ang mga ilaw na pinagmumulan ay pangunahing kinabibilangan ng: pulsed ruby ​​​​laser (Pulsed ruby ​​​​laser); tuloy-tuloy na argon ion laser (CW argon ion laser); tuloy-tuloy na carbon dioxide laser (CW CO2); yttrium aluminum garnet (Nd:YAG) laser. Dahil ang tuluy-tuloy na carbon dioxide laser at yttrium aluminum garnet laser ay may epekto sa coagulation ng dugo kapag pinuputol ang tissue ng tao, ang mga ito ay pinakamalawak na ginagamit sa pangkalahatang operasyon.

Ang wavelength ng mga laser na ginagamit sa medikal na paggamot ay karaniwang higit sa 100 nm. Ang pagsipsip ng mga laser ng iba't ibang mga wavelength sa iba't ibang mga tisyu ng katawan ng tao ay ginagamit upang palawakin ang mga medikal na aplikasyon nito. Halimbawa, kapag ang wavelength ng laser ay mas malaki sa 1um, ang tubig ang pangunahing sumisipsip. Ang mga laser ay hindi lamang makakagawa ng mga thermal effect sa pagsipsip ng tissue ng tao para sa surgical cutting at coagulation, ngunit gumagawa din ng mga mekanikal na epekto.

Lalo na pagkatapos matuklasan ng mga tao ang mga nonlinear na mekanikal na epekto ng mga laser, tulad ng pagbuo ng mga cavitation bubble at pressure wave, ang mga laser ay inilapat sa mga diskarte sa photodisruption, tulad ng cataract surgery at kidney stone crushing chemical surgery. Ang mga laser ay maaari ding gumawa ng mga photochemical effect upang gabayan ang mga gamot sa cancer na may mga photosensitive mediator upang ilabas ang mga epekto ng gamot sa mga partikular na bahagi ng tissue, gaya ng PDT therapy. Ang laser na sinamahan ng mga pharmacokinetics ay gumaganap ng isang napakahalagang papel sa larangan ng precision medicine.

2. Ang paggamit ng liwanag bilang kasangkapan para sa in vivo illumination at imaging

Mula noong 1990s, ang CCD (Charge-CoupledAng device) na camera ay ipinakilala sa minimally invasive na operasyon (Minimally Invasive Therapy, MIT), at nagkaroon ng qualitative na pagbabago ang optika sa mga surgical application. Ang mga epekto ng imaging ng liwanag sa minimally invasive at open surgery ay pangunahing kinabibilangan ng mga endoscope, micro-imaging system, at surgical holographic imaging.

FlexibleEndoscope, kabilang ang gastroenteroscope, duodenoscope, colonoscope, angioscope, atbp.

Ang optical path ng endoscope

Kasama sa optical path ng endoscope ang dalawang independiyente at magkakaugnay na mga sistema ng pag-iilaw at imaging.

MatigasEndoscope, kabilang ang arthroscopy, laparoscopy, thoracoscopy, ventriculoscopy, hysteroscopy, cystoscopy, otolinoscopy, atbp.

Ang mga matibay na endoscope sa pangkalahatan ay may ilang nakapirming anggulo ng optical path na mapagpipilian, gaya ng 30 degrees, 45 degrees, 60 degrees, atbp.

Ang miniature body camera ay isang imaging device batay sa isang miniature na CMOS at CCD na platform ng teknolohiya. Halimbawa, isang kapsula endoscope,PillCam. Maaari itong pumasok sa digestive system ng katawan ng tao upang suriin ang mga sugat at subaybayan ang mga epekto ng mga gamot.

Ang kapsula endoscope

Surgical holographic microscope, isang imaging device na ginagamit upang obserbahan ang mga 3D na larawan ng fine tissue sa precision surgery, gaya ng neurosurgery para sa craniotomy.

Ang surgical holographic microscope

ibuod:

1. Dahil sa thermal effect, mechanical effect, photosensitivity effect at iba pang biological effect ng laser, malawak itong ginagamit bilang pinagkukunan ng enerhiya sa minimally invasive na operasyon, non-invasive na paggamot at naka-target na drug therapy.

2. Dahil sa pag-unlad ng teknolohiya ng imaging, ang mga medikal na optical imaging equipment ay gumawa ng malaking pag-unlad sa direksyon ng mataas na resolution at miniaturization, na naglalagay ng pundasyon para sa minimally invasive at tumpak na operasyon sa vivo. Sa kasalukuyan, ang pinakakaraniwang ginagamit na mga medikal na imaging device ay kinabibilanganmga endoscope, mga holographic na imahe at micro-imaging system.