Sự phát triển và ứng dụng của quang học đã giúp y học hiện đại và khoa học đời sống bước vào giai đoạn phát triển nhanh chóng, chẳng hạn như phẫu thuật xâm lấn tối thiểu, điều trị bằng laser, chẩn đoán bệnh, nghiên cứu sinh học, phân tích DNA, v.v.

Phẫu thuật và dược động học

Vai trò của quang học trong phẫu thuật và dược động học chủ yếu được thể hiện ở hai khía cạnh: laser và in vivo chiếu sáng và hình ảnh.

1. Áp dụng laser làm nguồn năng lượng

Khái niệm về liệu pháp laser được đưa vào phẫu thuật mắt vào những năm 1960. Khi các loại laser khác nhau và tính chất của chúng được công nhận, liệu pháp laser đã nhanh chóng được mở rộng sang các lĩnh vực khác.

Các nguồn ánh sáng laser khác nhau (khí, rắn, v.v.) có thể phát ra tia laser xung (laser xung) và laser liên tục (sóng liên tục), có tác dụng khác nhau trên các mô khác nhau của cơ thể con người. Những nguồn ánh sáng này chủ yếu bao gồm: laser Ruby xung (laser Ruby xung); Laser ion argon liên tục (laser ion argon cw); laser carbon dioxide liên tục (CW CO2); Yttri nhôm garnet (ND: YAG) laser. Bởi vì laser carbon dioxide liên tục và laser garnet nhôm yttri có tác dụng đông máu khi cắt mô người, chúng được sử dụng rộng rãi nhất trong phẫu thuật nói chung.

Bước sóng của laser được sử dụng trong điều trị y tế thường lớn hơn 100nm. Sự hấp thụ của laser của các bước sóng khác nhau trong các mô khác nhau của cơ thể con người được sử dụng để mở rộng các ứng dụng y tế của nó. Ví dụ, khi bước sóng của laser lớn hơn 1um, nước là chất hấp thụ chính. Laser không chỉ có thể tạo ra hiệu ứng nhiệt trong hấp thụ mô người để cắt và đông máu phẫu thuật, mà còn tạo ra các hiệu ứng cơ học.

Đặc biệt là sau khi mọi người phát hiện ra các tác động cơ học phi tuyến của laser, chẳng hạn như tạo ra các bong bóng xâm thực và sóng áp lực, laser được áp dụng cho các kỹ thuật quang học, như phẫu thuật đục thủy tinh thể và phẫu thuật hóa chất nghiền đá thận. Laser cũng có thể tạo ra các hiệu ứng quang hóa để hướng dẫn các loại thuốc trị ung thư với các chất trung gian cảm quang để giải phóng tác dụng của thuốc trên các khu vực mô cụ thể, chẳng hạn như liệu pháp PDT. Laser kết hợp với dược động học đóng một vai trò rất quan trọng trong lĩnh vực y học chính xác.

2. Việc sử dụng ánh sáng như một công cụ để chiếu sáng và hình ảnh in vivo

Từ những năm 1990, CCD (kết hợp phíThiết bị) Camera được đưa vào phẫu thuật xâm lấn tối thiểu (liệu pháp xâm lấn tối thiểu, MIT) và quang học có một sự thay đổi định tính trong các ứng dụng phẫu thuật. Các hiệu ứng hình ảnh của ánh sáng trong phẫu thuật xâm lấn tối thiểu và mở chủ yếu bao gồm nội soi, hệ thống hình ảnh vi mô và hình ảnh ba chiều phẫu thuật.

Linh hoạtNội soi, bao gồm soi dạ dày, nexoscop, nội soi, mô hình giác mạc, v.v.

Đường dẫn quang của nội soi

Đường dẫn quang học của nội soi bao gồm hai hệ thống chiếu sáng và hình ảnh độc lập và phối hợp.

Cứng nhắcNội soi, bao gồm nội soi khớp, nội soi, nội soi ngực, nội soi tâm thất, nội soi hyster, nội soi bàng quang, nội soi otolin, v.v.

Nội soi cứng thường chỉ có một số góc đường quang cố định để lựa chọn, chẳng hạn như 30 độ, 45 độ, 60 độ, v.v.

Camera cơ thể thu nhỏ là một thiết bị hình ảnh dựa trên nền tảng công nghệ CMOS và CCD thu nhỏ. Ví dụ, nội soi viên nang,Pillcam. Nó có thể vào hệ thống tiêu hóa của cơ thể con người để kiểm tra các tổn thương và theo dõi tác dụng của thuốc.

Nội soi nang

Kính hiển vi ba chiều phẫu thuật, một thiết bị hình ảnh được sử dụng để quan sát hình ảnh 3D của mô mịn trong phẫu thuật chính xác, chẳng hạn như phẫu thuật thần kinh để phẫu thuật cắt sọ.

Kính hiển vi ba chiều phẫu thuật

Tóm tắt:

1. Do hiệu ứng nhiệt, hiệu ứng cơ học, hiệu ứng nhạy cảm và các tác dụng sinh học khác của laser, nó được sử dụng rộng rãi như một nguồn năng lượng trong phẫu thuật xâm lấn tối thiểu, điều trị không xâm lấn và điều trị bằng thuốc nhắm mục tiêu.

2. Do sự phát triển của công nghệ hình ảnh, thiết bị hình ảnh quang học y tế đã đạt được tiến bộ lớn theo hướng độ phân giải cao và thu nhỏ, đặt nền tảng cho phẫu thuật xâm lấn tối thiểu và chính xác in vivo. Hiện tại, các thiết bị hình ảnh y tế được sử dụng phổ biến nhất bao gồmNội soi, hình ảnh ba chiều và hệ thống hình ảnh vi mô.