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 như phẫu thuật xâm lấn tối thiểu, trị liệu 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: chiếu sáng và hình ảnh bằng laser và in vivo.

1. Ứng dụng laser làm nguồn năng lượng

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

Các nguồn sáng laser khác nhau (khí, rắn, v.v.) có thể phát ra tia laser xung (Laser xung) và tia laser liên tục (Sóng liên tục), có tác dụng khác nhau lên các mô khác nhau của cơ thể con người. Các nguồn sáng này chủ yếu bao gồm: xung laser ruby ​​(Pulsed ruby ​​​​laser); laser ion argon liên tục (laser ion argon CW); laser carbon dioxide liên tục (CW CO2); Laser ngọc hồng lựu yttrium nhôm (Nd:YAG). Bởi vì laser carbon dioxide liên tục và laser garnet yttrium nhôm có tác dụng đông máu khi cắt mô người nên chúng được sử dụng rộng rãi nhất trong phẫu thuật tổng quát.

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

Đặc biệt là sau khi người ta phát hiện ra các hiệu ứng cơ học phi tuyến của tia laser, chẳng hạn như tạo ra bọt khí và sóng áp suất, tia laser đã được áp dụng cho các kỹ thuật phá vỡ quang học, chẳng hạn như phẫu thuật đục thủy tinh thể và phẫu thuật hóa học nghiền sỏi thận. Laser cũng có thể tạo ra hiệu ứng quang hóa để hướng dẫn thuốc điều trị ung thư bằng các chất trung gian nhạy cảm với ánh sáng nhằm giải phóng tác dụng của thuốc lên các vùng mô cụ thể, chẳng hạn như liệu pháp PDT. Laser kết hợp với dược động học đóng vai trò rất quan trọng trong lĩnh vực y học chính xác.

2. Việc sử dụng ánh sáng làm công cụ chiếu sáng và chụp ảnh in vivo

Kể từ những năm 1990, CCD (Sạc-CoupledDevice) đã được đưa vào phẫu thuật xâm lấn tối thiểu (Liệu pháp xâm lấn tối thiểu, MIT) và quang học đã có sự thay đổi về chất trong các ứng dụng phẫu thuật. Hiệu ứng hình ảnh của ánh sáng trong phẫu thuật mở và xâm lấn tối thiểu chủ yếu bao gồm nội soi, hệ thống vi mô và hình ảnh ba chiều phẫu thuật.

Linh hoạtnội soi, bao gồm nội soi dạ dày, nội soi tá tràng, nội soi, nội soi động mạch, v.v.

Đường quang của máy nội soi

Đường quang của máy 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 ổ bụng, nội soi lồng ngực, nội soi tâm thất, nội soi bàng quang, nội soi bàng quang, nội soi tai, v.v.

Ống 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.

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

Máy nội soi viên nang

Kính hiển vi ba chiều phẫu thuật, một thiết bị chụp ảnh dùng 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 ánh sáng và các tác dụng sinh học khác của laser, nó được sử dụng rộng rãi làm 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 có những bước tiến vượt bậc theo hướng có độ phân giải cao và thu nhỏ, đặt nền móng cho phẫu thuật in vivo ít xâm lấn và chính xác. Hiện nay, 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.