Развитието и приложението на оптиката помогна на съвременната медицина и науки за живота да навлязат в етап на бързо развитие, като минимално инвазивна хирургия, лазерна терапия, диагностика на заболявания, биологични изследвания, ДНК анализ и др.
Хирургия и фармакокинетика
Ролята на оптиката в хирургията и фармакокинетиката се проявява главно в два аспекта: лазерно и in vivo осветление и изображения.
1 Приложение на лазера като източник на енергия
Концепцията за лазерна терапия е въведена в очната хирургия през 60-те години на миналия век.Когато различните видове лазери и техните свойства бяха признати, лазерната терапия бързо се разшири в други области.
Различните източници на лазерна светлина (газови, твърди и др.) могат да излъчват импулсни лазери (импулсни лазери) и непрекъснати лазери (непрекъснати вълни), които имат различни ефекти върху различните тъкани на човешкото тяло.Тези източници на светлина включват главно: импулсен рубинлазер (Импулсен рубиненлазер);непрекъснат аргонов йонен лазер (CW аргонов йонен лазер);непрекъснат лазер с въглероден диоксид (CW CO2);лазер с итриев алуминиев гранат (Nd:YAG).Тъй като лазерът с непрекъснат въглероден диоксид и лазерът с итрий-алуминиев гранат имат кръвосъсирващ ефект при рязане на човешка тъкан, те се използват най-широко в общата хирургия.
Дължината на вълната на лазерите, използвани в медицината, обикновено е по-голяма от 100 nm.Абсорбцията на лазери с различна дължина на вълната в различни тъкани на човешкото тяло се използва за разширяване на медицинските му приложения.Например, когато дължината на вълната на лазера е по-голяма от 1 um, водата е основният абсорбатор.Лазерите могат не само да произвеждат термични ефекти при абсорбция на човешка тъкан за хирургично рязане и коагулация, но също така да произвеждат механични ефекти.Особено след като хората откриха нелинейните механични ефекти на лазерите, като генериране на кавитационни мехурчета и вълни на налягане, лазерите бяха приложени към техники за фоторазрушаване, като хирургия на катаракта и химическа хирургия за раздробяване на камъни в бъбреците.Лазерите могат също така да произвеждат фотохимични ефекти, за да насочват лекарствата срещу рак с фоточувствителни медиатори, за да освободят лекарствените ефекти върху специфични тъканни области, като например PDT терапия.Лазерът в комбинация с фармакокинетиката играе много важна роля в областта на прецизната медицина.
2 Използването на светлината като инструмент за in vivo осветление и изображения
От 1990 г. CCD (Charge-Coupled
Устройство) камерата беше въведена в минимално инвазивната хирургия (минимално инвазивна терапия, MIT), а оптиката имаше качествена промяна в хирургическите приложения.Образните ефекти на светлината при минимално инвазивна и отворена хирургия включват главно ендоскопи, системи за микроизображение и хирургични холографски изображения.
Гъвкав ендоскоп, включително гастроентероскоп, дуоденоскоп, колоноскоп, ангиоскоп и др.
Оптичният път на ендоскопа включва две независими и координирани системи за осветяване и изобразяване.
Ригиден ендоскоп, включително артроскопия, лапароскопия, торакоскопия, вентрикулоскопия, хистероскопия, цистоскопия, отолиноскопия и др.
Твърдите ендоскопи обикновено имат само няколко фиксирани ъгъла на оптичен път, от които да избирате, като 30 градуса, 45 градуса, 60 градуса и т.н.
Миниатюрната телесна камера е устройство за изображения, базирано на миниатюрна CMOS и CCD технологична платформа.Например капсулен ендоскоп,
PillCam.Може да влезе в храносмилателната система на човешкото тяло, за да провери за лезии и да наблюдава ефектите на лекарствата.
Хирургически холографски микроскоп, устройство за изображения, използвано за наблюдение на 3D изображения на фина тъкан при прецизна хирургия, като например неврохирургия за краниотомия.
Обобщете:
1. Поради термичния ефект, механичния ефект, ефекта на фоточувствителност и други биологични ефекти на лазера, той се използва широко като източник на енергия в минимално инвазивна хирургия, неинвазивно лечение и целева лекарствена терапия.
2. Благодарение на развитието на технологията за изображения, медицинското оптично оборудване за изображения постигна голям напредък в посока на висока разделителна способност и миниатюризация, поставяйки основата за минимално инвазивна и прецизна хирургия in vivo.Понастоящем най-често използваните медицински устройства за изображения включват ендоскопи, холографски изображения и системи за микроизображения.
Време на публикуване: 13 декември 2022 г
