Laseri u medicini. Upotreba lasera u medicini i nauci

U proteklih pedeset godina laseri se koriste u oftalmologiji, onkologije, plastične operacije i mnogih drugih područja medicine i biomedicinskih istraživanja.

Na mogućnost korištenja svjetlosti za liječenje bolesti je poznata hiljadama godina prije. Stari Grci i Egipćani koristili solarne terapije zračenja, a ova dva ideje su čak i međusobno povezani u mitologiji - Grčki bog Apolon je bio bog sunca i ozdravljenja.

Tek nakon što je koherentan zračenja izvor pronalaska prije više od 50 godina je zaista bila identifikovana potencijalno korištenje svjetlosti u medicini.

Zbog svoje posebne imovine, laser je mnogo efikasniji od sunčevog zračenja ili drugih izvora. Svaki kvantni generator radi u vrlo uskom rasponu valnih dužina i emitira koherentno svjetlo. Također, lasera u medicini vam omogućuju da stvorite više snage. energetski zrak može se fokusirati na vrlo malom trenutku, što rezultira u visoke gustoće. Ove osobine su dovele do toga da danas laseri se koriste u mnogim područjima medicinske dijagnostike, terapije i operacije.

Kože i očiju tretman

Upotreba lasera u medicini počela sa oftalmologije i dermatologije. Maser je otvoren u 1960. A godinu dana nakon toga Leon Goldman je pokazao kako rubin crvene laser u medicini mogu se koristiti za uklanjanje kapilara displazija, razne nevusa i melanoma.

Ova aplikacija se temelji na izvorima koherentno svjetlo sposobnost za rad na određenom valne duljine. Izvori koherentne zračenja se danas široko koristi za uklanjanje tumora, tetovaže, kose i mladeži.

U dermatologiji, laseri se koriste različite vrste i talasne dužine, što je uzrokovano različitim vrstama može liječiti lezija i glavni materijal koji upija u njima. Talasna dužina zavisi koži pacijenta.

Danas je nemoguće u praksi dermatologije i oftalmologiju bez lasera, jer su postali osnovni alat brige o pacijentu. Upotreba lasera za korekciju vida i širok spektar oftalmoloških aplikacija povećan nakon Charlz Kempbell 1961. godine postao prvi lekar da koriste crveni laser u medicini za liječenje pacijenata sa ablacije retine.

Kasnije, za tu svrhu, oftalmolozi počeli da koriste izvore argon koherentnih zračenja u zelenom dijelu spektra. Evo, osobine oka, posebno objektiv za fokusiranje snopa u oblasti ablacije retine su bili uključeni. Visoko aparata snaga bukvalno vara.

Pacijenti sa nekim oblicima makularne degeneracije mogu pomoći lasersku operaciju - laserfotokoagulacijom i fotodinamička terapija. U prvom postupku, snop koherentnog zračenja se koristi za brtvljenje krvnih sudova i njihove patološke usporavanje rasta ispod makule.

Slične studije su obavljeni 1940. godine sa suncu, ali za njihov uspješan završetak doktori su bili potrebni jedinstveni svojstva kvantnih generatora. Nakon primjena laser argon je postao zaustavljanje unutrašnjeg krvarenja. Selektivna apsorpcija zeleno svetlo hemoglobina - pigment crvenih krvnih zrnaca - se koristi za blokiranje krvarenje krvnih žila. Za liječenje raka uništiti krvnih sudova u tumora i njegovo snabdijevanje hranljivih materija.

To se ne može postići korištenjem sunčeve svjetlosti. Medicina je vrlo konzervativan, kao što bi trebao biti, ali izvori koherentne zračenja dobio priznanje u raznim oblastima. Laseri u medicini zamijenili mnogih tradicionalnih alata.

Oftalmologiju i dermatologiju i koristi od egzajmer izvora koherentne zračenja u rasponu ultraljubičastom. Oni su naširoko koristi za promjenu oblika rožnice (LASIK) za korekciju vida. Lasera u estetskoj medicini koristi za uklanjanje mrlja i bora.

Unosan estetske operacije

Ovi tehnološki razvoj neminovno popularnih komercijalnih investitora, jer imaju ogroman potencijal za profit. Analitičar firma Medtech Uvid u 2011. procjenjuje se na tržištu kozmetičkih laserske opreme vrijedan više od 1 milijarde $. Zaista, bez obzira na smanjenje ukupne potražnje za zdravstveni sistem u vrijeme globalne recesije, estetske operacije, zasniva na upotrebi lasera, i dalje uživati stabilna potražnje u SAD-u - dominantnog laserski sistemi.

Vizualizacija i dijagnostika

Laseri u medicini igra važnu ulogu u ranom otkrivanju raka i mnogih drugih bolesti. Na primjer, u Tel Avivu, grupa naučnika zainteresovanih infracrvene spektroskopije infracrvenim izvora koherentne zračenja. Razlog za to je da je rak i zdravo tkivo mogu imati različite propusnost u infracrvenom području. Jedan od obećavajućih primjene ove metode je identifikacija melanoma. rak kože, rana dijagnoza je vrlo važno za preživljavanje pacijenata. Trenutno, otkrivanje melanoma je u oči, tako je i da se oslanja na vještinu lekara.

U Izraelu, jednom godišnje, svaka osoba može ići na besplatan pregled melanoma. Prije nekoliko godina u jednoj od glavnih medicinskih centara provedeno istraživanje, što je rezultiralo u priliku da jasno posmatraju razlika u infracrvenom spektru razliku između potencijala, ali nije opasna svojstva, i sadašnje melanoma.

Katzir, organizator prve konferencije SPIE Biomedical Optika 1984., i njegov tim u Tel Avivu su razvili optička vlakna koja su transparentna za infracrvene talasne dužine, omogućava da prošire ovu metodu na interni dijagnostiku. Osim toga, to može biti brzo i bezbolno alternativa cervikalnih briseva u ginekologiji.

Plavi laser poluvodiča u medicini se primjenjuje u fluorescentnom dijagnoze.

Sistemi bazirani na kvantnoj generatora takođe počinju zamijeniti X-zraka, koji je tradicionalno koriste u mamografiji. X-zrake doktori stavili teškom dilemom: za pouzdanu detekciju karcinoma moraju biti visokog intenziteta, ali rast zračenja sama po sebi povećava rizik od raka. Alternativno, proučavali smo mogućnost korištenja vrlo brzog laserskog impulsa za sliku dojke, i drugim dijelovima tijela, kao što je mozak.

Oktobar za oko, a ne samo

Laseri u biologiji i medicini se koriste u optička koherentna tomografija (LIS), koji je izazvao val entuzijazma. Ova tehnika snimanja koristi maser svojstva i može dati vrlo jasan (na nalogu mikrona), u realnom vremenu trodimenzionalne slike i krst bioloških tkiva. OCT je već primjenjuje u oftalmologiji, i može, na primjer, omogućiti oftalmolog da vidi presjek rožnice za dijagnosticiranje retine poremećaja i glaukom. Danas, mašine počeo da se koristi iu drugim oblastima medicine.

Jedan od najvećih područja formirana zbog oktobar bavi dobiti arterija snimanje fiber-optički. Optička koherentna tomografija može se koristiti za procjenu stanja sklona rupture nestabilnog plaka.

Mikroskopija živih organizama

Laseri u nauci, inženjerstva, medicine također igraju ključnu ulogu u mnogim vrstama mikroskopije. veliki broj istraživanja je urađeno u ovoj oblasti, cilj je da se vizualizirati ono što se događa unutar tijela pacijenta bez upotrebe skalpela.

Najteže ukloniti rak je potreba da se stalno pribjegavaju usluge mikroskopa, hirurg može učiniti da sve se radi ispravno. Sposobnost da se uradi mikroskopije "živi" u realnom vremenu je značajno dostignuće.

Nova primjena lasera u umjetnosti i medicine - skeniranje u blizini polja optičke mikroskopije, koji može proizvesti slike sa rezolucijom mnogo veći nego kod konvencionalnih mikroskopa. Ova metoda se zasniva na optičkim vlaknima sa zarezima na krajevima, su manji od valne duljine svjetlosti. Ovo je omogućilo subwavelength slike, i postavio temelje za snimanje bioloških ćelija. Korištenje ove tehnologije u infracrvenom lasera će omogućiti bolje razumijevanje Alzheimerove bolesti, rak, i druge promjene u ćelijama.

Fotodinamska terapija i druge tretmane

Dostignuća na polju optičkih vlakana pomoći da se osnaži Upotreba lasera i drugim oblastima. Pored toga, oni omogućuju dijagnozu unutar tijela, energija koherentnog zračenja može prenijeti tamo gdje je to potrebno. Ovo se može koristiti u liječenju. Fiber laseri su mnogo napredniji. Oni radikalno promijeniti budućnost medicine.

Polje Photomedicine, koristeći svjetlo-osjetljive kemikalija koje su u interakciji s tijelom na poseban način, može posegnuti za korištenjem lasera i za dijagnostiku i liječenje pacijenata. U fotodinamska terapija (PDT), na primjer, laser i foto-droga mogu vratiti vid kod pacijenata sa "mokro" oblik senilne makularne degeneracije, glavni uzrok sljepoće kod ljudi starijih od 50 godina.

U onkologiji nekim porfirina akumulira u ćelijama raka, a fluorescentno kada osvijetljen određene valne duljine, što ukazuje na lokaciju tumora. Ako ti isti spojevi su zatim označili različite valne duljine, oni postaju toksični i ubiti oštećene ćelije.

Crveni laser gas helijum-neon se koristi u medicini u liječenju osteoporoze, psorijaze, venski ulkusi, itd, jer to frekvencija je dobro apsorbira hemoglobina i enzima. Zračenje usporava upala, edem i hiperemija sprečava, poboljšava dotok krvi.

personalizirane tretman

Dva druga područja u kojima postoji upotreba za lasere - genetika i epigenetika.

U budućnosti, sve će se dogoditi na nano, koji će omogućiti da se bave medicine u skali ćeliji. Laseri koji može generirati femtosekunde impulse i podešen na određenu talasnu dužinu, idealni su partneri za lekare.

Ovo će otvoriti vrata za personalizirani tretman na osnovu genoma pojedinca pacijenta.

Leon Goldman - osnivač lasersku medicinu

Govoreći o korištenju lasera u liječenju ljudi, da ne spominjem Leon Goldman. Poznato je kao "otac" laserske medicine.

Godinu dana nakon što je koherentan zračenja izvor Goldman izum prvi istraživač da ga koristi za liječenje bolesti kože. Tehnika koja se primenjuje naučnik koji je utro put za kasniji razvoj lasera dermatologije.

Njegovo istraživanje je sredinom 1960-ih godina dovela je do upotrebe rubina Maser u hirurgiji retine i na takve otkrića što je mogućnost koherentnog zračenja u isto vrijeme smanjiti kože i zapečatiti krvnih sudova, ograničavajući krvari.

Goldman, koji je radio za većinu svoje karijere, dermatolog na Univerzitetu Cincinnati, osnovao je Američkog društva za Laseri u medicinu i hirurgiju, i pomogao postaviti temelje za sigurnost laser. Umro je 1997. godine

minijaturizacije

Prva 2 mikrona laseri veličine bračni krevet i hlađeni tečnim azotom. Danas se pojavio dioda koji se uklapaju u dlan, pa čak i više minijaturnih lasera vlakana. Takve promjene se otvara put za nove aplikacije i razvoja. Medicina budućnosti će imati mali laseri za operaciju mozga.

Zahvaljujući tehnološki napredak postoji stalna smanjenje troškova. Baš kao laseri su postali uobičajena pojava u potrošačkoj elektronici, počeli su da igraju ključnu ulogu u bolničke opreme.

Ako je ranije lasera u medicini bila veoma velika i kompleksna, danas svoju proizvodnju optičkih vlakana značajno smanjiti troškove, a prelazak na nanolevel će dodatno smanjiti troškove.

druge aplikacije

Upotreba lasera urologa može tretirati uretre, benigne bradavice, mokraćnih kamenaca, bešike kontrakture, i proširenje prostate.

Upotreba lasera u medicini omogućio neurokirurga da precizne rezove i obavljaju endoskopske preglede mozga i kičmene moždine.

Veterinari koriste laseri za endoskopske postupke, koagulacija tumora, rez, i fotodinamička terapija.

Stomatolozi koriste koherentno svjetlo za izradu rupe u desni operacije antibakterijski procedure, stomatološke desenzibilizaciju i roto-lica dijagnozu.

laser pincete

Biomedicinske istraživači su koristili optički pinceta širom svijeta, mobilni sortiranje, kao i mnoge druge alate. Laser pincete obećavaju bolju i brzu dijagnostiku raka i koristi za snimanje viruse, bakterije, fine metalne čestice i DNK.

Optičke pincete koherentan snop zračenja se koristi za držanje i rotiraju mikroskopske objekte na isti način kao od metala ili plastike pincetu u stanju da pokupi male i krhke stvari. Pojedinačnih molekula može manipulisati ih drži na komad stakla ili mikrona veličine kuglice od stiropora. Kada zrak pogodi loptu, to je zakrivljena i ima mali učinak, gura loptu ravno u centar snopa.

To stvara "optički zamku", koja je u stanju da drži malih čestica u zrak svetlosti.

Laser medicine: prednosti i mane

Energija koherentnog zračenja, intenzitet koji se mogu modulirani, se koristi za rezanje, uništenje ili preinačenje ćeliju ili ekstracelularnog strukturu bioloških tkiva. Nadalje, korištenje lasera u medicini, ukratko, smanjuje rizik od infekcije i promoviše ozdravljenje. Upotreba lasera na operaciji povećava preciznost reza, međutim, oni su opasni za trudnice i postoji kontraindikacija za korištenje fotosenzitirajuću droga.

Složena struktura tkiva ne dozvoljava nedvosmislen tumačenje rezultata klasične bioloških testova. Laseri u medicini (foto) su efikasno sredstvo za uništavanje ćelija raka. Međutim, snažan izvor koherentnog zračenja su neselektivno i uništiti ne samo pogođeni, ali i okolno tkivo. Ova nekretnina - važan alat za metodu Mikrodisekcija koristiti za molekularnu analizu mjesta od interesa uz mogućnost selektivnog uništavanja suvišno ćelija. Cilj ove tehnologije je da se prevaziđu heterogenost prisutna u svim biološkim tkivima, kako bi se olakšalo njihovo istraživanje na dobro definirane populacije. U tom smislu, laser Mikrodisekcija dao je značajan doprinos razvoju istraživanja u razumijevanju fizioloških mehanizama koji danas može jasno pokazati na nivou populacije, pa čak i jednu ćeliju.

inženjering funkcionalna tkiva je sada postala glavni faktor u razvoju biologije. Ono što će se dogoditi ako se smanji aktin vlakna u diviziji? Hoće li Drosophila embrion je stabilan ako uništavaju ćelije prilikom sklapanja uslovima? Koji su parametri uključeni u postrojenju meristema zoni? Svi ovi problemi mogu riješiti uz pomoć lasera.

nanomedicina

Nedavno je pluralitet nanostruktura imaju svojstva pogodan za razne biološke aplikacija. Najvažniji su:

• kvantne točkice - emitting sitne čestice veličine nanometara koristi u visoke osjetljivosti snimanja ćelije;
• magnetski nanočestice koje su našli primjenu u medicinskoj praksi;
• polimer čestice za oklopljenog terapijske molekule;
• metalik nanočestice.

Razvoj nanotehnologije i upotrebe lasera u medicini, ukratko, je revoluciju u način vođenja droge. Suspenzije nanočestica koje sadrže droge može poboljšati terapeutski indeks mnogih jedinjenja (efikasnost i povećati topljivost, niža toksičnost) selektivnim akcija na pogođenim tkiva i ćelija. Oni pružaju aktivni sastojak kao i kontrolisano oslobađanje aktivnog sastojka kao odgovor na vanjske stimulanse. Nanoteranostika eksperimentalni pristup je dalje pruža dvostruku upotrebu nanočestica, spoj droga, terapija i agenata dijagnostičke slike, što otvara put za lični tretman.

Upotreba lasera u medicini i biologiji za Mikrodisekcija i fotoablatsii dozvoljeno na različitim nivoima razumijevanja fizioloških mehanizama razvoja bolesti. Rezultati će pomoći u određivanju najbolje metode dijagnostike i liječenja svakog pacijenta. razvoj nanotehnologije u bliskoj vezi sa dostignuća na polju snimanja će biti od ključne važnosti. Nanomedicina je obećavajući novi oblik liječenja za pojedine vrste raka, zaraznih bolesti ili dijagnozu.