Oor die afgelope halfeeu is lasers in oftalmologie, onkologie, plastiese chirurgie en baie ander areas van medisyne en biomediese navorsing gebruik.
Die moontlikheid om lig te gebruik om siektes te behandel, is al duisende jare bekend. Die antieke Grieke en Egiptenare het sonstraling in terapie gebruik, en die twee idees is selfs in mitologie verbind – die Griekse god Apollo was die god van die son en genesing.
Dit was eers ná die uitvinding van die samehangende stralingsbron meer as 50 jaar gelede dat die potensiaal van die gebruik van lig in medisyne werklik onthul is.
As gevolg van hul spesiale eienskappe is lasers baie doeltreffender as bestraling van die son of ander bronne. Elke kwantumgenerator werk in 'n baie nou golflengtereeks en straal koherente lig uit. Ook, lasers in medisyne laat jou toe om hoë kragte te skep. Die energiestraal kan in 'n baie klein punt gekonsentreer word, waardeur die hoë digtheid daarvan bereik word. Hierdie eienskappe het daartoe gelei dat lasers vandag in baie gebiede van mediese diagnostiek, terapie en chirurgie gebruik word.
Vel- en oogbehandeling
Die gebruik van lasers in medisyne het begin met oftalmologie en dermatologie. KwantumDie kragopwekker is in 1960 geopen. En 'n jaar later het Leon Goldman gedemonstreer hoe die robynrooi laser in medisyne gebruik kan word om kapillêre displasie, 'n tipe geboortemerk, en melanoom te verwyder.
Hierdie toepassing is gebaseer op die vermoë van koherente stralingsbronne om op 'n sekere golflengte te werk. Koherente bestralingsbronne word nou wyd gebruik om gewasse, tatoeëermerke, hare en moesies te verwyder.
Lasers van verskillende tipes en golflengtes word in dermatologie gebruik, as gevolg van verskillende tipes letsels wat genees word en die belangrikste absorberende stof daarin. Die golflengte hang ook af van die pasiënt se veltipe.
Vandag kan 'n mens nie dermatologie of oogheelkunde beoefen sonder om lasers te hê nie, aangesien dit die hoofhulpmiddel vir die behandeling van pasiënte geword het. Die gebruik van kwantumgenerators vir visiekorreksie en 'n wye reeks oftalmiese toepassings het gegroei nadat Charles Campbell die eerste dokter geword het wat 'n rooi laser in medisyne in 1961 gebruik het om 'n pasiënt met 'n retinale loslating te behandel.
Later, vir hierdie doel, het oogkundiges begin om argon-bronne van samehangende bestraling in die groen deel van die spektrum te gebruik. Hier is die eienskappe van die oog self, veral sy lens, gebruik om die straal in die area van retinale loslating te fokus. Die hoogs gekonsentreerde krag van die toestel sweis haar letterlik.
Pasiënte met sommige vorme van makulêre degenerasie kan baat vind by laserchirurgie – laserfotokoagulasie en fotodinamiese terapie. In die eerste prosedure, die straal van samehangendebestraling word gebruik om bloedvate te verseël en hul patologiese groei onder die makula te vertraag.
Soortgelyke studies is in die 1940's met sonlig gedoen, maar dokters het die unieke eienskappe van kwantumopwekkers nodig gehad om dit suksesvol te voltooi. Die volgende gebruik van die argon laser was om inwendige bloeding te stop. Selektiewe absorpsie van groen lig deur hemoglobien, 'n pigment in rooibloedselle, is gebruik om bloedende bloedvate te blokkeer. Om kanker te behandel, vernietig hulle die bloedvate wat die gewas binnegaan en voorsien dit van voedingstowwe.
Dit kan nie met sonlig bereik word nie. Medisyne is baie konserwatief, soos dit hoort, maar bronne van samehangende bestraling het aanvaarding op verskeie terreine gekry. Lasers in medisyne het baie tradisionele instrumente vervang.
Oftalmologie en dermatologie het ook baat gevind by excimer-bronne van samehangende UV-straling. Hulle het wyd gebruik geword vir korneale hervorming (LASIK) vir visiekorreksie. Lasers in estetiese medisyne word gebruik om vlekke en plooie te verwyder.
Winsgewende kosmetiese chirurgie
Sulke tegnologiese ontwikkelings is onvermydelik gewild onder kommersiële beleggers, aangesien hulle groot potensiaal vir wins het. Analitiese maatskappy Medtech Insight het in 2011 die grootte van die mark vir laserskoonheidstoerusting op meer as 1 miljard Amerikaanse dollar geraam. Inderdaad, ten spyte vandalende algehele vraag na mediese stelsels tydens die wêreldwye afswaai, geniet kwantumgenerator-gebaseerde kosmetiese chirurgie steeds 'n sterk vraag in die Verenigde State, die dominante mark vir laserstelsels.
Visualisering en diagnostiek
Lasers in medisyne speel 'n belangrike rol in die vroeë opsporing van kanker, sowel as baie ander siektes. Byvoorbeeld, in Tel Aviv het 'n groep wetenskaplikes geïnteresseerd geraak in IR-spektroskopie deur gebruik te maak van infrarooi bronne van koherente bestraling. Die rede hiervoor is dat kanker en gesonde weefsel verskillende infrarooi deurlaatbaarheid kan hê. Een van die belowende toepassings van hierdie metode is die opsporing van melanome. In velkanker is vroeë diagnose baie belangrik vir pasiënt oorlewing. Tans word melanoomopsporing met die oog gedoen, so dit bly om op die vaardigheid van die dokter staat te maak.
In Israel kan elke persoon een keer per jaar vir 'n gratis melanoom-sifting gaan. 'n Paar jaar gelede is studies in een van die groot mediese sentrums gedoen, waardeur dit moontlik geword het om die verskil in die infrarooi reeks tussen potensiële, maar nie gevaarlike tekens nie, en werklike melanoom duidelik waar te neem.
Katzir, die organiseerder van die eerste SPIE-konferensie oor biomediese optika in 1984, en sy groep in Tel Aviv het ook optiese vesels ontwikkel wat deursigtig is tot infrarooi golflengtes, wat dit moontlik maak om die metode na interne diagnostiek uit te brei. Daarbenewens kan dit 'n vinnige en pynlose alternatief vir 'n servikale smeer weesginekologie.
Blou halfgeleierlaser in medisyne het toepassing gevind in fluoressensiediagnostiek.
Stelsels wat op kwantumgenerators gebaseer is, begin ook X-strale vervang, wat tradisioneel in mammografie gebruik is. X-strale stel dokters voor 'n moeilike dilemma: hulle benodig hoë intensiteit om kankers betroubaar op te spoor, maar die toename in bestraling self verhoog die risiko van kanker. As alternatief word die moontlikheid bestudeer om baie vinnige laserpulse te gebruik om die bors en ander dele van die liggaam, soos die brein, te beeld.
OKT vir oë en meer
Lasers in biologie en medisyne is gebruik in optiese koherensie-tomografie (OKT), wat 'n golf van entoesiasme veroorsaak het. Hierdie beeldtegniek gebruik die eienskappe van 'n kwantumgenerator en kan baie duidelike (op die orde van 'n mikron), deursnee- en driedimensionele beelde van biologiese weefsel in reële tyd verskaf. OCT word reeds in oftalmologie gebruik, en kan byvoorbeeld 'n oogarts toelaat om 'n deursnit van die kornea te sien om retinale siektes en gloukoom te diagnoseer. Vandag begin die tegniek ook in ander areas van medisyne gebruik word.
Een van die grootste velde wat uit OCT opduik, is optieseveselbeelding van die are. Optiese koherensie-tomografie kan gebruik word om 'n gebarste onstabiele gedenkplaat te evalueer.
Mikroskopie van lewende organismes
Lasers in wetenskap, tegnologie, medisyne speel ook'n sleutelrol in baie tipes mikroskopies. 'n Groot aantal ontwikkelings is op hierdie gebied gemaak, waarvan die doel is om te visualiseer wat binne die pasiënt se liggaam gebeur sonder die gebruik van 'n skalpel.
Die moeilikste deel van die verwydering van kanker is die behoefte om voortdurend 'n mikroskoop te gebruik sodat die chirurg kan seker maak dat alles reg gedoen word. Die vermoë om lewendige en intydse mikroskopie te doen is 'n beduidende vooruitgang.
'n Nuwe toepassing van lasers in ingenieurswese en medisyne is die naby-veld skandering van optiese mikroskopie, wat beelde kan produseer met 'n resolusie baie hoër as dié van standaard mikroskope. Hierdie metode is gebaseer op optiese vesels met kepe aan die punte, waarvan die afmetings kleiner is as die golflengte van lig. Dit het subgolflengte-beelding moontlik gemaak en die grondslag gelê vir die beeld van biologiese selle. Die gebruik van hierdie tegnologie in IR-lasers sal 'n beter begrip van Alzheimer se siekte, kanker en ander veranderinge in selle moontlik maak.
PDT en ander behandelings
Ontwikkelings op die gebied van optiese vesels help om die moontlikhede van die gebruik van lasers in ander gebiede uit te brei. Benewens die feit dat hulle diagnostiek binne die liggaam toelaat, kan die energie van koherente bestraling oorgedra word na waar dit nodig is. Dit kan in behandeling gebruik word. Vesellasers word baie meer gevorderd. Hulle sal die medisyne van die toekoms radikaal verander.
Veld van fotomedisyne wat fotosensitiewe chemikalie gebruikstowwe wat op 'n bepaalde manier met die liggaam in wisselwerking is, kan kwantumgenerators gebruik om pasiënte te diagnoseer en te behandel. In fotodinamiese terapie (PDT), byvoorbeeld, kan 'n laser en 'n fotosensitiewe middel sig herstel by pasiënte met die "nat" vorm van ouderdomsverwante makulêre degenerasie, die hoofoorsaak van blindheid by mense ouer as 50.
In onkologie versamel sekere porfiriene in kankerselle en fluoresseer wanneer dit op 'n sekere golflengte verlig word, wat die ligging van die gewas aandui. As hierdie selfde verbindings dan met 'n ander golflengte verlig word, word hulle giftig en maak beskadigde selle dood.
Die rooigas helium-neon laser word in medisyne gebruik in die behandeling van osteoporose, psoriase, trofiese ulkusse, ens., aangesien hierdie frekwensie goed deur hemoglobien en ensieme geabsorbeer word. Bestraling vertraag inflammasie, voorkom hiperemie en swelling, en verbeter bloedsirkulasie.
Persoonlike behandeling
Genetika en epigenetika is twee ander areas waar lasers gebruik kan word.
In die toekoms sal alles op die nanoskaal gebeur, wat ons in staat sal stel om medisyne op die skaal van die sel te doen. Lasers wat femtosekonde-pulse kan genereer en op spesifieke golflengtes kan instel, is ideale vennote vir mediese beroepslui.
Dit sal die deur oopmaak vir persoonlike behandeling gebaseer op die pasiënt se individuele genoom.
Leon Goldman - die stigterlasermedisyne
Praat oor die gebruik van kwantumgenerators in die behandeling van mense, mens kan nie nalaat om Leon Goldman te noem nie. Hy staan bekend as die "vader" van lasermedisyne.
Reeds 'n jaar nadat hy die koherente bestralingsbron uitgevind het, het Goldman die eerste navorser geword wat dit gebruik het om velsiekte te behandel. Die tegniek wat die wetenskaplike gebruik het, het die weg gebaan vir die daaropvolgende ontwikkeling van laserdermatologie.
Sy navorsing in die middel-1960's het gelei tot die gebruik van die robyn-kwantumgenerator in retinale chirurgie en ontdekkings soos die vermoë van samehangende bestraling om gelyktydig vel te sny en bloedvate te verseël, wat bloeding beperk.
Goldman, 'n dermatoloog aan die Universiteit van Cincinnati vir die grootste deel van sy loopbaan, het die American Society for Lasers in Medicine and Surgery gestig en gehelp om die grondslag vir laserveiligheid te lê. Oorlede 1997
Miniaturisering
Die eerste 2-mikron kwantumopwekkers was die grootte van 'n dubbelbed en is met vloeibare stikstof afgekoel. Vandag het palmgrootte diodelasers en selfs kleiner vesellasers verskyn. Hierdie veranderinge baan die weg vir nuwe toepassings en ontwikkelings. Die medisyne van die toekoms sal klein lasers vir breinchirurgie hê.
As gevolg van tegnologiese vooruitgang is daar 'n konstante vermindering in koste. Net soos lasers algemeen geword het in huishoudelike toestelle, het hulle 'n sleutelrol in hospita altoerusting begin speel.
As vroeër lasers in medisyne baie groot was enkompleks, het vandag se produksie van optiese vesel die koste aansienlik verminder, en die oorgang na die nanoskaal sal koste selfs meer verminder.
Ander gebruike
Uroloë kan uretrale striktuur, goedaardige vratte, urinêre klippe, blaaskontraksie en prostaatvergroting met lasers behandel.
Die gebruik van die laser in medisyne het neurochirurge in staat gestel om presiese insnydings en endoskopiese ondersoeke van die brein en rugmurg te maak.
Veeartse gebruik lasers vir endoskopiese prosedures, tumorkoagulasie, insnydings en fotodinamiese terapie.
Tandartse gebruik samehangende bestraling vir gatmaak, tandvleischirurgie, antibakteriese prosedures, tandheelkundige desensibilisering en or-gesigdiagnostiek.
Laser-pincet
Biomediese navorsers regoor die wêreld gebruik optiese pincet, sel-sorteerders en baie ander gereedskap. Laserpincet beloof beter en vinniger kankerdiagnose en is gebruik om virusse, bakterieë, klein metaaldeeltjies en DNS-stringe vas te vang.
In optiese pincet word 'n straal van koherente straling gebruik om mikroskopiese voorwerpe vas te hou en te draai, soortgelyk aan hoe metaal- of plastiek-pincet klein en brose voorwerpe kan optel. Individuele molekules kan gemanipuleer word deur hulle aan mikrongrootte skyfies of polistireenkrale te heg. Wanneer die balk die bal tref, is ditbuig en het 'n effense impak, druk die bal reguit in die middel van die balk.
Dit skep 'n "optiese lokval" wat in staat is om 'n klein deeltjie in 'n ligstraal vas te vang.
Laser in medisyne: voor- en nadele
Die energie van koherente bestraling, waarvan die intensiteit gemoduleer kan word, word gebruik om die sellulêre of ekstrasellulêre struktuur van biologiese weefsels te sny, te vernietig of te verander. Daarbenewens verminder die gebruik van lasers in medisyne, kortliks, die risiko van infeksie en stimuleer genesing. Die gebruik van kwantumgenerators in chirurgie verhoog die akkuraatheid van disseksie, maar dit is gevaarlik vir swanger vroue en daar is kontraindikasies vir die gebruik van fotosensitiserende middels.
Die komplekse struktuur van weefsels laat nie 'n ondubbelsinnige interpretasie van die resultate van klassieke biologiese ontledings toe nie. Lasers in medisyne (foto) is 'n effektiewe hulpmiddel vir die vernietiging van kankerselle. Kragtige bronne van samehangende bestraling tree egter onoordeelkundig op en vernietig nie net die aangetaste nie, maar ook die omliggende weefsels. Hierdie eienskap is 'n belangrike hulpmiddel in die mikrodisseksie tegniek wat gebruik word om molekulêre analise uit te voer op 'n plek van belang met die vermoë om selektief oortollige selle te vernietig. Die doel van hierdie tegnologie is om die heterogeniteit teenwoordig in alle biologiese weefsels te oorkom ten einde hul studie in 'n goed gedefinieerde populasie te fasiliteer. In hierdie sin het laser mikrodisseksie 'n beduidende bydrae gelewer tot die ontwikkeling van navorsing, tot begripfisiologiese meganismes wat vandag duidelik gedemonstreer kan word op die vlak van 'n bevolking en selfs 'n enkele sel.
Die funksionaliteit van weefselingenieurswese vandag het 'n belangrike faktor in die ontwikkeling van biologie geword. Wat gebeur as aktienvesels tydens verdeling gesny word? Sal 'n Drosophila-embrio stabiel wees as die sel tydens vou vernietig word? Wat is die parameters betrokke by die meristeemsone van 'n plant? Al hierdie probleme kan met lasers opgelos word.
Nanogeneeskunde
Onlangs het baie nanostrukture na vore gekom met eienskappe wat geskik is vir 'n reeks biologiese toepassings. Die belangrikste van hulle is:
- kwantumkolletjies is klein nanometer-grootte liguitstralende deeltjies wat in hoogs sensitiewe sellulêre beelding gebruik word;
- magnetiese nanopartikels wat toepassing gevind het in die mediese praktyk;
- polimeerdeeltjies vir ingekapselde terapeutiese molekules;
- metaal nanopartikels.
Die ontwikkeling van nanotegnologie en die gebruik van lasers in medisyne, kortom, het 'n rewolusie in die manier waarop medisyne toegedien word, verander. Suspensies van nanopartikels wat middels bevat, kan die terapeutiese indeks van baie verbindings verhoog (verhoog oplosbaarheid en doeltreffendheid, verminder toksisiteit) deur selektief aangetaste weefsels en selle te beïnvloed. Hulle lewer die aktiewe bestanddeel en reguleer ook die vrystelling van die aktiewe bestanddeel in reaksie op eksterne stimulasie. Nanotheranostiek is verder'n eksperimentele benadering wat die dubbele gebruik van nanopartikels, geneesmiddelverbindings, terapie en diagnostiese beeldingsinstrumente moontlik maak, wat die weg oopmaak vir persoonlike behandeling.
Die gebruik van lasers in medisyne en biologie vir mikrodisseksie en fotoablasie het dit moontlik gemaak om die fisiologiese meganismes van siekte-ontwikkeling op verskillende vlakke te verstaan. Die resultate sal help om die beste metodes van diagnose en behandeling vir elke pasiënt te bepaal. Die ontwikkeling van nanotegnologie in noue verband met vooruitgang in beeldvorming sal ook onontbeerlik wees. Nanomedisyne is 'n belowende nuwe vorm van behandeling vir sekere kankers, aansteeklike siektes of diagnostiek.
