Лазери в медицината. Използването на лазери в медицината и науката

През последните петдесет години лазери са били използвани в офталмологията, онкология, пластична хирургия и много други области на медицината и биомедицински изследвания.

На възможността за използване на светлина за лечение на болестта е позната от преди хиляди години. Древните гърци и египтяни използват слънчевата радиация терапия, и тези две идеи дори са свързани помежду си в митологията - гръцки бог Аполон е богът на слънцето и изцелението.

Едва след последователна източник на излъчване на изобретението преди повече от 50 години наистина беше установено потенциално приложение на светлината в областта на медицината.

Благодарение на специални свойства, лазерът е много по-ефективно от слънчевата радиация или други източници. Всеки квантов генератор работи в редица много тясна дължина на вълната и излъчва кохерентна светлина. Също така, лазери в медицината позволяват да създавате по-голяма мощност. Енергия на потока може да се фокусира в много малка точка, което води до високата си плътност. Тези свойства са довели до факта, че днес лазери се използват в много области на медицинската диагностика, лечение и хирургия.

третиране на кожата и очите

Използването на лазери в медицината започна с офталмологията и дерматологията. Мазер е открит през 1960. И една година след това Леон Голдман демонстрира как рубинено червен лазер в медицината може да се използва за отстраняване на капилярна дисплазия, разнообразието на невуси и меланом.

Това приложение се основава на кохерентни светлинни източници способност за работа в определена дължина на вълната. Източници на последователна радиация сега са широко използвани за отстраняване на тумори, татуировки, коса и молове.

В дерматологията, лазери се използват различни видове и дължина на вълната, която се причинява от различни видове могат да бъдат лекувани лезии и основната абсорбиращ материал вътре в тях. дължина на вълната също така, че зависи от кожата на пациента.

Днес е невъзможно да се практикува дерматология и офталмологията без лазери, тъй като те са се превърнали в основни инструменти на грижите за пациента. Използването на лазери за корекция на зрението и голямо разнообразие от приложения очни увеличили след Чарлс Кембъл през 1961 г. стана първият лекар да използва червен лазер в медицината за лечение на пациента с отлепване на ретината.

По-късно, за тази цел, офталмолози започнати с помощта на аргон източници на съгласуван радиация в зелената част на спектъра. Тук, на свойствата на окото, по-специално на обектива, за да се фокусира лъча в областта на отлепване на ретината са замесени. Силно апарат мощност буквално заварки.

Пациенти с някои форми на макулна дегенерация могат да помогнат на лазерната хирургия - лазерна фотокоагулация и фотодинамична терапия. В първата процедура, лъч съгласуван радиация се използва за уплътняване на кръвоносните съдове и тяхната патологична забавяне на растеж под макулата.

Подобни проучвания са проведени през 1940 г. със слънчева светлина, но и за тяхното успешно завършване на лекарите са били необходими на уникалните свойства на квантовите генератори. След прилагането на аргонов лазер е станал край вътрешно кървене. Селективно абсорбция на зелена светлина от хемоглобин - пигментни червените кръвни клетки - се използва за блокиране на кръвоносните съдове кървене. За лечението на рак унищожи кръвоносните съдове в тумора и неговия хранителен субстрат.

Това не може да се постигне чрез използване на слънчева светлина. Медицината е много консервативна, както трябва да бъде, но източниците на последователна радиация получиха признание в различните му части. Лазери в медицината са заменили много традиционни инструменти.

Офталмология и дерматология също се възползвали от ексимерни източници на кохерентна радиация в ултравиолетовия диапазон. Те са били широко използвани за промяна на формата на роговицата (LASIK) за корекция на зрението. Лазери в естетичната медицина използват за премахване на петна и бръчки.

Изгоден козметична хирургия

Тези технологични новости неизбежно ще популярните търговски инвеститори, тъй като те имат огромен потенциал за печалба. Фирмата за маркетингови анализи Medtech Insight през 2011 г. възлиза на пазара на козметични лазерно оборудване на стойност повече от $ 1 милиард. В действителност, въпреки спада в общото търсене на здравна система по време на глобалната рецесия, козметична хирургия, на базата на използването на лазери, продължават да се ползват стабилно търсене в САЩ - доминираща пазара на лазерни системи.

Визуализация и диагностика

Лазери в медицината да играят важна роля в ранното откриване на рака и много други заболявания. Например, в Тел Авив, група учени интересуват инфрачервена спектроскопия с използване инфрачервени източници на съгласуван радиация. Причината за това е, че рак и здрава тъкан може да има различна пропускливост в инфрачервения диапазон. Един от обещаващите приложения на този метод е определянето на меланом. Рак на кожата, ранна диагностика е много важна за оцеляването на пациентите. В момента на откриването на меланом е за очите, така че трябва да се разчита на уменията на лекаря.

В Израел, веднъж годишно, всеки човек може да отиде на безплатен скрининг на меланом. Преди няколко години в един от най-големите медицински центрове провежда проучването, което доведе до възможност за ясно се наблюдава разлика в инфрачервения диапазон от разликата между потенциала, но не и опасни характеристики, както и настоящето меланом.

Katzir, организатор на първата конференция на SPIE биомедицинските оптика през 1984 г., и отбора си в Тел Авив също са разработили оптични влакна, които са прозрачни за инфрачервени вълни, което позволява да се разшири този метод към вътрешните диагностика. В допълнение, тя може да бъде бърза и безболезнена алтернатива на шийката на матката петна в гинекологията.

Видео: Становище професор по лазерна корекция на зрението / Femptosekundny лазер / faberinfo

син полупроводников лазер в медицината се прилага в флуоресценция диагноза.

Системите, основани на квантовата генератори също започват да се замени с рентгенови лъчи, които традиционно се използват в мамография. Рентгенови лъчи Да станеш лекар пред дилема: за надеждно откриване на рак те трябва да са с висока интензивност, но ръст радиация от само себе си, увеличава риска от рак. Алтернативно, ние изследвахме възможността за използване на много бързи лазерни импулси за изображение на гърдата и други части на тялото, като мозъка.

ОСТ окото и не само

Лазери в биологията и медицината са били използвани в оптичната кохерентна томография (ОСТ), което предизвика вълна от ентусиазъм. Тази техника се използва за изображения мазер свойства и може да даде много ясен (от порядъка на микрона), в реално време триизмерни изображения, както и напречен биологична тъкан. Октомври вече се прилага в офталмологията, и може, например, позволява на офталмолог да видим сечение на роговицата за диагностициране на заболявания на ретината и глаукома. Днес, машини започва да се използва и в други области на медицината.

Един от най-големите области, образувани поради октомври ангажирани получи артерии изображения влакна оптичен. Оптична кохерентна томография може да се използва за оценка на състоянието склонни към руптура на нестабилна плака.

Микроскопия на живите организми

Лазери в науката, инженерството, медицината също играят ключова роля в много видове микроскопия. голям брой изследвания е направено в тази област, като целта е да се визуализира това, което се случва вътре в тялото на пациента, без използването на скалпел.

Най-трудно за отстраняване на рак, е необходимостта от постоянно прибягва до услугите на микроскопа, хирургът може да се уверете, че всичко е направено правилно. Способността да се направи микроскопия "на живо" и в реално време е значително постижение.

Ново заявление на лазери в техниката и медицината - сканиране на близък обхват оптична микроскопия, която може да произвежда изображения с резолюция много по-високи от тези на конвенционалните микроскопи. Този метод се основава на оптични влакна с прорези в краищата, са по-малки от дължината на вълната на светлината. Това позволи на изображения subwavelength и положи основите за изобразяване на биологични клетки. Използването на тази технология в инфрачервени лазери ще позволи по-добро разбиране на болестта на Алцхаймер, рак и други промени в клетките.

Фотодинамичната терапия и други лечения

Развитието в областта на оптичните влакна помагат да се даде възможност за използването на лазери и други области. Освен това, те позволяват диагноза в рамките на тялото, енергията на последователна радиация могат да бъдат предадени до мястото, където е необходимо. Това може да се използва за лечение. лазери влакна стане много по-напреднали. Те коренно да промени бъдещето на медицината.

Област на Photomedicine, като се използва светлочувствителни химикали, които взаимодействат с тялото по специален начин, може да прибегне до помощта на лазери за диагностика, така и за лечение на пациенти. В фотодинамична терапия (PDT), например, лазерно и светлочувствителността на лекарството може да възстанови зрението при пациенти с "мокър" форма на свързана с възрастта дегенерация на макулата, основна причина за слепота при хората на възраст над 50 години.

В някои онкология порфирини натрупват в раковите клетки, и флуоресцират при осветяване определена дължина на вълната, което показва местоположението на тумора. Ако същите тези съединения след това се подчертават различна дължина на вълната, те стават токсични и убиват увредените клетки.

Червена лазерна газ хелий-неонов се използва в медицината за лечение на остеопороза, псориазис, венозни язви и т.н., както тази честота се абсорбира добре от хемоглобина и ензими. Радиация забавя възпаление, оток и хиперемия предотвратява, подобрява кръвоснабдяването.

персонализирано лечение

Две други области, в които има употреба на лазери - генетика и епигенетиката.

В бъдеще, всичко ще се случи при наночастиците, което ще позволи да практикува медицина в скалата на клетката. Лазери, които могат да генерират фемтосекундни импулси и настроени към определена дължина на вълната, са идеални партньори за лекари.

Това ще отвори вратата за персонализирано лечение на базата на генома на всеки отделен пациент.

Leon Goldman - създател на лазерен медицина

Говорейки за използването на лазери в лечението на хора, да не говорим Леон Голдман. Той е известен като "бащата" на лазерната медицина.

видео: "да ви благослови" - използването на лазери в медицината - част 1

Една година след последователна източник на светлина, Goldman изобретение първият изследовател, за да го използва за лечение на кожни заболявания. Техниката се прилага учен на който проправи пътя за по-нататъшното развитие на лазерна дерматология.

Неговите изследвания в средата на 1960 доведе до използването на рубин мазер по хирургия на ретината и на такива открития като възможност за последователна радиация в същото време намаляване на кожата и запечата кръвоносните съдове, което ограничава кървене.

Goldman, който е работил за голяма част от кариерата си, дерматолог в университета в Синсинати, основана на Американското дружество на лазерите в медицината и хирургията, и помогна да постави основите на лазерна безопасност. Умира през 1997 г.

миниатюризация

Първият 2 микрона лазери размера на двойно легло и се охлажда с течен азот. Днес се появи диод, който се побира в дланта, а дори и повече лазери миниатюрни влакна. Тези промени проправят пътя за нови приложения и разработки. Медицина на бъдещето ще има малки лазери за мозъчна операция.

Видео: Учене лазерна татуировка и татуировка Nd: YAG лазер # udalenietatuazhaobuchenie

Благодарение на технологичния прогрес има постоянно намаляване на разходите. Точно както лазери са станали нещо обичайно в потребителската електроника, те започнаха да играят ключова роля в болнично оборудване.

Ако по-рано лазери в медицината беше много големи и сложни, то днес тяхното производство на оптични влакна значително намаляване на разходите, както и прехода към nanolevel допълнително ще намалят разходите.

други приложения

Използването на лазери уролози могат да се лекуват стриктура на уретрата, доброкачествени брадавици, пикочните камъни, свиване на разширяването на пикочния мехур и простата.

Използването на лазер в медицината активиран неврохирурзи да направи точни съкращения и да извършват ендоскопски изследвания на мозъка и гръбначния мозък.

Ветеринарните лекари използват лазери за ендоскопски процедури, коагулация на тумори, инцизия и фотодинамична терапия.

Зъболекарски използват кохерентна светлина за получаване на дупки в хирургията смола за антибактериални процедури, дентална десенсибилизация и рото-челюстна диагноза.

лазерни пинсети

Биомедицинските изследователи са използвали оптични пинсети по целия свят, мобилни сортировачи, както и много други инструменти. Лазерни пинсети обещават по-добри и по-бързо диагностициране на рак и се използват за улавяне на вируси, бактерии, фини метални частици и ДНК вериги.

Най-оптични пинсети съгласуван лъч на радиация се използва да държи и да се върти микроскопични обекти по същия начин, както и метални или пластмасови пинсета могат да улавят малки и чупливи предмети. Отделните молекули могат да бъдат манипулирани от тях се придържа към парче стъкло или микрона по размер гранули полистирол. Когато лъч удари топката, тя е извита и има малък ефект, бутане на топката право в центъра на лъча.

Това създава "оптичен филтър", който е в състояние да задържи малки частици в лъча светлина.

Лазерна медицина: плюсове и минуси

Енергията на съгласуван радиация, интензитетът на който може да бъде модулиран, се използва за рязане, унищожаване или промяна на клетката или извънклетъчната структурата на биологичните тъкани. Освен това, използването на лазери в медицината, по-кратко, намалява риска от инфекция и насърчава изцеление. Използването на лазери в хирургията увеличава точността на среза, обаче, те са опасни за бременни жени и не е противопоказание за употреба на фотосенсизибилизиращо наркотици.

Сложната структура на тъканите не позволява еднозначно тълкуване на резултатите от класическите биологични анализи. Лазери в медицината (снимка) са ефективно средство за унищожаване на ракови клетки. Въпреки това, мощни източници на кохерентна радиация са безразборно и да унищожи не само са засегнати, но и околните тъкани. Това свойство - важен инструмент за метод Микродисекция използва за молекулярен анализ в места от интерес с възможност за селективно унищожаване на излишни клетки. Целта на тази технология е да се преодолее хетерогенността присъства във всички биологични тъкани, за да се улесни тяхното изследване на добре дефинирана популация. В този смисъл, лазерна микродисекция е направил значителен принос за развитието на научните изследвания в разбирането на физиологичните механизми, които днес могат да бъдат ясно показаха на ниво популация, а дори и една клетка.

Функционално тъканното инженерство се превръща в основен фактор в развитието на биологията. Какво се случва, ако режем актиновите нишки играе в Шампионската лига? Ще ембриона Drosophila е стабилен, ако унищожат клетки при сгъване условия? Какви са параметрите, които участват в завод меристем зона? Всички тези проблеми могат да бъдат решени с помощта на лазери.

наномедицина

Напоследък множество наноструктури притежаващи свойства, подходящи за различни биологични приложения. Най-важните са:

• квантови точки - излъчване на малки частици с размери нанометър използвани при висока чувствителност изображения клетка;
• магнитни наночастици, които са намерили приложение в медицинската практика;
• полимерни частици за капсулирани терапевтични молекули;
• метални наночастици.

Развитието на нанотехнологиите и използването на лазери в медицината, по-кратко, е революция в начина на прилагане на лекарства. Суспензиите на наночастици, съдържащи лекарства могат да увеличат терапевтичният индекс на много съединения (ефикасност и повишават разтворимостта, ниска токсичност) чрез селективно действие върху засегнатите тъкани и клетки. Те доставяне на активния ингредиент, както и контролирано освобождаване на активната съставка в отговор на външни стимули. Nanoteranostika експериментален подход по-нататък се осигурява двойна употреба на наночастици, лекарствено съединение, терапия и диагностични агенти изображения, който се отваря пътя за персонално лечение.

Използването на лазери в медицината и биологията за Микродисекция и fotoablatsii оставя при различни нива на разбиране на физиологичните механизми на развитието на заболяването. Резултатите ще помогне за определяне на най-добрите методи за диагностика и лечение на всеки пациент. развитие Нанотехнологии в тясна връзка с постиженията в областта на изображения също ще бъде от съществено значение. Наномедицина е обещаваща нова форма на лечение на някои видове рак, инфекциозно заболяване или диагноза.