Laser trong y học. Việc sử dụng laser trong y học và khoa học

Hơn năm mươi năm qua laser đã được sử dụng trong nhãn khoa, ung thư, phẫu thuật thẩm mỹ và nhiều khu vực khác của y học và nghiên cứu y sinh.

Về khả năng của việc sử dụng ánh sáng để điều trị bệnh đã được biết đến từ hàng ngàn năm trước. Người Hy Lạp và Ai Cập cổ đại sử dụng xạ trị năng lượng mặt trời, và hai ý tưởng này thậm chí còn liên quan với nhau trong thần thoại - vị thần Hy Lạp Apollo là vị thần của mặt trời và chữa bệnh.

Đó là chỉ sau khi nguồn bức xạ mạch lạc của sáng chế hơn 50 năm trước đã thực sự xác định tiềm năng sử dụng của ánh sáng trong y học.

Do tính chất đặc biệt của nó, laser là hiệu quả hơn so với bức xạ mặt trời hoặc các nguồn khác. Mỗi máy phát điện lượng tử đang hoạt động trong một phạm vi bước sóng rất hẹp và phát ra ánh sáng mạch lạc. Ngoài ra, laser trong y học cho phép bạn tạo nhiều năng lượng hơn. chùm năng lượng có thể được tập trung vào một điểm rất nhỏ, mà kết quả trong mật độ cao của nó. Các tính chất này đã dẫn đến một thực tế rằng laser ngày nay được sử dụng trong nhiều lĩnh vực chẩn đoán y tế, điều trị và phẫu thuật.

điều trị da và mắt

Việc sử dụng laser trong y học bắt đầu với nhãn khoa và da liễu. Maser được khai trương vào năm 1960. Và một năm sau đó Leon Goldman đã chứng minh như thế nào ruby laser đỏ trong y học có thể được sử dụng để loại bỏ các loạn sản mao mạch, nhiều nevi và u ác tính.

Ứng dụng này được dựa trên các nguồn ánh sáng kết hợp khả năng làm việc ở bước sóng cụ thể. Nguồn bức xạ mạch lạc hiện đang sử dụng rộng rãi để loại bỏ khối u, hình xăm, tóc và nốt ruồi.

Trong da liễu, laser được sử dụng các loại khác nhau và các bước sóng, mà là do các loại khác nhau của các tổn thương có thể chữa được và các vật liệu hấp thụ chính bên trong chúng. Bước sóng cũng phụ thuộc vào da của bệnh nhân.

Hôm nay nó là không thể thực hành da liễu và nhãn khoa mà không laser, kể từ khi họ đã trở thành những công cụ cơ bản của chăm sóc bệnh nhân. Việc sử dụng laser để điều chỉnh tầm nhìn và một loạt các ứng dụng mắt tăng lên sau khi Charlz Kempbell năm 1961 đã trở thành bác sĩ đầu tiên sử dụng tia laser đỏ trong y học để chữa trị các bệnh nhân bong võng mạc.

Sau đó, cho mục đích này, bác sĩ nhãn khoa bắt đầu sử dụng các nguồn bức xạ argon chặt chẽ ở phần xanh của quang phổ. Ở đây, các tính chất của mắt, đặc biệt là ống kính để tập trung các tia trong lĩnh vực bong võng mạc có liên quan. Đánh giá cao bộ máy quyền lực đó theo nghĩa đen mối hàn.

Bệnh nhân có một số hình thức thoái hóa điểm vàng có thể giúp phẫu thuật laser - quang đông laser và liệu pháp quang động. Trong thủ tục đầu tiên, một chùm bức xạ mạch lạc được sử dụng để kẹp niêm phong các mạch máu và làm chậm bệnh lý của họ về tăng trưởng dưới macula.

nghiên cứu tương tự được tiến hành vào năm 1940 với ánh sáng mặt trời, nhưng để hoàn thành thành công của họ trong những bác sĩ là cần thiết các đặc tính độc đáo của máy phát lượng tử. Sau khi áp dụng một tia laser argon đã trở thành một chảy máu nội bộ dừng lại. hấp thu có chọn lọc các ánh sáng màu xanh lá cây bởi hemoglobin - sắc tố tế bào máu đỏ - đã được sử dụng để chặn mạch máu chảy máu. Đối với việc điều trị ung thư phá hủy các mạch máu trong khối u và các chất dinh dưỡng cung cấp của nó.

Điều này không thể đạt được bằng cách sử dụng ánh sáng mặt trời. Y là rất bảo thủ, như nó phải được, nhưng các nguồn bức xạ mạch lạc được công nhận trong các lĩnh vực khác nhau của nó. Laser trong y học đã thay thế nhiều công cụ truyền thống.

Ophthalmology and Da liễu cũng được hưởng lợi từ các nguồn excimer của bức xạ mạch lạc trong phạm vi cực tím. Họ đã được sử dụng rộng rãi để thay đổi hình dạng của giác mạc (LASIK) cho điều chỉnh thị giác. Laser trong y học thẩm mỹ sử dụng để loại bỏ vết bẩn và nếp nhăn.

phẫu thuật thẩm mỹ hấp dẫn

Những phát triển công nghệ sẽ đầu tư thương mại chắc chắn phổ biến, vì chúng có một tiềm năng rất lớn để kiếm lời. Hãng phân tích Medtech Cái nhìn sâu sắc vào năm 2011 ước tính thị trường thiết bị laser mỹ phẩm trị giá hơn $ 1 tỷ. Trên thực tế, bất chấp sự sụt giảm trong nhu cầu tổng thể cho hệ thống y tế trong thời gian suy thoái kinh tế toàn cầu, phẫu thuật thẩm mỹ, dựa trên việc sử dụng laser, tiếp tục được hưởng nhu cầu ổn định tại Hoa Kỳ - thị trường chi phối hệ thống laser.

Hình ảnh và chẩn đoán

Laser trong y học đóng một vai trò quan trọng trong việc phát hiện sớm bệnh ung thư và nhiều bệnh khác. Ví dụ, ở Tel Aviv, một nhóm các nhà khoa học quan tâm đến quang phổ hồng ngoại sử dụng các nguồn hồng ngoại của bức xạ chặt chẽ. Lý do cho điều này là ung thư và mô khỏe mạnh có thể thấm khác nhau trong dải hồng ngoại. Một trong những ứng dụng đầy hứa hẹn của phương pháp này là việc xác định các khối u ác tính. ung thư da, chẩn đoán sớm là rất quan trọng đối với sự sống còn của bệnh nhân. Hiện nay, việc phát hiện các khối u ác tính là trên mắt, như vậy là dựa vào kỹ năng của bác sĩ.

Tại Israel, mỗi năm một lần, mỗi người có thể đi đến một buổi chiếu miễn phí của khối u ác tính. Vài năm trước đây tại một trong những trung tâm y tế lớn đã tiến hành nghiên cứu, kết quả là một cơ hội để quan sát rõ sự khác biệt trong phạm vi hồng ngoại của phần chênh lệch giữa tiềm năng, nhưng không phải là đặc điểm nguy hiểm, và các khối u ác tính xuất hiện.

Katzir, nhà tổ chức Hội nghị đầu tiên của SPIE Y Sinh Quang vào năm 1984, và nhóm của ông ở Tel Aviv cũng đã phát triển sợi quang được trong suốt đối với bước sóng hồng ngoại, cho phép mở rộng phương pháp này để chẩn đoán nội bộ. Ngoài ra, nó có thể là một thay thế nhanh chóng và không đau để smears thư cổ tử cung ở phụ khoa.

Xanh laser bán dẫn trong y học đã được áp dụng trong chẩn đoán huỳnh quang.

Hệ thống dựa trên máy phát lượng tử cũng đang bắt đầu để thay thế cho X-ray, được truyền thống được sử dụng trong chụp nhũ ảnh. X-quang các bác sĩ đặt một tiến thoái lưỡng nan khó khăn: để phát hiện đáng tin cậy của bệnh ung thư mà họ cần để có cường độ cao, nhưng sự tăng trưởng bức xạ bởi chính nó làm tăng nguy cơ ung thư. Ngoài ra, chúng tôi đã nghiên cứu khả năng sử dụng các xung laser rất nhanh chóng cho một hình ảnh vú, và các bộ phận khác của cơ thể như não.

Tháng Mười bằng mắt và không chỉ

Laser trong sinh học và y học đã được sử dụng trong sự gắn kết quang chụp cắt lớp (OCT), trong đó gây ra một làn sóng nhiệt tình. Kỹ thuật hình ảnh này sử dụng thuộc tính maser và có thể cung cấp một rất rõ ràng (về trình tự của một micron), một thời gian thực hình ảnh ba chiều và các mô sinh học thập tự giá. OCT đã được áp dụng trong nhãn khoa, và có thể, ví dụ, cho phép các bác sĩ nhãn khoa để xem một mặt cắt ngang của giác mạc để chẩn đoán rối loạn võng mạc và bệnh tăng nhãn áp. Ngày nay, máy bắt đầu được sử dụng cả trong các lĩnh vực khác của y học.

Một trong những khu vực lớn nhất hình thành do Tháng Mười tham gia có được động mạch hình ảnh sợi quang. Chụp cắt lớp vi tính mạch lạc quang có thể được sử dụng để đánh giá tình trạng dễ bị vỡ mảng bám không ổn định.

Kính hiển vi của các sinh vật sống

Laser trong khoa học, kỹ thuật, y học cũng đóng một vai trò quan trọng trong nhiều loại kính hiển vi. một số lượng lớn các nghiên cứu đã được thực hiện trong lĩnh vực này, mục đích là để hình dung những gì đang xảy ra bên trong cơ thể của bệnh nhân mà không cần dùng dao mổ.

Các khó khăn nhất để loại bỏ các bệnh ung thư là sự cần thiết phải thường xuyên dùng đến các dịch vụ của kính hiển vi, các bác sĩ phẫu thuật có thể chắc chắn rằng tất cả mọi thứ được thực hiện một cách chính xác. Khả năng làm kính hiển vi "sống" và trong thời gian thực là một thành tựu đáng kể.

Một ứng dụng mới của laser trong nghệ thuật và y học - quét kính hiển vi quang học trường gần, có thể tạo ra hình ảnh với độ phân giải cao hơn nhiều so với các kính hiển vi thông thường. Phương pháp này được dựa trên các sợi quang học với bậc ở hai đầu, có kích thước nhỏ hơn bước sóng của ánh sáng. Điều này cho phép các hình ảnh subwavelength, và đặt nền móng cho những hình ảnh của các tế bào sinh học. Việc sử dụng công nghệ này trong laser hồng ngoại sẽ cho phép hiểu rõ hơn về bệnh Alzheimer, ung thư, và những thay đổi khác trong các tế bào.

Liệu pháp quang động và phương pháp điều trị khác

Sự phát triển trong lĩnh vực sợi quang học giúp trao quyền cho việc sử dụng laser và các lĩnh vực khác. Bên cạnh đó, họ cho phép chẩn đoán trong cơ thể, năng lượng của bức xạ mạch lạc có thể được truyền đến nơi nó là cần thiết. Điều này có thể được sử dụng trong việc điều trị. laser sợi được nhiều hơn nữa tiên tiến. Họ triệt để thay đổi tương lai của y học.

Lĩnh vực Photomedicine, sử dụng hóa chất nhạy sáng tương tác với cơ thể một cách đặc biệt, có thể nghỉ mát để sử dụng laser cho cả chẩn đoán và điều trị của bệnh nhân. Trong liệu pháp quang động (PDT), ví dụ, một laser và một loại thuốc cảm quang có thể khôi phục thị lực ở những bệnh nhân với hình thức "ẩm ướt" của thoái hóa điểm vàng liên quan đến tuổi, nguyên nhân chính gây mù lòa ở người trên 50 tuổi.

Trong ung thư một số porphyrin tích tụ trong tế bào ung thư, và huỳnh quang khi được chiếu sáng bước sóng nhất định, cho thấy vị trí của khối u. Nếu các hợp chất tương tự được sau đó đánh dấu một bước sóng khác nhau, họ trở nên độc hại và tiêu diệt các tế bào bị hư hỏng.

Một laser khí helium-neon màu đỏ được sử dụng trong y học trong điều trị loãng xương, bệnh vẩy nến, viêm loét tĩnh mạch, vv Như tần số này được hấp thu tốt bởi hemoglobin và các enzym. Bức xạ chậm viêm, phù nề và xung huyết ngăn ngừa, cải thiện nguồn cung cấp máu.

xử lý cá nhân

Hai lĩnh vực khác, trong đó có một sử dụng cho laser - di truyền và biểu sinh.

Trong tương lai, tất cả mọi thứ sẽ xảy ra ở cấp độ nano, mà sẽ cho phép để hành nghề y tại quy mô tế bào. Laser có thể tạo ra xung femto giây và điều chỉnh để một bước sóng cụ thể, là đối tác lý tưởng cho các bác sĩ.

Điều này sẽ mở ra cánh cửa cho một điều trị cá nhân dựa trên bộ gen của từng bệnh nhân.

Leon Goldman - người sáng lập Y Laser

Nói về việc sử dụng laser trong điều trị người, chưa kể đến Leon Goldman. Nó được biết đến như là "cha đẻ" của y học laser.

Một năm sau khi nguồn bức xạ mạch lạc Goldman phát minh các nhà nghiên cứu đầu tiên sử dụng nó để điều trị các bệnh ngoài da. Các kỹ thuật áp dụng khoa học đã mở đường cho sự phát triển tiếp theo của da liễu laser.

nghiên cứu của mình vào giữa những năm 1960 đã dẫn đến việc sử dụng một maser ruby trong phẫu thuật của võng mạc và để khám phá như khả năng bức xạ mạch lạc đồng thời cắt da và niêm phong các mạch máu, hạn chế chảy máu.

Goldman, người đã làm việc cho hầu hết sự nghiệp của mình, một bác sĩ da liễu tại Đại học Cincinnati, được thành lập Society of Laser Mỹ trong y học và phẫu thuật, và đã giúp đặt nền móng cho sự an toàn laser. Ông qua đời vào năm 1997

thu nhỏ

2-micron đầu tiên Laser kích thước của một chiếc giường đôi và làm mát bằng nitơ lỏng. Hôm nay xuất hiện diode phù hợp trong lòng bàn tay, và thậm chí nhiều hơn laser sợi nhỏ. những thay đổi đó đang mở đường cho các ứng dụng mới và phát triển. Y học trong tương lai sẽ có một tia laser nhỏ cho phẫu thuật não.

Nhờ tiến bộ công nghệ có giảm liên tục của chi phí. Cũng giống như laser đã trở nên phổ biến trong ngành điện tử tiêu dùng, họ bắt đầu đóng một vai trò then chốt trong các thiết bị bệnh viện.

Nếu laser trước đó trong y học là rất lớn và phức tạp, ngày nay sản xuất sợi quang làm giảm đáng kể chi phí, và việc chuyển đổi sang nanolevel sẽ tiếp tục giảm chi phí.

các ứng dụng khác

Sử dụng laser tiết niệu có thể điều trị hẹp niệu đạo, mụn cóc lành tính, sỏi tiết niệu, bàng quang co, và mở rộng tuyến tiền liệt.

Việc sử dụng laser trong phẫu thuật thần kinh thuốc kích hoạt để thực hiện cắt giảm chính xác và thực hiện kiểm tra nội soi của bộ não và tủy sống.

Bác sĩ thú y sử dụng laser cho các thủ tục nội soi, đông máu của khối u, vết rạch, và liệu pháp quang động.

Các nha sĩ sử dụng ánh sáng kết hợp để làm lỗ hổng trong phẫu thuật nướu cho các thủ tục kháng khuẩn, gây tê nha khoa và chẩn đoán roto-mặt.

nhíp tia laser

các nhà nghiên cứu y sinh đã sử dụng nhíp quang học trên toàn thế giới, máy phân loại tế bào, cũng như nhiều công cụ khác. nhíp Laser hứa tốt hơn và chẩn đoán nhanh hơn của bệnh ung thư và sử dụng để chụp virus, vi khuẩn, các hạt kim loại tốt và sợi DNA.

Các nhíp quang mạch lạc chùm bức xạ được sử dụng để giữ và xoay đối tượng vi trong cùng một cách như kim loại hoặc nhựa nhíp có thể nhặt vật phẩm nhỏ và mong manh. phân tử riêng lẻ có thể được thao tác bằng cách dán chúng vào một mảnh thủy tinh hoặc hạt có kích cỡ micron bằng polystyrene. Khi chùm tia chạm bóng, nó cong và có một ảnh hưởng nhỏ, đẩy bóng thẳng vào trung tâm của chùm tia.

Điều này tạo ra một "cái bẫy quang học", mà là khả năng giữ các hạt nhỏ trong chùm ánh sáng.

y học Laser: ưu và nhược điểm

Năng lượng của bức xạ mạch lạc, cường độ có thể được điều chế, được sử dụng để cắt, phá hủy hoặc thay đổi của tế bào hoặc cấu trúc ngoại bào của các mô sinh học. Hơn nữa, việc sử dụng laser trong y học, trong ngắn hạn, làm giảm nguy cơ nhiễm trùng và thúc đẩy chữa bệnh. Việc sử dụng laser trong phẫu thuật làm tăng tính chính xác của việc cắt giảm, tuy nhiên, họ là những nguy hiểm cho phụ nữ mang thai và có một chống chỉ định cho sử dụng photosensitizing ma túy.

Cấu trúc phức tạp của các mô không cho phép một sự giải thích rõ ràng về kết quả xét nghiệm sinh học cổ điển. Laser trong y học (ảnh) là một công cụ hiệu quả cho việc phá hủy các tế bào ung thư. Tuy nhiên, nguồn sức mạnh của bức xạ mạch lạc là một cách bừa bãi và phá hủy không chỉ bị ảnh hưởng, mà còn các mô xung quanh. Thuộc tính này - một công cụ quan trọng đối với phương pháp Microdissection sử dụng để phân tích phân tử ở những nơi quan tâm với khả năng hủy diệt có chọn lọc các tế bào không cần thiết. Mục tiêu của công nghệ này là để khắc phục tình trạng không đồng nhất hiện diện trong tất cả các mô sinh học, để tạo điều kiện nghiên cứu của họ về dân số được xác định rõ. Trong ý nghĩa này, các Microdissection laser đã có những đóng góp đáng kể cho sự phát triển của nghiên cứu trong sự hiểu biết về cơ chế sinh lý mà ngày nay có thể được chứng minh rõ ràng ở mức dân số, và thậm chí một tế bào duy nhất.

kỹ thuật mô chức năng đã trở thành một yếu tố quan trọng trong sự phát triển của sinh học. Chuyện gì xảy ra nếu chúng ta cắt các sợi actin trong bộ phận? Liệu phôi ruồi giấm là ổn định nếu phá hủy các tế bào khi gấp điều kiện? các thông số liên quan đến khu vực nhà máy mô phân sinh là gì? Tất cả những vấn đề có thể được giải quyết với sự giúp đỡ của laser.

nanomedicine

Gần đây, một đa số các cấu trúc nano có tính chất phù hợp cho một loạt các ứng dụng sinh học. Điều quan trọng nhất là:

• chấm lượng tử - phát ra các hạt nhỏ có kích thước nanomet được sử dụng trong tế bào hình ảnh độ nhạy cao;
• hạt nano từ tính mà đã tìm thấy ứng dụng trong hành nghề y;
• hạt polymer cho các phân tử điều trị đóng gói;
• hạt nano kim loại.

Sự phát triển của công nghệ nano và việc sử dụng laser trong y học, trong ngắn hạn, đã cách mạng hóa cách quản lý thuốc. Các hệ thống treo của các hạt nano chứa thuốc có thể nâng cao chỉ số điều trị của nhiều hợp chất (hiệu quả và tăng độ tan, độc tính thấp hơn) bởi hành động chọn lọc trên các mô và các tế bào bị ảnh hưởng. Họ cung cấp những thành phần hoạt chất cũng như phát hành kiểm soát các thành phần hoạt chất để đáp ứng với kích thích bên ngoài. Nanoteranostika cách tiếp cận thực nghiệm là tiếp tục cung cấp sử dụng kép của hạt nano, hợp chất ma túy, điều trị và các đại lý chẩn đoán hình ảnh, mà mở đường cho điều trị cá nhân.

Việc sử dụng laser trong y học và sinh học cho Microdissection và fotoablatsii phép ở các cấp độ khác nhau của sự hiểu biết về cơ chế sinh lý của sự phát triển của bệnh. Kết quả sẽ giúp xác định những phương pháp tốt nhất của chẩn đoán và điều trị của mỗi bệnh nhân. phát triển công nghệ nano trong mối liên hệ chặt chẽ với những thành tựu trong lĩnh vực hình ảnh cũng sẽ là cần thiết. Nanomedicine là một hình thức mới đầy hứa hẹn điều trị cho một số loại ung thư, bệnh truyền nhiễm hoặc chẩn đoán.