Lasery v medicíně. Využití laserů v medicíně a vědě

Za posledních padesát let byly lasery používané v očním lékařství, onkologie, plastické chirurgie a mnoha dalších oblastech medicíny a biomedicínského výzkumu.

Na možnosti využití světla při léčbě onemocnění je známa již tisíce let. Staří Řekové a Egypťané používali sluneční radiační terapii, a tyto dvě myšlenky byly dokonce navzájem souvisí v mytologii - řeckého boha Apollo byl bohem slunce a léčení.

Teprve po koherentní zdroj záření podle tohoto vynálezu před více než 50 lety byla sice identifikovat potenciální využití světla v medicíně.

Vzhledem ke svým zvláštním vlastnostem, laser je mnohem účinnější než slunečního záření nebo z jiných zdrojů. Každý kvantový generátor pracuje ve velmi úzkém rozmezí vlnových délek a vyzařuje koherentní světlo. Také laserů v medicíně umožňují vytvářet více energie. energie paprsek může být zaměřena na velmi malou bodu, což vede k vysoké hustotě. Tyto vlastnosti vedly k tomu, že dnes lasery se používají v mnoha oblastech lékařské diagnostiky, léčby a chirurgii.

Kožní a oční ošetření

Využití laserů v medicíně začal oftalmologie a dermatologii. Maser byla otevřena v roce 1960. A rok nato Leon Goldman ukázal, jak rubínové laser v medicíně mohou být použity k odstranění kapilární dysplazie, různé névy a melanomu.

Tato aplikace je založena na koherentních světelných zdrojů schopnost pracovat na specifické vlnové délce. Zdroje koherentního záření jsou nyní široce používají k odstranění nádorů, tetování, vlasy a mol.

V dermatologii, lasery jsou používány různé druhy a vlnové délky, která je způsobena různými typy léčitelných lézí a hlavní absorpční materiál uvnitř nich. vlnová délka Také záleží na kůži pacienta.

Dnes je možné praktikovat dermatologie a oftalmologie bez laserů, protože se staly základní nástroje péče o pacienty. Využití laserů pro korekci vidění a širokou škálu oční aplikace zvýšil po Charles Campbell v roce 1961 se stal prvním lékařem pomocí červeného laseru v medicíně k léčbě pacienta s odchlípení sítnice.

Později se pro tento účel, očních začal používat zdroje argonu koherentního záření v zelené části spektra. Zde, vlastnosti oka, zejména čočky zaměřit se zapojilo nosník v oblasti odchlípení sítnice. Vysoce ústrojí doslova svary.

Pacienti s některými formami makulární degenerace mohla pomoci laserovou operaci - laserová fotokoagulace a fotodynamické terapie. V prvním postupu je svazek koherentního záření se používá pro utěsnění cévy a jejich patologický zpomalení růstu pod makuly.

Podobné studie byly provedeny v roce 1940 se slunečním světlem, ale i pro jejich úspěšné dokončení lékařů bylo zapotřebí jedinečné vlastnosti kvantových generátorů. Po aplikaci argonovým laserem se stala zastavení vnitřní krvácení. Selektivní absorpce zeleného světla hemoglobinem - pigmentové červené krevní buňky - byl použit pro blokování krvácení cév. Pro léčbu rakoviny zničit krevních cév uvnitř nádoru a jeho dodávajícího živiny.

Toho nelze dosáhnout pomocí slunečního světla. Medicína je velmi konzervativní, jak by mělo být, ale zdroje koherentního záření získal uznání v různých oblastech. Lasery v medicíně mají nahradit mnoho tradičních nástrojů.

Oftalmologie a Dermatology také těžil z excimer zdrojů koherentního záření v ultrafialové oblasti. Byly široce používá pro změnu tvaru rohovky (LASIK), pro korekci zraku. Lasery v estetické medicíně používá k odstranění skvrn a vrásek.

Lukrativní kosmetická chirurgie

Tento technologický vývoj nevyhnutelně populárních komerčních investorů, protože mají obrovský potenciál pro zisk. Analytická firma MedTech Insight v roce 2011 odhaduje na trh kosmetických laserových zařízení v hodnotě více než $ 1 miliarda. Navzdory poklesu celkové poptávky po zdravotní systém během globální recese, kosmetická chirurgie, založený na použití laserů, i nadále využívat stabilní poptávky ve Spojených státech - dominantní laserových systémů na trhu.

Vizualizace a diagnostika

Lasery v medicíně hrají důležitou roli při včasném rozpoznání rakoviny a mnoha dalších nemocí. Například, v Tel Aviv, skupinou vědců zájem infračervenou spektroskopií pomocí infračervené zdroje koherentního záření. Důvodem pro to je, že rakovina a zdravé tkáně mohou mít různou propustnost v infračervené oblasti. Jedním z perspektivních aplikací této metody je identifikace melanomu. rakovina kůže, včasná diagnóza je pro přežití pacientů velmi důležité. V současné době je detekce melanomu je na očích, takže se spoléhat na lékaře dovednost.

V Izraeli, jednou za rok, každý člověk může jít na bezplatné promítání melanomu. Před několika lety v jednom z hlavních lékařských středisek provedli studii, která vyústila v možnost jasně pozorovat rozdíl v infračervené oblasti rozdílu mezi potenciálem, ale ne nebezpečné vlastnosti a současný melanomu.

Katzir organizátor první konferenci SPIE biomedicínských optiky v roce 1984, a jeho tým v Tel Aviv také vyvinuli optických vláken, které jsou transparentní pro infračervené vlnové délky, což umožňuje rozšířit tuto metodu pro vnitřní diagnostiky. Kromě toho může být rychlé a bezbolestné alternativou cervikálních nátěrech v gynekologii.

Video: Stanovisko Professor korekce zraku laserem / Femptosekundny laser / faberinfo

modrý polovodičový laser v medicíně byl použit v diagnóze fluorescence.

Systémy založené na kvantových generátorů také začínají nahradit rentgen, který byl tradičně používaný v mamografii. Rentgenové paprsky Stát se lékař před dilema: pro spolehlivou detekci karcinomů, které potřebují být vysoké intenzity, ale růst záření samo o sobě zvyšuje riziko vzniku rakoviny. Alternativně jsme studovali možnost použití velmi rychlé laserové impulsy pro obraz prsu a další části těla, jako je mozek.

Října do oka, a to nejen

Lasery v biologii a medicíně byly použity v OCT (OCT), která vyvolala vlnu nadšení. Tato zobrazovací technika využívá vlastnosti Maser a může poskytnout velmi jasně (v řádu mikronů), v reálném čase, trojrozměrný obraz a vzájemný biologické tkáně. ZZÚ již byly použity v oftalmologii, a může, například, umožňují očním vidět průřez rohovky pro diagnostiku onemocnění sítnice a glaukomu. Dnes stroje začaly používat i v jiných oborech medicíny.

Jeden z největších ploch, vytvořených v důsledku října záběru získat optické vlákno zobrazovací tepny. Optická koherentní tomografie může být použit k posouzení stavu náchylný k prasknutí nestabilního plaku.

Mikroskopie živých organismů

Lasery v oblasti vědy, techniky, medicíny také hrají klíčovou roli v mnoha typů mikroskopie. velké množství výzkumů bylo provedeno v této oblasti, jejichž cílem je, aby představit, co se děje uvnitř těla pacienta bez použití skalpelu.

Nejtěžší odstranit rakovinou je potřeba neustále se uchýlit k službám mikroskopu, chirurg může ujistit, že všechno se děje správně. Schopnost dělat mikroskopie „živé“ a v reálném čase je významným úspěchem.

Nová aplikace laserů v oboru a medicíně - skenování v blízkém poli optické mikroskopie, který může produkovat obrazy s rozlišením mnohem vyšší než u běžných mikroskopů. Tato metoda je založena na optických vláknech se zářezy na koncích, jsou menší než vlnová délka světla. To umožnilo zobrazování subwavelength, a položil základ pro zobrazování biologických buněk. Použití této technologie infračervených laserů umožní lépe porozumět Alzheimerově chorobě, rakoviny a dalších změn v buňkách.

Fotodynamická terapie a další procedury

Vývoj v oblasti optických vláken pomoci posílit využití laserů a dalších oborech. Kromě toho umožňují diagnózu v těle, energie koherentního záření může být přenášena na místo, kde je to potřeba. Toho lze využít při léčbě. vláknové lasery stávají mnohem vyspělejší. Jejich radikálně změnit budoucnost medicíny.

Oblast Photomedicine použití citlivé na světlo, chemické látky, které interagují s tělem ve zvláštním způsobem, se mohou s pomocí laserů pro diagnostiku a léčbu pacientů. Ve fotodynamické terapii (PDT), například laser a fotosenzitivní léčivo může obnovit vidění u pacientů s „mokrým“ formy makulární degenerace související s věkem, hlavní příčinou slepoty u lidí ve věku nad 50 let.

V onkologii některé porfyriny hromadí v nádorových buňkách, a fluoreskují při osvětlení určité vlnové délce, což ukazuje, umístění nádoru. Pokud jsou tyto stejné sloučeniny se potom zvýraznění různých vlnových délek, stávají se toxické a zabíjet poškozené buňky.

Červená laser helium-neonový plyn se používá v lékařství k léčbě osteoporózy, lupénka, bércové vředy, atd, jelikož tento kmitočet je dobře absorbován hemoglobinu a enzymy. Záření zpomaluje zánět, otok a hyperémie zabraňuje, zlepšuje prokrvení.

personalizované léčba

Dvě další oblasti, ve kterých je použití pro lasery - Genetika a epigenetics.

V budoucnosti, vše se bude dít v řádu nanometrů, což umožní provozovat lékařství v rozsahu buněk. Lasery, které mohou vytvářet femtosekundové impulsy a naladěn na specifické vlnové délce, jsou ideálními partnery pro lékaře.

Tím se otevře dveře pro individuální zacházení na základě genomu konkrétního pacienta.

Leon Goldman - zakladatel laserové medicíny

Hovoříme-li o využití laserů v léčbě lidí, nemluvě o Leon Goldman. Je známý jako „otec“ laserové medicíny.

videa: "buď požehnán" - použití laserů v medicíně - část 1

Rok po koherentního zdroje záření Goldman vynálezu je první výzkumník jej použít pro léčbu kožních onemocnění. Tato technika aplikována vědec, který připravil cestu pro další rozvoj laserové dermatologie.

Jeho výzkum v polovině 1960 vedlo k použití rubínového maseru v chirurgii sítnice, jakož i na objevy jako možnost koherentního záření současně snížit kůži a utěsnění krevních cév, což omezuje krvácení.

Goldman, který pracoval pro většinu z jeho kariéry, dermatolog na University of Cincinnati, založil American Society of laserů v medicíně a chirurgii, a pomohl položit základy pro bezpečnost laserových. Zemřel v roce 1997

miniaturizace

První 2-mikron lasery velikosti dvoulůžko a ochladí kapalným dusíkem. V současné době se objevily dioda, která se vejde do dlaně, a ještě více miniaturních vláknových laserů. Takové změny jsou dláždí cestu pro nové aplikace a vývoj. Medicína budoucnosti bude mít nepatrný lasery na operaci mozku.

Video: Učení laserové odstranění tetování a tetování Nd: YAG laser # udalenietatuazhaobuchenie

Díky technologickému pokroku dochází k neustálému snižování nákladů. Stejně jako lasery se staly samozřejmostí v oblasti spotřební elektroniky, začali hrát klíčovou roli v nemocničním zařízení.

Pokud dřívější laserů v medicíně bylo velmi velké a složité, že to dnes jejich výroba optických vláken výrazně snížit náklady, a přechod na nanoměřítku bude dále snižovat náklady.

dalších aplikací

Použití laserů urologové může léčit striktura močové trubice, benigní bradavice, močové kameny, kontrakce rozšíření močového měchýře a prostaty.

Použití laseru v lékařství povolen neurochirurgy provést přesné řezy a provést endoskopické vyšetření mozku a míchy.

Veterináři použít lasery pro endoskopické postupy, koagulace nádorů, řez a fotodynamické terapie.

Zubní lékaři použít koherentní světlo pro vytváření otvorů do gumy chirurgii pro antibakteriální postupy, zubní snížení citlivosti a roto-obličeje diagnózy.

laserové pinzety

Biomedicínské vědci používají optické pinzety po celém světě, mobilní třídičky, stejně jako mnoho dalších nástrojů. Laserové pinzety slibují lepší a rychlejší diagnózu rakoviny a slouží k zachycení viry, bakterie, jemné kovové částice a řetězce DNA.

Optické pinzety koherentní svazek záření se používá pro držení a otáčení mikroskopických objektů stejným způsobem jako kovových nebo plastových pinzet schopný zvednout malé a křehkých předmětů. Jednotlivé molekuly mohou být manipulovány přilepením ke kusu skla nebo mikronových kuliček polystyrenu. Když paprsek zasáhne míč, je zakřivená a má malý vliv, tlačí míč přímo do středu nosníku.

To vytváří „optické past“, který je schopen pojmout malé částice v paprsku světla.

Laserová medicina: klady a zápory

Energie koherentního záření, jehož intenzita může být modulován, se používá k řezání, zničení nebo pozměnění buňky nebo extracelulární struktury biologické tkáně. Kromě toho použití laserů v medicíně, v krátkosti, snižuje riziko infekce a podporuje hojení. Využití laserů v chirurgii zvyšuje přesnost střihu, jsou však nebezpečné pro těhotné ženy a je kontraindikací pro používání fotosenzibilizační drogy.

Složitá struktura tkání neumožňuje jednoznačnou interpretaci výsledků klasické biologické testy. Lasery v lékařství (foto) jsou účinným nástrojem pro destrukci nádorových buněk. Nicméně silné zdroje koherentního záření, jsou bez rozdílu a zničit nejen ovlivněny, ale i okolní tkáň. Tato vlastnost - důležitým nástrojem pro metodu mikrodisekci použity pro molekulární analýzu v zajímavých míst s možností selektivní destrukci nadbytečné buněk. Cílem této technologie je překonat heterogenitu přítomný ve všech biologických tkání, aby se usnadnilo jejich výzkum na dobře definované populace. V tomto smyslu, laser mikrodisekce učinila významný příspěvek k rozvoji výzkumu v pochopení fyziologické mechanismy, které dnes může být jasně prokázána na úrovni populace, a to i jediné buňky.

Funkční tkáňové inženýrství se nyní stalo významným faktorem v rozvoji biologie. Co se stane, pokud budeme řezat aktinová vlákna v divizi? Bude Drosophila embryo je stabilní, pokud zničit buňky při skládání podmínky? Jaké jsou parametry zapojeny do rostlinné meristému zóně? Všechny tyto problémy lze vyřešit s pomocí laserů.

Nanomedicine

V poslední době se množství nanostruktur mající vlastnosti vhodné pro různé biologické aplikace. Mezi nejvýznamnější patří:

• kvantové tečky - emitující drobné částečky velikosti nanometrů používaných v vysokou citlivostí zobrazovací buňku;
• magnetické nanočástice, které nachází uplatnění v lékařské praxi;
• polymerní částice na zapouzdřených terapeutických molekul;
• kovové nanočástice.

Rozvoj nanotechnologií a využití laserů v medicíně, stručně řečeno, představuje revoluci ve způsobu podávání léků. Tyto suspenze nanočástic, které obsahují léky mohou zvýšit terapeutický index mnoho sloučenin (účinnosti a zvýšení rozpustnosti, nižší toxicitu) selektivním působením na postižených tkání a buněk. Poskytují účinnou složku, jakož i řízené uvolňování aktivní složky, jako odpověď na vnější podněty. Nanoteranostika experimentální přístup je dále poskytuje dvojí použití nanočástic, lékové sloučeniny, terapie a diagnostická zobrazovací činidla, která otevírá cestu k individuální ošetření.

Využití laserů v medicíně a biologii pro mikrodisekci a fotoablatsii nechá na různých úrovních pochopení fyziologických mechanismů vývoje onemocnění. Výsledky pomůže určit nejlepší způsoby diagnostiky a léčby každého pacienta. Rozvoj nanotechnologií v úzké souvislosti s úspěchy v zobrazovacím poli bude také nezbytné. Nanomedicína je slibnou novou formu léčby některých typů rakoviny, infekčních onemocnění nebo diagnózu.