Láseres na medicina. Aplicación de láseres en medicina e ciencia

Nos últimos cincuenta anos láseres foron utilizados en oftalmoloxía, oncoloxía, cirurxía plástica e moitas outras áreas da medicina e da investigación biomédica.

Sobre a posibilidade de utilizar a luz para tratar a enfermidade foi coñecida hai miles de anos. Os antigos gregos e exipcios usaban terapia de radiación solar, e estas dúas ideas foron sequera relacionados entre si na mitoloxía - deus grego Apolo era o deus do sol e curado.

Foi só despois a fonte de radiación coherente da invención máis de 50 anos foi en realidade identificado potencial de uso da luz na medicina.

Debido ás súas propiedades especiais, o láser é moito máis eficiente que a radiación solar ou doutras fontes. Cada xerador cuántico está funcionando nun intervalo de lonxitude de onda moi estreito e emite luz coherente. Ademais, láseres na medicina permiten crear máis poder. feixe de enerxía pode ser enfocado a un punto moi pequeno, o que resulta na súa alta densidade. Estas propiedades conduciron ao feito de que láseres hoxe son usados en moitas áreas de diagnósticos médicos, a terapia e Cirurxía.

Pel e ollos tratamento

O uso de láseres en medicina comezou con oftalmoloxía e dermatoloxía. Maser foi inaugurado en 1960. E un ano despois de que León Goldman demostrou como Ruby láser vermello na medicina pode ser usado para eliminar a displasia capilar, variedade de nevos e melanoma.

Esta aplicación está baseada en fontes de luz coherente a capacidade de traballar en unha lonxitude de onda específico. Fontes de radiación coherente son amplamente utilizados para eliminar tumores, tatuaxes, pelo e brandos.

En Dermatoloxía, láseres son usados distintos tipos e lonxitudes de onda, que é causado por diferentes tipos de lesións poden ser tratadas eo principal material absorbente no seu interior. A lonxitude de onda depende tamén da pel do paciente.

Hoxe é imposible para a práctica de Dermatoloxía e oftalmoloxía, sen láseres, xa que eles se fan ferramentas básicas de atención ao paciente. O uso de láseres para corrección da visión e unha gran variedade de aplicacións oftálmicas aumentou tras Charlz Kempbell en 1961 tornouse o primeiro médico a usar láser vermello na medicina para curar o paciente con descolamento de retina.

Máis tarde, para este fin, os oftalmólogos comezaron a utilizar fontes de argon de radiación coherente na parte verde do espectro. Aquí, as propiedades do ollo, especialmente a lente para centrar o feixe no campo de descolamento de retina estaban implicados. Altamente aparato de poder literalmente soldados.

Os pacientes con algunhas formas de dexeneración macular podería axudar a cirurxía con láser - fotocoagulação con láser e terapia fotodinâmica. No primeiro procedemento, un feixe de radiación coerente se usa para selar vasos sanguíneos eo seu abrandamento patolóxica de crecemento baixo a mácula.

Estudos similares foron realizados en 1940 coa luz solar, pero para a súa conclusión exitosa dos médicos eran necesarias as propiedades únicas de xeradores cuánticos. Tras a aplicación dun láser de argon tornouse unha hemorraxia interna stop. absorción selectiva de luz verde por hemoglobina - glóbulos vermellos de pigmento - foi usado para bloquear o sangrado de vasos sanguíneos. Para o tratamento de cancro de destruír vasos sanguíneos dentro do tumor e os seus nutrientes subministradoras.

Isto non se pode conseguir a través da luz solar. Medicina é moi conservador, como debería ser, pero as fontes de radiación coherente recibiu o recoñecemento nas súas diversas áreas. Láseres en medicina substituíron moitas ferramentas tradicionais.

Oftalmoloxía e dermatoloxía tamén beneficiado a partir de fontes excimer de radiación coherente no rango ultravioleta. Eles foron amplamente utilizados para cambiar a forma da córnea (LASIK) para corrección da visión. Láseres en medicina estética usado para eliminar manchas e engurras.

cirurxía plástica lucrativo

Estes desenvolvementos tecnolóxicos investimentos comerciais inevitablemente populares, porque eles teñen un enorme potencial para o beneficio. empresa de análise Medtech introspección en 2011 estimou que o mercado de equipos de láser do cosmético máis de US $ 1 billón. De feito, a pesar da diminución da demanda global de sistema de saúde durante a recesión global, a cirurxía estética, con base no uso de láseres, continuar a gozar dunha demanda estable nos Estados Unidos - o mercado de sistemas de láser dominante.

Visualización e diagnóstico

Láseres en medicina desempeñar un papel importante na detección precoz do cancro e moitas outras enfermidades. Por exemplo, en Tel Aviv, un grupo de científicos espectroscopia infravermella interesados usando fontes de infravermellos da radiación coherente. A razón para isto é que o cancro eo tecido saudable pode permeabilidade diferente na gama de infravermellos. Unha das aplicacións prometedores deste método é a identificación de melanoma. O cancro de pel, o diagnóstico precoz é moi importante para a supervivencia dos pacientes. Actualmente, a detección de melanoma é sobre os ollos, é contar coa capacidade do médico.

En Israel, unha vez ao ano, cada persoa pode ir a un seguimento gratuíto de melanoma. Varios anos, nun dos principais centros médicos conduciu o estudo, o que deu lugar a unha oportunidade de observar claramente a diferenza na franxa do infravermello da diferenza entre o potencial, pero non características perigosas, eo presente melanoma.

Katzir, o organizador da primeira Conferencia de SPIE Biomedical Optics, en 1984, eo seu equipo no Tel Aviv, tamén desenvolveron fibras ópticas que son transparentes aos lonxitudes de onda de infravermellos, permitindo a estender a rede para o diagnóstico internos. Ademais, pode ser unha alternativa rápida e eficiente para os esfregaços cervicais en xinecoloxía.

Azul láser semicondutor en medicina foi aplicada no diagnóstico de fluorescencia.

Os sistemas baseados nos xeradores cuánticos tamén están empezando a substituír o raio-X, que era tradicionalmente usado en Mamografía. raios X médico poñer un dilema difícil, para unha detección fiable de cancros que necesitan ser de alta intensidade, pero o crecemento de radiación, por si só aumenta o risco de cancro. Alternativamente, estudouse a posibilidade de utilización de un impulso de láser moi rápidas para unha imaxe de mama, e outras partes do corpo, como o cerebro.

OCT ao ollo e non só

Láseres en bioloxía e medicina foron usados en tomografía de coherencia óptica (OCT), o que provocou unha onda de entusiasmo. Esta técnica de imaxe utiliza as propiedades de radiación e pode dar unha moi clara (na orde dun mícron), unha imaxe en tempo real tridimensional eo tecido biolóxico cruz. Outubro xa se aplica en oftalmoloxía, e pode, por exemplo, facer que o oftalmólogo ver un corte transversal da córnea para o diagnóstico de trastornos da retina e glaucoma. Hoxe, as máquinas comezaron a ser usados tamén noutros campos da medicina.

Unha das maiores áreas formadas debido outubro parte obter arterias de imaxe de fibra óptica. Tomografía de coherencia óptica pode ser usado para avaliar o estado propenso a ruptura da tarxeta inestable.

Microscopía de organismos vivos

Láseres en ciencia, enxeñaría, medicina, tamén desempeñar un papel fundamental en moitos tipos de microscopia. un gran número de investigacións foi feito nesta área, o obxectivo é ver o que está a suceder dentro do corpo do paciente sen o uso de un bisturi.

O máis difícil para eliminar o cancro é a necesidade de recorrer constantemente para os servizos do microscopio, o cirurxián pode estar seguro de que todo está feito correctamente. A capacidade de facer microscopia "en directo" e en tempo real é unha conquista significativa.

Unha nova aplicación de láseres na arte e medicina - microscopia óptica de campo próximo, que pode producir imaxes cunha resolución moito maior que os dos microscopios convencionais. Este método baséase en fibras ópticas con muescas nos extremos, son menores que a lonxitude de onda da luz. Isto permitiu que a imagiologia subwavelength, e as bases para a imagiologia de células biolóxicas. O uso desta tecnoloxía en láseres infravermellos permitirá unha mellor comprensión da enfermidade de Alzheimer, cancro e outras alteracións nas células.

A terapia fotodinâmica e outros tratamentos

Os desenvolvementos no campo das fibras ópticas axudar a permitir o uso de láseres e outros campos. Ademais, eles permiten o diagnóstico dentro do corpo, a enerxía da radiación coherente pode ser transmitida a onde ela é necesaria. Este pode ser usado no tratamento. láseres de fibra son moito máis avanzados. Eles cambiar radicalmente o futuro da medicina.

Campo de Photomedicine, usando produtos químicos sensibles á luz que interactúan co corpo dun xeito especial, pode recorrer ao uso de láseres para o diagnóstico e tratamento de pacientes. Na terapia fotodinâmica (PDT), por exemplo, un láser e unha droga fotossensível pode restaurar a visión en pacientes coa forma "húmida" da dexeneración macular relacionada coa idade, unha das principais causas de cegueira en persoas con idade superior a 50 anos.

En oncoloxía algúns porfirinas acumúlanse en culas de cancro, e fluoresce cando iluminada determinada lonxitude de onda, indicando a localización do tumor. Se estes mesmos compostos son entón destacar unha lonxitude de onda diferente, eles fan a tóxicos e matar as células danadas.

Un láser de helio-neón vermello emprégase en medicina para o tratamento da osteoporose, psoríase, úlceras venosas, etc, como esta frecuencia é ben absorbida por hemoglobina e enzimas. Radiación diminúe a inflamación, edema e hiperemia prevén, mellora a subministración de sangue.

trato personalizado

Outras dúas áreas en que hai un uso para láseres - xenética e epixenética.

No futuro, todo vai acontecer en nanoescala, o que permitirá a practicar a medicina na escala móbil. Os láseres que poden xerar impulsos femtosecond e axustado para unha lonxitude de onda específico, son socios ideais para os médicos.

Isto abre a porta a un trato personalizado con base no xenoma do paciente individual.

Leon Goldman - fundador da medicina Láser

Fala sobre o uso de láseres para o tratamento de persoas, sen esquecer Leon Goldman. É coñecido como o "pai" da medicina láser.

Un ano despois da fonte de radiación coherente Goldman invención do primeiro investigador a usalo para o tratamento de enfermidades de pel. A técnica aplicada científico que abriu o camiño para o desenvolvemento posterior de Dermatoloxía láser.

A súa busca a mediados da década de 1960 levou á utilización dun Ruby Maser en cirurxía da retina ea tales descubrimentos como a posibilidade de radiación coerente, á vez cortar a pel e selar os vasos sanguíneos, o que limita a hemorraxia.

Goldman, que traballou durante a maior parte da súa carreira, Dermatoloxía da Universidade de Cincinnati, fundou a Sociedade Americana de láser en Medicina e Cirurxía, e axudou a publicar as bases para a seguridade láser. Morreu en 1997

miniaturización

O primeiro dous Micron láseres o tamaño dunha cama de matrimonio e arrefecida con nitróxeno líquido. Hoxe apareceu diodo que se encaixan na palma da man, e aínda máis láseres de fibra en miniatura. Tales cambios están abrindo o camiño a novas aplicacións e desenvolvementos. Medicina do futuro terá un minúsculo láseres para cirurxía cerebral.

Grazas ao progreso tecnolóxico, hai unha redución constante de custos. Así como láseres tornáronse comúns en electrónica de consumo, eles comezaron a desempeñar un papel fundamental en equipos hospitalarios.

Se láseres anteriores na medicina era moi grande e complexo, hoxe a súa produción de fibras ópticas reducir significativamente o custo ea transición a nanolevel reducirá aínda máis os custos.

outras aplicacións

Usando láseres urologistas pode tratar estenose uretral, verrugas benignas, cálculos urinarios, contracturas da vexiga, e a ampliación da próstata.

O uso do láser na medicina habilitado neurocirurgiões para facer cortes precisos e realizar exames endoscópica cerebral e da medula espiñal.

Os veterinarios utilizar láseres para procedementos endoscópica, coagulación de tumores, incisión, ea terapia fotodinâmica.

Dentistas usar luz coherente para facer buratos en cirurxía goma para procedementos antibacterianos, dessensibilização dental e diagnóstico roto-facial.

pinzas con láser

investigadores biomédicos usaron pinzas ópticas en todo o mundo, separadores de células, así como moitas outras ferramentas. pinzas láser prometen mellor e diagnóstico máis rápido de cancro e usado para capturar virus, bacterias, partículas metálicas finas e filamentos de ADN.

O pinzas ópticas feixe coherente de radiación é usado para soster e executar obxectos microscópicas do mesmo xeito como metal ou plástico pinzas capaces de coller as pequenas e fráxiles elementos. moléculas individuais poden ser manipulado por fixa-los a unha folla de vidro ou esferas de tamaño mícron, de poliestireno. Cando o feixe atinxe o balón, que é curvo e ten un pequeno efecto, que empuxa o balón directamente ao centro do feixe.

Isto crea unha "trampa óptica", que é capaz de prender pequenas partículas no feixe de luz.

Medicina Laser: pros e contras

A enerxía de radiación coerente, cuxa intensidade pode ser modulada, se usa para cortar, a destrución ou a modificación da célula ou da estrutura extracelular de tecidos biolóxicos. Ademais, o uso de láseres en medicina, en suma, reduce o risco de infección e promove a cura. O uso de láseres en cirurxía aumenta a precisión do corte, con todo, son perigosos para as mulleres embarazadas e hai unha contra-indicación para o uso de fotossensibilizantes drogas.

A estrutura complexa dos tecidos non permite unha interpretación inequívoca dos resultados de probas biolóxicos clásicos. Láseres in Medicine (foto) son un instrumento eficaz para a destrución das células cancerosas. Con todo, poderosas fontes de radiación coherente son indiscriminadamente e destruír non só afectados, pero tamén o tecido circundante. Esta propiedade - unha ferramenta importante para o método microdissecação utilizado para a análise molecular en lugares de interese coa posibilidade de destrución selectiva de células superfluas. O obxectivo desta tecnoloxía é superar a heteroxeneidade presente en todos os tecidos biolóxicos, a fin de facilitar a súa investigación sobre poboación ben definida. Neste sentido, a microdissecção láser fixo unha contribución significativa para o desenvolvemento de investigacións na comprensión dos mecanismos fisiolóxicos que hoxe pode ser claramente demostrada a nivel da poboación, e mesmo unha única célula.

enxeñaría de tecidos funcionais, pasou a ser un factor importante no desenvolvemento da bioloxía. Qué acontece se cortar as fibras de actina na división? Será que o embrión Drosophila é estable se destruír as células ao dobrar condicións? Cales son os parámetros implicados na zona de planta meristema? Todos estes problemas poden ser resoltos coa axuda de láseres.

nanomedicina

Recentemente, unha pluralidade de nanoestruturas tendo propiedades adecuadas para unha variedade de aplicacións biolóxicas. Os máis importantes son:

• Quantum dots - emisor de minúsculas partículas de tamaños nanómetros utilizados na cela de imaxe de alta sensibilidade;
• nanopartículas magnéticas que atoparon aplicación na práctica médica;
• partículas de polímeros para as moléculas terapéuticas encapsuladas;
• nanopartículas metálicas.

O desenvolvemento da nanotecnoloxía e do uso de láseres en medicina, en suma, ten revolucionaron o xeito de administrar drogas. As suspensións de nanopartículas que conteñen drogas poden aumentar o índice terapéutico de moitos compostos (eficacia e aumentar a solubilidade, toxicidade máis baixa) por acción selectiva sobre os tecidos e células afectadas. Fornecen ingrediente activo, así como a liberación controlada do ingrediente activo, en resposta a estímulos externos. Nanoteranostika visión experimental é proporcionar máis de dobre uso de nanopartículas, composto de fármaco, a terapia e axentes de diagnóstico por imaxe, o que abre o camiño para o tratamento personalizado.

O uso de láseres en medicina e bioloxía para microdissecção e fotoablatsii permitido en diferentes niveis de comprensión dos mecanismos fisiolóxicos do desenvolvemento da enfermidade. Os resultados han axudar a determinar os mellores métodos de diagnóstico e tratamento de cada paciente. desenvolvemento da nanotecnoloxía en estreita conexión coas realizacións no campo de imaxe tamén será esencial. Nanomedicina é unha nova forma prometedora de tratamento de certos tipos de cancro, enfermidades infecciosas ou de diagnóstico.