Laser dalam kedokteran. Penggunaan laser dalam kedokteran dan ilmu pengetahuan

Selama lima puluh tahun terakhir laser telah digunakan dalam oftalmologi, onkologi, bedah plastik dan banyak daerah lain kedokteran dan penelitian biomedis.

Pada kemungkinan menggunakan cahaya untuk mengobati penyakit telah dikenal ribuan tahun yang lalu. Orang Yunani kuno dan Mesir menggunakan terapi radiasi matahari, dan dua gagasan ini bahkan berhubungan satu sama lain dalam mitologi - dewa Yunani Apollo adalah dewa matahari dan penyembuhan.

Itu hanya setelah sumber radiasi koheren dari penemuan lebih dari 50 tahun yang lalu memang diidentifikasi potensi penggunaan cahaya dalam pengobatan.

Karena sifat khusus, laser jauh lebih efisien daripada radiasi matahari atau sumber lain. Setiap generator kuantum beroperasi dalam kisaran panjang gelombang yang sangat sempit dan memancarkan cahaya yang koheren. Juga, laser dalam kedokteran memungkinkan Anda untuk membuat lebih banyak kekuasaan. sinar energi dapat difokuskan ke titik yang sangat kecil, yang menghasilkan kerapatan yang tinggi. Sifat ini telah menyebabkan fakta bahwa hari ini laser digunakan di banyak bidang diagnosa medis, terapi dan operasi.

Kulit dan mata pengobatan

Penggunaan laser dalam kedokteran dimulai dengan optalmologi dan dermatologi. Maser dibuka pada tahun 1960. Dan setahun setelah itu Leon Goldman menunjukkan bagaimana ruby laser merah dalam pengobatan dapat digunakan untuk menghapus displasia kapiler, berbagai Nevi dan melanoma.

Aplikasi ini didasarkan pada sumber cahaya koheren kemampuan untuk bekerja pada panjang gelombang tertentu. Sumber radiasi koheren saat ini sudah banyak digunakan untuk menghilangkan tumor, tato, rambut dan tahi lalat.

Dalam dermatologi, laser digunakan berbagai jenis dan panjang gelombang, yang disebabkan oleh berbagai jenis lesi diobati dan bahan menyerap utama di dalamnya. Panjang gelombang juga tergantung pada kulit pasien.

Hari ini adalah mustahil untuk berlatih dermatologi dan oftalmologi tanpa laser, karena mereka telah menjadi alat dasar dari perawatan pasien. Penggunaan laser untuk koreksi visi dan berbagai macam aplikasi tetes mata meningkat setelah Charlz Kempbell pada tahun 1961 menjadi dokter pertama yang menggunakan laser merah dalam pengobatan untuk menyembuhkan pasien dengan ablasi retina.

Kemudian, untuk tujuan ini, dokter mata mulai menggunakan sumber argon radiasi koheren di bagian hijau dari spektrum. Di sini, sifat-sifat mata, terutama lensa untuk memfokuskan sinar di bidang ablasi retina yang terlibat. Sangat daya aparatur secara harfiah lasan.

Pasien dengan beberapa bentuk degenerasi makula bisa membantu operasi laser - fotokoagulasi laser dan terapi photodynamic. Dalam prosedur pertama, sinar radiasi koheren digunakan untuk menyegel pembuluh darah dan memperlambat patologis mereka pertumbuhan di bawah makula.

penelitian serupa dilakukan pada tahun 1940 dengan sinar matahari, tetapi untuk berhasil menyelesaikan mereka dari para dokter yang diperlukan sifat unik dari generator kuantum. Setelah penerapan laser argon telah menjadi pendarahan internal berhenti. penyerapan selektif lampu hijau oleh hemoglobin - pigmen sel darah merah - telah digunakan untuk memblokir perdarahan pembuluh darah. Untuk pengobatan kanker menghancurkan pembuluh darah dalam tumor dan nutrisi yang memasok.

Hal ini tidak dapat dicapai dengan menggunakan sinar matahari. Obat ini sangat konservatif, sebagaimana mestinya, namun sumber-sumber radiasi koheren mendapat pengakuan di berbagai daerah nya. Laser dalam kedokteran telah menggantikan banyak alat tradisional.

Oftalmologi dan Dermatology juga mendapatkan keuntungan dari sumber excimer radiasi koheren dalam kisaran ultraviolet. Mereka telah banyak digunakan untuk mengubah bentuk kornea (LASIK) untuk koreksi visi. Laser dalam kedokteran estetika digunakan untuk menghilangkan noda dan keriput.

bedah kosmetik yang menguntungkan

Perkembangan teknologi akan investor komersial pasti populer, karena mereka memiliki potensi yang sangat besar untuk keuntungan. perusahaan analis Medtech Insight pada tahun 2011 diperkirakan pasar laser kosmetik senilai lebih dari $ 1 miliar. Memang, meskipun penurunan permintaan keseluruhan untuk sistem kesehatan selama resesi global, bedah kosmetik, berdasarkan penggunaan laser, terus menikmati permintaan yang stabil di Amerika Serikat - yang dominan pasar sistem laser.

Visualisasi dan diagnostik

Laser dalam kedokteran memainkan peran penting dalam deteksi dini kanker dan banyak penyakit lainnya. Misalnya, di Tel Aviv, sekelompok ilmuwan tertarik spektroskopi inframerah menggunakan sumber inframerah radiasi koheren. Alasan untuk ini adalah bahwa kanker dan jaringan sehat mungkin memiliki permeabilitas yang berbeda di kisaran inframerah. Salah satu aplikasi yang menjanjikan dari metode ini adalah identifikasi melanoma. Kanker kulit, diagnosis dini sangat penting bagi kelangsungan hidup pasien. Saat ini, deteksi melanoma adalah pada mata, sehingga adalah mengandalkan keterampilan dokter.

Di Israel, setahun sekali, setiap orang bisa pergi ke pemutaran bebas dari melanoma. Beberapa tahun yang lalu di salah satu pusat medis utama melakukan penelitian, yang mengakibatkan kesempatan untuk secara jelas mengamati perbedaan dalam kisaran inframerah dari perbedaan antara potensi, tetapi tidak karakteristik berbahaya, dan melanoma hadir.

Katzir, penyelenggara Konferensi pertama SPIE Biomedis Optik pada tahun 1984, dan timnya di Tel Aviv juga telah mengembangkan serat optik yang transparan untuk panjang gelombang inframerah, yang memungkinkan untuk memperluas metode ini untuk diagnostik internal. Selain itu, dapat menjadi alternatif yang cepat dan tanpa rasa sakit untuk smear serviks di ginekologi.

Biru semikonduktor laser dalam kedokteran telah diterapkan dalam diagnosis fluoresensi.

Sistem berbasis pada generator kuantum juga mulai mengganti X-ray, yang secara tradisional digunakan dalam mamografi. sinar-X dokter menempatkan dilema yang sulit: untuk deteksi diandalkan kanker mereka perlu intensitas tinggi, namun pertumbuhan radiasi dengan sendirinya meningkatkan risiko kanker. Atau, kita mempelajari kemungkinan menggunakan pulsa laser yang sangat cepat untuk gambar payudara, dan bagian lain dari tubuh seperti otak.

Oktober mata dan tidak hanya

Laser dalam biologi dan kedokteran telah digunakan dalam tomografi koherensi optik (OCT), yang memicu gelombang antusiasme. teknik pencitraan ini menggunakan sifat maser dan dapat memberikan sangat jelas (di urutan mikron), real-time gambar tiga dimensi dan jaringan lintas biologis. Oktober telah diterapkan dalam oftalmologi, dan mungkin, misalnya, memungkinkan dokter mata untuk melihat penampang kornea untuk mendiagnosis gangguan retina dan glaukoma. Hari ini, mesin mulai digunakan juga dalam bidang-bidang kedokteran.

Salah satu daerah terbesar terbentuk karena OCT terlibat memperoleh pencitraan arteri serat optik-. Optical tomografi koherensi dapat digunakan untuk menilai keadaan rentan terhadap pecahnya plak tidak stabil.

Mikroskop organisme hidup

Laser dalam ilmu pengetahuan, teknik, kedokteran juga memainkan peran kunci dalam banyak jenis mikroskop. sejumlah besar penelitian telah dilakukan di daerah ini, tujuannya adalah untuk memvisualisasikan apa yang terjadi di dalam tubuh pasien tanpa menggunakan pisau bedah.

Yang paling sulit untuk mengangkat kanker adalah kebutuhan untuk terus resor untuk jasa mikroskop, ahli bedah dapat memastikan semuanya dilakukan dengan benar. Kemampuan untuk melakukan mikroskop "hidup" dan secara real time adalah prestasi yang signifikan.

Sebuah aplikasi baru dari laser dalam seni dan obat-obatan - pemindaian mikroskop optik dekat-bidang, yang dapat menghasilkan gambar dengan resolusi lebih tinggi dibandingkan mikroskop konvensional. Metode ini didasarkan pada serat optik dengan takik di ujung, lebih kecil dari panjang gelombang cahaya. Hal ini memungkinkan pencitraan subwavelength, dan meletakkan dasar untuk pencitraan sel biologis. Penggunaan teknologi ini dalam laser inframerah akan memungkinkan pemahaman yang lebih baik dari penyakit Alzheimer, kanker, dan perubahan lain dalam sel.

terapi photodynamic dan perawatan lainnya

Perkembangan di bidang serat optik membantu memberdayakan penggunaan laser dan bidang lainnya. Selain itu, mereka memungkinkan diagnosis dalam tubuh, energi radiasi koheren dapat ditularkan ke tempat yang membutuhkan. Hal ini dapat digunakan dalam pengobatan. Serat laser jauh lebih maju. Mereka secara radikal mengubah masa depan kedokteran.

Bidang Photomedicine, menggunakan bahan kimia peka cahaya yang berinteraksi dengan tubuh dengan cara yang khusus, mungkin resor untuk menggunakan laser untuk kedua diagnosis dan pengobatan pasien. Dalam terapi photodynamic (PDT), misalnya, laser dan obat fotosensitif dapat mengembalikan penglihatan pada pasien dengan bentuk "basah" dari degenerasi makula terkait usia, penyebab utama kebutaan pada orang di atas usia 50 tahun.

Dalam onkologi beberapa porfirin terakumulasi dalam sel-sel kanker, dan berpendar ketika diterangi panjang gelombang tertentu, yang menunjukkan lokasi tumor. Jika senyawa yang sama kemudian menyoroti panjang gelombang yang berbeda, mereka menjadi racun dan membunuh sel-sel yang rusak.

Sebuah laser gas helium-neon merah digunakan dalam pengobatan dalam pengobatan osteoporosis, psoriasis, ulkus vena, dll, Seperti frekuensi ini diserap dengan baik oleh hemoglobin dan enzim. Radiasi memperlambat peradangan, edema dan hiperemia mencegah, meningkatkan suplai darah.

perawatan pribadi

Dua daerah lain di mana ada penggunaan untuk laser - genetika dan epigenetik.

Di masa depan, semuanya akan terjadi pada skala nano, yang akan memungkinkan untuk praktek kedokteran dalam skala sel. Laser yang dapat menghasilkan pulsa femtosecond dan disetel untuk panjang gelombang tertentu, adalah mitra ideal untuk dokter.

Ini akan membuka pintu untuk perawatan pribadi berdasarkan genom pasien individu.

Leon Goldman - pendiri Laser Medicine

Berbicara tentang penggunaan laser dalam pengobatan orang, belum lagi Leon Goldman. Hal ini dikenal sebagai "bapak" kedokteran laser.

Setahun setelah sumber radiasi koheren Goldman penemuan peneliti pertama yang menggunakannya untuk pengobatan penyakit kulit. Teknik yang diterapkan ilmuwan yang membuka jalan bagi perkembangan selanjutnya laser dermatologi.

Penelitiannya di pertengahan 1960-an menyebabkan penggunaan ruby maser dalam operasi retina dan untuk penemuan seperti kemungkinan radiasi koheren pada saat yang sama memotong kulit dan menutup pembuluh darah, membatasi pendarahan.

Goldman, yang bekerja untuk sebagian besar karirnya, seorang dokter kulit di University of Cincinnati, mendirikan American Society of Laser di Kedokteran dan Bedah, dan membantu meletakkan dasar untuk keselamatan laser. Dia meninggal pada tahun 1997

miniaturisasi

Pertama 2-mikron laser ukuran tempat tidur ganda dan didinginkan dengan nitrogen cair. Hari ini muncul dioda yang cocok di telapak tangan, dan bahkan lebih miniatur laser serat. Perubahan tersebut membuka jalan bagi aplikasi baru dan perkembangan. Kedokteran masa depan akan memiliki laser kecil untuk operasi otak.

Berkat kemajuan teknologi ada pengurangan konstan biaya. Sama seperti laser telah menjadi biasa dalam elektronik konsumen, mereka mulai memainkan peran kunci dalam peralatan rumah sakit.

Jika laser sebelumnya dalam kedokteran sangat besar dan kompleks, hari ini produksi mereka dari serat optik secara signifikan mengurangi biaya, dan transisi ke nanolevel lanjut akan mengurangi biaya.

aplikasi lain

Menggunakan laser urolog dapat mengobati striktur uretra, kutil jinak, batu kemih, kandung kemih kontraktur, dan pembesaran prostat.

Penggunaan laser dalam kedokteran diaktifkan ahli bedah saraf untuk melakukan pemotongan yang tepat dan melakukan pemeriksaan endoskopi dari otak dan sumsum tulang belakang.

Dokter hewan menggunakan laser untuk prosedur endoskopi, koagulasi tumor, sayatan, dan terapi photodynamic.

Dokter gigi menggunakan cahaya koheren untuk membuat lubang di operasi gusi untuk prosedur antibakteri, desensitisasi gigi dan diagnosis roto-wajah.

pinset Laser

peneliti biomedis telah menggunakan pinset optik di seluruh dunia, penyortir sel, serta alat-alat lain. pinset Laser menjanjikan lebih baik dan lebih cepat diagnosis kanker dan digunakan untuk menangkap virus, bakteri, partikel logam halus dan untai DNA.

Pinset optik sinar koheren radiasi digunakan untuk menyimpan dan memutar objek mikroskopis dalam cara yang sama seperti logam atau plastik pinset mampu mengambil barang-barang kecil dan rapuh. molekul individu dapat dimanipulasi oleh menempel mereka untuk sepotong kaca atau manik-manik berukuran mikron dari polystyrene. Ketika balok hits bola, itu melengkung dan memiliki efek yang kecil, mendorong bola langsung ke tengah balok.

Hal ini menciptakan sebuah "perangkap optik", yang mampu menahan partikel kecil di seberkas cahaya.

kedokteran laser: pro dan kontra

Energi radiasi koheren, intensitas yang dapat diatur, digunakan untuk memotong, kerusakan atau perubahan sel atau struktur ekstraseluler dari jaringan biologi. Selanjutnya, penggunaan laser dalam kedokteran, singkatnya, mengurangi risiko infeksi dan mempercepat penyembuhan. Penggunaan laser dalam operasi meningkatkan akurasi dipotong, namun, mereka berbahaya bagi ibu hamil dan ada kontraindikasi untuk penggunaan photosensitizing obat.

Struktur kompleks jaringan tidak memungkinkan interpretasi ambigu hasil tes biologis klasik. Laser di Medicine (foto) merupakan alat yang efektif untuk menghancurkan sel-sel kanker. Namun, sumber yang kuat dari radiasi koheren yang tanpa pandang bulu dan hancurkan tidak hanya terpengaruh, tetapi juga jaringan di sekitarnya. Properti ini - alat penting untuk metode microdissection digunakan untuk analisis molekuler di tempat-tempat menarik dengan kemungkinan kerusakan selektif sel berlebihan. Tujuan dari teknologi ini adalah untuk mengatasi heterogenitas hadir di semua jaringan biologis, dalam rangka memfasilitasi penelitian mereka pada populasi yang terdefinisi dengan baik. Dalam pengertian ini, microdissection laser telah membuat kontribusi yang signifikan untuk pengembangan penelitian dalam pemahaman tentang mekanisme fisiologis yang saat ini dapat dibuktikan dengan jelas pada tingkat populasi, dan bahkan sebuah sel tunggal.

teknik jaringan fungsional kini telah menjadi faktor utama dalam pengembangan biologi. Apa yang terjadi jika kita memotong serat aktin di divisi? Akan embrio Drosophila stabil jika menghancurkan sel-sel ketika lipat kondisi? Apa parameter yang terlibat dalam zona meristem tanaman? Semua masalah ini dapat diselesaikan dengan bantuan laser.

nano

Baru-baru ini, sejumlah struktur nano memiliki sifat yang cocok untuk berbagai aplikasi biologi. Yang paling penting adalah:

• titik-titik kuantum - memancarkan partikel-partikel kecil dari ukuran nanometer yang digunakan dalam sel pencitraan sensitivitas tinggi;
• nanopartikel magnetik yang telah menemukan aplikasi dalam praktek medis;
• partikel polimer untuk molekul terapeutik yang dikemas;
• nanopartikel metalik.

Pengembangan nanoteknologi dan penggunaan laser dalam kedokteran, singkatnya, telah merevolusi cara memberikan obat-obatan. Suspensi nanopartikel yang mengandung obat dapat meningkatkan indeks terapi banyak senyawa (efikasi dan meningkatkan kelarutan, toksisitas rendah) dengan aksi selektif pada jaringan dan sel yang terkena. Mereka memberikan bahan aktif serta pelepasan terkontrol dari bahan aktif dalam menanggapi rangsangan eksternal. pendekatan eksperimental Nanoteranostika selanjutnya memberikan penggunaan ganda nanopartikel, senyawa obat, terapi dan agen pencitraan diagnostik, yang membuka jalan bagi perawatan pribadi.

Penggunaan laser dalam kedokteran dan biologi untuk microdissection dan fotoablatsii diizinkan di berbagai tingkat pemahaman tentang mekanisme fisiologis perkembangan penyakit. Hasil akan membantu menentukan metode terbaik diagnosis dan pengobatan setiap pasien. pengembangan nanoteknologi dalam hubungan dekat dengan prestasi di bidang pencitraan juga akan menjadi penting. Nano adalah bentuk baru yang menjanjikan pengobatan untuk jenis kanker tertentu, penyakit menular atau diagnosis.