ЗдароўеМедыцына

Лазеры ў медыцыне. Прымяненне лазераў у медыцыне і навуцы

За апошнія паўстагоддзя лазеры знайшлі прымяненне ў афтальмалогіі, анкалогіі, пластычнай хірургіі і многіх іншых галінах медыцыны і медыка-біялагічных даследаваннях.

Пра магчымасць выкарыстання святла для лячэння хвароб было вядома тысячы гадоў таму. Старажытныя грэкі і егіпцяне ўжывалі сонечнае выпраменьванне ў тэрапіі, і гэтыя дзве ідэі нават былі звязаны адзін з адным у міфалогіі - грэцкі бог Апалон быў богам сонца і ацаленьня.

І толькі пасля вынаходства крыніцы кагерэнтнага выпраменьвання больш за 50 гадоў таму сапраўды быў выяўлены патэнцыял выкарыстання святла ў медыцыне.

Дзякуючы асаблівым уласцівасцям, лазеры значна больш эфектыўна, чым радыяцыя сонца або іншых крыніц. Кожны квантавы генератар працуе ў вельмі вузкім дыяпазоне даўжынь хваль і выпраменьвае кагерэнтны святло. Таксама лазеры ў медыцыне дазваляюць ствараць вялікія магутнасці. Пучок энергіі можа быць засяроджаны ў вельмі маленькай кропцы, дзякуючы чаму дасягаецца яе высокая шчыльнасць. Гэтыя ўласцівасці прывялі да таго, што сёння лазеры выкарыстоўваюцца ў многіх галінах медыцынскай дыягностыкі, тэрапіі і хірургіі.

Лячэнне скуры і вачэй

Прымяненне лазераў у медыцыне пачалося з афтальмалогіі і дэрматалогіі. Квантавы генератар быў адкрыты ў 1960 годзе. І ўжо праз год пасля гэтага Леон Голдман прадэманстраваў, як рубінавы чырвоны лазер ў медыцыне можа быць выкарыстаны для выдалення капілярнай дісплазіі, разнавіднасці родных плям, і меланомы.

Такое прымяненне заснавана на здольнасці крыніц кагерэнтнага выпраменьвання працаваць на пэўнай даўжыні хвалі. Крыніцы кагерэнтнага выпраменьвання ў цяперашні час шырока выкарыстоўваюцца для выдалення пухлін, татуіровак, валасоў і радзімак.

У дэрматалогіі прымяняюцца лазеры розных тыпаў і даўжынь хваль, што абумоўлена рознымі відамі вылечваюцца паражэнняў і асноўнага паглынальнага рэчывы ўнутры іх. Даўжыня хвалі таксама залежыць ад тыпу скуры пацыента.

Сёння нельга практыкаваць дэрматолагаў або афтальмалогію, не маючы лазераў, так як яны сталі асноўнымі інструментамі лячэння пацыентаў. Прымяненне квантавых генератараў для карэкцыі гледжання і шырокага спектру афтальмалагічныя прыкладанняў вырасла пасля таго, як Чарльз Кэмпбэл ў 1961 годзе стаў першым лекарам, якія выкарыстоўвалі чырвоны лазер ў медыцыне для лячэння пацыента з адслаенне сятчаткі.

Пазней для гэтай мэты афтальмолагі сталі ўжываць аргонового крыніцы кагерэнтнага выпраменьвання ў зялёнай частцы спектру. Тут былі задзейнічаны ўласцівасці самога вочы, асабліва яго лінзы, факусаваць прамень у галіне адслаення сятчаткі. Высокаканцэнтраваныя магутнасць апарата яе літаральна прыварваюць.

Хворым з некаторымі формамі макулодистрофии можа дапамагчы лазерная хірургія - лазерная каагуляцыя і фотадынамічная тэрапія. У першай працэдуры прамень кагерэнтнага выпраменьвання выкарыстоўваецца для герметызацыі крывяносных сасудаў і запаволенні іх паталагічнага росту пад Макуля.

Падобныя даследаванні былі праведзены ў 1940 гадах з сонечным святлом, але для іх паспяховага завяршэння лекарам былі неабходныя ўнікальныя ўласцівасці квантавых генератараў. Наступным ужываннем аргонового лазера стала спыненне ўнутраных крывацёкаў. Селектыўнае паглынанне зялёнага святла гемаглабінам - пігментам чырвоных крывяных клетак - выкарыстоўвалася для блакавання крывацечных крывяносных сасудаў. Для лячэння рака руйнуюць крывяносныя пасудзіны, якія ўваходзяць у пухліна і забяспечваюць яе пажыўнымі рэчывамі.

Гэтага немагчыма дамагчыся, выкарыстоўваючы сонечнае святло. Медыцына вельмі кансерватыўная, як гэта і павінна быць, але крыніцы кагерэнтнага выпраменьвання атрымалі прызнанне ў розных яе галінах. Лазеры ў медыцыне замянілі многія традыцыйныя інструменты.

Афтальмалогія і дэрматалогія таксама дасталі выгаду з эксімерным крыніц кагерэнтнага выпраменьвання ў ўльтрафіялетавым дыяпазоне. Яны сталі шырока выкарыстоўвацца для змены формы рагавіцы (LASIK) для карэкцыі гледжання. Лазеры ў эстэтычнай медыцыне ўжываюцца для выдалення плям і маршчын.

Прыбытковая касметычная хірургія

Такія тэхналагічныя распрацоўкі непазбежна папулярныя сярод камерцыйных інвестараў, так як валодаюць велізарным патэнцыялам атрымання прыбытку. Аналітычная кампанія Medtech Insight ў 2011 ацаніла аб'ём рынку лазернага касметычнага абсталявання на суму больш за 1 млрд даляраў ЗША. Сапраўды, нягледзячы на зніжэнне агульнага попыту на медыцынскія сістэмы падчас глабальнага спаду, касметычныя аперацыі, заснаваныя на выкарыстанні квантавых генератараў, працягваюць карыстацца пастаянным попытам у Злучаных Штатах - дамінуючай рынку лазерных сістэм.

Візуалізацыя і дыягностыка

Лазеры ў медыцыне гуляюць важную ролю ў раннім выяўленні рака, а таксама многіх іншых захворванняў. Напрыклад, у Тэль-Авіве група навукоўцаў зацікавілася ВК-спектраскапіі з выкарыстаннем інфрачырвоных крыніц кагерэнтнага выпраменьвання. Прычынай гэтага з'яўляецца тое, што рак і здаровая тканіна могуць мець розную праходнасць ў інфрачырвоным дыяпазоне. Адным з перспектыўных ужыванняў гэтага метаду з'яўляецца выяўленне меланом. Пры раку скуры ранняя дыягностыка вельмі важная для выжывальнасці пацыентаў. У цяперашні час выяўленне меланомы робіцца на вока, таму застаецца спадзявацца на майстэрства лекара.

У Ізраілі раз у год кожны чалавек можа пайсці на бясплатны скрынінг меланомы. Некалькі гадоў таму ў адным з буйных медыцынскіх цэнтраў праводзіліся даследаванні, у выніку якіх з'явілася магчымасць наглядна назіраць розніцу ў ВК-дыяпазоне розніцу паміж патэнцыяльнымі, але бяспечнымі прыкметамі, і сапраўднай меланомай.

Кацир, арганізатар першай канферэнцыі SPIE па біямедыцынскай оптыцы ў 1984 годзе, і яго група ў Тэль-Авіве таксама распрацавалі аптычныя валакна, празрыстыя для інфрачырвоных даўжынь хваль, што дазволіла распаўсюдзіць гэты метад на ўнутраную дыягностыку. Акрамя таго, гэта можа стаць хуткай і бязбольнай альтэрнатывай цервікальной мазкамі ў гінекалогіі.

Блакітны паўправадніковы лазер ў медыцыне знайшоў прымяненне ў флюарэсцэнтны дыягностыцы.

Сістэмы на аснове квантавых генератараў таксама пачынаюць замяняць рэнтген, які традыцыйна выкарыстоўваўся ў маммографіі. Рэнтгенаўскія прамяні ставяць лекараў перад складанай дылемай: для дакладнага выяўлення ракавых утварэнняў неабходная іх высокая інтэнсіўнасць, але рост радыяцыі сам па сабе павялічвае рызыка захворвання на рак. У якасці альтэрнатывы вывучаецца магчымасць выкарыстання вельмі хуткіх лазерных імпульсаў для здымка грудзей і іншых частак цела, напрыклад, мозгу.

Кас для вачэй і не толькі

Лазеры ў біялогіі і медыцыне знайшлі прымяненне ў аптычнай кагерэнтнай тамаграфіі (каст), што выклікала хвалю энтузіязму. Гэты метад візуалізацыі выкарыстоўвае ўласцівасці квантавага генератара і можа даць вельмі выразныя (парадку мікрона), папярочныя і трохмерныя малюнкі біялагічнай тканіны ў рэжыме рэальнага часу. Кас ўжо ўжываецца ў афтальмалогіі, і можа, напрыклад, дазволіць афтальмолага ўбачыць папярочны перасек рагавіцы для дыягностыкі захворванняў сятчаткі і глаўкомы. Сёння тэхніка пачынае выкарыстоўвацца таксама і ў іншых галінах медыцыны.

Адна з буйнейшых абласцей, якія фармуюцца дзякуючы Кас, займаецца атрыманнем валаконна-аптычных малюнкаў артэрый. Аптычнай кагерэнтнай тамаграфія можа быць выкарыстана для ацэнкі стану схільнай да разрыву нестабільнай бляшкі.

Мікраскапія жывых арганізмаў

Лазеры ў навуцы, тэхніцы, медыцыне таксама гуляюць ключавую ролю ў многіх відах мікраскапіі. У гэтай галіне было зроблена вялікая колькасць распрацовак, мэтай якіх з'яўляецца візуалізацыя таго, што адбываецца ўнутры цела пацыента без выкарыстання скальпеля.

Самым складаным у выдаленні рака з'яўляецца неабходнасць пастаянна звяртацца да паслуг мікраскопа, каб хірург мог пераканацца, што ўсё зроблена правільна. Магчымасць рабіць мікраскапію «ўжывую» і ў рэальным часе з'яўляецца значным дасягненнем.

Новае прымяненне лазераў ў тэхніцы і медыцыне - сканаванне ў блізкай зоне аптычнай мікраскапіі, якая можа вырабляць малюнка з дазволам значна вялікім, чым у стандартных мікраскопаў. Гэты метад заснаваны на аптычных валокнах з насечкамі на тарцах, памеры якіх менш даўжыні хвалі святла. Гэта дазволіла субволновую візуалізацыю і заклала аснову для атрымання малюнка біялагічных клетак. Выкарыстанне дадзенай тэхналогіі ў ПК-лазерах дазволіць лепш зразумець хвароба Альцгеймера, рак і іншыя змены ў клетках.

ФДТ і іншыя метады лячэння

Распрацоўкі ў вобласці аптычных валокнаў дапамагаюць пашырыць магчымасці прымянення лазераў і ў іншых сферах. Акрамя таго, што яны дазваляюць праводзіць дыягностыку ўнутры арганізма, энергія кагерэнтнага выпраменьвання можа быць перададзена туды, дзе ў гэтым ёсць неабходнасць. Гэта можа быць выкарыстана ў лячэнні. Валаконны лазеры становяцца значна больш прасунутымі. Яны кардынальна зменяць медыцыну будучыні.

Вобласць фотомедицины, якая выкарыстоўвае святлоадчувальныя хімічныя рэчывы, якія ўзаемадзейнічаюць з целам асаблівым чынам, можа звярнуцца да дапамогі квантавых генератараў як для дыягностыкі, так і для лячэння пацыентаў. У фотадынамічнай тэрапіі (ФДТ), напрыклад, лазер і фотаадчувальных лекавы сродак можа аднавіць зрок у хворых з «вільготнай» формай узроставай макулярной дэгенерацыі, асноўнай прычынай слепаты ў людзей ва ўзросце старэйшыя за 50 гадоў.

У анкалогіі некаторыя парфірынаў назапашваюцца ў ракавых клетках і флуоресцируют пры асвятленні пэўнай даўжынёй хвалі, паказваючы на месца размяшчэння пухліны. Калі гэтыя ж самыя злучэння затым асвятліць іншы даўжынёй хвалі, яны становяцца таксічнымі і забіваюць пашкоджаныя клеткі.

Чырвоны газавы гелій-неонавы лазер ў медыцыне ўжываецца ў лячэнні астэапарозу, псарыязу, трафічных язваў і інш., Так як дадзеная частата добра паглынаецца гемаглабінам і ферментамі. Выпраменьванне запавольвае запаленчыя працэсы, прадухіляе гіперэмію і ацёкі, паляпшае кровазабеспячэнне.

персаналізаваны лячэнне

Яшчэ дзве вобласці, у якіх знойдзецца ўжыванне для лазераў - генетыка і эпигенетика.

У будучыні ўсё будзе адбывацца на наноуровне, што дазволіць займацца медыцынай у маштабах клеткі. Лазеры, якія могуць генераваць фемтосекундные імпульсы і настройвацца на пэўную даўжыню хвалі, з'яўляюцца ідэальнымі партнёрамі для медыкаў.

Гэта адкрые дзверы для персаналізаванага лячэння, заснаванага на індывідуальным геноме пацыента.

Леон Голдман - родапачынальнік лазернай медыцыны

Кажучы аб выкарыстанні квантавых генератараў у лячэнні людзей, нельга не згадаць Леона Голдмана. Ён вядомы як «бацька» лазернай медыцыны.

Ужо праз год пасля вынаходкі крыніцы кагерэнтнага выпраменьвання Голдман стаў першым даследчыкам, ужыўшы яго для лячэння захворвання скуры. Тэхніка, якую ужыў вучоны, праклала шлях наступнаму развіццю лазернай дэрматалогіі.

Яго даследаванні ў сярэдзіне 1960 гадоў прывялі да выкарыстання лалавага квантавага генератара ў хірургіі сятчаткі вочы і да такіх адкрыццяў, як магчымасць кагерэнтнага выпраменьвання адначасова разрэзаць скуру і запячатваць крывяносныя пасудзіны, абмяжоўваючы крывацёк.

Голдман, які працаваў на працягу большай часткі сваёй кар'еры дэрматолага ў універсітэце Цынцынаці, заснаваў Амерыканскае грамадства лазераў у медыцыне і хірургіі і дапамог закласці асновы бяспекі лазераў. Памёр у 1997 г.

мініяцюрызацыя

Першыя 2-мікроннай квантавыя генератары былі памерам з двухспальны ложак і астуджаліся вадкім азотам. Сёння з'явіліся дыёдныя, змяшчаецца ў далоні, і яшчэ больш мініятурныя валаконны лазеры. Такога роду змены пракладваюць шлях для новых сфер прымянення і распрацовак. Медыцына будучыні будзе размяшчаць малюсенькімі лазерамі для хірургіі галаўнога мозгу.

Дзякуючы тэхналагічнаму прагрэсу адбываецца пастаяннае зніжэнне выдаткаў. Падобна таму як лазеры сталі звыклымі ў бытавой тэхніцы, яны пачалі гуляць ключавую ролю ў бальнічным абсталяванні.

Калі раней лазеры ў медыцыне былі вельмі вялікімі і складанымі, то сённяшняе іх вытворчасць з аптычнага валакна значна знізіла кошт, а пераход на наноуровень дазволіць яшчэ больш скараціць выдаткі.

іншыя прымянення

З дапамогай лазераў уролагі могуць лячыць стрыктуры ўрэтры, дабраякасныя бародаўкі, мачавыя камяні, кантрактурамі мачавой бурбалкі і павелічэнне прастаты.

Выкарыстанне лазера ў медыцыне дазволіла нейрахірургам рабіць дакладныя разрэзы і вырабляць эндаскапічны кантроль галаўнога і спіннога мозгу.

Ветэрынары ўжываюць лазеры для эндаскапічных працэдур, каагуляцыі пухлін, выканання разрэзаў і фотадынамічнай тэрапіі.

Стаматолагі выкарыстоўваюць кагерэнтнай выпраменьванне для прароблівання адтулін, у хірургіі дзёсен, для правядзення антыбактэрыйных працэдур, зубной дэсенсібілізацыі і рота-асабовым дыягностыкі.

лазерны пінцэт

Біямедыцынскія даследчыкі ва ўсім свеце ўжываюць аптычныя пінцэты, клеткавыя сартавальнік, а таксама мноства іншых інструментаў. Лазерныя пінцэты абяцаюць лепшую і больш хуткую дыягностыку раку і выкарыстоўваліся для захопу вірусаў, бактэрый, дробных металічных часціц і нітак ДНК.

У аптычным пінцэтам пучок кагерэнтнага выпраменьвання ўжываецца для ўтрымання і кручэнні мікраскапічных аб'ектаў, аналагічна таму, як металічны або пластыкавы пінцэт здольны падабраць маленькія і далікатныя прадметы. Асобнымі малекуламі можна маніпуляваць, прымацоўваючы іх да шкельца мікроннай памеру або шарыкам з полістыролу. Калі прамень трапляе ў шарык, ён перакрыўляецца і аказвае невялікае ўздзеянне, падштурхоўваючы шарык прама ў цэнтр прамяня.

Гэта стварае «аптычную пастку», якая здольная ўтрымліваць невялікую часціцу ў пучку святла.

Лазер у медыцыне: плюсы і мінусы

Энергія кагерэнтнага выпраменьвання, інтэнсіўнасць якой можна мадуляваць, выкарыстоўваецца для рассякання, знішчэння або змены клеткавай або пазаклеткавай структуры біялагічных тканін. Акрамя таго, прымяненне лазераў у медыцыне, коратка кажучы, памяншае рызыку інфіцыравання і стымулюе гаенне. Прымяненне квантавых генератараў у хірургіі павялічвае дакладнасць рассякання, аднак, яны ўяўляюць небяспеку для цяжарных і ёсць супрацьпаказанні па ўжывання фотосенсибилизирующих лекаў.

Складаная структура тканін не дазваляе зрабіць адназначную інтэрпрэтацыю вынікаў класічных біялагічных аналізаў. Лазеры ў медыцыне (фота) з'яўляюцца эфектыўным інструментам для знішчэння ракавых клетак. Аднак магутныя крыніцы кагерэнтнага выпраменьвання дзейнічаюць без разбору і руйнуюць не толькі здзіўленыя, але і навакольныя тканіны. Гэта ўласцівасць - важны інструмент метаду микродиссекции, які выкарыстоўваецца для правядзення малекулярнага аналізу ў цікавіць месцы з магчымасцю выбарачнага разбурэння лішніх клетак. Мэта дадзенай тэхналогіі заключаецца ў пераадоленні гетэрагеннасць, прысутнай ва ўсіх біялагічных тканінах, для палягчэння іх даследаванні па выразна пэўнай папуляцыі. У гэтым сэнсе, лазерная микродиссекция ўнесла значны ўклад у развіццё даследаванняў, у разуменне фізіялагічных механізмаў, якія сёння можна выразна прадэманстраваць на ўзроўні папуляцыі і нават адной клеткі.

Функцыянал тканкавай інжынерыі сёння стаў асноўным фактарам у развіцці біялогіі. Што адбудзецца, калі разрэзаць актиновые валакна падчас дзялення? Ці будзе эмбрыён дразафілы стабільным, калі разбурыць клетку пры фолдинге? Якія параметры, якія ўдзельнічаюць у меристемной зоне расліны? Усе гэтыя пытанні можна вырашыць з дапамогай лазераў.

наномедіціна

У апошні час з'явілася мноства наноструктур, якія валодаюць ўласцівасцямі, прыдатнымі для цэлага шэрагу біялагічных ужыванняў. Найважнейшымі з іх з'яўляюцца:

  • квантавыя кропкі - малюсенькія святловыпрамяняльныя часціцы нанаметровых памераў, якія выкарыстоўваюцца ў высокачуллівы клетачнай візуалізацыі;
  • магнітныя наначасціц, якія знайшлі прымяненне ў медыцынскай практыцы;
  • палімерныя часціцы для інкапсуляваць тэрапеўтычных малекул;
  • металічныя наначасціц.

Развіццё нанатэхналогій і прымяненне лазераў у медыцыне, коратка кажучы, рэвалюцыю спосаб ўвядзення лекавых сродкаў. Завісі з наначасціц, якія змяшчаюць лекавыя прэпараты, могуць павысіць тэрапеўтычны індэкс многіх злучэнняў (павялічыць растваральнасць і эфектыўнасць, знізіць таксічнасць) шляхам селектыўнага ўздзеяння на здзіўленыя тканіны і клеткі. Яны дастаўляюць дзеючае рэчыва, а таксама рэгулююць вызваленне актыўнага інгрэдыента ў адказ на знешнюю стымуляцыю. Нанотераностика з'яўляецца далейшым эксперыментальным падыходам, якія забяспечваюць падвойнае выкарыстанне наначасціц, злучэння лекавы сродак, тэрапію і сродкі дыягнастычнай апрацоўкі малюнкаў, што адкрывае шлях да персаналізаванай лячэнню.

Прымяненне лазераў у медыцыне і біялогіі для микродиссекции і фотоаблации дазволіла на розных узроўнях зразумець фізіялагічныя механізмы развіцця хваробы. Вынікі дапамогуць вызначыць лепшыя метады дыягностыкі і лячэння кожнага пацыента. Развіццё нанатэхналогій у цеснай сувязі з дасягненнямі ў галіне візуалізацыі таксама будуць незаменныя. Наномедіціна з'яўляецца перспектыўнай новай формай лячэння некаторых відаў раку, інфекцыйных захворванняў або дыягностыкі.

Similar articles

 

 

 

 

Trending Now

 

 

 

 

Newest

Copyright © 2018 be.unansea.com. Theme powered by WordPress.