לייזרים ברפואה. השימוש בלייזר ברפואה ובמדע

במהלך לייזרים חמישים השנים האחרונות שימשו ברפואת עיניים, אונקולוגיה, כירורגיה פלסטית ו בתחומים רבים אחרים של הרפואה מחקר ביו.

על האפשרות של שימוש באור לטיפול במחלה ידועה כבר לפני אלפי שנים. היוונים הקדמונים והמצרים השתמשו בטיפול קרינת השמש, ורעיונות שני אלה גם היו קשורים זה לזה במיתולוגיה - האל היווני אפולו היה האל של השמש וריפוי.

זה היה רק אחרי מקור קרינה קוהרנטית של ההמצאה לפני יותר מ 50 שנים אכן זוהה פוטנציאל השימוש באור ברפואה.

בשל המאפיינים המיוחדים שלו, הלייזר הוא הרבה יותר יעיל מאשר קרינת השמש או מקורות אחרים. כל גנרטור קוונטים פועל במגוון גל צר מאוד ופולט אור קוהרנטי. כמו כן, לייזרים ברפואה מאפשרים לך ליצור יותר כוח. קרן אנרגיה יכולה להיות ממוקדת לנקודה קטנה מאוד, וכתוצאה מכך הצפיפות הגבוהה שלה. מאפיינים אלה הובילו לכך לייזרים היום משמשים בתחומים רבים של אבחון, טיפול וניתוח רפואיים.

טיפול עור ועיניים

השימוש בלייזר ברפואת התחיל עם עיניים דרמטולוגיה. מאזר נפתח 1960. ובכל שנה לאחר מכן ליאון גולדמן הדגים כיצד ליזר אדום רובי ברפואה ניתן להשתמש כדי להסיר את דיספלזיה הנימים, מגוון של שומות, מלנומה.

יישום זה מבוסס על מקורות אור קוהרנטי את היכולת לעבוד בכל אורך גל ספציפי. מקורות קרינה קוהרנטית נמצאים כיום בשימוש נרחב כדי להסיר גידולים, קעקועים, שיער ושומות.

בדרמטולוגיה, לייזרים משמשים סוגים באורכי גל שונים, אשר נגרם על ידי סוגים שונים של נגעים שניתן לטפל בחומר סופג העיקרי בתוכם. אורך הגל תלוי גם העור של המטופל.

היום אי אפשר לתרגל דרמטולוגיה עיניים בלי לייזרים, שכן הם הפכו כלים בסיסיים של טיפול בחולה. השימוש בלייזר לתיקון הראייה ועוד מגוון רחב של יישומים עיניים מוגברת לאחר Charlz Kempbell ב 1961 הפך הרופא הראשון להשתמש לייזר אדום ברפואה כדי לרפא את החולה עם היפרדות רשתית.

מאוחר יותר, למטרה זו, רופאי עיניים התחילו להשתמש במקורות ארגון של קרינה קוהרנטית בחלק הירוק של הספקטרום. הנה, את המאפיינים של העין, במיוחד העדשה למקד את האלומה בתחום היפרדות רשתית היו מעורבות. Highly מנגנון כוח זה ממש מרתך.

חולים עם צורות מסוימות של ניוון מקולרי יכול לעזור ניתוח לייזר - photocoagulation לייזר וטיפול פוטודינמי. בהליך הראשון, קרן של קרינת קוהרנטית משמשת לאיטום כלי דם ועל ההאטה פתולוגי שלהם של צמיחה תחת המקולה.

מחקרים דומים שנערכו ב 1940 עם אור שמש, אלא ההשלמה המוצלחת שלהם של הרופאים נדרשו את המאפיינים הייחודיים של גנרטורים קוונטים. בעקבות יישום של לייזר ארגון הפך לדימום פנימי להפסיק. קליטה סלקטיבית של אור ירוק על ידי המוגלובין - הפיגמנט תא דם אדום - שמשה במשך חסימת דימום כלי דם. לטיפול בסרטן להרוס כלי דם בתוך הגידול וחומרים מזינים באספקה שלה.

זה לא יכול להיות מושגת על ידי שימוש באור שמש. רפואה היא מאוד שמרנית, כפי שהוא אמור להיות, אבל מקורות קרינה קוהרנטית קיבל הכרה בתחומים השונים. לייזרים ברפואה החליפו כלים מסורתיים רבים.

Ophthalmology and Dermatology גם נהנו ממקורות excimer של קרינה קוהרנטית ב אולטרה טווח. הם היו בשימוש נרחב כדי לשנות את צורת הקרנית (LASIK) לתיקון ראייה. לייזרים ברפואה אסתטית משמשים להסרת כתמים וקמטים.

ניתוחים קוסמטיים משתלמים

התפתחויות טכנולוגיות האלו משקיעים מסחריים בהכרח פופולריים, כפי שהוא בעלי פוטנציאל עצום עבור רווח. אנליסט חברת Medtech Insight ב 2011 מוערך בשוק של ציוד לייזר קוסמטיים שווה יותר מ -1 מיליארד $. ואכן, על אף הירידה בביקוש הכולל עבור מערכת הבריאות בתקופת המיתון העולמי, ניתוחים קוסמטיים, מבוסס על השימוש בלייזר, ממשיכים ליהנות ביקוש יציב בארצות הברית - השוק מערכות לייזר דומיננטי.

ויזואליזציה ואבחון

לייזרים ברפואה לשחק תפקיד חשוב לגילוי המוקדם של סרטן ומחלות רבות אחרות. לדוגמה, בתל אביב, קבוצה של מדענים ספקטרוסקופיה אינפרא מעוניין באמצעות מקורות אינפרא אדום של קרינה קוהרנטית. הסיבה לכך היא כי סרטן ורקמות בריאות עשויים להיות חדיר שונה בטווח האינפרא האדום. אחד היישומים המבטיחים של שיטה זו הוא זיהוי של מלנומה. סרטן העור, אבחון מוקדם הוא חשוב מאוד עבור ההישרדות של חולים. נכון לעכשיו, זיהוי של מלנומה הוא על העיניים, כך היא להסתמך על המיומנות של הרופא.

בישראל, אחת לשנה, כל אדם יכול ללכת להקרנה חינם של מלנומה. לפני כמה שנים אחד המרכזים הרפואיים הגדולים שערכה את המחקר, אשר הביא הזדמנות להתבונן בבירור את ההבדל בטווח האינפרא אדום של ההבדל בין פוטנציאל, אבל לא מאפיינים מסוכנים, ואת מלנומה הנוכחי.

קציר, מארגן הכנס הראשון של אופטיקה ביו SPIE ב 1984, וציוות בתל האביב גם פתחו סיבים אופטיים כי הם שקופים האינפרה אדום, המאפשרים להאריך בשיטה זו כדי האבחון הפנימי. בנוסף, זה יכול להיות חלופה מהירה ונטולת כאבים מריחים צוואר רחם בגניקולוגיה.

בלו לייזר מוליך למחצה ברפואה יושם באבחון פלואורסצנטי.

מערכות המבוססות על גנרטורים הקוונטים גם מתחילים להחליף את הרנטגן, אשר שימש באופן מסורתי ממוגרפיה. צילומי רנטגן הרופאים לשים דילמה קשה: עבור זיהוי אמין של סרטן הם צריכים להיות בעוצמה גבוהה, אך הצמיחה קרינה כשלעצמו מגביר את הסיכון לחלות בסרטן. לחלופין, למדנו את האפשרות של שימוש לייזר פולסים מהירים מאוד עבור תמונת השד, וחלקים אחרים של הגוף כגון המוח.

אוקטובר לעין ולא רק

לייזרים בביולוגיה וברפואה שימשו טומוגרפיה קוהרנטיות אופטית (אוקטובר), אשר הציתה גל של התלהבות. טכניקת הדמיה זו משתמשת המאפיינים מאזר יכול לתת ברורה מאוד (בסדר גודל של מיקרון), תמונה תלת-מימדית בזמן אמת ואת רקמות ביולוגיות צלב. אוקטובר כבר הוחל ברפואת עיניים, ועשוי, למשל, לאפשר רופא העיניים כדי לראות חתך של הקרנית לאבחון הפרעות רשתית וגלאוקומה. היום, מכונות החלו לשמש גם בתחומים אחרים של רפואה.

אחד התחומים הגדולים ביותר שנוצרו עקב אוקטובר עוסק להשיג עורקי הדמית סיבים אופטיים. טומוגרפיה קוהרנטיות אופטית יכולה לשמש כדי להעריך את המצב נוטה קרע של פלאק לא יציב.

מיקרוסקופי של אורגניזמים חיים

לייזרים במדע, בהנדסה, ברפואה גם לשחק תפקיד מפתח סוגים רבים של מיקרוסקופיה. מספר מחקרים גדולים שנעשה בתחום זה, המטרה היא להמחיש את מה שקורה בתוך הגוף של המטופל, ללא שימוש בסכין מנתחים.

הכי קשה להסיר את הסרטן הוא הצורך לנקוט כל זמן לשירותים של המיקרוסקופ, המנתח יכול לוודא שהכל נעשה בצורה נכונה. היכולת לעשות מיקרוסקופ "חי" ובזמן אמת מהווה הישג משמעותי.

יישום חדש של לייזרים באמנות והרפואה - סריקת מיקרוסקופיה אופטית שדה קרוב, אשר יכולה להפיק תמונות ברזולוציה גבוהה בהרבה מאלה של מיקרוסקופים קונבנציונליים. שיטה זו מבוססת על סיבים אופטיים עם חריצים בקצוות, הם קטנים יותר מאורך הגל של האור. זה אפשר הדמית subwavelength, והניח את יסודות ההדמיה של תאים ביולוגיים. השימוש בטכנולוגיה זו ב לייזרים אינפרא אדומים יאפשר הבנה טובה יותר של מחלת אלצהיימר, סרטן, ושינויים אחרים בתאים.

טיפול פוטודינמי וטיפולים אחרים

התפתחויות בתחום הסיבים האופטיים לעזור להעצים את השימוש בלייזר ובתחומים אחרים. בנוסף, הם מאפשרים אבחנה בתוך הגוף, האנרגיה של קרינת קוהרנטית יכול להיות מועברת למקום שבו הוא נחוץ. זה יכול לשמש בטיפול. לייזרי סיבים הם הרבה יותר מתקדם. הם רדיקליים לשנות את העתיד של רפואה.

שדה של Photomedicine, באמצעות כימיקלים רגישים לאור כי אינטראקציה עם הגוף באופן מיוחד, עשוי לפנות באמצעות לייזרים הם לאבחון וטיפול בחולים. בטיפול פוטודינמי (PDT), למשל, לייזר ו תרופה רגיש יכול להשיב את הראייה בחולים עם טופס "רטוב" של ניוון מקולרי הקשור לגיל, הגורם העיקרי לעיוורון בקרב אנשים מעל גיל 50 שנים.

באונקולוגיה כמה פורפירינים להצטבר בתאים סרטניים, וכן לזרוח כאשר מואר גל מסוים, המציינים את המיקום של הגידול. אם תרכובות אלה זהים ואז לסמן אורך גל שונה, הם הופכים רעילים להרוג את התאים הפגועים.

לייזר גז אדום הליום-נאון משמש ברפואה בטיפול באוסטיאופורוזיס, פסוריאזיס, כיבים ורידיים, וכו ', כמו תדר זה נספג היטב על ידי המוגלובין ואנזימים. קרינה האט דלקת, מונעת בצקות hyperemia, משפרת את אספקת דם.

טיפול מותאם אישית

שני תחומים אחרים בהם יש שימוש עבור לייזרים - גנטיקה אפיגנטיקה.

בעתיד, הכל יקרה הננומטרי, אשר יאפשר לעסוק ברפואה הסקאלה התא. לייזרים אשר ניתן להפיק פולסים femtosecond מכוונים לאורך גל ספציפי, הם שותפים אידיאליים עבור רופאים.

פעולה זו תפתח את הדלת עבור טיפול מותאם אישית המבוסס על הגנום של החולה האינדיבידואלי.

ליאון גולדמן - מייסד לרפואה לייזר

מדברים על שימוש בלייזר בטיפול אנשים, שלא לדבר ליאון גולדמן. זה ידוע בתור "האבא" של רפואת ליזר.

שנה לאחר מקור קרינה קוהרנטית גולדמן המצאה החוקר הראשון להשתמש בו לטיפול במחלות עור. המדען ליישם הטכניקה אשר סלל את הדרך לפיתוח הבא של דרמטולוגיה ליזר.

המחקר שלו באמצע שנות ה -1960 הוביל את השימוש מאזר אודם בכירורגיה של הרשתית וכדי תגליות כגון האפשרות של קרינה קוהרנטית באותו זמן לחתוך את העור לאטום כלי הדם, הגבלת דימום.

גולדמן, שעבד במשך רוב הקריירה שלו, דרמטולוג מאוניברסיטת סינסינטי, ייסד את האגודה האמריקאית של בלייזר ברפואה וכירורגיה, ו ממניחי היסודות בטיחות לייזר. הוא נפטר בשנת 1997

הַזעָרָה

2 מיקרון הראשון לייזרים בגודל של מיטה זוגית מקורר עם חנקן נוזלי. היום הופיעו דיודה שמתאים בכף, ואפילו יותר לייזרי סיבים זעירים. שינויים כאלה הם סוללים את הדרך ליישומים ופיתוחים חדשים. רפואת העתיד תהיה לייזרים זעירים עבור ניתוחי מוח.

הודות להתקדמות טכנולוגית יש ירידה מתמדת של עלויות. כשם לייזרים הפכו דבר שבשגרת מוצרי אלקטרוניקה, הם החלו לשחק תפקיד מרכזי ציוד חולה.

אם לייזרים מוקדם ברפואה היה מאוד גדולים ומורכב, זה היום הפקתן של סיבים אופטיים להפחית באופן משמעותי את העלות, ואת מעבר nanolevel יפחית עלויות נוספות.

יישומים אחרים

שימוש אורולוגים לייזרים יכול לטפל stricture השופכה, יבלות שפירים, אבנים בדרכי השתן, התכווצות שלפוחית השתן, הגדלת הערמונית.

השימוש בלייזר ב נוירוכירורגים לאפשר רפואה לבצע חתכים מדויקים ולבצע בדיקות אנדוסקופיות של המוח וחוט השדרה.

וטרינרים להשתמש לייזרים עבור פרוצדורות אנדוסקופיות, קרישה של גידולים, חתך, טיפול פוטודינמי.

רופאי שיניים להשתמש אור קוהרנטי להכנת חורים ניתוח חניכיים עבור פרוצדורות אנטיבקטריאלי, הקהיה שיניים ואבחון roto-פנים.

פינצטה לייזר

החוקרים השתמשו ביו פינצטה אופטית ברחבי העולם, הממיינים תא, כמו גם כלים רבים אחרים. פינצטה הליזר מבטיחה יותר ואבחון מהיר יותר של הסרטן והשתמש ללכוד וירוסים, חיידקים, חלקיקי גדילי דנ"א מתכת דקים.

קרן קוהרנטית פינצטה אופטית של קרינה משמשת להחזיק ולסובב עצמים מיקרוסקופים באותה הדרך כמו פינצטה מתכת או פלסטיק מסוגל להרים פריטים קטנים ושבריריים. מולקולות אוויר ניתן להשפיע על ידי דבק להם חתיכת זכוכית או חרוזים בגודל מיקרון של קלקר. כאשר הקרן פוגעת בכדור, הוא מעוקל ויש לו השפעה קטנה, דוחף את הכדור ישר לתוך מרכז הקורה.

זה יוצר "מלכודת אופטית", אשר הוא מסוגל להחזיק חלקיקים קטנים קרן אור.

רפואת ליזר: יתרונות וחסרונות

האנרגיה של קרינה קוהרנטית, העוצמת אשר יכול להיות מווסת, משמשת לחתוך, הרס או שינוי של התא או המבנה התאי של רקמות ביולוגיות. יתר על כן, השימוש בלייזרים ברפואה, בקיצור, מפחית את הסיכון לזיהום ומקדם ריפוי. השימוש בלייזר בניתוחי מגדיל את הדיוק של לחתוך, לעומת זאת, הם מסוכנים לנשים בהריון ויש קונטרה לשימוש photosensitizing סמים.

המבנה המורכב של הרקמות אינו מאפשר פרשנות חד משמעית של תוצאות בדיקות ביולוגיות קלסיות. בלייזר ברפואה (תמונה) הם כלי יעיל להשמדת תאים סרטניים. עם זאת, מקורות עוצמה של קרינה קוהרנטית הם ללא אבחנה ולהרוס לא מושפע רק, אלא גם את הרקמה שמסביב. מאפיין זה - כלי חשוב עבור שיטת microdissection המשמש לניתוח מולקולרי בנקודות עניין עם האפשרות של הרס סלקטיבי של תאים מיותרים. מטרתה של הטכנולוגיה הזו היא להתגבר על ההטרוגניות נוכח בכל הרקמות הביולוגיות, על מנת להקל על המחקר שלהם על אוכלוסייה מוגדרת היטב. במובן זה, microdissection לייזר תרם תרומה משמעותית לפיתוח המחקר בהבנת המנגנונים הפיזיולוגיים שהיום ניתן להראות בעליל ברמת האוכלוסייה, ואפילו תא בודד.

הנדסת רקמות פונקציונלית החברה הפכה לגורם מרכזי בהתפתחות של ביולוגיה. מה קורה אם נחתוך את הסיבים יקטינו בחטיבה? האם העובר תסיסנית יציב אם להרוס תאים כאשר התנאים מתקפל? מה הם הפרמטרים המעורבים אזור meristem צמח? כל הנושאים הללו ניתן לפתור בעזרת לייזרים.

הננורפואה

לאחרונה, ריבוי של ננו בעלי תכונות מתאימות למגוון של יישומים ביולוגיים. החשובים ביותר הם:

• נקודות קוונטיות - פולטת חלקיקים זעירים בגדלים ננומטר בשימוש בתא הדמיה רגישות גבוהה;
• חלקיקים מגנטיים אשר מצאו יישום הפרקטיקה הרפואית;
• חלקיקי פולימר עבור המולקולות טיפוליות הכמוסות;
• חלקיקים מתכתיים.

ההתפתחות של ננוטכנולוגיה ואת השימוש בלייזר ברפואה, בקיצור, יש מהפכה בדרך של מתן תרופות. המתלים של חלקיקים המכילים תרופות יכולים לשפר את החלון תרפויטי של תרכובות רבות (יעילות ולהגדיל את המסיסות, רעילות נמוכה) על ידי פעולה סלקטיבית על הרקמות שנפגעו ותאים. הם מספקים את החומר הפעיל כמו גם ולשחרור מבוקר של החומר הפעיל בתגובה לגירויים חיצוניים. גישה ניסויית Nanoteranostika נוספת היא מתן שימוש כפול של חלקיקים, סמים במתחם, טיפול וסוכני הדמיה אבחון, אשר פותחת את הדרך לטיפול אישי.

השימוש בלייזר בתחומי הרפואה והביולוגיה עבור microdissection ו fotoablatsii מותר ברמות שונות של הבנה של מנגנונים פיזיולוגיים של התפתחות המחלה. התוצאות יסייעו לקבוע את השיטות הטובות ביותר של אבחון וטיפול של כל מטופל. התפתחות הננוטכנולוגיה בקשר הדוק עם ההישגים בתחום ההדמיה גם תהיה חיונית. הננורפואה היא צורה חדשנית ומבטיחה של טיפול עבור סוגים מסוימים של סרטן, מחלות או אבחנת זיהומיות.