Geçtiğimiz yarım yüzyılda lazerler oftalmoloji, onkoloji, plastik cerrahi ve tıp ve biyomedikal araştırmaların diğer birçok alanında kullanılmıştır.
Hastalıkları tedavi etmek için ışığı kullanma olasılığı binlerce yıldır biliniyor. Antik Yunanlılar ve Mısırlılar terapide güneş radyasyonu kullandılar ve iki fikir mitolojide bile bağlantılıydı - Yunan tanrısı Apollon güneş ve şifa tanrısıydı.
Işığın tıpta kullanılma potansiyeli ancak 50 yıldan uzun bir süre önce tutarlı radyasyon kaynağının icadından sonra ortaya çıktı.
Özel özelliklerinden dolayı lazerler, güneşten veya diğer kaynaklardan gelen radyasyondan çok daha verimlidir. Her kuantum jeneratörü çok dar bir dalga boyu aralığında çalışır ve tutarlı ışık yayar. Ayrıca tıpta lazerler yüksek güçler oluşturmanıza olanak sağlar. Enerji ışını, yüksek yoğunluğunun elde edilmesinden dolayı çok küçük bir noktada konsantre edilebilir. Bu özellikler, günümüzde lazerlerin tıbbi teşhis, tedavi ve cerrahinin birçok alanında kullanılmasına yol açmıştır.
Cilt ve göz tedavisi
Lazerlerin tıpta kullanımı oftalmoloji ve dermatoloji ile başladı. KuantumJeneratör 1960 yılında açılmıştır. Ve bir yıl sonra, Leon Goldman yakut kırmızısı lazerin tıpta kılcal displaziyi, bir tür doğum lekesini ve melanomu gidermek için nasıl kullanılabileceğini gösterdi.
Bu uygulama, uyumlu radyasyon kaynaklarının belirli bir dalga boyunda çalışabilme yeteneğine dayanmaktadır. Tutarlı radyasyon kaynakları artık tümörleri, dövmeleri, kılları ve benleri çıkarmak için yaygın olarak kullanılmaktadır.
Dermatolojide farklı tiplerde ve dalga boylarında lazerler kullanılmaktadır, çünkü farklı lezyon türleri iyileşir ve içindeki ana emici maddedir. Dalga boyu ayrıca hastanın cilt tipine de bağlıdır.
Bugün, lazerler hastaları tedavi etmek için ana araçlar haline geldiğinden, lazer olmadan dermatoloji veya oftalmoloji yapılamaz. Charles Campbell, 1961'de retina dekolmanı olan bir hastayı tedavi etmek için tıpta kırmızı lazer kullanan ilk doktor olduktan sonra, görme düzeltmesi ve çok çeşitli oftalmik uygulamalar için kuantum jeneratörlerinin kullanımı arttı.
Daha sonra, bu amaçla, göz doktorları spektrumun yeşil kısmında argon uyumlu radyasyon kaynaklarını kullanmaya başladılar. Burada, gözün özellikleri, özellikle lensi, ışını retina dekolmanı alanına odaklamak için kullanıldı. Cihazın son derece konsantre gücü kelimenin tam anlamıyla onu kaynaklıyor.
Bazı makula dejenerasyonu biçimlerine sahip hastalar lazer cerrahisinden (lazer fotokoagülasyon ve fotodinamik terapi) yararlanabilir. İlk prosedürde, tutarlı kirişradyasyon kan damarlarını kapatmak ve makula altındaki patolojik büyümelerini yavaşlatmak için kullanılır.
Benzer çalışmalar 1940'larda güneş ışığı ile yapıldı, ancak doktorların bunları başarıyla tamamlamak için kuantum jeneratörlerinin benzersiz özelliklerine ihtiyaçları vardı. Argon lazerin bir sonraki kullanımı iç kanamayı durdurmaktı. Yeşil ışığın kırmızı kan hücrelerinde bulunan bir pigment olan hemoglobin tarafından seçici olarak emilmesi, kanayan kan damarlarını bloke etmek için kullanılmıştır. Kanseri tedavi etmek için tümöre giren kan damarlarını yok ederler ve ona besin sağlarlar.
Bu, güneş ışığı kullanılarak elde edilemez. Tıp olması gerektiği gibi çok tutucudur, ancak tutarlı radyasyon kaynakları çeşitli alanlarda kabul görmüştür. Tıpta lazerler birçok geleneksel aletin yerini aldı.
Oftalmoloji ve dermatoloji, uyumlu UV radyasyonunun excimer kaynaklarından da yararlanmıştır. Görme düzeltmesi için korneanın yeniden şekillendirilmesi (LASIK) için yaygın olarak kullanılır hale geldiler. Estetik tıpta lazerler lekeleri ve kırışıklıkları gidermek için kullanılır.
Karlı estetik cerrahi
Bu tür teknolojik gelişmeler, büyük kâr potansiyeline sahip olduklarından, ticari yatırımcılar arasında kaçınılmaz olarak popülerdir. Analitik şirket Medtech Insight, 2011 yılında lazer güzellik ekipmanları pazarının büyüklüğünü 1 milyar ABD dolarından fazla olarak tahmin etti. Nitekim, rağmenküresel gerileme sırasında tıbbi sistemlere yönelik genel talebin azalması, kuantum jeneratörü tabanlı kozmetik ameliyatlar, lazer sistemleri için baskın pazar olan Amerika Birleşik Devletleri'nde güçlü bir talep görmeye devam ediyor.
Görselleştirme ve teşhis
Tıpta lazerler, birçok hastalığın yanı sıra kanserin de erken teşhis edilmesinde önemli rol oynuyor. Örneğin, Tel Aviv'de bir grup bilim adamı, kızılötesi uyumlu radyasyon kaynaklarını kullanarak IR spektroskopisi ile ilgilenmeye başladı. Bunun nedeni, kanser ve sağlıklı dokunun farklı kızılötesi geçirgenliğe sahip olabilmesidir. Bu yöntemin umut verici uygulamalarından biri melanomların saptanmasıdır. Deri kanserinde erken teşhis hastanın hayatta kalması için çok önemlidir. Şu anda, melanom tespiti gözle yapılır, bu nedenle doktorun becerisine güvenmek kalır.
İsrail'de herkes yılda bir kez ücretsiz melanom taramasına gidebilir. Birkaç yıl önce, büyük tıp merkezlerinden birinde çalışmalar yapıldı ve bunun sonucunda potansiyel, ancak tehlikeli olmayan işaretler ile gerçek melanom arasındaki kızılötesi aralıktaki farkı açıkça gözlemlemek mümkün oldu.
1984'te biyomedikal optik üzerine ilk SPIE konferansının organizatörü olan Katzir ve Tel Aviv'deki grubu, aynı zamanda, yöntemin dahili teşhise genişletilmesine izin veren kızılötesi dalga boylarına şeffaf optik fiberler geliştirdi. Ek olarak, rahim ağzı yaymasına hızlı ve ağrısız bir alternatif olabilir.jinekoloji.
Mavi yarı iletken lazer tıpta floresan tanısında uygulama buldu.
Kuantum jeneratörlerine dayalı sistemler de geleneksel olarak mamografide kullanılan X-ışınlarının yerini almaya başlıyor. X-ışınları doktorları zor bir ikilemle karşı karşıya bırakır: kanserleri güvenilir bir şekilde tespit etmek için yüksek yoğunluğa ihtiyaç duyarlar, ancak radyasyondaki artışın kendisi kanser riskini artırır. Alternatif olarak, göğüs ve beyin gibi vücudun diğer kısımlarını görüntülemek için çok hızlı lazer darbeleri kullanma olasılığı üzerinde çalışılıyor.
Gözler ve daha fazlası için Ekim
Biyoloji ve tıpta lazerler, bir coşku dalgasına neden olan optik koherens tomografide (OCT) kullanıldı. Bu görüntüleme tekniği, bir kuantum jeneratörünün özelliklerini kullanır ve biyolojik dokunun çok net (bir mikron düzeyinde), kesitsel ve üç boyutlu görüntülerini gerçek zamanlı olarak sağlayabilir. OCT zaten oftalmolojide kullanılmaktadır ve örneğin bir göz doktorunun retina hastalıkları ve glokomu teşhis etmek için korneanın bir kesitini görmesine izin verebilir. Günümüzde teknik, tıbbın diğer alanlarında da kullanılmaya başlandı.
OCT'den çıkan en büyük alanlardan biri arterlerin fiber optik görüntülemesidir. Rüptüre olmuş stabil olmayan bir plağı değerlendirmek için optik koherens tomografi kullanılabilir.
Canlı organizmaların mikroskopisi
Bilim, teknoloji ve tıptaki lazerler debirçok mikroskopi türünde önemli bir rol oynar. Amacı, hastanın vücudunda neler olup bittiğini bir neşter kullanmadan görselleştirmek olan bu alanda çok sayıda gelişme yapılmıştır.
Kanseri almanın en zor yanı, cerrahın her şeyin doğru yapıldığından emin olabilmesi için sürekli mikroskop kullanma ihtiyacıdır. Canlı ve gerçek zamanlı mikroskopi yapabilme yeteneği önemli bir ilerlemedir.
Mühendislik ve tıpta lazerlerin yeni bir uygulaması, standart mikroskoplardan çok daha yüksek çözünürlükte görüntüler üretebilen optik mikroskopinin yakın alan taramasıdır. Bu yöntem, boyutları ışığın dalga boyundan daha küçük olan uçlarında çentik bulunan optik fiberlere dayanmaktadır. Bu, dalga boyu altı görüntülemeyi mümkün kıldı ve biyolojik hücrelerin görüntülenmesi için temel oluşturdu. Bu teknolojinin IR lazerlerde kullanılması Alzheimer hastalığı, kanser ve hücrelerdeki diğer değişikliklerin daha iyi anlaşılmasını sağlayacaktır.
PDT ve diğer tedaviler
Optik fiberler alanındaki gelişmeler, diğer alanlarda lazer kullanma olanaklarını genişletmeye yardımcı oluyor. Vücut içinde teşhise izin vermelerine ek olarak, uyumlu radyasyonun enerjisi ihtiyaç duyulan yere aktarılabilir. Tedavide kullanılabilir. Fiber lazerler çok daha gelişmiş hale geliyor. Geleceğin ilacını kökten değiştirecekler.
Işığa duyarlı kimyasal kullanan fototıp alanıVücutla belirli bir şekilde etkileşime giren maddeler, hastaları hem teşhis etmek hem de tedavi etmek için kuantum jeneratörlerini kullanabilir. Fotodinamik terapide (PDT), örneğin, bir lazer ve ışığa duyarlı bir ilaç, 50 yaşın üzerindeki kişilerde körlüğün önde gelen nedeni olan yaşa bağlı maküler dejenerasyonun "ıslak" formu olan hastalarda görüşü eski haline getirebilir.
Onkolojide, belirli porfirinler kanser hücrelerinde birikir ve belirli bir dalga boyunda aydınlatıldığında tümörün yerini gösteren floresan verir. Aynı bileşikler daha sonra farklı bir dalga boyunda aydınlatılırsa, toksik hale gelir ve hasarlı hücreleri öldürür.
Kırmızı gazlı helyum-neon lazer tıpta osteoporoz, sedef hastalığı, trofik ülserler vb. tedavisinde kullanılır, çünkü bu frekans hemoglobin ve enzimler tarafından iyi emilir. Radyasyon iltihabı yavaşlatır, hiperemi ve şişmeyi önler ve kan dolaşımını iyileştirir.
Kişiselleştirilmiş tedavi
Genetik ve epigenetik, lazerlerin kullanılabileceği diğer iki alandır.
Gelecekte her şey nano ölçekte olacak ve bu da hücre ölçeğinde ilaç yapmamızı sağlayacak. Femtosaniye darbeleri üretebilen ve belirli dalga boylarını ayarlayabilen lazerler, tıp uzmanları için ideal ortaklardır.
Bu, hastanın bireysel genomuna dayalı kişiselleştirilmiş tedavinin kapısını açacaktır.
Leon Goldman - kuruculazer tıbbı
Kuantum jeneratörlerinin insanların tedavisinde kullanımından bahsetmişken, Leon Goldman'dan bahsetmeden olmaz. Lazer tıbbının "babası" olarak bilinir.
Tutarlı radyasyon kaynağını icat ettikten bir yıl sonra, Goldman onu cilt hastalıklarını tedavi etmek için kullanan ilk araştırmacı oldu. Bilim insanının kullandığı teknik, lazer dermatolojinin sonraki gelişiminin yolunu açtı.
1960'ların ortalarındaki araştırması, retina cerrahisinde yakut kuantum jeneratörünün kullanılmasına ve tutarlı radyasyonun aynı anda cildi kesme ve kan damarlarını kapatma, kanamayı sınırlandırma gibi keşiflere yol açtı.
Kariyerinin çoğunda Cincinnati Üniversitesi'nde dermatolog olan Goldman, Amerikan Tıp ve Cerrahide Lazerler Derneği'ni kurdu ve lazer güvenliğinin temellerinin atılmasına yardımcı oldu. 1997'de öldü
Minyatürleştirme
İlk 2 mikron kuantum jeneratörleri, bir çift kişilik yatak boyutundaydı ve sıvı nitrojen ile soğutuldu. Günümüzde avuç içi boyutunda diyot lazerler ve hatta daha küçük fiber lazerler ortaya çıktı. Bu değişiklikler yeni uygulamaların ve geliştirmelerin önünü açmaktadır. Geleceğin tıbbı, beyin cerrahisi için küçük lazerlere sahip olacak.
Teknolojik ilerleme nedeniyle maliyetlerde sürekli bir düşüş var. Lazerlerin ev aletlerinde yaygınlaşması gibi, hastane ekipmanlarında da önemli bir rol oynamaya başladılar.
Tıpta daha önceki lazerler çok büyük olsaydı vekarmaşık, optik fiberden günümüzün üretimi maliyeti önemli ölçüde az alttı ve nano ölçeğe geçiş maliyetleri daha da az altacak.
Diğer kullanımlar
Ürologlar üretra darlığı, iyi huylu siğiller, idrar taşları, mesane kontraktürü ve prostat büyümesini lazerlerle tedavi edebilirler.
Lazerin tıpta kullanılması, beyin cerrahlarının beyin ve omurilikte hassas insizyonlar ve endoskopik incelemeler yapmasını sağladı.
Veterinerler endoskopik prosedürler, tümör pıhtılaşması, insizyonlar ve fotodinamik terapi için lazer kullanırlar.
Diş hekimleri delik açma, diş eti ameliyatı, antibakteriyel prosedürler, diş duyarsızlaştırma ve ağız-yüz tanılama için tutarlı radyasyon kullanır.
Lazer cımbız
Dünyanın dört bir yanındaki biyomedikal araştırmacıları optik cımbız, hücre sıralayıcılar ve diğer birçok araç kullanır. Lazer cımbız daha iyi ve daha hızlı kanser teşhisi vaat ediyor ve virüsleri, bakterileri, küçük metal parçacıkları ve DNA ipliklerini yakalamak için kullanılıyor.
Optik cımbızlarda, mikroskobik nesneleri tutmak ve döndürmek için, metal veya plastik cımbızların küçük ve kırılgan nesneleri almasına benzer şekilde, tutarlı bir radyasyon ışını kullanılır. Tek tek moleküller, mikron boyutlu slaytlara veya polistiren boncuklara bağlanarak manipüle edilebilir. Kiriş topa çarptığında,kavisli ve hafif bir etkiye sahip, topu doğrudan kirişin merkezine itiyor.
Bu, bir ışık demetinde küçük bir parçacığı yakalayabilen bir "optik tuzak" oluşturur.
Tıpta lazer: artıları ve eksileri
Yoğunluğu modüle edilebilen tutarlı radyasyon enerjisi, biyolojik dokuların hücresel veya hücre dışı yapısını kesmek, yok etmek veya değiştirmek için kullanılır. Ayrıca tıpta lazer kullanımı, kısacası enfeksiyon riskini az altır ve iyileşmeyi uyarır. Ameliyatta kuantum jeneratörlerinin kullanılması, diseksiyonun doğruluğunu arttırır, ancak hamile kadınlar için tehlikelidir ve ışığa duyarlılaştırıcı ilaçların kullanımı için kontrendikasyonlar vardır.
Dokuların karmaşık yapısı, klasik biyolojik analizlerin sonuçlarının açık bir şekilde yorumlanmasına izin vermez. Tıpta lazerler (fotoğraf) kanser hücrelerinin yok edilmesi için etkili bir araçtır. Bununla birlikte, güçlü tutarlı radyasyon kaynakları ayrım gözetmeksizin hareket eder ve sadece etkilenenleri değil, aynı zamanda çevre dokuları da yok eder. Bu özellik, fazla hücreleri seçici olarak yok etme yeteneği ile ilgilenilen bir bölgede moleküler analiz yapmak için kullanılan mikrodisseksiyon tekniğinde önemli bir araçtır. Bu teknolojinin amacı, iyi tanımlanmış bir popülasyonda çalışmalarını kolaylaştırmak için tüm biyolojik dokularda bulunan heterojenliğin üstesinden gelmektir. Bu anlamda lazer mikrodisseksiyon, araştırmaların gelişmesine, anlaşılmasına önemli bir katkı sağlamıştır. Günümüzde bir popülasyon ve hatta tek bir hücre düzeyinde açıkça gösterilebilen fizyolojik mekanizmalar.
Bugün doku mühendisliğinin işlevselliği, biyolojinin gelişmesinde önemli bir faktör haline geldi. Bölünme sırasında aktin lifleri kesilirse ne olur? Hücre katlanma sırasında yok edilirse bir Drosophila embriyosu stabil olur mu? Bir bitkinin meristem bölgesinde yer alan parametreler nelerdir? Tüm bu sorunlar lazerlerle çözülebilir.
Nanotıp
Son zamanlarda, çeşitli biyolojik uygulamalar için uygun özelliklere sahip birçok nanoyapı ortaya çıkmıştır. Bunlardan en önemlileri:
- kuantum noktaları, son derece hassas hücresel görüntülemede kullanılan nanometre boyutunda küçük ışık yayan parçacıklardır;
- Tıbbi uygulamada uygulama bulan manyetik nanopartiküller;
- kapsüllenmiş terapötik moleküller için polimer parçacıkları;
- metal nanoparçacıklar.
Nanoteknolojinin gelişimi ve lazerlerin tıpta kullanımı, kısacası, ilaçların uygulanma biçiminde devrim yarattı. İlaç içeren nanopartiküllerin süspansiyonları, etkilenen dokuları ve hücreleri seçici olarak etkileyerek birçok bileşiğin terapötik indeksini artırabilir (çözünürlüğü ve etkinliği arttırır, toksisiteyi az altır). Aktif bileşeni verirler ve ayrıca dış uyarıya yanıt olarak aktif bileşenin salınımını düzenlerler. Nanotheranostics daha fazlananopartiküllerin, ilaç bileşiğinin, terapi ve tanısal görüntüleme araçlarının ikili kullanımına izin veren ve kişiselleştirilmiş tedaviye giden yolu açan deneysel bir yaklaşım.
Lazerlerin tıpta ve biyolojide mikrodisseksiyon ve fotoablasyon için kullanılması, farklı düzeylerde hastalık gelişiminin fizyolojik mekanizmalarını anlamayı mümkün kıldı. Sonuçlar, her hasta için en iyi teşhis ve tedavi yöntemlerinin belirlenmesine yardımcı olacaktır. Nanoteknolojinin görüntülemedeki ilerlemelerle yakın bağlantılı olarak gelişmesi de vazgeçilmez olacaktır. Nanotıp belirli kanserler, bulaşıcı hastalıklar veya teşhis için umut verici yeni bir tedavi şeklidir.
