Selama setengah abad terakhir, laser telah digunakan dalam oftalmologi, onkologi, bedah plastik, dan banyak bidang kedokteran dan penelitian biomedis lainnya.
Kemungkinan menggunakan cahaya untuk mengobati penyakit telah dikenal selama ribuan tahun. Orang Yunani dan Mesir kuno menggunakan radiasi matahari dalam terapi, dan kedua ide tersebut bahkan dikaitkan dalam mitologi - dewa Yunani Apollo adalah dewa matahari dan penyembuhan.
Baru setelah penemuan sumber radiasi koheren lebih dari 50 tahun yang lalu, potensi penggunaan cahaya dalam pengobatan benar-benar terungkap.
Karena sifat khusus mereka, laser jauh lebih efisien daripada radiasi dari matahari atau sumber lain. Setiap generator kuantum beroperasi dalam rentang panjang gelombang yang sangat sempit dan memancarkan cahaya yang koheren. Juga, laser dalam kedokteran memungkinkan Anda untuk menciptakan kekuatan tinggi. Sinar energi dapat terkonsentrasi di titik yang sangat kecil, yang karenanya kepadatannya yang tinggi tercapai. Sifat-sifat ini telah menyebabkan fakta bahwa saat ini laser digunakan di banyak bidang diagnosa medis, terapi dan pembedahan.
Perawatan kulit dan mata
Penggunaan laser dalam pengobatan dimulai dengan oftalmologi dan dermatologi. KuantumGenerator dibuka pada tahun 1960. Dan setahun kemudian, Leon Goldman mendemonstrasikan bagaimana laser merah ruby dapat digunakan dalam pengobatan untuk menghilangkan displasia kapiler, sejenis tanda lahir, dan melanoma.
Aplikasi ini didasarkan pada kemampuan sumber radiasi koheren untuk beroperasi pada panjang gelombang tertentu. Sumber radiasi koheren sekarang banyak digunakan untuk menghilangkan tumor, tato, rambut dan tahi lalat.
Laser dari berbagai jenis dan panjang gelombang digunakan dalam dermatologi, karena berbagai jenis lesi yang disembuhkan dan zat penyerap utama di dalamnya. Panjang gelombang juga tergantung pada jenis kulit pasien.
Saat ini, seseorang tidak dapat mempraktekkan dermatologi atau oftalmologi tanpa laser, karena laser telah menjadi alat utama untuk merawat pasien. Penggunaan generator kuantum untuk koreksi penglihatan dan berbagai aplikasi mata berkembang setelah Charles Campbell menjadi dokter pertama yang menggunakan laser merah dalam pengobatan pada tahun 1961 untuk merawat pasien dengan ablasi retina.
Kemudian, untuk tujuan ini, dokter mata mulai menggunakan sumber radiasi koheren argon di bagian spektrum hijau. Di sini, sifat-sifat mata itu sendiri, terutama lensanya, digunakan untuk memfokuskan sinar di area ablasi retina. Kekuatan perangkat yang sangat terkonsentrasi benar-benar mengelasnya.
Pasien dengan beberapa bentuk degenerasi makula dapat mengambil manfaat dari operasi laser – fotokoagulasi laser dan terapi fotodinamik. Pada prosedur pertama, berkas koherenradiasi digunakan untuk menutup pembuluh darah dan memperlambat pertumbuhan patologisnya di bawah makula.
Studi serupa dilakukan pada tahun 1940-an dengan sinar matahari, tetapi dokter membutuhkan sifat unik generator kuantum untuk menyelesaikannya dengan sukses. Penggunaan laser argon selanjutnya adalah untuk menghentikan pendarahan internal. Penyerapan selektif cahaya hijau oleh hemoglobin, pigmen dalam sel darah merah, telah digunakan untuk memblokir pembuluh darah yang berdarah. Untuk mengobati kanker, mereka menghancurkan pembuluh darah yang masuk ke tumor dan memasoknya dengan nutrisi.
Ini tidak dapat dicapai dengan menggunakan sinar matahari. Pengobatan sangat konservatif, sebagaimana mestinya, tetapi sumber radiasi koheren telah diterima di berbagai bidang. Laser dalam pengobatan telah menggantikan banyak instrumen tradisional.
Opthalmologi dan dermatologi juga mendapat manfaat dari sumber radiasi UV yang koheren dari excimer. Mereka telah menjadi banyak digunakan untuk pembentukan kembali kornea (LASIK) untuk koreksi penglihatan. Laser dalam kedokteran estetika digunakan untuk menghilangkan noda dan kerutan.
Operasi kosmetik yang menguntungkan
Perkembangan teknologi seperti itu pasti populer di kalangan investor komersial, karena memiliki potensi keuntungan yang besar. Perusahaan analitik Medtech Insight pada 2011 memperkirakan ukuran pasar untuk peralatan kecantikan laser lebih dari 1 miliar dolar AS. Memang, meskipunmenurunnya permintaan keseluruhan untuk sistem medis selama penurunan global, operasi kosmetik berbasis generator kuantum terus menikmati permintaan yang kuat di Amerika Serikat, pasar dominan untuk sistem laser.
Visualisasi dan diagnostik
Laser dalam kedokteran memainkan peran penting dalam deteksi dini kanker, serta banyak penyakit lainnya. Misalnya, di Tel Aviv, sekelompok ilmuwan menjadi tertarik pada spektroskopi IR menggunakan sumber radiasi koheren inframerah. Alasan untuk ini adalah bahwa kanker dan jaringan sehat mungkin memiliki permeabilitas inframerah yang berbeda. Salah satu aplikasi yang menjanjikan dari metode ini adalah deteksi melanoma. Pada kanker kulit, diagnosis dini sangat penting untuk kelangsungan hidup pasien. Saat ini pendeteksian melanoma dilakukan dengan mata, sehingga masih mengandalkan keahlian dokter.
Di Israel, setiap orang dapat melakukan pemeriksaan melanoma gratis setahun sekali. Beberapa tahun yang lalu, penelitian dilakukan di salah satu pusat medis utama, sebagai akibatnya menjadi mungkin untuk mengamati dengan jelas perbedaan rentang inframerah antara potensi, tetapi tidak tanda-tanda berbahaya, dan melanoma nyata.
Katzir, penyelenggara konferensi SPIE pertama tentang optik biomedis pada tahun 1984, dan kelompoknya di Tel Aviv juga mengembangkan serat optik yang transparan terhadap panjang gelombang inframerah, memungkinkan metode tersebut diperluas ke diagnostik internal. Selain itu, ini bisa menjadi alternatif yang cepat dan tidak menyakitkan untuk apusan serviks diginekologi.
Laser semikonduktor biru dalam kedokteran telah menemukan aplikasi dalam diagnostik fluoresensi.
Sistem berdasarkan generator kuantum juga mulai menggantikan sinar-X, yang secara tradisional telah digunakan dalam mamografi. Sinar-X memberi dokter dilema yang sulit: mereka membutuhkan intensitas tinggi untuk mendeteksi kanker secara andal, tetapi peningkatan radiasi itu sendiri meningkatkan risiko kanker. Sebagai alternatif, kemungkinan menggunakan pulsa laser yang sangat cepat untuk mencitrakan dada dan bagian tubuh lainnya, seperti otak, sedang dipelajari.
OCT untuk mata dan banyak lagi
Laser dalam biologi dan kedokteran telah digunakan dalam optical coherence tomography (OCT), yang telah menyebabkan gelombang antusiasme. Teknik pencitraan ini menggunakan properti generator kuantum dan dapat memberikan gambar jaringan biologis yang sangat jelas (dalam orde mikron), penampang, dan tiga dimensi secara real time. OCT sudah digunakan dalam oftalmologi, dan dapat, misalnya, memungkinkan dokter mata untuk melihat penampang kornea untuk mendiagnosis penyakit retina dan glaukoma. Saat ini, teknik ini juga mulai digunakan di bidang kedokteran lainnya.
Salah satu bidang terbesar yang muncul dari OCT adalah pencitraan serat optik arteri. Tomografi koherensi optik dapat digunakan untuk mengevaluasi ruptur plak yang tidak stabil.
Mikroskopi organisme hidup
Laser dalam sains, teknologi, kedokteran juga berperanperan kunci dalam banyak jenis mikroskop. Banyak perkembangan telah dilakukan di bidang ini, yang tujuannya adalah untuk memvisualisasikan apa yang terjadi di dalam tubuh pasien tanpa menggunakan pisau bedah.
Bagian tersulit dalam menghilangkan kanker adalah kebutuhan untuk selalu menggunakan mikroskop sehingga ahli bedah dapat memastikan semuanya dilakukan dengan benar. Kemampuan untuk melakukan mikroskopi langsung dan waktu nyata adalah kemajuan yang signifikan.
Aplikasi baru laser dalam bidang teknik dan kedokteran adalah pemindaian mikroskop optik jarak dekat, yang dapat menghasilkan gambar dengan resolusi yang jauh lebih tinggi daripada mikroskop standar. Metode ini didasarkan pada serat optik dengan takik di ujungnya, yang dimensinya lebih kecil dari panjang gelombang cahaya. Ini memungkinkan pencitraan subwavelength dan meletakkan dasar untuk pencitraan sel biologis. Penggunaan teknologi ini dalam laser IR akan memungkinkan pemahaman yang lebih baik tentang penyakit Alzheimer, kanker, dan perubahan sel lainnya.
PDT dan perawatan lainnya
Perkembangan di bidang serat optik membantu memperluas kemungkinan penggunaan laser di area lain. Selain fakta bahwa mereka memungkinkan diagnostik di dalam tubuh, energi radiasi koheren dapat ditransfer ke tempat yang dibutuhkan. Ini dapat digunakan dalam pengobatan. Laser serat menjadi jauh lebih maju. Mereka akan secara radikal mengubah obat masa depan.
Bidang photomedicine menggunakan bahan kimia fotosensitifzat yang berinteraksi dengan tubuh dengan cara tertentu dapat menggunakan generator kuantum untuk mendiagnosis dan merawat pasien. Dalam terapi fotodinamik (PDT), misalnya, laser dan obat fotosensitif dapat memulihkan penglihatan pada pasien dengan bentuk "basah" dari degenerasi makula terkait usia, penyebab utama kebutaan pada orang di atas usia 50 tahun.
Dalam onkologi, porfirin tertentu terakumulasi dalam sel kanker dan berpendar ketika diterangi pada panjang gelombang tertentu, yang menunjukkan lokasi tumor. Jika senyawa yang sama ini kemudian disinari dengan panjang gelombang yang berbeda, mereka menjadi racun dan membunuh sel-sel yang rusak.
Laser helium-neon gas merah digunakan dalam pengobatan dalam pengobatan osteoporosis, psoriasis, borok trofik, dll., karena frekuensi ini diserap dengan baik oleh hemoglobin dan enzim. Radiasi memperlambat peradangan, mencegah hiperemia dan pembengkakan, dan meningkatkan sirkulasi darah.
Perawatan yang dipersonalisasi
Genetika dan epigenetik adalah dua area lain di mana laser dapat digunakan.
Di masa depan, semuanya akan terjadi dalam skala nano, yang memungkinkan kita melakukan pengobatan pada skala sel. Laser yang dapat menghasilkan pulsa femtosecond dan menyetel ke panjang gelombang tertentu adalah mitra ideal bagi para profesional medis.
Ini akan membuka pintu untuk perawatan yang dipersonalisasi berdasarkan genom individu pasien.
Leon Goldman - sang pendiriobat laser
Berbicara tentang penggunaan generator kuantum dalam pengobatan orang, orang tidak dapat tidak menyebutkan Leon Goldman. Ia dikenal sebagai "bapak" pengobatan laser.
Sudah setahun setelah menemukan sumber radiasi yang koheren, Goldman menjadi peneliti pertama yang menggunakannya untuk mengobati penyakit kulit. Teknik yang digunakan ilmuwan membuka jalan bagi perkembangan selanjutnya dari dermatologi laser.
Penelitiannya pada pertengahan 1960-an mengarah pada penggunaan generator kuantum ruby dalam operasi retina dan penemuan seperti kemampuan radiasi koheren untuk secara bersamaan memotong kulit dan menutup pembuluh darah, membatasi pendarahan.
Goldman, seorang dokter kulit di Universitas Cincinnati untuk sebagian besar karirnya, mendirikan American Society for Lasers in Medicine and Surgery dan membantu meletakkan dasar untuk keamanan laser. Meninggal 1997
Miniaturisasi
Pembangkit kuantum 2 mikron pertama berukuran double bed dan didinginkan dengan nitrogen cair. Saat ini, laser dioda seukuran telapak tangan dan bahkan laser serat yang lebih kecil telah muncul. Perubahan ini membuka jalan bagi aplikasi dan pengembangan baru. Obat masa depan akan memiliki laser kecil untuk operasi otak.
Karena kemajuan teknologi, ada pengurangan biaya yang konstan. Seperti halnya laser yang telah menjadi hal yang biasa dalam peralatan rumah tangga, mereka mulai memainkan peran kunci dalam peralatan rumah sakit.
Jika laser sebelumnya dalam pengobatan sangat besar dankompleks, produksi serat optik saat ini telah mengurangi biaya secara signifikan, dan transisi ke skala nano akan lebih mengurangi biaya.
Kegunaan lain
Ahli urologi dapat mengobati striktur uretra, kutil jinak, batu saluran kemih, kontraktur kandung kemih, dan pembesaran prostat dengan laser.
Penggunaan laser dalam pengobatan telah memungkinkan ahli bedah saraf untuk membuat sayatan yang tepat dan pemeriksaan endoskopi otak dan sumsum tulang belakang.
Dokter hewan menggunakan laser untuk prosedur endoskopi, koagulasi tumor, sayatan, dan terapi fotodinamik.
Dokter gigi menggunakan radiasi koheren untuk pembuatan lubang, operasi gusi, prosedur antibakteri, desensitisasi gigi dan diagnostik oro-wajah.
pinset laser
Peneliti biomedis di seluruh dunia menggunakan pinset optik, penyortir sel, dan banyak alat lainnya. Pinset laser menjanjikan diagnosis kanker yang lebih baik dan lebih cepat dan telah digunakan untuk menangkap virus, bakteri, partikel logam kecil, dan untaian DNA.
Dalam pinset optik, berkas radiasi koheren digunakan untuk menahan dan memutar objek mikroskopis, mirip dengan cara pinset logam atau plastik dapat mengambil benda kecil dan rapuh. Molekul individu dapat dimanipulasi dengan menempelkannya ke slide berukuran mikron atau manik-manik polistiren. Ketika balok mengenai bola, itumelengkung dan memiliki sedikit benturan, mendorong bola lurus ke tengah balok.
Ini menciptakan "perangkap optik" yang mampu menjebak partikel kecil dalam seberkas cahaya.
Laser dalam pengobatan: pro dan kontra
Energi radiasi koheren, yang intensitasnya dapat dimodulasi, digunakan untuk memotong, menghancurkan, atau mengubah struktur seluler atau ekstraseluler jaringan biologis. Selain itu, penggunaan laser dalam pengobatan, singkatnya, mengurangi risiko infeksi dan merangsang penyembuhan. Penggunaan generator kuantum dalam operasi meningkatkan akurasi diseksi, namun berbahaya bagi wanita hamil dan ada kontraindikasi untuk penggunaan obat fotosensitisasi.
Struktur jaringan yang kompleks tidak memungkinkan interpretasi yang jelas dari hasil analisis biologis klasik. Laser dalam pengobatan (foto) adalah alat yang efektif untuk penghancuran sel kanker. Namun, sumber radiasi koheren yang kuat bertindak tanpa pandang bulu dan menghancurkan tidak hanya yang terkena, tetapi juga jaringan di sekitarnya. Properti ini merupakan alat penting dalam teknik mikrodiseksi yang digunakan untuk melakukan analisis molekuler di lokasi yang diinginkan dengan kemampuan untuk menghancurkan sel berlebih secara selektif. Tujuan dari teknologi ini adalah untuk mengatasi heterogenitas yang ada di semua jaringan biologis untuk memfasilitasi studi mereka dalam populasi yang terdefinisi dengan baik. Dalam hal ini, mikrodiseksi laser telah memberikan kontribusi yang signifikan terhadap pengembangan penelitian, pemahamanmekanisme fisiologis yang saat ini dapat ditunjukkan dengan jelas pada tingkat populasi dan bahkan sel tunggal.
Fungsi rekayasa jaringan saat ini telah menjadi faktor utama dalam perkembangan biologi. Apa yang terjadi jika serat aktin dipotong selama pembelahan? Akankah embrio Drosophila menjadi stabil jika selnya hancur selama pelipatan? Apa parameter yang terlibat dalam zona meristem tumbuhan? Semua masalah ini dapat diselesaikan dengan laser.
Nanomedicine
Baru-baru ini, banyak struktur nano telah muncul dengan sifat yang cocok untuk berbagai aplikasi biologis. Yang paling penting adalah:
- titik kuantum adalah partikel pemancar cahaya berukuran nanometer kecil yang digunakan dalam pencitraan seluler yang sangat sensitif;
- partikel nano magnetik yang telah ditemukan aplikasinya dalam praktik medis;
- partikel polimer untuk molekul terapeutik yang dienkapsulasi;
- partikel nano logam.
Perkembangan nanoteknologi dan penggunaan laser dalam pengobatan, singkatnya, telah merevolusi cara pemberian obat. Suspensi nanopartikel yang mengandung obat dapat meningkatkan indeks terapeutik dari banyak senyawa (meningkatkan kelarutan dan kemanjuran, mengurangi toksisitas) dengan secara selektif mempengaruhi jaringan dan sel yang terkena. Mereka memberikan bahan aktif dan juga mengatur pelepasan bahan aktif sebagai respons terhadap rangsangan eksternal. Nanotheranostics lebih jauhpendekatan eksperimental yang memungkinkan penggunaan ganda nanopartikel, senyawa obat, terapi dan alat pencitraan diagnostik, membuka jalan menuju perawatan yang dipersonalisasi.
Penggunaan laser dalam kedokteran dan biologi untuk mikrodiseksi dan fotoablasi memungkinkan untuk memahami mekanisme fisiologis perkembangan penyakit pada tingkat yang berbeda. Hasilnya akan membantu menentukan metode diagnosis dan pengobatan terbaik untuk setiap pasien. Pengembangan nanoteknologi dalam kaitannya dengan kemajuan dalam pencitraan juga akan sangat diperlukan. Nanomedicine adalah bentuk pengobatan baru yang menjanjikan untuk kanker, penyakit menular, atau diagnostik tertentu.
