على مدى نصف القرن الماضي ، تم استخدام الليزر في طب العيون والأورام والجراحة التجميلية والعديد من مجالات الطب والبحوث الطبية الحيوية.
إن إمكانية استخدام الضوء لعلاج الأمراض معروفة منذ آلاف السنين. استخدم الإغريق والمصريون القدماء الإشعاع الشمسي في العلاج ، وتم ربط الفكرتين في الأساطير - كان الإله اليوناني أبولو إله الشمس والشفاء.
فقط بعد اختراع مصدر الإشعاع المتماسك منذ أكثر من 50 عامًا ، تم الكشف عن إمكانات استخدام الضوء في الطب.
نظرًا لخصائصها الخاصة ، تعتبر الليزر أكثر فاعلية من إشعاع الشمس أو المصادر الأخرى. يعمل كل مولد كمي في نطاق طول موجي ضيق للغاية ويصدر ضوءًا متماسكًا. أيضا ، الليزر في الطب يسمح لك لخلق قوى عالية. يمكن أن يتركز شعاع الطاقة في نقطة صغيرة جدًا ، مما يؤدي إلى تحقيق كثافته العالية. أدت هذه الخصائص إلى حقيقة أن الليزر اليوم يستخدم في العديد من مجالات التشخيص الطبي والعلاج والجراحة.
علاج الجلد والعين
بدأ استخدام الليزر في طب العيون والأمراض الجلدية. الكمتم افتتاح المولد في عام 1960. وبعد مرور عام ، أوضح ليون جولدمان كيف يمكن استخدام الليزر الأحمر الياقوتي في الطب لإزالة خلل التنسج الشعري ، وهو نوع من الوحمات وسرطان الجلد.
يعتمد هذا التطبيق على قدرة مصادر الإشعاع المتماسكة على العمل عند طول موجي معين. تستخدم مصادر الإشعاع المتماسكة الآن على نطاق واسع لإزالة الأورام والوشم والشعر والشامات.
يتم استخدام الليزر بأنواعه وأطوال موجاته المختلفة في الأمراض الجلدية ، وذلك بسبب أنواع مختلفة من الآفات التي يتم علاجها ومادة الامتصاص الرئيسية بداخلها. يعتمد الطول الموجي أيضًا على نوع جلد المريض.
اليوم لايمكن للمرء أن يمارس طب الأمراض الجلدية أو طب العيون بدون استخدام الليزر ، حيث أصبحا الأدوات الرئيسية لعلاج المرضى. نما استخدام مولدات الكم لتصحيح الرؤية ومجموعة واسعة من تطبيقات طب العيون بعد أن أصبح تشارلز كامبل أول طبيب يستخدم الليزر الأحمر في الطب عام 1961 لعلاج مريض يعاني من انفصال الشبكية.
في وقت لاحق ، لهذا الغرض ، بدأ أطباء العيون في استخدام مصادر الأرجون للإشعاع المتماسك في الجزء الأخضر من الطيف. هنا ، تم استخدام خصائص العين نفسها ، وخاصة عدستها ، لتركيز الشعاع في منطقة انفصال الشبكية. القوة المركزة للغاية للجهاز تلحمها حرفياً.
يمكن للمرضى الذين يعانون من بعض أشكال الضمور البقعي الاستفادة من جراحة الليزر - التخثير الضوئي بالليزر والعلاج الضوئي. في الإجراء الأول ، شعاع متماسكيستخدم الإشعاع لإغلاق الأوعية الدموية وإبطاء نموها المرضي تحت البقعة.
تم إجراء دراسات مماثلة في الأربعينيات من القرن الماضي مع ضوء الشمس ، لكن الأطباء احتاجوا إلى الخصائص الفريدة للمولدات الكمومية لإكمالها بنجاح. كان الاستخدام التالي لليزر الأرجون هو وقف النزيف الداخلي. تم استخدام الامتصاص الانتقائي للضوء الأخضر بواسطة الهيموجلوبين ، وهو صبغة في خلايا الدم الحمراء ، لمنع نزيف الأوعية الدموية. لعلاج السرطان ، يقومون بتدمير الأوعية الدموية التي تدخل الورم وتزويده بالعناصر الغذائية.
لا يمكن تحقيق ذلك باستخدام ضوء الشمس. الطب متحفظ للغاية ، كما ينبغي أن يكون ، لكن مصادر الإشعاع المتماسك قد حظيت بقبول في مختلف المجالات. حل الليزر في الطب محل العديد من الأدوات التقليدية.
استفاد طب العيون والأمراض الجلدية أيضًا من مصادر الإكسيمر للأشعة فوق البنفسجية المتماسكة. لقد أصبحت تستخدم على نطاق واسع لإعادة تشكيل القرنية (الليزك) لتصحيح الرؤية. يستخدم الليزر في الطب التجميلي لإزالة الشوائب والتجاعيد.
جراحة تجميلية مربحة
مثل هذه التطورات التكنولوجية تحظى بشعبية حتمية بين المستثمرين التجاريين ، حيث تتمتع بإمكانيات هائلة للربح. قدرت الشركة التحليلية Medtech Insight في عام 2011 حجم سوق معدات التجميل بالليزر بأكثر من 1 مليار دولار أمريكي. في الواقع ، على الرغم منانخفاض الطلب الإجمالي على الأنظمة الطبية أثناء الانكماش العالمي ، ولا تزال العمليات الجراحية التجميلية القائمة على مولدات الكم تتمتع بطلب قوي في الولايات المتحدة ، السوق المهيمنة لأنظمة الليزر.
التصور والتشخيص
يلعب الليزر في الطب دورًا مهمًا في الكشف المبكر عن السرطان ، بالإضافة إلى العديد من الأمراض الأخرى. على سبيل المثال ، في تل أبيب ، أصبحت مجموعة من العلماء مهتمة بالتحليل الطيفي للأشعة تحت الحمراء باستخدام مصادر الأشعة تحت الحمراء للإشعاع المتماسك. والسبب في ذلك هو أن السرطان والأنسجة السليمة قد يكون لها نفاذية مختلفة للأشعة تحت الحمراء. أحد التطبيقات الواعدة لهذه الطريقة هو الكشف عن الأورام الميلانينية. في سرطان الجلد ، يعد التشخيص المبكر مهمًا جدًا لبقاء المريض على قيد الحياة. حاليا ، يتم الكشف عن سرطان الجلد عن طريق العين ، لذلك يبقى الاعتماد على مهارة الطبيب.
في إسرائيل ، يمكن لأي شخص إجراء فحص سرطان الجلد مجانًا مرة واحدة في السنة. قبل بضع سنوات ، أجريت دراسات في أحد المراكز الطبية الرئيسية ، ونتيجة لذلك أصبح من الممكن ملاحظة الفرق بوضوح في نطاق الأشعة تحت الحمراء بين العلامات المحتملة ، ولكن غير الخطيرة ، وسرطان الجلد الحقيقي.
كاتسير ، منظم أول مؤتمر SPIE حول البصريات الطبية الحيوية في عام 1984 ، ومجموعته في تل أبيب طوروا أيضًا أليافًا ضوئية شفافة لأطوال موجات الأشعة تحت الحمراء ، مما يسمح بتوسيع الطريقة لتشمل التشخيصات الداخلية. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن يكون بديلاً سريعًا وغير مؤلم لمسحة عنق الرحمأمراض النساء.
وجد ليزر أشباه الموصلات الأزرق في الطب تطبيقًا في تشخيصات التألق.
بدأت الأنظمة التي تعتمد على مولدات الكم أيضًا في استبدال الأشعة السينية ، والتي كانت تُستخدم تقليديًا في التصوير الشعاعي للثدي. تقدم الأشعة السينية للأطباء معضلة صعبة: فهم يحتاجون إلى كثافة عالية لاكتشاف السرطان بشكل موثوق ، لكن زيادة الإشعاع بحد ذاته يزيد من خطر الإصابة بالسرطان. كبديل ، تتم دراسة إمكانية استخدام نبضات ليزر سريعة جدًا لتصوير الصدر وأجزاء أخرى من الجسم ، مثل الدماغ.
OCT للعيون وأكثر
تم استخدام الليزر في علم الأحياء والطب في التصوير المقطعي بالتماسك البصري (OCT) ، مما تسبب في موجة من الحماس. تستخدم تقنية التصوير هذه خصائص المولد الكمي ويمكن أن توفر صورًا مقطعية وثلاثية الأبعاد واضحة جدًا (بترتيب الميكرون) للأنسجة البيولوجية في الوقت الفعلي. يُستخدم التصوير المقطعي المحوسب (OCT) بالفعل في طب العيون ، ويمكنه ، على سبيل المثال ، السماح لطبيب العيون برؤية مقطع عرضي من القرنية لتشخيص أمراض الشبكية والزرق. اليوم ، بدأ استخدام هذه التقنية في مجالات أخرى من الطب أيضًا.
أحد أكبر المجالات الناشئة عن التصوير المقطعي المحوسب هو التصوير بالألياف الضوئية للشرايين. يمكن استخدام التصوير المقطعي للتماسك البصري لتقييم اللويحة الممزقة غير المستقرة.
الفحص المجهري للكائنات الحية
يلعب الليزر أيضًا في العلوم والتكنولوجيا والطبدور رئيسي في العديد من أنواع الفحص المجهري. تم إجراء عدد كبير من التطورات في هذا المجال ، والغرض منها هو تصور ما يحدث داخل جسم المريض دون استخدام مشرط.
أصعب جزء في إزالة السرطان هو الحاجة إلى استخدام المجهر باستمرار حتى يتمكن الجراح من التأكد من أن كل شيء يتم بشكل صحيح. تعد القدرة على إجراء الفحص المجهري المباشر والفوري تقدمًا مهمًا.
تطبيق جديد لليزر في الهندسة والطب هو المسح الميداني القريب للفحص المجهري البصري ، والذي يمكن أن ينتج صورًا بدقة أعلى بكثير من تلك الخاصة بالمجاهر القياسية. تعتمد هذه الطريقة على الألياف الضوئية ذات الشقوق في النهايات ، والتي تكون أبعادها أصغر من الطول الموجي للضوء. هذا مكّن من التصوير تحت الموجة الفرعية وأرسى الأساس لتصوير الخلايا البيولوجية. سيسمح استخدام هذه التقنية في ليزر الأشعة تحت الحمراء بفهم أفضل لمرض الزهايمر والسرطان والتغيرات الأخرى في الخلايا.
PDT والعلاجات الأخرى
تساعد التطورات في مجال الألياف الضوئية على توسيع إمكانيات استخدام الليزر في مناطق أخرى. بالإضافة إلى حقيقة أنها تسمح بالتشخيص داخل الجسم ، يمكن نقل طاقة الإشعاع المتماسك إلى حيث هو مطلوب. يمكن استخدامه في العلاج. أصبحت ليزر الألياف أكثر تقدمًا. سيغيرون بشكل جذري طب المستقبل.
مجال الطب الضوئي باستخدام المواد الكيميائية الحساسة للضوءالمواد التي تتفاعل مع الجسم بطريقة معينة يمكن أن تستخدم مولدات الكم لتشخيص وعلاج المرضى. في العلاج الضوئي (PDT) ، على سبيل المثال ، يمكن لليزر وعقار حساس للضوء استعادة الرؤية لدى المرضى الذين يعانون من الشكل "الرطب" من التنكس البقعي المرتبط بالعمر ، وهو السبب الرئيسي للعمى لدى الأشخاص الذين تزيد أعمارهم عن 50 عامًا.
في علم الأورام ، تتراكم بعض البورفيرينات في الخلايا السرطانية وتتألق عند إضاءتها بطول موجي معين ، مما يشير إلى موقع الورم. إذا أضاءت هذه المركبات نفسها بطول موجة مختلف ، فإنها تصبح سامة وتقتل الخلايا التالفة.
يستخدم ليزر الهليوم نيون بالغاز الأحمر في الطب في علاج هشاشة العظام والصدفية والقرحة الغذائية وما إلى ذلك ، حيث يمتص هذا التردد جيدًا بواسطة الهيموجلوبين والإنزيمات. يبطئ الإشعاع الالتهاب ويمنع احتقان الدم والتورم ويحسن الدورة الدموية.
علاج شخصي
علم الوراثة وعلم التخلق مجالان آخران يمكن استخدام الليزر فيهما.
في المستقبل ، سيحدث كل شيء على المستوى النانوي ، مما سيسمح لنا بعمل الطب على نطاق الخلية. يعتبر الليزر الذي يمكنه توليد نبضات فيمتوثانية وضبط أطوال موجية معينة شريكًا مثاليًا للمهنيين الطبيين.
هذا سيفتح الباب أمام العلاج الشخصي بناءً على الجينوم الفردي للمريض.
ليون جولدمان - المؤسسالطب بالليزر
بالحديث عن استخدام المولدات الكمية في علاج الناس ، لا يسع المرء إلا أن يذكر ليون جولدمان. وهو معروف بـ "أبو" طب الليزر.
بالفعل بعد مرور عام على اختراع مصدر الإشعاع المتماسك ، أصبح جولدمان أول باحث يستخدمه لعلاج أمراض الجلد. التقنية التي استخدمها العالم مهدت الطريق للتطور اللاحق لأمراض الجلد بالليزر.
أدى بحثه في منتصف الستينيات إلى استخدام مولد الكم الياقوتي في جراحة الشبكية واكتشافات مثل قدرة الإشعاع المتماسك على قطع الجلد في وقت واحد وختم الأوعية الدموية ، مما يحد من النزيف.
غولدمان ، طبيب الأمراض الجلدية في جامعة سينسيناتي لمعظم حياته المهنية ، أسس الجمعية الأمريكية لليزر في الطب والجراحة وساعد في إرساء الأساس لسلامة الليزر. مات عام 1997
تصغير
كانت المولدات الكمومية الأولى بحجم 2 ميكرون بحجم سرير مزدوج وتم تبريدها بالنيتروجين السائل. اليوم ، ظهرت ليزر ديود بحجم راحة اليد وحتى ليزر ليفي أصغر. تمهد هذه التغييرات الطريق للتطبيقات والتطورات الجديدة. طب المستقبل سيحتوي على ليزر صغير جدا لجراحة الدماغ.
بسبب التقدم التكنولوجي ، هناك انخفاض مستمر في التكاليف. مثلما أصبح الليزر شائعًا في الأجهزة المنزلية ، فقد بدأوا في لعب دور رئيسي في معدات المستشفيات.
إذا كانت أشعة الليزر السابقة في الطب كبيرة جدًا ومعقدًا ، أدى إنتاج اليوم من الألياف الضوئية إلى تقليل التكلفة بشكل كبير ، وسيؤدي الانتقال إلى المقياس النانوي إلى تقليل التكاليف بشكل أكبر.
استخدامات أخرى
يمكن لأطباء المسالك البولية علاج تضيق مجرى البول ، والثآليل الحميدة ، وحصى المسالك البولية ، وتقلص المثانة ، وتضخم البروستاتا باستخدام الليزر.
استخدام الليزر في الطب مكّن جراحي الأعصاب من عمل شقوق دقيقة وفحوصات تنظيرية للدماغ والنخاع الشوكي.
الأطباء البيطريون يستخدمون الليزر للإجراءات التنظيرية ، تخثر الورم ، الشقوق والعلاج الضوئي.
يستخدم أطباء الأسنان الإشعاع المتماسك لعمل الثقوب ، وجراحة اللثة ، والإجراءات المضادة للبكتيريا ، وإزالة حساسية الأسنان وتشخيص الفم والوجه.
ملاقط ليزر
يستخدم باحثو الطب الحيوي في جميع أنحاء العالم ملاقط بصرية ، وفرز الخلايا ، والعديد من الأدوات الأخرى. تعد ملاقط الليزر بتشخيص أفضل وأسرع للسرطان ، وقد تم استخدامها لالتقاط الفيروسات والبكتيريا والجزيئات المعدنية الصغيرة وشرائط الحمض النووي.
في الملاقط الضوئية ، يتم استخدام حزمة من الإشعاع المتماسك لعقد وتدوير الأشياء المجهرية ، على غرار الطريقة التي يمكن بها للملاقط المعدنية أو البلاستيكية التقاط الأشياء الصغيرة والهشة. يمكن التلاعب بالجزيئات الفردية عن طريق ربطها بشرائح بحجم ميكرون أو حبيبات بوليسترين. عندما يضرب الشعاع الكرة ، فإنهمنحنيات ولها تأثير طفيف ، دفع الكرة مباشرة إلى مركز الشعاع.
هذا يخلق "مصيدة بصرية" قادرة على حبس جسيم صغير في شعاع من الضوء.
الليزر في الطب: إيجابياته وسلبياته
تُستخدم طاقة الإشعاع المتماسك ، الذي يمكن تعديل شدته ، لقطع أو تدمير أو تغيير التركيب الخلوي أو خارج الخلية للأنسجة البيولوجية. بالإضافة إلى ذلك ، فإن استخدام الليزر في الطب ، باختصار ، يقلل من خطر العدوى ويحفز الشفاء. يزيد استخدام مولدات الكم في الجراحة من دقة التشريح لكنها تشكل خطورة على النساء الحوامل وهناك موانع لاستخدام الأدوية المحسسة للضوء
لا يسمح التركيب المعقد للأنسجة بتفسير واضح لنتائج التحليلات البيولوجية الكلاسيكية. الليزر في الطب (الصورة) هي أداة فعالة لتدمير الخلايا السرطانية. ومع ذلك ، فإن المصادر القوية للإشعاع المتماسك تعمل بشكل عشوائي ولا تدمر الأنسجة المتضررة فحسب ، بل تدمر الأنسجة المحيطة أيضًا. هذه الخاصية هي أداة مهمة في تقنية التسليخ المجهري المستخدمة لإجراء التحليل الجزيئي في موقع الاهتمام مع القدرة على تدمير الخلايا الزائدة بشكل انتقائي. الهدف من هذه التقنية هو التغلب على عدم التجانس الموجود في جميع الأنسجة البيولوجية من أجل تسهيل دراستها في مجموعة سكانية محددة جيدًا. وبهذا المعنى ، فإن التسليخ المجهري بالليزر قد ساهم بشكل كبير في تطوير البحث والفهمالآليات الفسيولوجية التي يمكن إظهارها اليوم بوضوح على مستوى السكان وحتى على مستوى خلية واحدة.
أصبحت وظيفة هندسة الأنسجة اليوم عاملاً رئيسياً في تطوير علم الأحياء. ماذا يحدث إذا تم قطع ألياف الأكتين أثناء الانقسام؟ هل سيكون جنين ذبابة الفاكهة مستقرًا إذا تم تدمير الخلية أثناء الطي؟ ما هي المعلمات المتضمنة في منطقة النسيج الإنشائي للنبات؟ كل هذه المشاكل يمكن حلها باستخدام الليزر.
الطب النانوي
في الآونة الأخيرة ، ظهرت العديد من الهياكل النانوية بخصائص مناسبة لمجموعة من التطبيقات البيولوجية. أهمها:
- النقاط الكمومية هي جزيئات صغيرة الحجم تبعث الضوء بحجم نانومتر تستخدم في التصوير الخلوي شديد الحساسية ؛
- جسيمات نانوية مغناطيسية وجدت تطبيقًا في الممارسة الطبية ؛
- جزيئات بوليمر للجزيئات العلاجية المغلفة ؛
- جزيئات معدنية نانوية.
لقد أحدث تطوير تقنية النانو واستخدام الليزر في الطب ، باختصار ، ثورة في طريقة إدارة الأدوية. يمكن أن تزيد معلقات الجسيمات النانوية التي تحتوي على أدوية من المؤشر العلاجي للعديد من المركبات (تزيد من قابلية الذوبان والفعالية ، وتقليل السمية) من خلال التأثير الانتقائي على الأنسجة والخلايا المصابة. أنها توفر العنصر النشط وتنظم أيضًا إطلاق العنصر النشط استجابةً للتحفيز الخارجي. Nanotheranostics هو أبعد من ذلكنهج تجريبي يسمح بالاستخدام المزدوج للجسيمات النانوية ومركبات الأدوية والعلاج وأدوات التصوير التشخيصي ، مما يفتح الطريق أمام العلاج الشخصي.
استخدام الليزر في الطب وعلم الأحياء للتشريح الدقيق والتقطيع الضوئي جعل من الممكن فهم الآليات الفسيولوجية لتطور المرض على مستويات مختلفة. ستساعد النتائج في تحديد أفضل طرق التشخيص والعلاج لكل مريض. إن تطوير تقنية النانو المرتبطة بشكل وثيق بالتقدم في التصوير سيكون أيضًا أمرًا لا غنى عنه. الطب النانوي هو شكل جديد واعد من العلاج لبعض أنواع السرطان والأمراض المعدية أو التشخيص.
