لیزر 

 لیزر دستگاهی است که نور را از طریق فرایند تقویت نوری بر اساس انتشار انتشار تحریک الکترومغناطیسی منتشر می کند.اصطلاح “لیزر” به عنوان مخفف “تقویت نور توسط انتشار تابش و اشاعه” نور است. [1] [2] اولین لیزر در سال 1960 توسط Theodore H. Maiman در آزمایشگاه های تحقیقاتی هیوز ساخته شد، بر اساس کار نظری Charles Hard andes و آرتور لئونارد Schawlowمورد استفاده قرار گرفت. لیزر از دیگر منابع نور متمایز است به صورتی که نور را به طور هماهنگ، فضایی و موقتی آزاد می کند. سازگاری فضایی اجازه می دهد تا یک لیزر را به یک نقطه تیز متمرکز شده و برنامه های کاربردی مانند برش لیزری و لیتوگرافی را فعال سازد.

کاربرد لیزر 

در میان بسیاری از کاربردها، لیزرها در درایوهای نوری، پرینترهای لیزری و اسکنر بارکد استفاده می شوند؛ ابزار توالی سنجی DNA، ارتباط فیبر نوری فیبر نوری و فضای آزاد؛ جراحی لیزر و درمان پوست؛ برش و مواد جوشکاری؛ دستگاه های نظامی و انتظامی برای تعیین اهداف و اندازه گیری سرعت و سرعت؛ و روشنایی آن در سرگرمی نمایش داده می شود. ما دراین مقاله و ادمه آن کاربرد لیزر را در پزشکی و به ویژه پوست نشان می دهیم .

کاربرد لیزر در پزشکی 

در طول نیم قرن گذشته، لیزر ها راه خود را به  سوی چشم پزشکی ،آنکولوژی، جراحی زیبایی و بسیاری از زمینه های پزشکی و تحقیقات زیست شناسی پیدا کرده اند.امکان استفاده از نور در درمان بیماری برای هزاران سال شناخته شده است. یونانیان باستان و مصری ها از نور خورشید به عنوان یک درمان استفاده می کردند و این دو ایده حتی با هم در اساطیر هم گره خورده بودند، و خداوند آپولون یونان مسئولیت نور و درمان را بر عهده داشت.با این حال، این تنها  زمان اختراع لیزر  و حدود 50 سال پیش بوده است، که پتانسیل نور در پزشکی واقعا کشف شده است.

خواص ویژه لیزر بسیار بهتر از نور خورشید و یا سایر منابع نور در برنامه های پزشکی مورد هدف قرار گرفت.هر لیزر در محدوده طول موج های بسیار باریک عمل می کند و نور منتشر شده هماهنگ دارد. آنها همچنین می توانند بسیار قدرتمند باشند. پرتوها را می توان به نقطه بسیار کوچک متمرکز کرد، به آنها چگالی قدرت بالا می دهد.  برای کسب اطلا عات بیشتر اینجا کلیک کنید. 

اولین ، کاربردهای لیزر در پزشکی 

اولین کاربرد های پزشکی برای لیزر در چشم پزشکی و پوست بود. فقط یک سال پس از اختراع لیزر در سال 1960، لئون گلدمن نشان داد چگونه یک لیزر ruby که نور قرمز را تولید می کند، می تواند برای حذف لکه های بندر شراب، نوعی از علامت تولد و ملانوم از پوست استفاده شود. این نرم افزار بر توانایی لیزرها برای کار با طول موج خاص متکی است. لیزرها در حال حاضر به طور گسترده ای در پوست، برای چیزهایی مانند تومور، خال کوبی، مو استفاده می شود.

. “راک اندرسون، یک متخصص SPIE، متخصص پوست در مرکز فوتومدیکال Wellman در دانشگاه هاروارد (ایالات متحده آمریکا) و همکار صندوق سمپوزیوم SPIE BIOS، در یک مصاحبه.می گوید : در پوست، احتمالا من از دوازده لیزر مختلف استفاده می کنم .نوع لیزر و طول موج انتشار آن بستگی به نوع ضایعه ای که درمان می شود و جذب اصلی آن در آن است. طول موج نیز بستگی به  پوست بیمار دارد.

 

شما واقعا نمی توانید پوست و یا چشم پزشکی را در حال حاضر بدون دسترسی به لیزرها انجام دهید. آنها می گویند ابزار اصلی ما برای بیماران  استفاده از لیزر است. استفاده از لیزر برای اصلاح دید و طیف گسترده ای از برنامه های چشم پزشکی بعد از چارلز J رشد داشته است. کمپبل در سال 1961 به عنوان اولین پزشک  استفاده از لیزر روبین برای درمان یک بیمار را برای آسیب به شبکیه به کار برد.

بعدها، چشم پزشک ها از لیزرهای آرگون (که نور نور سبز را منتشر می کنند) برای درمان رتین های جداگانه استفاده کردند. این نوع لیزر از خواص چشم خود به ویژه لنز استفاده می کند تا پرتو لیزر را بر روی منطقه ای که شبکیه جدا شده است متمرکز کند.

به بیماران با فرمهای خاصی از دژنراسیون ماکولا و با جراحی لیزری مانند فتوکوآگولاسيون لیزر و درمان فوتودینامیک کمک می شود. در روش لیزر فتوکوآگولاسیون ، یک پرتو لیزر برای مهر و موم کردن عروق خونی و کاهش رشد عروق غیرطبیعی در زیر ماکولا استفاده می شود. 

 تجربه ها و آزمایشات اولیه در مورد لیزر 

آزمایشی مشابه در دهه 1940 با نور خورشید مورد آزمایش قرار گرفت اما پزشکان خواص منحصر به فرد لیزرها رامهمتر از موفقیت در کار، مورد نیاز دانستند. یکی دیگر از روش های پزشکی، همچنین با لیزر آرگون، برای متوقف کردن خونریزی داخلی در بیماران استفاده می شود. نور سبز به طور انتخابی توسط هموگلوبین، رنگدانه در گلبول های قرمز، جذب می شود تا عروق خونریزی را مشخص کرده و درمان کند. این نوع لیزر همچنین می تواند در درمان سرطان برای از بین بردن عروق خونی وارد تومور و محروم کردن مواد مغذی مورد استفاده قرار گیرد.

هیچکدام از این روش ها با نور خورشید قابل انجام نیستند. “ابراهیم کاتزیر، مدیر گروه فیزیک کاربردی دانشگاه تل آویو (اسرائیل)، لیزر SPIE را معرفی می کند ، اما لیزر در بسیاری از رشته های پزشکی پذیرفته می شود. در بسیاری از برنامه های کاربردی، لیزر جایگزین ابزارهای سنتی می شود. ”

هم در چشم و هم در  پوست نیز اخیرا از لیزرهای اگزایمر استفاده کرده اند که در محدوده ماورای بنفش منتشر می شوند. این لیزرها به طور گسترده ای مورد استفاده قرار گرفته اند تا قرنیه ها را تغییر دهند (لیزیک)، به طوری که بیماران دیگر نیازی بهاستفاده از  عینک ندارند. آنها همچنین در جراحی زیبایی برای حذف لکه ها و چین و چروک از صورت استفاده می شود.

سرمایه گذاری با استفاده از لیزر

استفاده از لیزر و یک چنین پیشرفت بزرگی در تکنولوژی به دلیل پتانسیل بالا در درآمد زایی نیازمند همکاری با سرمایه گذران تجاری است. شرکت Medtech Insight شرکت تحلیلی بزرگ در سال 2008 معتقد است که بازار وسایل زیبایی شناختی مبتنی بر انرژی تا سال 2011 بیش از 1 میلیارد دلار خواهد بود. در واقع، علیرغم کاهش تقاضای کلی برای سیستم های لیزر پزشکی در طی رکود جهانی، جراحی های زیبایی بر پایه لیزر ادامه می یابد.طبق گزارش یک تحلیلگر صنایع جهانی در سپتامبر 2010، تقاضای منظم در ایالات متحده، بازار غالب برای سیستم های لیزر پزشکی است.

لئون استرویتز، مدیر برنامه بیوفوتونیكی بنیاد ملی علوم (ایالات متحده آمریکا) می گوید: بزرگترین بخش سود آوری، واقعا مربوطبه بخش زیبایی است و به دلیل درآمد بالقوه این بخش همچنان بزرگ خواهد بود.  وی  معتقد است منافع اصلی خود را برای NSF  در یک منطقه متفاوت است او می گوید : “من خیلی زود  می توانم شناسایی سرطان را انجام می دهم. برخی بیماری های بسیار جدی وجود دارد که اگر شما آنها را خیلی زود تشخیص ندهید، پیش آگهی بسیار بدی دارد ، به خصوص مواردی مانند سرطان پانکراس و تخمدان.

نقش لیزر در تشخیص سرطان 

لیزر ها نقش مهمی در تشخیص زود هنگام سرطان و همچنین بسیاری از بیماری های دیگر بازی می کنند. به عنوان مثال، در تل آویو، گروه Katzir به دنبال طیف سنجی مادون قرمز با استفاده از لیزر های IR است. بر طبق گفته Katzir جالب است، زیرا سرطان و بافت سالم ممکن است انتقال های مختلف در محدوده IR داشته باشند. یکی از برنامه های امیدوار کننده این روش اندازه گیری ملانوم ها است. با سرطان پوست، تشخیص زودهنگام برای میزان بقاء بیماران بسیار مهم است. در حال حاضر تشخیص ملانوم توسط چشم انجام می شود، بنابراین به مهارت پزشک متکی است.

کتزیر می گوید:”در اسرائیل هر ساله، روزی است که همه می توانند برای غربالگری های ملانوم آزاد بیایند.  دو سال پیش، ما سیستم خود را به یکی از مراکز بهداشتی بزرگ بردیم و می توانستیم اختلاف بین IR بین علائم مظنون، اما خوش خیم و ملانوم واقعی را ببینیم.

کاتزیر که اولین کنفرانس SPIE در زمینه اپتیک زیست پزشکی را در سال 1984 سازماندهی کرد و گروه تل آویو او همچنین فیبرهای نوری را که در طول موج های IR شفاف ساخته شده است، به طوری که این روش را می توان به تحقیقات داخلی گسترش داد. این می تواند به عنوان یک جایگزین سریع و بدون درد برای آزمون اسمیر رحم در زنان، فراهم می کند.

سیستم های مبتنی بر لیزر نیز شروع به جایگزینی اشعه های X که به طور سنتی در ماموگرافی استفاده می شوند. با استفاده از اشعه ایکس، یک چالش مطرح می شود: برای ایجاد توانایی تشخیص سرطان ها به شدت نیاز است تا شدت اشعه ایکس افزایش یابد، بنابراین خطر ابتلا به اشعه ایکس باعث ایجاد سرطان می شود. جایگزین مورد مطالعه این است که استفاده از پالس های لیزری بسیار سریع را به سینه های تصویر و همچنین سایر قسمت های بدن مانند مغز بکار برده شود.

استفاده از لیزر در تصیر برداری 

در مورد پتانسیل توموگرافی انسجام نوری (OCT) در بسیاری از زمینه های پزشکی، شور و شوق فراوانی وجود دارد. این تکنیک تصویربرداری می تواند تصاویر با وضوح بالا (به ترتیب میکرون)، مقطعی و سه بعدی از بافت بیولوژیکی را در زمان واقعی با استفاده از خواص انسجام نور لیزر بدهد. OCT در حال حاضر در چشم پزشکی استفاده می شود و می تواند، برای مثال، چشم پزشکان را قادر  سازد تا یک قسمت متناوب قرنیه را برای تشخیص بیماری شبکیه و گلوکوم فراهم کنند. در حال حاضر نیز در زمینه های دیگر پزشکی نیز استفاده می شود.

یکی از بزرگترین زمینه هایی که در حال ظهور است (برای OCT) تصویربرداری فیبر نوری از شریان ها است، “SPIE عضو جیمز فوجیموتو از موسسه فناوری ماساچوست (ایالات متحده آمریکا)، یکی از مخترعان  این نوع تکنولوژی است. فوجیموتو، همچنین یک سمپوزیوم در BiOS، کار خود را با OCT در یک اتاق خبرنامه SPIE مرتبط با این مقاله در اینترنت بحث می کند. OCT می تواند برای ارزیابی پلاک ناپایدار که مستعد پارگی باشد استفاده شود.

اندرسون هاروارد درباره توانایی این تکنیک موافق است. “من در مورد OCT به عنوان یک ابزار تصویربرداری برای نگاه کردن به عروق قلب بسیار هیجان زده هستم. متخصصین قلب هرگز نمی توانند آنچه را که انجام می دهند ببینند. او می گوید،  استفاده از این تکنیک در مورد چشم بسیار عالی است.

لیزرها در بسیاری از انواع  در مان های میکروسکوپی نقش کلیدی ایفا می کنند. پیشرفت های پزشکی زیادی در این منطقه صورت گرفته است و هدف این است که بتوانیم ببینیم چه چیزی در داخل بدن بدون قطع  عضو صورت می گیرد.

در حال حاضر پیشرفته ترین راه برای از بین بردن سرطان این است که جراح به میکروسکوپ بازگردد و ببیند آیا این این امر امکان پذیر است یا نه ؟ »آندرسن هاروارد می گوید. “این فرصت برای انجام میکروسکوپ in vivo و این که در زمان واقعی اتفاق می افتد بسیار امکان پذیر است.

یک نمونه از یک منطقه در حال ظهور در برنامه های پزشکی، اسکن میکروسکوپ نوری نزدیک به میدان است، که می تواند تصاویر با وضوح بسیار بیشتر از آنچه که از میکروسکوپ های نوری استاندارد تولید شده است را نشان دهد. این تکنیک بر پایه فیبرهای نوری است که در نوک آنها در مقیاس کوچکتر از طول موج لیزر پراکنده شده اند. این امکان تصویربرداری با طول موج طولانی را فراهم می کند و راه را برای تصویر برداری سلول های بیولوژیک روشن می کند.

Katzir و همکارانش با نسخه ای از این تکنیک با لیزرهای IRکار می کنند. Katzir می گوید: “ما می خواهیم تصویربرداری از سلول های فردی در IR را انجام دهیم و شاید ساختار سلول های زیر را ببینیم”، می گوید که برنامه های کاربردی این را در درک بیماری آلزایمر، سرطان و سایر تغییرات در سلول ها ببینیم.

استفاده از فیبر نوری در لیزر 

تحولات در فیبرهای نوری کمک می کند تا استفاده های بالقوه لیزر ها را به شیوه های دیگر نیز گسترش یابد علاوه بر فعال کردن تکنیک های تصویربرداری درون بدن، این انرژی لیزر را به هر جا که مورد نیاز است، انتقال می دهد. همان فیبر نوری مورد استفاده در تشخیص نیز می تواند در درمان استفاده شود. Esterowitz NSF پیش بینی می کند استفاده روزافزون از فیبر نوری در برنامه های پزشکی پیش بینی می شود. لیزرهای فیبر بسیار پیشرفته تر می شوند. در آینده این تغییر بزرگی در پزشکی خواهد بود.

در یک نوع درمان فوتودینامیک،  به بیماران داروی سبک فعال وحساس به نور که به صورت انتخابی توسط سلول های سرطانی حفظ می شوند تزریق می شوند. سپس پزشکان از پروب های فیبر نوری برای افشای سرطان به نور لیزر استفاده می کنند. این حساسیت به نور را فعال می کند و یک واکنش سمی ایجاد می کند که تومور را از بین می برد بدون اینکه غیر قابل جبران کردن سلول های عادی اطراف آن باشد.

منطقه فتومدیزاین، با استفاده از مواد شیمیایی حساس به نور که با روش خاصی عمل می کند، باعث می شود که لیزرها در هر دو روش تشخیص و درمان استفاده شوند. برای مثال، در درمان فوتودینامیک (PDT)، لیزر و یک ماده حساس به نور میتواند بینایی بیماران مبتلا به دژنرسانس ماکولا (AMD) مرتبط با سن را که مهمترین علت کوری قانونی در افراد بالای سن است، بازگرداند.

نگارنده : مریم طباطبائی 

منبع :