Лотов К.И.
ПРИМЕНЕНИЕ ОПТОВОЛОКНА В МЕДИЦИНСКИХ ТЕХНОЛОГИЯХ: ВЫЗОВЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ *
Аннотация:
в статье рассмотрены особенности и преимущества использования оптоволокна в медицинских технологиях. Исследована классификация и описание оптических методов диагностики различных тканей и органов. Проанализировано использование оптоволоконных технологий в медицинской диагностике, лечении и хирургии. Обозначены проблемы, с которыми сталкиваются специалисты в этой области и перспективы развития оптоволоконных технологий в медицине.
Ключевые слова:
оптоволокно, медицинские технологии, оптические методы диагностики, лечение, хирургия
Введение. Оптоволокно в буквальном смысле слова изменило мир — благодаря созданию и использованию оптоволокна передача данных стала намного более быстрой, чем когда-либо до этого. Разработки, связанные с созданием новых систем визуализации на основе оптоволокна, способствуют развитию информационной инфраструктуры и ряда других отраслей [1]. Примером эффективного использования оптоволокна в настоящее время могут служить оптоволоконные технологии, применяемые в медицине. Основная часть. С внедрением оптоволокна в медицину открылись новые области их медицинского применения, как в диагностике, так и в лечении. Они варьируются от инвазивных и неинвазивных методов лечения до эндоскопической хирургии и визуализационной диагностики с использованием так называемых технологий «замочной скважины». Интеграция оптических волокон в медицинскую сферу позволила сделать процедуры более безопасными, более эффективными, сократить время восстановления и улучшить качество диагностических исследований [2]. Преимущества использования оптоволокна в медицинских технологиях, рассмотрим на рисунке 1:/Рисунок 1. Преимущества оптоволокна в медицинских технологиях.Уникальные свойства оптоволокна позволяют разрабатывать сложные медицинские приборы, что соответствует расширению возможностей выполнения диагностических исследований и хирургических процедур. Симонян Э. А., Горнова В.А. поясняют, что оптическое волокно довольно часто используется в медицине в сфере диагностики. Оптические волокна позволяют врачам проводить визуальный анализ и лечение различных заболеваний [3]. Применение оптических методов диагностики основано на уникальных спектрах поглощения, отражения, рассеяния и люминесценции биохимических и клеточных компонентов тканей и крови. Эти спектры являются "индивидуальными" и различаются для разных типов мягких тканей, а также для областей уплотнений внутри них, что позволяет производить такие исследования.Гринько С. С., Денисенко А. И., Новикова А. А., Новиков А. А. [4] предполагают, что все оптические методы диагностики различных тканей и органов, базирующихся на оптоволокне, можно разделить на две большие группы. Представим их на рисунке 2: /Рисунок 2. Оптические методы диагностики различных тканей и органов.Сегодня в мире развиваются несколько перспективных направлений медицинской оптической неинвазивной диагностики – лазерная когерентная и диффузионная томография, спектроскопия упругого рассеяния, флюоресцентная диагностика, лазерная доплеровская флоуметрия, тканевая оксиметрия и ряд других направлений. Так, например оптическая когерентная томография (ОКТ) с успехом используется по мнению В.Н. Гришанова [5] для построения высокоточных пространственных изображений исследуемых объектов в реальном времени, ОКТ стала одним из самых быстро и успешно транслируемых методов визуализации с существенные клинические и экономические последствия и признание. Как отмечает группа авторов в лице Райнера А.[6] ОКТ произвела революцию в офтальмологической диагностике и, следовательно, является самой быстродействующей технологией визуализации в истории офтальмологии. Тем не менее, ОКТ не используется полностью и все еще имеет значительный потенциал роста. Это относится не только к офтальмологической области применения, но также и к изначальной цели ОКТ сделать проведение оптической биопсии, т.е. визуализации микроструктуры ткани с разрешением, приближающимся к гистологическому, но без необходимости иссечения ткани.Однако стоит учитывать, что для диагностических целей по оптическим волокнам обычно передается низкая оптическая мощность, хирургические процедуры обычно требуют передачи высокой мощности до 200 Вт в непрерывном режиме [7], что создает значительные сложности. Оптоволоконная технология позволяет хирургам восстанавливать органы, диагностировать проблемы и удалять больные ткани, сокращая время восстановления пациента по сравнению с более инвазивными хирургическими методами. Оптоволоконная технология внесла свой вклад во многие современные тенденции в хирургии. Возможность точно контролировать и просматривать объекты внутри тела в режиме реального времени привела к увеличению количества роботизированных процедур и уменьшению размеров хирургических инструментов. Новые типы датчиков, совместимых с оборудованием для визуализации, помогают инструментам в их работе и способствуют успеху.Хотя в целом эти тенденции положительны, недостатком этих тенденций является то, что хирурги часто не имеют физической, тактильной обратной связи, как при выполнении процедур вручную. Иногда из-за этого хирургам может быть сложно понять, оказывают ли они нужное давление в нужном месте во время процедур [8]. Усиление тактильной обратной связи требует оценки разработки новых датчиков и систем обратной связи, что является сложной вычислительной проблемой, требующей дальнейшего решения.Применение оптоволокна в медицинских технологиях продолжает развиваться, открывая новые возможности в практике медицины и улучшая результаты лечения пациентов. Ожидается, что к 2024 году индустрия медицинской оптоволокна достигнет оборота более 1 миллиарда долларов. Хотя оценки немного различаются, рыночные отчеты сходятся во мнении, что ближайшие годы станут временем значительного роста для отрасли. Согласно недавнему отчету о глобальном исследовании рынка [9], индустрия медицинского оптоволокна и технологий должна ежегодно расти на 8-9 процентов до 2026 года. Что в очередной раз подтверждает актуальность дальнейших исследований применения оптоволокна в медицинских технологиях.Заключение. Таким образом, оптоволокно - это передовая технология, широко применяемая в медицинских технологиях. Его уникальные свойства и возможности делают его незаменимым инструментом для медицинской диагностики, хирургии и лечения. Несмотря на широкое использование оптических технологий, применение оптоволокна в медицинских технологиях продолжает создавать проблемы. Медицинские устройства, как правило, должны быть надежными, высокостабильными, безопасными и биосовместимыми среди многих других компонентов. Хотя эти требования создают препятствия в исследовательском сообществе, спрос на такое сложное оборудование продолжает сохраняться.
Номер журнала Вестник науки №12 (69) том 2
Ссылка для цитирования:
Лотов К.И. ПРИМЕНЕНИЕ ОПТОВОЛОКНА В МЕДИЦИНСКИХ ТЕХНОЛОГИЯХ: ВЫЗОВЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ // Вестник науки №12 (69) том 2. С. 1186 - 1191. 2023 г. ISSN 2712-8849 // Электронный ресурс: https://www.вестник-науки.рф/article/11531 (дата обращения: 19.05.2024 г.)
Вестник науки СМИ ЭЛ № ФС 77 - 84401 © 2023. 16+