منذ إدخال واستخدام الليزر وتطوير تقنيات الألياف الضوئية في الطب ، تم فتح العديد من مجالات التطبيق الطبي الجديدة في كل من التشخيص والعلاج ، وتتراوح هذه المجالات بين العلاجات الغازية وغير الغازية للجراحة بالمنظار ، إلى جانب التشخيص في ما يسمى تقنيات المناظير الحديثة .
في حين أنه يتم تغذية الطاقة الضوئية المنخفضة عادة من خلال الألياف الضوئية لأغراض التشخيص ، فإن الإجراءات الجراحية تتطلب عمومًا نقل طاقة عالية تصل إلى 200 واط في العملية ، ولهذا تمثل الاستخدامات الطبية الحديثة للألياف البصرية تحدياً كبيراً في المجالات العلاجية .
متطلبات الألياف الضوئية في التكنولوجيا الطبية
في العمليات الجراحية يتم استخدام الألياف الضوئية المُحسنة لنقل الطاقة الضوئية العالية بأطوال موجية من 500 نانومتر إلى 2500 نانومتر ، حيث يتم تغذية الألياف الضوئية من خلال قناة العمل الخاصة بمنظار داخلي إلى العضو من أجل نقل طاقة الليزر إلى الأنسجة الخاضعة للتحكم البصري .
في المناظير الداخلية المرنة ، من المهم التأكد من أن الألياف الضوئية لا تؤثر إلا قليلاً على مرونة المنظار وقدرته على الانحناء ، ولهذا السبب تُفضل الألياف الضوئية ذات قطر نواة صغير حوالي من 200 إلى 400 ميكرون ، وذلك على ألياف أخرى أكثر صلابة من 600 إلى 800 ميكرون ، ويجب ألا يتجاوز القطر الخارجي 1000 ميكرون ، وبناءً على المعرفة المكتسبة من التفاعل بين الضوء والأنسجة يمكن إحداث تأثيرات الأنسجة التي تعتمد على كثافة الطاقة المطبقة ، وبالتالي تأثيرات العلاج .
الاستخدامات الطبية للألياف الضوئية
تشمل التطبيقات الجراحية النموذجية للألياف الضوئية التبخير بالمنظار ، استئصال البروستاتا الحميدة ، وتفتيت حصوات الكلى في المسالك البولية ، بالإضافة إلى تدمير وإزالة الأنسجة السرطانية في فروع الشعب الهوائية في أمراض الرئة ، وأيضاً القضاء على التصلب الداخلي لأوردة الدوالي والأنسجة في الأنف والحنجرة .
تستخدم أيضاً الألياف الضوئية في المناظير الداخلية المزودة بألياف بصرية في العديد من أنواع العمليات وذلك لغرض إرسال الضوء إلى العضو المجوف لرؤية داخل العضو من ناحية ، ونقل بيانات الصورة باستخدام حزم الألياف المطلوبة من العضو المجوف إلى العين من ناحية أخرى .
إن التطبيقات الأكثر أهمية وانتشاراً للألياف الضوئية في الطب هي في مكونات التصوير والإضاءة بالمنظار ، حيث تستخدم الألياف المتعددة المرنة والصلبة التي تتألف من ألياف على نطاق واسع لتصور الأعضاء الداخلية والأنسجة التي يمكن الوصول إليها من خلال الفتحات الطبيعية أو عبر الجلد .
يتم أيضاً استخدام الألياف الضوئية لنقل طاقة الليزر للجراحة والتخثر الضوئي ، حيث ينتقل ضوء الليزر متعدد الألوان من خلال الألياف البصرية لتوفير إضاءة كافية للعرض والتصوير الفوتوغرافي الملون ، كما تستخدم أيضاً لتطوير أجهزة تصوير بلاستيكية متعددة الأوجه وتصورها المحتمل في المستقبل وتصوير الألوان ، والاستخدامات الأخرى للألياف البصرية في الطب تشمل القياس الطيفي عن بُعد أو استشعار الضغط أو تحديد الموقع أثناء الجراحة .
تستخدم أحدث العمليات الجراحية الألياف الضوئية بطول موجة يبلغ حوالي 2 ميكرون من أجل تدمير حصوات الكلى أو تفتيت الحصوات في المسالك البولية ، كما يتم استخدام الإشعاع المستمر والنبضي لأشعة ليزر الثوليوم في تدمير الأنسجة الرخوة لتحرير الشعب الهوائية في فروع الشعب الهوائية .
استخدام الألياف الضوئية في الأجهزة الطبية
أحد أكثر تطبيقات الألياف البصرية انتشارًا في الطب هي مكونات التصوير والإضاءة بالمنظار ، وكلمة المنظار مشتقة من الكلمات اليونانية التي تعني العرض من الداخل ، وتتيح المناظير المرنة والصلبة رؤية الأعضاء الداخلية والأنسجة عبر فتحات جسدية .
ويستخدم الأطباء المناظير الداخلية للتحقيق في أعراض مثل الغثيان وآلام البطن أو تأكيد التشخيص أو إعطاء العلاج الطبي ، وتعد المناظير الداخلية واحدة من الطرق الكثيرة التي تطبقها تقنية الألياف الضوئية في المجال الطبي .
إن أجهزة الاستشعار الطبية الحيوية للألياف الضوئية هي تطبيق ضخم آخر لتكنولوجيا الألياف الضوئية ، ويمكن أن تكون هذه المستشعرات جوهرية أو خارجية ويمكنها قياس مجموعة متنوعة من الخصائص الفسيولوجية ، وتعد درجة حرارة الجسم ودرجة حرارة الدم والعضلات ومعدل ضربات القلب من بين الخصائص الكثيرة التي يمكن لأجهزة استشعار الألياف الضوئية قياسها .