От проверки зрения до анализов крови и хирургии: как врачи используют свет для диагностики заболеваний.

Вы плохо себя чувствуете. У вас всю неделю сильная головная боль, головокружение и рвота после нескольких последних приемов пищи.

Вы посещаете своего лечащего врача, чтобы получить ответы на некоторые вопросы, и ждёте, пока он посветит вам в глаза, направит на анализ крови и запросит медицинское обследование .

Все, что только что сделал ваш лечащий врач, основано на свете. Это лишь некоторые из оптических технологий , которые оказали огромное влияние на то, как мы диагностируем заболевания.

1. Испытания на месте

Диагностика на месте позволяет врачам проводить тестирование пациентов на месте и получать ответы за считанные минуты, вместо того чтобы отправлять образцы в лабораторию для анализа.

«Фонарик», который ваш лечащий врач использует для осмотра внутренней части глаза (известный как офтальмоскоп ), является прекрасным примером. Это позволяет врачам обнаружить аномальный кровоток в глазу, деформацию роговицы (наружной прозрачной оболочки глаза) или опухшие оптические диски (круглая часть в задней части глаза, где начинается нервная связь с мозгом). Опухшие диски являются признаком повышенного давления внутри головы (или, в худшем случае, опухоли мозга), которое может быть причиной ваших головных болей.

Изобретение лазеров и светодиодов позволило реализовать множество других миниатюрных технологий прямо у постели больного или в клинике, а не в лаборатории.

Известным примером является пульсоксиметрия, где зажим, прикрепленный к вашему пальцу, сообщает, насколько хорошо ваша кровь насыщена кислородом. Это происходит путём измерения различных реакций оксигенированной и дезоксигенированной крови на разные цвета света.

Пульсоксиметрия используется в больницах (а иногда и дома) для контроля за состоянием дыхательной системы и сердца. В больницах это также ценный инструмент для выявления пороков сердца у младенцев.

2. Рассматриваем молекулы

Теперь вернемся к анализу крови . Анализ небольшого количества вашей крови может диагностировать множество различных заболеваний.

Машина, называемая автоматизированным «анализатором полного анализа крови», проверяет общие маркеры вашего здоровья. Эта машина направляет сфокусированные лучи света через образцы крови, находящиеся в небольших стеклянных трубках. Она подсчитывает количество клеток крови, определяет их конкретный тип и сообщает уровень гемоглобина (белка в эритроцитах, который распределяет кислород по вашему телу). За считанные минуты эта машина может предоставить снимок вашего общего состояния здоровья.

Для более специфичных маркеров заболеваний сыворотка крови отделяется от более тяжелых клеток путём вращения во вращающемся инструменте, называемом центрифугой. Затем сыворотка подвергается воздействию специальных химических красителей и ферментных анализов, которые меняют цвет в зависимости от наличия определенных молекул, которые могут быть признаком заболевания.

Эти изменения цвета невозможно обнаружить невооруженным глазом. Однако световой луч от прибора, называемого спектрометром, может обнаружить крошечные количества этих веществ в крови и определить, присутствуют ли биомаркеры заболеваний и на каком уровне.

3. Медицинская визуализация

Давайте ещё раз рассмотрим те медицинские изображения, которые вам прописал лечащий врач. Развитие оптоволоконной технологии, которая прославилась благодаря трансформации высокоскоростной цифровой связи (например, NBN), позволяет свету проникать внутрь тела. Результат? Высокоразрешающая оптическая визуализация.

Распространенным примером является эндоскоп , в котором волокна с крошечной камерой на конце вводятся в естественные отверстия тела (например, рот или анус) для обследования кишечника или дыхательных путей.

Хирурги могут вводить ту же технологию через крошечные разрезы, чтобы видеть внутреннюю часть тела на видеоэкране во время лапароскопической операции (также известной как хирургия через замочную скважину) для диагностики и лечения заболеваний.

А как насчет будущего?

Прогресс в области нанотехнологий и лучшее понимание взаимодействия света с нашими тканями ведут к появлению новых световых инструментов, помогающих диагностировать заболевания. К ним относятся:

• наноматериалы (материалы в чрезвычайно малых масштабах, во много тысяч раз меньше толщины человеческого волоса). Они используются в датчиках следующего поколения и новых диагностических тестах
• Носимые оптические биосенсоры размером с ноготь могут быть включены в такие устройства, как часы, контактные линзы или напальчники. Эти устройства позволяют проводить неинвазивные измерения пота, слез и слюны в режиме реального времени
• Инструменты ИИ для анализа того, как сыворотка крови рассеивает инфракрасный свет. Это позволило исследователям создать всеобъемлющую базу данных моделей рассеивания для обнаружения любого рака,
• тип неинвазивной визуализации, называемый оптической когерентной томографией, для более детального изображения глаз, сердца и кожи
• Оптоволоконная технология позволяет доставить в тело крошечный микроскоп на кончике иглы.

Поэтому в следующий раз, когда вы пойдете к врачу общей практики и он проведет (или назначит) вам какие-то анализы, скорее всего, по крайней мере один из них будет зависеть от света, помогающего диагностировать заболевание.

Контакты, администрация и авторы