استخدامات الالياف الضوئية في الطب

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 .