Archiwum tagu: nauka biomedyczna

Optyka biomedyczna  

Metody optyczne w medycynie stosowane są podczas diagnostyki oraz leczenia i terapii. Wiązki światła wykorzystywane są do cięcia i spawania tkanek, koagulacji, topienia i waporyzacji. Zabiegi z użyciem światła są znacznie mniej inwazyjne niż tradycyjne metody chirurgiczne, skracają więc okres rekonwalescencji i zmniejszają ryzyko powikłań pooperacyjnych. Wzmocniona wiązka światła monochromatycznego, czyli laser, dociera w głąb tkanki i tam wielokrotnie odbija się od jej powierzchni. Tkanka zaczyna się mocno nagrzewać i w zależności od rodzaju lasera dochodzi do określonych reakcji wewnątrz komórek. Lasery wysokoenergetyczne używane są podczas zabiegów chirurgicznych, gdy konieczne jest usunięcie części tkanek, natomiast lasery niskoenergetyczne służą do celów terapeutycznych – ciepło emitowane przez takie lasery jest wystarczająco duże, aby uśmierzyć ból albo przyspieszyć proces regeneracji tkanek, jednak na tyle małe, by nie doszło do uszkodzenia ciała. Lasery są szczególnie przydatne podczas operacji na silnie ukrwionych narządach, na przykład na wątrobie. Za pomocą lasera można także zdiagnozować wiele chorób, między innymi takich, których wykrycie przy pomocy standardowych badań jest bardzo trudne albo wręcz niemożliwe. Laserowe metody diagnostyczne są mniej inwazyjne, za to bardziej szczegółowe, a światłowody można umieszczać też w laparoskopach i endoskopach.Ale optyka biomedyczna to nie tylko laser. Diagnostyka obrazowa wykorzystuje na przykład odbicie i absorpcję światła, co jest podstawą działania mikroskopów optycznych. Jeszcze bardziej precyzyjne są mikroskopy fluorescencyjne, w których badaną próbkę pobudza się falą świetlną. Z kolei podczas transiluminacji tkanki bada się za pomocą silnego strumienia światła – na podstawie uzyskanego obrazu można stwierdzić, czy u pacjenta wystąpił krwiak bądź rozwija się nowotwór.

Tomografia komputerowa  

Tomografia komputerowa jest jednym z ważniejszych badań medycznych pozwalającym zdiagnozować zmiany zwyrodnieniowe układu kostnego, nowotwory, krwotoki wewnętrzne, stany zapalne, guzy albo wady wrodzone układu nerwowego. Tomografia komputerowa wykorzystuje promieniowanie X, ale daje dokładniejszy obraz niż zwykłe zdjęcie rentgenowskie – pacjent jest niejako „cięty” na plasterki i można obejrzeć jego przekrój poprzeczny bez konieczności chirurgicznego otwierania ciała. Badana osoba umieszczana jest w specjalnej ramie, wewnątrz której znajduje się ruchoma lampa rentgenowska. Promienie X przechodząc przez tkanki słabną, a stopień tego osłabienia jest uzależniony od rodzaju tkanek. Lampa rentgenowska obraca się podczas robienia zdjęć o 360 stopni, a uzyskane obrazy są sumowane komputerowo. Podczas obróbki obrazów można dokonywać różnych dodatkowych obliczeń, na przykład stopnia szarości albo pola powierzchni prześwietlanej części ciała. Bardziej zaawansowane tomografy komputerowe są w stanie wytworzyć trójwymiarowy obraz badanego człowieka. Dla uzyskania jeszcze lepszego obrazu pacjentom podaje się środki kontrastowe, które całkowicie pochłaniają emitowane promienie rentgenowskie. Czasami przy podawaniu kontrastu wykonuje się tak zwane badania dynamiczne. Polegają one na tym, że zdjęcia tomograficzne wykonywane są albo podczas podawania środka cieniującego albo zaraz po jego iniekcji – sposób i szybkość rozchodzenia się kontrastu po narządach określa stopień zmian chorobowych. Wśród najnowszych osiągnięć diagnostyki komputerowej znajduje się spiralna tomografia komputerowa. Zamiast robienia zdjęć warstwa po warstwie lampa i stół z pacjentem są w ciągłym ruchu, co pozwala skrócić czas badania i zmniejszyć dawkę promieniowania, choć sama obróbka obrazów już po zakończeniu badania trwa dłużej.

Ultrasonografia  

Badanie ultrasonograficzne polega na tworzeniu obrazu narządów wewnętrznych przy pomocy fal ultradźwiękowych. Do wytwarzania fal stosuje się przetwornik pizoelektryczny, a natężenia emitowane przez aparaturę nie są szkodliwe dla zdrowia człowieka. W trakcie badania ultradźwięki trafiają w głąb ciała i odbijają się od przeszkód, jakie tam napotykają, czyli na przykład ciała obce, pęcherzyki powietrza, zwapnienia, uszkodzenia w tkankach albo granice między organami wewnętrznymi. Odbite fale trafiają z powrotem do przetwornika, a ponieważ różnią się między sobą długością, to sygnały echa, jakie otrzymuje aparatura USG, tworzą niejednolity obraz złożony z ciemniejszych i jaśniejszych punktów. Każdy zdrowy narząd wewnętrzny powinien dawać określony układ punktów, jeśli więc występują zmiany chorobowe, lekarz może je stwierdzić na podstawie nieprawidłowego obrazu, ponieważ twory patologiczne odbijają ultradźwięki inaczej niż zdrowe tkanki. Echostruktura badanych narządów może być przedstawiona w dowolnym przekroju. Badania USG są także powszechną praktyką podczas prowadzenia ciąży, bo pozwalają stwierdzić, czy płód rozwija się prawidłowo. Ponieważ fale ultradźwiękowe odbijają się w całości od tkanki kostnej i pęcherzyków powietrza, nie da się przy pomocy USG zbadać kości, mózgu oraz narządów, które leżą głębiej za przewodem pokarmowym i płucami.Nowsze aparatury do badań ultrasonograficznych działają w oparciu o efekt Dopplera. USG dopplerowskie wykorzystywane jest przede wszystkim w diagnostyce chorób układu krążenia i w wykrywaniu guzów nowotworowych – podczas badania fale odbijają się od poruszających się w naczyniach krwinek, a długość odbitych fal określa kierunek i przepływ krwi w naczyniach. W USG dopplerowskim stosowane jest czasami kolorowanie przepływu krwi, co pozwala na jeszcze dokładniejsze diagnozowanie.

Biosensory  

Biosensory są rodzajem czujników w urządzeniach pomiarowych, złożonych z części sztucznych i biologicznych. Składnik biologiczny odpowiada za odbieranie sygnałów, które są następnie przetwarzane przez część aparaturową. Biosensory wykorzystywane są najczęściej w medycynie i biotechnologii, gdzie wymagana jest ogromna precyzja, nawet na poziomie molekularnym. Bioczujniki budowane są w oparciu o receptory chemiczne, immunologiczne albo biokatalityczne. W najnowocześniejszych biosensorach część biologiczna ma wielkość liczoną w nanometrach – może to być na przykład pojedynczy enzym, mikroorganizm, organelle albo przeciwciała. Konkretny receptor rozpoznaje jeden rodzaj związku, niezależnie od tego, w jakim otoczeniu się on znajduje. Sygnał chemiczny zamienia się w formę energii, którą mierzy przetwornik – tranzystor, termistor, elektrody jonoselektywne, piezokryształ albo inny system optyczny. Uzyskana w przetworniku informacja może mieć postać sygnału elektrycznego, akustycznego albo optycznego. Warstwa detekcyjna musi być jeszcze idealnie połączona z częścią fizyczną aparatury pomiarowej, tak aby uzyskane przy pomiarach sygnały zostały odpowiednio odebrane i przetworzone. Sygnały biosensora mogą być analizowane w formie analogowej albo cyfrowej, najważniejsze jest to, aby wyniki dało się przedstawić za pomocą fizycznych parametrów.Jeden biosensor jest w stanie wykonać setki pomiarów, zatem mimo swojej skomplikowanej konstrukcji oferuje niskie koszty pojedynczych analiz pomiarowych. Biosensory znajdują się także w niektórych testach medycznych, które można wykonać samodzielnie w domu – bioczujniki wykorzystywane są na przykład w testach ciążowych. Prowadzone są także prace nad biosensorami, które byłyby w stanie rozpoznać wirusa grypy na podstawie wymazu z gardła chorej osoby.

Polecane

Kontakt

Copyright © www.easy-graft.pl. All Rights Reserved.