استخدامات الالياف الضوئية في الطب

تم فتح العديد من مجالات التطبيق الطبي الجديدة في كل من التشخيص والعلاج منذ إدخال واستخدام الليزر وتطوير تقنيات الألياف الضوئية في الطب، وتتراوح هذه المجالات بين العلاجات الغازية وغير الغازية للجراحة بالمنظار، إلى جانب التشخيص في ما يسمى تقنيات المناظير الحديثة .

على الرغم من أن الطاقة الضوئية المنخفضة عادة ما تنقل عبر الألياف البصرية لأغراض التشخيص، فإن الإجراءات الجراحية تتطلب عموماً نقل طاقة عالية تصل إلى 200 واط في العملية.وبالتالي، تشكل الاستخدامات الطبية الحديثة للألياف البصرية تحدياً كبيراً في المجال العلاجي .

متطلبات الألياف الضوئية في التكنولوجيا الطبية

تستخدم الألياف الضوئية المحسنة في العمليات الجراحية لنقل الطاقة الضوئية العالية بأطوال موجية تتراوح بين 500 و2500 نانومتر،حيث يتم تغذية الألياف الضوئية عبر قناة العمل الخاصة بالمنظار الداخلي إلى العضو المستهدف لنقل طاقة الليزر إلى الأنسجة والتحكم البصري بها .

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 .

تُستخدم الألياف الضوئية في المناظير الداخلية التي تحتوي على ألياف بصرية في العديد من أنواع العمليات الجراحية لإرسال الضوء إلى العضو المجوف والتمكن من رؤية داخل العضو، كما تستخدم لنقل بيانات الصورة من العضو المجوف إلى العين باستخدام حزم الألياف اللازمة .

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 .

تستخدم الألياف الضوئية أيضا في نقل طاقة الليزر في الجراحة وعمليات التخثر الضوئي، حيث ينتقل الضوء المتعدد الألوان من الليزر من خلال الألياف البصرية لتوفير إضاءة كافية للعرض والتصوير الفوتوغرافي الملون. كما تستخدم لتطوير أجهزة تصوير بلاستيكية متعددة الوجوه وتصويرها المحتمل في المستقبل وتصوير الألوان. وتشمل استخدامات الألياف البصرية الأخرى في المجال الطبي القياس الطيفي عن بعد، واستشعار الضغط، وتحديد الموقع أثناء الجراحة .

يتم استخدام أحدث العمليات الجراحية باستخدام الألياف الضوئية ذات طول موجة يبلغ حوالي 2 ميكرون لتدمير حصوات الكلى أو تفتيتها 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

تستخدم الألياف البصرية بشكل واسع في التطبيقات الطبية كمكونات للتصوير والإضاءة في المناظير. وقد اشتقت كلمة “المنظار” من الكلمات اليونانية التي تعني “العرض من الداخل”، وتسمح المناظير المرنة والصلبة برؤية الأعضاء الداخلية والأنسجة من خلال الفتحات الجسدية .

يستخدم الأطباء المناظير الداخلية للتحقق من أعراض مثل الغثيان والآلام البطنية، وتأكيد التشخيص، وإعطاء العلاج الطبي. تعد المناظير الداخلية واحدة من الطرق العديدة التي يستخدمها الأطباء ويعتمدون عليها في التشخيصوالعلاج باستخدام 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 .