لیزرهای Mid-IR برای کاربردهای جراحی

لیزرهای Mid-IR برای کاربردهای جراحی

هدف از جراحی های عصبی و چشم پزشکی ظریف اغلب حذف یا برداشته شدن حجم مشخصی از بافت است در حالی که بافت اطراف را بدون آسیب می گذارد. چندین سیستم لیزری وجود دارد که می توانند به این وظیفه برسند ، از جمله لیزرهای الکترون الکترونیکی مادون قرمز (FEL های میانی IR). Vanderbilt FEL در واقع در چندین عمل جراحی موفق انسان استفاده شد. با وجود این موفقیت ، بعید است که FEL ها به دلیل محدودیت هزینه و اندازه ، در مراقبت از بیماران کاربرد گسترده ای پیدا کنند.   یکی از چالش های عمده در این زمینه ، ترجمه موفقیت های جراحی FEL های میانی IR به سیستم های لیزری پزشکی مقرون به صرفه ، جمع و جور و اختصاصی است. این چالش با از بین رفتن بودجه برای برنامه دفاع پزشکی وزارت دفاع و از کار انداختن Vanderbilt FEL حتی فشرده تر شد. گروه من این دیدگاه را دارد که برای مقابله با این چالش نیاز به درک فیزیکی عمیق تری از فرسایش بافت میانی IR است. بنابراین ما جزئیات برداشتن بافت در حین فرسایش لیزری IR-شامل استفاده از طیف سنجی مولکولی (FTIR ، micro-Raman ، 13C-NMR ، میکروسکوپ الکترونی روبشی ، و همچنین دوگانگی دورانی UV و ارتعاشی) را برای کشف دقیق چگونگی یکپارچگی ساختاری بافت از کار می افتد - و مشخص شد که حالت های خرابی می توانند تحت تأثیر طول موج لیزر ، ساختار نبض و اندازه نقطه قرار گیرند. ما این بینش ها را به یک همکار صنعتی مایل و توانمند ، Light Age Inc ، که یک نمونه اولیه لیزر الکساندرایت جابجا شده با رامان را که در ناحیه طول موج 6 میکرومتر IR انجام می شود ، طراحی کرده و ساخته است ، با پهنای پالس در رژیم 10 ns و انرژی پالس از چندین mJ. آزمایشات اولیه نشان داد که این لیزر بافت نرم برش خورده را مانند FEL تمیز و کارآمد برش می دهد.

ادغام ژنتیک و مکانیک ترمیم زخم جنینی

وقتی از جراحی لیزری برای ایجاد زخم در جنین مگس استفاده می کنیم ، این زخم ها در عرض چند دقیقه بهبود می یابند! چنین ترمیم زخم هم یک فرایند ژنتیکی است و هم مکانیکی. درک کامل نیازمند هر دو دیدگاه است. به لطف حمایت از برنامه علمی مرزهای انسانی ، همکاری بین المللی را برای بررسی بهبود زخم جنینی با آنتونیو جاسینتو در لیسبون پرتغال و گروه مهندسی عمران و مکانیک G. Wayne Brodland در دانشگاه واترلو در انتاریو کانادا آغاز کردیم. این همکاری بینش مهمی در مورد پاسخ مکانیکی اولیه اپیتلیوم به زخم های کوچک لیزری (از جمله تطابق بسیار نزدیک مدل ها و آزمایشات اجزای محدود) ، کنترل کشش اپیتلیال توسط RhoGEFs و تاثیر چنین کنترلی بر پاسخ زخم به دست آورده است. این همکاری همچنین منجر به توسعه میکروسکوپ ویدئو فورس (تحت رهبری گروه برودلند) شده است. این ابزار از مدلهای اجزای محدود در حالت معکوس برای تجزیه و تحلیل تصاویر میکروسکوپی تصویری و استنباط مستقیم نیروهای موجود در یک صفحه سلول زنده استفاده می کند.