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光纖傳感技術在醫(yī)學領域的應用和成功案例

時間:2024-09-06

隨著科技的發(fā)展和社會的進步,人們對個體生命價值的認知不斷提升,人類的健康觀念、方式和途徑都發(fā)生著深刻的變化。人們對健康的關注度逐步提高,越來越多的人希望依靠有效的科技手段來保障生命的安全。

在生物醫(yī)學鄰域,光纖溫度傳感技術在醫(yī)學上有諸多應用,以下是一些具體的方面及成功案例:

1、腫瘤熱療

應用:在腫瘤熱療過程中,需要精確監(jiān)測腫瘤組織的溫度,以確保治療效果并避免對周圍正常組織造成過度損傷。光纖溫度傳感器憑借其不受電磁干擾、尺寸小等優(yōu)勢,可實現(xiàn)對腫瘤組織溫度的實時、多點測量。例如,將光纖溫度傳感器植入腫瘤組織周圍或內部,能夠準確反饋溫度變化,醫(yī)生可根據(jù)這些數(shù)據(jù)調整熱療的參數(shù),如加熱功率、時間等。

成功案例:暨南大學關柏鷗團隊和張冬梅團隊合作,以光纖為載體構建腫瘤診斷與治療技術。光纖前端內置了布拉格光柵溫度傳感器,能夠實時監(jiān)測靶區(qū)溫度,從而控制熱療劑量。小鼠實驗表明,該技術對多種腫瘤都有顯著效果,腫瘤抑制率達到100%。

2、心臟監(jiān)測與心臟手術

應用:一方面,在心臟監(jiān)測中,可通過將嵌有光纖光柵的熱稀釋導管插入病人心臟的右心房,測量肺動脈血液的溫度,結合脈功率來計算心臟的血液輸出量,對于評估心臟功能非常重要;另一方面,在心臟手術過程中,光纖溫度傳感器可以實時監(jiān)測心臟局部的溫度變化,幫助醫(yī)生判斷手術效果和心臟的恢復情況。

成功案例:在一些心臟手術中,醫(yī)生使用光纖溫度傳感器來監(jiān)測心臟組織在手術過程中的溫度變化,確保手術的安全性和有效性,為患者的術后恢復提供了重要的參考依據(jù)。

3、微創(chuàng)手術

應用:在微創(chuàng)手術中,機器人輔助手術逐漸成為趨勢,但機器人輔助手術會使外科醫(yī)生喪失觸覺。光纖溫度傳感器與手術期間的磁共振(MR)系統(tǒng)和成像系統(tǒng)兼容,能夠為微創(chuàng)手術提供精準的力覺檢測和溫度信息反饋。例如,在進行腹腔微創(chuàng)手術時,光纖溫度傳感器可以感知手術器械與組織接觸時的溫度變化,幫助醫(yī)生判斷組織的狀態(tài)和手術操作的效果。

成功案例:中國科學院深圳先進技術研究院醫(yī)工所微創(chuàng)中心研究員王磊團隊在基于布拉格光柵光纖傳感原理的微創(chuàng)手術應用研究中,實現(xiàn)了活體組織的精準力信息反饋和腫塊信息的定位檢測功能,為微創(chuàng)手術中手術機器人的觸覺信息檢測提供了有效技術路線。

4、生物醫(yī)學研究

應用:在生物醫(yī)學研究中,光纖溫度傳感器可用于細胞培養(yǎng)、生物化學反應等過程的溫度監(jiān)測。例如,研究細胞在不同溫度條件下的生長、分化和凋亡情況,光纖溫度傳感器能夠提供精確的溫度數(shù)據(jù),幫助科研人員深入了解生物過程中的溫度效應。

成功案例:在一些高校和科研機構的實驗室中,光纖溫度傳感器被廣泛應用于生物醫(yī)學研究,為相關研究提供了準確的溫度監(jiān)測手段,推動了生物醫(yī)學領域的發(fā)展。

5、體溫監(jiān)測

應用:對于需要長期監(jiān)測體溫的患者,如重癥監(jiān)護室的病人、新生兒等,傳統(tǒng)的體溫計可能無法滿足實時、連續(xù)監(jiān)測的需求。光纖溫度傳感器可以貼附在患者皮膚表面或植入體內,實現(xiàn)對體溫的連續(xù)監(jiān)測,并且不會受到電磁干擾等因素的影響。

成功案例:在一些大型醫(yī)院的重癥監(jiān)護室,光纖溫度傳感器已經被應用于患者的體溫監(jiān)測,為醫(yī)生及時掌握患者的病情變化提供了重要的參考數(shù)據(jù)。