فیبرهای نوری و کاربرد آنها در پزشکی

تارهای نوری همانطور که مخابرات را متحول کرده‌اند، دارند در پزشکی نیز در تصویر‌گیریف تشخیص، و درمان-انقلابی به پا می‌کنند. این تارهای بسیار نازک و قابل انعطاف، دریچه‌ای بر بافت‌های زنده‌ی بدن انسان گشوده‌اند. پزشکان، باعبور دادن تارهای نوری از سوراخ‌های طبیعی بدن یا بریدگی‌های کوچک در آن و هدایت آن‌ها در مسیرهای مشخص، می‌توانند به داخل هواراه‌های شش‌ها، تا خوردگی‌های روده، بطن‌های قلب، و بسیاری از جاهای دیگر بدن که پیشتر دسترسی به‌آن‌ها مقدور نبود، نگاه دقیقی بیندازند. با قرار دادن احساسگرهای تار نوری در داخل دستگاه گردش خون، پزشکان می‌توانند تجزیه‌های شیمیایی را در بالین مریض، در اطاق معاینه و یا در اطاق عمل، سریعتر و مطمئن‌تر انجام بدهند. در غیر این صورت برای این تجزیه‌ها لازم است که در آزمایشگاه از بیمار نمونه‌ی خون گرفته شود. پزشکان با هدایت باریکه‌ی نور لیزر در داخل تار نوری حتی می‌توانند در داخل بدن به عمل جراحی دست بزنند؛ به این ترتیب می‌توان از بریدن و آسیب رساندن به بافت‌های سالم، که گاهی لازمه‌ی رسیدن به موضوع بیماری است، اجتناب کرد. مثلاً متخصصان دستگاه گوارش با هدایت نور لیزر از طریق تارهای نوری و سوزاندن رگ‌ها در روده خونریزی را بند آورده‌اند، و جراحان عروق کار تبخیر پلاکت خون و لخته‌های خون را در سرخرگ‌های خارجی آغاز کرده‌اند، و جراحان اعصاب به‌زودی خواهند توانست عصب‌ها را در مغز و نخاع شوکی، به یکدیگر پیوند بزنند. وسایل مبتنی بر تار نوری ممکن است به‌زودی امکان تشخیص و درمان همزمان را فراهم کنند. مثلاً، شاید بتوان وسیله‌ی تشخیص یاخته‌های سرطانی و وسیله‌ی انهدام آن‌ها بدون آسیب رساندن به بافت‌های سالم مجاور را با یکدیگر همراه کرد. بسیاری از تشخیص‌ها و درمان‌ها که در آن‌ها از تارهای نوری استفاده می‌شود مستلزم بیهوش کردن بیمار نیست و پزشک می‌تواند این اعمال را با اطمینان در مطب انجام بدهد؛ بنابراین، تکامل روش‌های تار نوری منجر به کاهش مخاطرات و هزینه‌های مراقبت‌های پزشکی خواهد شد. از روش‌های تار نوری می‌توان در مواردی هم که جراحی سنتی خطرناک یا ناممکن است-وبیشتر برای خردسالاتن و سال‌خوردگان پیش می‌آید-استفاده کرد. نخستین کاربرد تارهای نوری در پزشکی، یک سیستم تصویرگیر بود به نام فایبرسکوپ، که اولین نمونه‌ی آن را با سیل هیرشویتس و لاورنس کورتیس اعضای دانشکده‌ی پزشکی میشیگان در سال 1957، به منظور تماشا کردن معده و مری، ساختند. این وسیله‌ها از آن هنگام تا کنون به‌قدری تکامل یافته‌اند که عملاً برای وارسی هر یک از اندام‌های بدن قابل استفاده‌اند. در واقع، بیشتر تارای نوری که در پزشکی به کار می‌روند در داخل فایبرسکوپ‌ها جا داده می‌شوند. فایبرسکوپ جدید دو دسته تار نوری دارد. یکی، تارهای روشن کننده که نور را به بافت‌ها می‌رسانند، و دیگری تارهای تصویرگیر، که تصویر را برای ناظر ارسال می‌کنند. دسته‌ی روشن‌کننده به یک منبع نور پرشدت، مانند لامپ تخلیه‌ی گزنون، وصل می‌شود. نور به مغزی تارها، که از شیشه‌ی سیلیکای بسیار خالص ساخته شده، وارد می‌شود. این نوع شیشه در مقایسه با شیشه‌ی پنجره، نور را 10000 بار کمتر تضعیف می‌کند و بنابراین می‌توان آن را کیلومترها با خود حمل کند. چون نور ضمن عبور از مغزی پخش می‌شود، مغزی را در غلافی می‌پوشانند تا قسمت عمده‌ی نور پخش شده را به داخل مغزی بازتاباند. این همان سازوکار هدایت نور از طریق تارهای نوری است. یک عدسی، نور بازتابیده از بافت‌ها را جمع می‌کند و آن را در انتهای گیرنده‌ی تارهای تصویرگیر کانونی می‌کند. هرتار در این دسته تنها به نور بازتابیده‌ای که با محورش همخط شده باشد، اجازه‌ی ورود می‌دهد و به این ترتیب هرتار تنها جزء کوچکی از کل تصویر را منتقل می‌کند. تارها را در قسمت‌های انتهایی به همدیگر می‌چسبانند تا انعطاف‌پذیر شوند و تصویر آشفته نشود. تصویر بازسازی شده را می‌توان به کمک چشمی مشاهده کرد، یا با دوربین عکاسی ثبت کرد، و یا بر صفحه‌ی تلویزیونی انداخت. از آن‌جا که هزاران تار را می‌توان به صورت دسته‌ای به قطر کمتر از یک میلی‌متر درآورد، فایبرسکوپ می‌تواند تصویرهایی با تفکیک فضایی بسیار زیاد را، عملاً با رنگ‌های درست، انتقال بدهد. دسته‌های روشن‌کننده و تصویرگیر را می‌توان به‌راحتی در داخل سوندی به قطر چند میلی‌متر کار گذاشت. سپس می‌توان این فایبرسکوپ را از طریق سوراخ‌های بدن وارد کرد و روی بافت‌هایی در فواصلی از پنج تا 100 میلی‌متر از نوک سوند کانونی کرد. فایبرسکوپ‌ها غالباً بخشی از دستگاه‌های بزرگتری به نام آندوسکوپ‌اند. آندوسکوپ (درون‌نما) شامل مجراهایی فرعی است که از طریق آن‌ها پزشکان می‌توانند کارهای دیگری را انجام بدهند. مثلاً، از طریق یک مجرا می‌توان مایعات را کشید یا مواد باقی‌مانده را با تزریق آب یا هوا دفع کرد تا موضع عمل بهتر دیده شود. مجرای دیگر شامل سیم‌های ظریفی است مه به کمک آن‌ها می توان زاویه‌ی نوک آندوسکوپ را تغییر داد. از مجرای سوم می‌توان وسایل جراحی ظریف و کوچکی برای بریدن یا برداشتن بافت، یا سوزن‌هایی برای تزریق دارو غبور داد. بیشتر آندوسکوپ‌های موجود در بازار به طول 3/0 تا 2/1 متر و به قطر 5/2 تا 15 میلی‌مترند. به کمک این وسیله‌ها پزشکان می توانند دستگاه‌های گوارش، تولید مثل، گردش خون، و تنفس را از نزدیک ببینند؛ می‌توانند نمونه‌های کوچکی از بافت را برای تجزیه در آزمایشگاه از بدن خارج کنند و حتی عمل جراحی انجام بدهند. پزشکان می‌توانند با تماشا کردن از طریق فایبرسکوپ، پولیپی را در قولون (قسمتی از روده‌ی بزرگ) جسمی خارجی را در شش، یا توموری را در مری مشاهده کنند و سپس آن را با ابزار جراحی بسیار ریز از بدن خارج کنند. در طی پنج‌سال گذشته ساخت تارهای فوق نازک منجر به کاهش قطر فایبرسکوپ و افزایش تعداد تارها در دسته‌ی تارهای تصویرگیر شده، و در نتیجه قدرت تفکیک را افزایش داده است. در جدیدترین فایبرسکوپ‌ها 10000 تار به صورت دسته‌ای به قطر کمتر از یک میلی‌متر کنار هم قرار می‌گیرند و می‌توانند اشیایی به پهنای 70 میکرون را تفکیک کنند. این فایبرسکوپ‌ها، که از طریق یک سرخرگ بازو به کار گذاشته می‌شوند، می‌توانند تصویر دریچه‌های قلب و نیز تصویر انسداد در شرائین اکلیلی (رگ‌هایی که خون را به قلب می‌رسانند) را منتقل کنند. سیستم‌های تار نوری علاوه برارائه‌ی تصاویر می‌توانند برای تجزیه‌های شیمیایی و فیزیکی فوری و مستقیم از خون و سایر جنبه‌های فیزیولوژی انسان به کار گرفته شوند. اساس سیستم احساسگر اساساً متشکل از یک تار نوری است که از طریق یک سوند در داخل بدن جای داده می‌شود. سر خارجی این تار به منبع نور و نیز یک پردازنده‌ی نوری-که وسیله‌ای است برای تحلیل نور بازتابیده – متصل است. سر دیگر این تار، نور را مستقیماً به داخل بدن یا داخل یک احساسگر بسیار ظریف و کوچک به نام اوپتود می‌فرستد. نور بازتابیده از طریق تار به پردازنده بر می‌گردد، و پردازنده اطلاعات راجع به وضع فیزیولوژیکی را از روی طول موج و شدت نور بازتابیده استخراج می‌کند. در بسیاری موارد روش‌های مبتنی بر تار نوری نسبت به روش‌های سنتی-که در آن‌ها مایع از بدن کشیده می‌شود و در آزمایش‌گاه آزموده می‌شود-حساستر، قابل اعتمادتر، و باصرفه‌تر است. سیستم‌های نوری تأخیر را از بین می‌برند و احتمال خطا را کاهش می‌دهند. علاوهبر این، احساسگرهای تار نوری با شیمی بدن سازگارند (مثلا، سیستم ایمنی بدن را بر نمی‌انگیزند)، و خود تار نوری علی‌الاصول می‌تواند یکبار مصرف باشد. به‌نظر می‌رسد که سیستم‌های تار نوری-از وسیله‌های میکروالکترونی‌ای که آن‌ها هم برای جمع‌آوری اطلاعات از داخل بدن ساخته شده‌اند-بادوامتر، انعطاف‌پذیرتر، و بالقوه کم خطرترند. بعضی‌از وسیله‌های تارنوری از قبل به بازار آمده‌اند، و بسیاری وسایل دیگر فعلاً در مرحله‌ی آزمایش‌های بالینی‌اند. اندازه‌گیری جریان خون به وسیله‌ی تار نوری متکی بر نور بازتابیده از یاخته‌های خون است. تاری را از طریق یک سوند در داخل یکی از سرخ‌رگ‌ها قرار می‌دهند. نور لیزر کم شدتی که از داخل این تار فرستاده می‌شود به گویچه‌های قرمز خون برخورد می‌کند. وقتی این نور از یاخته‌های متحرک پراکنده می‌شود، طول موج آن در اثر پدیده‌ی دوپلر تغییر می‌کند. هرچه حرکت یاخته به سوی نوک تار سریعتر باشد، طول موج نور پراکنده کوتاهتر خواهد بود. بخشی از این نور از طریق تار به انتهای بیرونی برمی‌گردد. پردازنده‌ی واقع در این انتها اختلاف طول موج میان‌نور لیزر و نور پراکنده را تعیین و سرعت خون را در ناحیه‌ی نوک تار محاسبه می‌کند. گزارش نخستین آزمایش‌هایی که این روش را به نمایش گذاشتند تقریباً سی سال پیش منتشر شد، اما آزمایش‌های بالینی این موارد در همین چند سال اخیر آغاز شده است. اندازه‌گیری‌های لحظه‌ای سرعت خون که با ابزار کاملاً تکامل یافته‌ای میسر خواهد شد، به پزشک کمک خواهد کرد تا تعیین کند که آیا به اندام‌های حیاتی بدن به مقدار کافی خون می‌رسد یا نه. به کمک تارهای نوری می‌توان مقدار اکسیژن موجود در خون را نیز مستقیماً تعیین کرد. وقتی هموگلوبین (ماده شیمیایی عامل انتقال اکسیزن در خون) حامل اکسیژن باشد نسبت به وقتی که اکسیژنی حمل نکند، خیلی بیشتر نور قرمز را بازمی تابد. اما، بازتاب نور فروسرخ از هموگلوبین به مقدار اکسیزن آن بستگی ندارد. اگر نور سرخ و فروسرخ از طریق تارهای نوری به داخل خون ارسال شود، شدت نور سرخ بازتابیده مقدار اکسیژنی را به دست می‌دهد که هموگلوبین حمل می‌کند،در حالی که شدت نور فروسرخ کل مقدار هموگلوبین را اندازه می‌گیرد. این‌روش، که حالا خیلی معمول شده است، ظرفیت خون بیمار برای حمل اکسیزن یا توانایی قلب و شش‌های او را برای دریافت اکسیژن آشکار می‌کند. احساسگرهای بسیار کوچک (مینیاتوری) سوار بر سر تارهای نوری اندازه‌گیری‌های فیزیولوژیکی متعددی را میسر ساخته‌اند. این احساسگرها برای اندازه‌گیری فشار در سرخ‌رگ‌ها، مثانه، میزراه و راست روده، طراحی شده‌اند. هر احساسگر شامل لوله‌ی کوچکی است که یک‌سر آن به انتهای یک تار نوری وصل است، سر دیگر لوله به وسیله‌ی یک غشای بازتابنده‌ی نازک بسته شده است. اگر فشارها در داخل و خارج لوله برابر باشند، این غشا تخت می‌ماند و نوری که از تار عبور می‌کند در مسیر راست خط به عقب باز می‌تابد، اگر فشار در خارج لوله بیشتر از داخل آن باشد، عشا به داخل خم می‌شود و آینه‌ی محدبی پدید می‌آورد که نور کمتری را از طریق تار باز می‌تاباند. اگر فشار در خارج لوله کمتر از داخل آن باشد، غشا به خارج خم می‌شود، و رویه‌ی مقعر آن نور بیشتری را در تار متمرکز می‌کند. در چنین آزمایش بالینی، میان نتایج حاصل از این وسایل نوری و نتایج حاصل از وسایل رایج، ارتباط نزدیکی مشاهده شده است. احساسگرهایی که اجزای ترکیب شیمیایی خون را اندازه می‌گیرند نیز ساخته شده‌اند. احساسگرهای مخصوص اندازه‌گیری قدرت اسیدی یا قلیایی خون(PHآن) مبتنی بر درخشان شدن رنگ‌های آلی تحت تابش نور فرابنفش‌اند. تغییر PH سبب می‌شود که بعضی از این رنگ‌ها درخشندگی بیشتری پیدا کنند، و تابندگی سایر رنگ‌ها تغییر کند. این‌رنگ‌ها، که در لفاف پلیمر متخلخلی پیچیده شده اند. به سر یک تار وصل می‌شوند. پلیمر به یون‌های هیدروزن اجازه‌ی ورود می‌دهد اما از ورود یون‌های بزرگتر که می‌توانند با رنگ برهم‌کنش کنند و آن را از هم بپاشند، جلوگیری می‌کند. این احساسگر عملاً می‌تواند PH خون را با دقت 01/0 واحد PH اندازه‌گیری کند. در احساس‌گرهایی با طراحی مشابه از بیومولکول‌هایی مثل آنزیم‌ها یا پادتن‌ها استفاده می‌شود. تغییر فلوئورسانی این بیومولکول ها می‌تواند حضور یا غیاب مواد شیمیایی خاصی را در آمیزه‌ی نسبتاً پیچیده‌ای چون خون یا بافت آشکار کند. یک تار نوری اطلاعات را از احساسگر به پردازنده منتقل می‌کند. پردازنده باید این اطلاعات را تفسیر کند تا اندازه‌گیری‌هایی برای موارد بسیار خاص از مواد شیمیایی بسیار متنوع موجود در بدن فراهم شود. از این احساسگرها برای کنترل میزان گلوکزوپنی سیلین استفاده شده است و ممکن است به‌زودی از آن‌ها برای اندازه‌گیری مواد درمانگر و سوخت و سازی، هورمون‌ها، توکسین‌ها، و میکروارگانیسم‌ها استفاده شود. در سال‌های اخیر مهمترین کاربرد تارهای نوری در پزشکی، انتقال انرژی لیزر به درون بدن برای جراحی و درمان بوده است. چگونگی برهم‌کنش تابش لیزری با بافت انسانی به طول موج و شدت این تابش بستگی دارد. اگرچه بیشتر لیزرها نوری با یک طول‌موج، یا رنگ، گسیل می‌دارند ولی انواعی از آن‌ها می‌توانند در سرتاسر طیف مرئی، فروسرخ، و فرابنفش نور تولید کنند. میزان نوری که بافت جذب می‌کند به طول موج و رنگسازهای بافت-عوامل رنگی مانند هموگلوبین، ملانین و کراتین-بستگی دارد. بنابراین، لیزری با طول موج خاص بافت‌های خاصی را هدف می‌گیرد و واکنش‌های فوتوشیمیایی خاصی هم پدید می‌آورد. به طور کلی لیزرهای کم‌توان موجب گرمایش موضعی و آرامی می‌شوند که خون را منقعد می‌کند و موجب می‌شود که پروتئین‌ها بسته شوند. به این ترتیب نور لیزر می‌تواند بافت‌های نرم را به یکدیگر بپیوندد و به این ترتیب زخم‌ها را التیام بدهد و رگ‌های خونی را به یکدیگر متصل کند. لیزرهای پرتوان می‌توانند-در اغلب موارد با جوشاندن و تبخیر آب-بافت را منهدم کنند. چنین باریکه‌هایی می‌توانند بریدگی بافت‌ها را نیز بسوزانند و به این ترتیب خونریزی در عمل جراحی را به‌حداقل بسانند. عمل‌های جراحی لیزری مستلزم توان پیوسته از 10 تا 100 وات یا توان تپشی با مقدار بیشینه‌ای از 10000 تا یک میلیون وات است. از آن‌جا که این توان در مساحتی کمتر از یک میلی متر مربع متمرکز می‌شود، چگالی توان تقریباً برابر با چگالی توان لیزری است که در جنگ ستارگان برای انهدام موشک در مرحله‌ی پرتاب، به آن نیاز خواهد بود.
مسئله‌ی رساندن این توان به داخل بدن از طریق تارهای نوری، دو‌دهه است که دست‌اندر کاران را به خود مشعول کرده است. نور در هر تار نوری به علت پراکندگی و جذب، تا اندازه‌ای تضعیف می‌شود. بخشی از این تضعیف به خواص ذاتی جنس تار بستگی دارد؛ این تضعیف ذاتی با طول موج نور و توان نور عبوری تغییر می‌کند. انرژی باریکه‌ی لیزر می‌تواند در پراکندگی در سطح تار یا در نقص‌های موجود در داخل تار نیز تضعیف شود. همه‌ی این اثرها مقدار توانی را که می‌توان به محل مورد نیاز ارسال کرد محدود می‌کنند. اگر توان ورودی لیزر از یک سطح بحرانی تجاوز کند ممکن است دوسر تار بیش از حد گرم، ذوب، یا تبخیر شوند. در سال‌های اخیر با کشف مواد جدید برای تارهای نوری و تکامل روش‌های ساخت تار از این مواد با درجه‌ی خلوص زیاد، بسیاری از این مشکلات برطرف شده است. برخلاف تارهای ساخته شده از شیشه‌ی سیلیکا که در سیستم‌های تصویرگیری و تشخیصی به کار می‌روند، تارهایی که برای جراحی لیزری طراحی می‌شوند از مواد غیر معمول ساخته می‌شوند. تارهایی از جنس کوارتز برای انتقال نور سبز لیزرهای آرگون، نور فرابنفش لیزرهای اگزیمر و تابش فروسرخ نزدیک لیزرهای یاگ (لیزری با ماده‌ی فعال بلور لعل ایتریم-آلومینیم آلاییده به نئودیمیم) ساخته شده‌اند. با این نوع تارها تا 100 وات انرژی لیزر پیوسته منتقل شده، که برای اکثر کارهای جراحی کافی است. اما، پژوهشگران هنوز هم در پی تاری هستند که بتواند تابش فروسرخ لیزری، به‌خصوص تابش لیزرهای کربن دیوکسید را به‌خوبی منتقل کند. فعلا بهترین تارهای نوری فروسرخ برای این کار تارهای بس‌بلوری‌اند که از بلورهای هاوژنه‌ی فلزی ساخته می‌شوند. نخستین وسیله‌ی پزشکی که در آن لیزر و تار نوری همراه با هم به کار گرفته شدند، در سال 1973 برای کنترل خونریزی در زخم‌های گوارشی طراحی شد. این وسیله شامل فایبرسکوپی بود برای مشاهده‌ی عملیات و یک تار توان جداگانه برای رساندن انرژی لیزر که زخم گوارشی را بسوزاند. از آن زمان به بعد این وسیله‌ها با موفقیت در معالجه‌ی خونریزی زخم‌های معده، روده، و قولون به کار گرفته شده‌اند. از تارهای حامل انرژی لیزر برای حردکردن سنگ‌های کلیه نیز استفاده شده است. اما، جالبترین مورد کاربرد درمانی سیستم‌های تارو لیزر، در معالجه‌ی بیماری‌های قلبی عروقی و تومورهای موضعی نهفته است. بسیاری از کشنده‌ترین بیماری‌های دستگاه قلبی عروقی وقتی پیش می‌آیند که سرخ‌رگ‌ها در اثر رسوب‌های آهکی و چربی فیبروز، به نام پلاکت آتروسکلروز، و لخته‌های خون مسدود می‌شوند. اگر این سدها گردش خون را قطع کنند، موجب سکته، حمله‌های قلبی و قانقاریا در اندام‌ها می‌شوند. امروزه پزشک برای معالجه‌ی بیماری که در شرائین اکلیلی او موانعی وجود دارد، ابتدا باید به روشی به نام آنژیوپلاستی (جراحی پلاستیک روی عروق) اکلیلی ترانسلومینال جلدی متوسل شود. این روش متکی به سوند خاصی است که به انتهای آن یک بادکنک کوچک متصل است. اگر فقط جزئی از سرخرگ مسدود شده باشد نوک سوند را از ناحیه‌ی تنگ شده عبور می دهند و بادکنک را باد می‌کنند تا فشار آن باعث کاهش گرفتگی شود. این روش برای معالجه‌ی گرفتگی‌های کامل به‌درد نمی‌خورد و نتیجه‌ی حاثصل از آن فقط یک تسکین موقت است. در این صورت پزشک مجبور است به عمل جراحی اساسیتری متوسل شود که در آن ناحیه‌ی مسدود شرائین اکلیلی کنار گذاشته می‌شود: سیاه‌رگی را از ساق پا بر می‌دارند، قفسه و سینه را باز می‌کنند و سیاه‌رگ را پیوند می‌زنند تا خون را از کنار سرخرگ مسدود منتقل کند. هرچند که این عمل معمولاً جریان خون به قلب را مجدداً برقرار می کند، اما به‌هرحال روشی است که به بدن صدمه می‌زند، و مستلزم هزینه‌ی زیاد و دوران نقاهت طولانی است. اکنون با تکامل تارهای نوری که قادر به انتقال انرژی لیزری به مقادیر قابل توجه‌اند، دسترسی به چندین روش جدید موسوم به آنژیوپلاستی لیزری، برای برطرف کردن موانع در سرخ‌رگ، میسر شده است. در یک دسته از این روش‌ها، سر تار با یک نوک فلزی کوچک پوشیده می‌شود. اگر تار در داخل یک سرخرگ مسدود قرار داده شود و نور لیزر را حمل کند، نوک فلزی گرم می‌شود و آن مانع را ذوب می‌کند. این روش معالجه مستلزم دقت بسیار زیادی است. اگر دقت نشود نوک داغ می تواند به جداره‌ی سرخرگ بچسبد و حتی آن را سوراخ کند. اکنون چندین دستگاه آنزیوپلاستی لیزری دارند با موفقیت به کار گرفته می‌شوند. شیوه‌ی دیگری که بالقوه مؤثر تر اما از لحاظ تکنیکی پیچیده‌تر است، سیستمی است که در آن نور لیزر پلاکت را مستقیماً از میان می‌برد. نخستین سیستم‌های آزمایشی از این نوع شامل یک لیزر آرگون بود که نور سبز گسیل می‌کند. علت انتخاب این لیزر قابل اعتماد بودن آن و همچنین قابلیت انتقال مؤثر آن از طریق تارهای متداول کوارتزی است. اما، آزمایش‌ها نشان کی‌دهند که جذب نور سبز آسیب‌های گرمایی گسترده‌ای به بافت‌های مجاور می‌رساند و پلاکت را نیز به‌طور مؤثر از میان بر نمی‌دارد. این مشکلات را می‌توان به کمک باریکه‌ی لیزری فروسرخ یا فرابنفش تپی از میان برداشت. اخیراً گروندفست، فورستر، ولیتواک از اعضای مرکز طبی سدارز-سینایی در لوس آنجلس سیستمی را آزموده‌اند که مبتنی بر یک لیزر اگزیمر فرابنفش و یک تار کوارتزی است. سیستم آن‌ها موانع موجود در سرخ‌رگ‌های اکلیلی را در چندین مورد با موفقیت پاک کرده است. مسائل عمده‌ای که هنوز حل نشده‌اند عبارت‌اند از امکان کنترل کامل باریکه‌ی لیزری در داخل سرخرگ و تشخیص قسمت‌های سالم و ناسالم سرخرگ قبل از به کارگیری لیزر برای تبخیر بافت. در آینده سیستم‌های هوشمندی که بر فلوئورسانی آندوسکوپی متکی‌اند، این کار را انجام خواهند داد و مانع از سوراخ شدن رگ خواهند شد. من و همکارانم در دانشگاه تل‌آویو اعتقاد داریم که در آینده ی نزدیک تارهای نوری جدیدی که قادر خواهند بود تابش فروسرخ لیزر کربن دیوکسید را عبور بدهند امکان ساختن سیستمی سالمتر، پردوامتر، و قابل اعتمادتر را فراهم خواهند کرد. ما با کار گذاشتن سرخ‌رگ‌های مسدود (با پلاکت اتروسکلروز) انسان در حیوانات، این نوع سیستم را آزموده‌ایم. تارها را در داخل سرخ‌رگ‌ها قرار دادیم و از یک باریکه‌ی لیزر کربن دیوکسید برای بازکردن سرخرگ استفاده کردیم. وضعیت فعلی حاکی از آن است که با پیشرفت این نوع تجهیزات جراحی طی چند سال آینده می‌شود آن‌ها را در داخل وسیله‌ای متشکل از فایبرسکوپ و چند احساسگر به کار گرفت. قطر این آندوسکوپ لیزری احتمالاً به کمتر از دو میلی‌متر خواهد رسید، و فایبرسکوپ تقریباً نصف حجم دستگاه را اشغال خواهد کرد. این وسیله همچنین شامل یک تار توان برای انتقال نور لیزر فروسرخ، فرابنفش، یا مرئی خواهد بود. احساسگرهای تار نوری برای اندازه‌گیری فشار، دما، و جریان خون به کار گرفته خواهند شد، یک مجرای دیگر هم امکان دمیدن مایعات و گازها را از طریق آندوسکوپ را فراهم خواهد کرد. آندوسکوپ را می‌توان-درست مثل یک سوند معمولی-در داخل سرخ‌رگ اکلیلی قرار داد. پزشک می‌تواند مانع را بررسی کند و فشار و جریان خون را اندازه‌بگیرد. جریان خون با یک بادکنک متوقف می‌شود؛ با تزریق محلول رقیق نمک از طریق مجرای شستشو، خون باقیمانده پاک می‌شود. برای تبخیر مانع یک باریکه‌ی نور لیزر از طریق تارتوان ارسال می‌شود. گازهای ناشی از تبخیر پلاکت از طریق لوله‌ی مکنده تخلیه می‌شوند و یا خود بدن آن‌ها را دفع می‌کند. احساسگرهای تار نوری، که متصل به یک پردازنده ی کامپیوتری‌اند، برعمل نظارت دارند و پزشک را از زیاد گرم شدن نوک تار یا آسیب رسیدن به رگ خونی سالم، آگاه می‌کنند. در پایان عمل آنژیوپلاستی لازم است بادکنک باد شود و جریان خون اندازه گرفته شود تا اطمینان حاصل شود که سرخرگ اکلیلی باز شده است. کاربرد جدید دیگر تارهای نوری بهره‌گیری از آن‌ها در آشکارسازی و معالجه‌ی تومورهای بدخیم کوچک است. یکی از روش‌های تشخیص به نام آندوسکوپی فلوئورسانی در آشکار سازی تومورهای ریه موفق بوده است. این تومورها بسیار کوچکتر از آن‌اند که بتوان آن‌ها را با توموگرافی محوری کامپیوتری(CAT) روبشی، یا با تصویرگیری پرتو X از سینه، آشکار کرد. اگر یکی از مشتقات هماتوپورفیرین-رنگی که تحت تابش فرابنفش، به رنگ قرمز فلوئورسان می‌شود-به بیمار تزریق شود، در مدت چندین روز، تومورها خیلی بیشتر از بافت‌های سالم این مشتقات را جذب می‌کنند. اگر با یک منبع فرابنفش مناسب، که مثلا با اتصال تار کوارتزی به لیزر کریپتون به دست می‌آید، به ناحیه‌ی مشکوک نور تابانده شود، بافت بدخیم با گسیل نور سرخ خود را نشان خواهد داد. برای آشکارسازی نور سرخ، پالایه ای (که قرمز را عبور می دهد اما فرابنفش را عبور نمی‌دهد) به دسته‌ی تارهای تصویرگیر متصل می شود. اگر بافت به جای نور فرابنفش تحت تابش نور قرمز با شدت کافی قرار بگیرد، نتیجه کاملاً متفاوت خواهد بود، ماده‌ی مشتق از هماتوپور فیرین نور قرمز را به‌شدت جذب می‌کند. انرژی جذب شده موجب یک رشته واکنش‌های فوتوشیمیایی می‌شود که در نتیجه‌ی این واکنش‌ها بافت بدخیمی که از ماده‌ی مشتق از هماتوپورفیرین اشباع شده است، از بین می‌رود. لیزر بخار طلا می‌تواند نور سرخ بسیار شدیدی تأمین کند، که از طریق یک تار کوارتزی منتقل و مستقیماً به داخل تومور گسیل می‌شود. این نور فقط یاخته های سرطانی ر از بین می برد. این نوع درمان فوتودینامیکی فعلاض در مرحله‌ی آزمایش های بالینی است. در آینده‌ی نزدیک می توان این سیستم‌های تشخیصی و جراحی را درهم ادغام کرد و به صورت یک تک آندوسکوپ برای درمان تومورها به کار گرفت. این وسیله شامل یک فایبرسکوپ، یک تار کوارتزی برای انتقال نور فرابنفش برانگیزنده، و یک تار کوارتزی دیگر برای انتقال نور سرخ به منظور درمان فوتودینامیکی خواهد بود. آندوسکوپ را می توان از یکی از مدخل‌های طبیعی بدن یا از طریق پوست وارد بدن کرد تا به تومور مشکوک برسد. نور لیزر فرابنفش از طریق تار اول منتقل می‌شود و تصویر فایبرسکوپ پس از عبور از یک پالایه ی (فیلتر) عبوردهنده‌ی نور سرخ مشاهده خواهد شد. تومورهای بدخیم از روی گسیل نور سرخشان شناسایی می‌شوند، و نور سرخ با شدت زیاد از طریق تار کوارتزی دوم برای نابود کردن آن‌ها گسیل خواهد شد پس از چند هفته(یا پس از چندین نوبت درمان) می توان این اعمال را تکرار کرد تا از توقف رشد تومور اطمینان حاصل شود. فایبرسکوپ‌های انعطاف‌پذیر، احساسگرهای نوری و سیستم‌هایی با توان لیزری آغازدورانی را نوید می‌دهند که در آن آثار تخریبی در عملیات پزشکی به کمترین میزان ممکن خواهد رسید. آندوسکوپ‌های لیزری شامل فایبرسکوپی هستند که با یک دسته تار تصویرگیر و تارهای هدایت کننده‌ی نور برای روشنایی، تارهای نوری جفت‌شده به احساسگرهای تشخیصی، تار حامل لیزر برای گسیل توان لیزری، و مجرایی برای تزریق مایعات و گازها یا مکیدن آن‌ها تکمیل می‌شود. تصویری به وضوح صفحه‌ی یک تلویزیون بسیار عالی، و دقتی به میزان دقت یک آزمایشگاه تشخیص همراه با تخصیص و مهارت گروه جراحی، همه با هم در دل ابزاری که می‌توان آن را در کوچکترین رگ‌ها بدن جا داد: این است چشم‌انداز کاربردهای تارهای نوری در پزشکی.