مشاهده رنگی و ۳بُعدی داخل بدن انسان برای نخستین بار

کد خبر: ۸۳۱۰۳۴

تاریخ: ۱۸ بهمن ۱۴۰۴ - ۱۸:۲۴

یک دستاورد نوین در تصویربرداری پزشکی با ترکیب فراصوت و روش‌های مبتنی بر نور، تصاویر سه ‌بُعدی رنگی و زنده‌ای را تولید می‌کند که هم ساختار بافت‌ها و هم فعالیت رگ‌های خونی را نشان می‌دهد.

به گزارش ایران اکونومیست، این سامانه که توسط پژوهشگران مؤسسه فناوری کلتک (Caltech) توسعه یافته، نتایج دقیق را به ‌سرعت و بدون استفاده از پرتوهای مضر یا مواد حاجب ارائه می‌دهد. این فناوری تاکنون برای تصویربرداری از چندین بخش بدن انسان به کار رفته است. این رویکرد می‌تواند تشخیص سرطان، پایش آسیب‌های عصبی و تصویربرداری از مغز را به‌طور چشمگیری بهبود دهد.

چرا ابزارهای تصویربرداری فعلی محدودیت دارند؟

به نقل از ساینس‌دیلی، فراصوت معمولی، سریع، ارزان و بسیار رایج است، اما عمدتا فقط شکل بافت‌ها را در دو بُعد نشان می‌دهد و میدان دید محدودی دارد. در مقابل، تصویربرداری فوتواکوستیک نوع متفاوتی از اطلاعات را ارائه می‌دهد. در این روش، نور لیزر به بدن تابانده می‌شود و امواج صوتی تولید شده هنگام جذب نور توسط مولکول‌ها ثبت می‌شود. این کار به پزشکان اجازه می‌دهد رگ‌های خونی را به‌صورت «رنگ نوری» ببینند و جریان خون در سرخرگ‌ها و سیاهرگ‌ها را مشاهده کنند. با این حال، این روش ساختار دقیق بافت را به‌خوبی نشان نمی‌دهد.

روش‌های دیگر مانند سی‌تی‌اسکن (CT) و ام‌آرآی (MRI) نیز معایبی دارند؛ از جمله نیاز به مواد حاجب، قرار گرفتن در معرض پرتوها، هزینه بالا یا زمان طولانی انجام که استفاده مکرر از آن‌ها را دشوار می‌کند.

ترکیب فراصوت و تصویربرداری فوتواکوستیک

برای رفع این محدودیت‌ها، گروه پژوهشی سامانه‌ای به نام RUS-PAT را توسعه داد که ترکیب توموگرافی فراصوت چرخشی و توموگرافی فوتواکوستیک بود.

توموگرافی فوتواکوستیک بیش از دو دهه پیش توسط «لیهونگ وانگ»، استاد برجسته مهندسی پزشکی و مهندسی برق در کلتک، توسعه یافته بود. در این روش، مولکول‌های بافت که نور را جذب می‌کنند، پس از دریافت پالس‌های کوتاه لیزری دچار ارتعاش می‌شوند و سیگنال‌های صوتی تولید می‌کنند که به تصاویر دقیق تبدیل می‌شوند.

وانگ توضیح می‌دهد هدف پروژه جدید، ادغام نقاط قوت اولتراسوند و فوتواکوستیک بوده است.

طراحی ساده‌تر و کاربردی‌تر

سامانه‌های فراصوت سنتی به تعداد زیادی مبدل برای ارسال و دریافت امواج صوتی نیاز دارند و همین موضوع ادغام مستقیم آن‌ها با فناوری فوتواکوستیک را پیچیده و پرهزینه می‌کند. در مقابل، تصویربرداری فوتواکوستیک فقط به دریافت امواج فراصوت نیاز دارد.

همین تفاوت، ایده جدیدی به وانگ داد. در این سیستم، یک مبدل فراصوت با میدان دید گسترده، امواج صوتی را در سراسر بافت منتشر می‌کند و همان آشکارسازها سیگنال‌های هر دو روش تصویربرداری را دریافت می‌کنند.

نسخه نهایی سیستم از تعداد کمی آشکارساز قوسی‌شکل استفاده می‌کند که حول یک نقطه مرکزی می‌چرخند. این چیدمان مانند یک آشکارساز نیم‌کره‌ای کامل عمل می‌کند، اما بسیار ساده‌تر و ارزان‌تر است.

اثبات کارایی در بدن انسان

دکتر «چارلز لیو»، یکی از نویسندگان مطالعه، می‌گوید: این ترکیب نوآورانه از روش‌های آکوستیک و فوتواکوستیک بسیاری از محدودیت‌های کلیدی روش‌های رایج تصویربرداری پزشکی را برطرف می‌کند و مهم‌تر از آن، امکان استفاده از آن در بدن انسان در چندین کاربرد مختلف نشان داده شده است.

از آنجا که این روش هرجا که نور بتواند نفوذ کند قابل استفاده است، RUS-PAT کاربردهای بالینی گسترده‌ای دارد. برای مثال  در تصویربرداری سرطان پستان، در بیماران مبتلا به نوروپاتی دیابتی و در پژوهش‌های مغزی می‌توان آن را به کار گرفت.

در حال حاضر این سامانه می‌تواند تا عمق حدود چهار سانتی‌متر از بافت تصویربرداری کند. همچنین می‌توان نور را با ابزارهای آندوسکوپی به نواحی عمیق‌تر رساند. هر اسکن RUS-PAT کمتر از یک دقیقه طول می‌کشد.

چیدمان فعلی شامل مبدل‌های فراصوت و لیزر در زیر تخت اسکن است. این سامانه تاکنون روی داوطلبان و بیماران انسانی آزمایش شده و اکنون در مراحل اولیه ورود به کاربردهای بالینی قرار دارد.