منوعات

“رؤية ما هو غير مرئي”: تقنية جديدة تسمح بتصوير الأنسجة العميقة أثناء الجراحة

التصوير الفائق الطيفي (HSI) هو تقنية متطورة تلتقط المعلومات وتعالجها عبر طيف كهرومغناطيسي معين. على عكس تقنيات التصوير التقليدية التي تلتقط شدة الضوء عند أطوال موجية محددة، يقوم HSI بجمع طيف كامل لكل بكسل في الصورة. تسمح هذه البيانات الطيفية الغنية بتمييز المواد والمواد المختلفة بناءً على توقيعاتها الطيفية الفريدة. اجتذب التصوير الفائق الطيفي للأشعة تحت الحمراء القريبة (NIR-HSI) اهتمامًا كبيرًا في المجالين الغذائي والصناعي باعتباره تقنية غير مدمرة لتحليل تكوين الأجسام. أحد الجوانب البارزة في NIR-HSI هو التحليل الطيفي فوق ألف نانومتر (OTN)، والذي يمكن استخدامه لتحديد المواد العضوية وتقدير تركيزها وإنشاء خرائط ثنائية الأبعاد. بالإضافة إلى ذلك، يمكن استخدام NIR-HSI للحصول على معلومات عميقة داخل الجسم، مما يجعله مفيدًا لتصور الآفات المخفية في الأنسجة الطبيعية.

تم تطوير أنواع مختلفة من أجهزة HSI لتناسب أهدافًا وحالات تصوير مختلفة، على سبيل المثال للتصوير المجهري أو التصوير المحمول والتصوير في الأماكن الضيقة. ومع ذلك، بالنسبة للأطوال الموجية OTN، تفقد الكاميرات المرئية العادية حساسيتها ولا يوجد سوى عدد قليل من العدسات المتاحة تجاريًا القادرة على تصحيح الانحراف اللوني. بالإضافة إلى ذلك، هناك حاجة لبناء كاميرات وأنظمة بصرية وأنظمة إضاءة لأجهزة NRI-HSI المحمولة، ولكن لم يتم الإبلاغ عن أي أجهزة قادرة على الحصول على NIR-HSI بإطار صلب، وهو أمر ضروري لقابلية النقل، مرة أخرى.

الآن، في دراسة جديدة، قام فريق من الباحثين بقيادة البروفيسور هيروشي تاكيمورا من جامعة طوكيو للعلوم (TUS) ويضم توشيهيرو تاكاماتسو، وريوداي فوكوشيما، وكونوسوكي ساتو، وماساكازو أوميزاوا، وكوهي سوجا، وجميعهم من جامعة طوكيو، وهيديو يوكوتا من RIKEN، قام كل من أبيان هيرنانديز جويديس وجوستافو إم كاليكو، وكلاهما من جامعة لاس بالماس دي جران كناريا، مؤخرًا بتطوير أول نظام منظار داخلي صلب في العالم قادر على أداء HSI من المرئية إلى أطوال موجة OTN. وكانت استنتاجاتهم تم نشره في Optics Express المجلد 32، العدد 9 في 17 أبريل 2024.

يوجد في قلب هذا النظام المبتكر مصدر ضوء فائق الاستمرارية (SC) ومرشح صوتي قابل للضبط البصري (AOTF) قادر على إصدار أطوال موجية محددة. يشرح البروفيسور تاكيمورا: “أيمكن لمصدر الضوء SC أن ينتج ضوءًا أبيض مكثفًا ومتماسكًا، بينما يمكن لـ AOTF استخلاص الضوء الذي يحتوي على طول موجي محدد. يوفر هذا المزيج سهولة نقل الضوء إلى دليل الضوء والقدرة على التبديل كهربائيًا بين نطاق واسع من الأطوال الموجية خلال مللي ثانية. »

تحقق الفريق من الأداء البصري وقدرة التصنيف للنظام، مما يدل على قدرته على أداء HSI في نطاق 490-1600 نانومتر، مما يتيح الرؤية وNIR-HSI. بالإضافة إلى ذلك، سلطت النتائج الضوء على العديد من المزايا، مثل ناتج الضوء المنخفض للأطوال الموجية المستخرجة، مما يتيح التصوير غير المدمر والقدرة على تقليل الحجم. بالإضافة إلى ذلك، يمكن الحصول على طيف NIR أكثر استمرارًا مقارنةً بالأجهزة التقليدية ذات الحواف الصلبة.

ولإثبات قدرة نظامهم، استخدمه الباحثون للحصول على أطياف ستة أنواع من الراتنجات واستخدموا شبكة عصبية لتصنيف بكسل الأطياف ببكسل عبر أطوال موجية متعددة. كشفت النتائج أنه عندما تم استخراج نطاق الطول الموجي OTN من بيانات HSI للتدريب، تمكنت الشبكة العصبية من تصنيف سبعة أهداف مختلفة، بما في ذلك جميع الراتنجات الستة ومرجع أبيض، بدقة 99.6% وإمكانية تكرار النتائج بنسبة 93.7%. 99.1%. وهذا يعني أن النظام يمكنه بنجاح استخراج معلومات الاهتزاز الجزيئي لكل راتنج عند كل مستوى بكسل.

كما حدد البروفيسور تاكيمورا وفريقه عدة اتجاهات بحثية مستقبلية لتحسين هذه الطريقة، بما في ذلك تحسين جودة الصورة واسترجاعها في المنطقة المرئية وتحسين تصميم المنظار الصلب لتصحيح الانحرافات اللونية على مساحة واسعة. ومع هذه التطورات الإضافية، من المتوقع أن تعمل تقنية HSI المقترحة في السنوات القادمة على تسهيل التطبيقات الجديدة في التفتيش الصناعي ومراقبة الجودة، حيث تعمل كأداة “رؤية خارقة” تمهد الطريق لطرق جديدة لإدراك وفهم العالم من حولنا .

“هذا التقدم، الذي يجمع بين الخبرة من مجالات مختلفة من خلال نهج تعاوني ومتعدد التخصصات، يسمح بتحديد المناطق السرطانية الغازية وتصور الأنسجة العميقة مثل الأوعية الدموية والأعصاب والحالب أثناء التدخلات الطبية، مما يؤدي إلى تحسين الملاحة الجراحية. بالإضافة إلى ذلك، فإنه يتيح إجراء قياسات باستخدام ضوء لم يسبق له مثيل في التطبيقات الصناعية، مما قد يؤدي إلى إنشاء مناطق جديدة من الاختبارات غير الاستخدامية وغير المدمرة.تصريحات البروفيسور تاكيمورا. “من خلال تصور ما هو غير مرئي، نهدف إلى تسريع تطوير الطب وتحسين نوعية حياة الأطباء وكذلك المرضى.”

..

Source link

orcalimaa

المصدر الرئيسي للأخبار والمعلومات الصحية والطبية الموثوقة وفي الوقت المناسب . توفير معلومات صحية ذات مصداقية ومجتمع داعم وخدمات تعليمية من خلال مزج الخبرة الحائزة على جوائز في المحتوى والخدمات المجتمعية وتعليقات الخبراء والمراجعة الطبية .

مقالات ذات صلة

اترك تعليقاً

زر الذهاب إلى الأعلى